DE2401627A1 - Verfahren zum filtrieren von fluessigkeiten und druckfilter mit losem filtermaterial zur durchfuehrung dieses verfahrens - Google Patents

Description

• Verfahren zum Filtrieren von Flüssigkeiten und Druckfilter mit losem Filtermaterial zur Durchführung dieses Verfahrens Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum ,Filtrieren von Flüssigkeiten, wobei die zu filtrierende Flüssigkeit in vertikaler Richtung durch einen zylindrischen Filterbehälter geleitet und das Filtermaterial im Filterbehälter periodisch portionsweise erneuert wird. Ferner umfasst die Erfindung ein Druckfilter mit losem Filtermaterial zur Durchführung dieses Verfahrens.
• Es sind verschiedenartige Druckfilter bekannt, deren aktives Filtermaterial periodisch portionsweise erneuert wird, um den Betrieb eines derartigen Filters quasi-kontinuierlich zu gestalten. Ein wirtschaftlich günstiger Einsatz wird bei denjenigen Volumenfiltern erreicht, bei welchen das Filtermaterial im Gegenstrom zu der zu behandelnden Flüssigkeit geleitet wird. Damit sowohl eine optimale Ausnützung des zur Verfügung stehenden Filtermaterials als auch eine optimale Filtration der zu behandelnden Flüssigkeit ermöglicht wird, soll angestrebt werden, daß die Verweilzeiten sämtlicher Filtermaterialteilchen innerhalh des Filters praktisch gleich sind und daß außerdem sämtliche durch den Filter hindurchgeleiteten Flüssigkeitsteilchen praktisch gleich langen Verweilzeiten unterliegen. Aus diesen allgemeinen Grundsätzen ergibt sich die der Erfindung zugrundeliegende Problematik; welche darin besteht, ein Volunienfilter derart auszubilden, daß das jeweils periodisch zu erneuernde Filtermaterial über den gesamten Querschnitt des Filterbettes-gleichmäßig daß verteilt wird, sowie/das aus dem Filter zu entfernende Filtermaterial entsprechend gleichmäßig vom gesamten Filterquerschnitt abgezogen werden kann und daß die zu behandelnde Flüssigkeit ebenfalls gleichmäßig über den gesamten Filterquerschni##tt hinweg in den Filterbehälter eingebracht werden kann. Ferner soll das Filtermaterial derart durch den Filterbehälter geführt werden, daß seine Packungsdichte jeweils innerhalb eines Filterquerschnitts konstant ist.
• Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass die zu filtrierende Flüssigkeit mit einer Geschwindigkeit, die ausreicht, um das zwischen der Flüssigkeits-Zufuhrleitung und dem oberen Grenzflächenelement sich befindende Filtermaterial als Festbett an das obere Grenzflächenelement anzudrücken, in den Filterbehälter durch die Flüssigkeitszufuhrleitung unter Ausbildung einer Wirbelzone im Einmündungsbereich dieser Flüssigkeitszufuhrleitung eingebracht wird, und dass die das Festbett durchdringenden Flüssigkeitsbestandteile von oberhalb des oberen Grenzflächenelementes aus dem Filterbehälter ausgetragen werden, dass eine Entnahme eines Anteils an gebrauchtem bzw. beladenem Filtermaterial aus dem Filterbehälter aus dem Bereich oberhalb des unteren Grenzflächenelementes aus der Wirbelzone vorgenommen wird und dass dieser Anteil über die Abzugsleitung in das Auffangbehältersystem eingeleitet wird, dass eine Zufuhr von ungebrauchtem bzw. gereinigtem Filtermaterial dadurch erfolgt, dass nach einem Absperren der Flüssigkeitszufuhrleitung und einem Oeffnen der Entleerungsleitung der Filtermaterialvorrat von einem Fördermittel druckbeaufschlagt wird, so dass der Vorrat unter gleichzeitigem Absenken des Filtermaterial-Festbettes auf das untere Grenzflächenelement über die Eintragleitung in den Filterbehälter eingebracht wird und dass sowohl die Filtermaterialentnahme als auch die -zufuhr von den Einrichtungen zur Mengenregulierung gesteuert werden.
• Ein zur Durchführung dieses Verfahrens dienender Druckfilter ist gekennzeichnet durch innerhalb des Filterbehälters jeweils in seinem oberen und unteren Endbereich vorgesehene, für die zu behandelnde Flüssigkeit durchlässige und für das Filtermaterial undurchlässige Grenzflächenelemente, mindestens eine oberhalb des unteren Grenzflächenelementes in den Behälterinnenraum einmündende Flüssigkeitszufuhrleitung und mindestens eine weitere in diesem Bereich des Innenraumes vorgesehene Abzugsleitung für gebrauchtes bzw. beladenes Filtermaterial, welche mit ihrem außerhalb des Filterbehälters sich erstreckenden Leitungsabschnitt an ein Auffangbehältersystem angeschlossen ist, ferner durch eine, ausgehend von diesem Auffangbehältersystem, in den Filterbehälter-Innenraum unterhalb des oberen Grenzflächenelementes einmündende Eintragleitung für ungebrauchtes bzw.
• gereinigtes Filtermaterial, eine am unteren Behälterboden vorgesehene Entleerungsleitung und durch Einrichtungen zur Mengenregulierung der durch den Filterbehälter geleiteten Flüssigkeiten sowie der jeweiligen Zu- bzw.
• Abfuhr von Filtermaterial.
• Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird nachstehend anhand einer Zeichnung näher erläutert. In dieser Zeichnung ist ein Volumenfilter zusammen mit den ihm zugeordneten Aggregaten schematisch dargestellt.
• Gemäß der Darstellung besitzt ein zylinderförmiger Filterbehälter 1 eine Flüssigkeitszufuhrleitung 2, welche in zwei Zweigleitungen aufgeteilt ist und endseitig in den Innenraum des Filterbehälters 1 einmündet. Am oberen Ende des Filterbehälters 1 ist eine Abflußleitung 3 fürdie filtrierten Flüssigkeitsbestandteile vorgesehen. Die unbehandelte Flüssigkeit tritt durch die Flüssigkeitszufuhrleitung von unten in den Filterbehälter ein, wobei ihre Flüssigkeitsaustrittsöffnungen 4 oberhalb eines unteren Grenzflächenelementes 18 in den Behälter 1 hineinragen. Die Flüssigkeitszufuhr leitung 2 kann eine Vielzahl von Austrittsöffnungen 4 aufweisen, welche über den gesamten Behälterquerschnitt verteilt angeordnet sind, beispielsweise wäre es denkbar, die Flüssigkeitszufuhrleitung innerhalb des Filterbehälters als in sich geschlossene, etwa rechtwinklig auf die Behälterlängsachse ausgerichtete Ringleitung auszubilden, wobei die in ihrer Leitungswandung vorgesehenen Flüssigkeitsaustrittsöffnungen an der Innen- und der Außenseite einer derartigen Ringleitung angeordnet sein können.
• Die Austrittsgeschlfindigkeit der Flüssigkeit aus ihren Austrittsöffnungen 4 richtet sich nach den Eigenschaften des verwendeten Filtermaterials, dessen spezifischem Gewicht, der Partikelform und Partikelgröße, ferner nach der Viskosität und dem spezifischen Gewicht der Flüssigkeit und stellt eine sogenannte Durchfluß-Minimalgeschwindigkeit dar, mit der die Flüssigkeit im Bereich des unteren Filterbehälterabschnittes eine Wirbelzone 5 ausbilden kann. Im oberen Ende des Behälterinnenraums ist ein oberes Grenzflächenelement 6 vorgesehen, welches ebenfalls wie das entsprechende untere Grenzflächenelement 18 für die zu behandelnde Flüssigkeit durchlässig, jedoch für das Filtermaterial undurchlässig ist. Die beiden Grenzflächenelemente 6 bzw. 18 können z.B.
• als gelochte Metallplatten ausgebildet sein, deren Lochgroße kleiner sein muß als die kleinste Partikel größe des Filtermaterials. Anstelle gelochter Metallplatten lässt sich aber auch beispielsweise ein Bett aus gekörntem Material verwenden, dessen einzelne Partikel an ihren gegenseitigen Berührungsstellen miteinander verbunden sind.
• Mit der Ausbildung der Wirbelzone 5 im Bereich der Austrittsöffnungen 4 und der Flüssigkeitsströmung von unten nach oben durch den Filterbehälter wird ein oberhalb dieser Austrittsöffnungen liegendes Filtermaterial-Festbett 7 innerhalb des Filterbehälters nach oben verlagert, und an das obere Grenzflächenelement angedrückt. Innerhalb der Wirbelzone 5 erfolgt eine optimal gleichmäßige Verteilung der zu behandelnden Flüssigkeit über den gesamten Filterquerschnitt und auch das über der Wirbelzone liegende Festbett 7 besitzt auf Grund seiner Flüssigkeitsabstützung innerhalb jedes Querschnittsbereiches eine praktisch gleichbleibende Packungsdichte, Damit die Voraussetzungen für einheitliche Verweilzeiten beider biedien während der Filtration gegeben sind.
• Wenn eine Teilmenge des Filtermaterials aus dem Filterbehälter ausgetragen werden soll, erfolgt dies über eine im Bereich der Wirbel zone 5 in den Behälter 1 einmündende Abzugsleftung 8. Die Abzugsleitung 8 mündet in eine Sammelkammer 10 eines Auffangbehältersystems ein und weist ein in die Leitung eingeschaltetes Absperrorgan 11 auf. Wenn dieses Absperrorgan geöffnet wird, strömt eine Teilmenge des Filtermaterials durch die Abzugsleitung 8 in den Innenraum der Sammelkammer 10 ein und zwar zusammen mit der zu behandelnden Flüssigkeit aus der Wirbelzone 5. Da am Bereich des unteren Sammelkammerbodens eine Abflußleitung 23 vorgesehen ist, vor deren Abflußöffnung ein Siebeinsatz 20 angeordnet ist, kann nach dem Öffnen eines in der Leitung 23 eingeschalteten Absperrventils 19 die aus dem Filterbehälter 1 zusammen mit dem Filtermaterial ausgetragene Flüssigkeit über diese Abflußleitung 23 ablaufen. Das ausgetragene Filtermaterial setzt sich in der Sammelkammer 10 ab und steigt in ihr an, bis nach Erreichen eines vorgegebenen Niveaus eine obere Niveau-Meßeinrichtung 9 anspricht, welche das Absperrorgan 11 in der Abzugsleitung 8 schließt. Damit ist die Entnahme von Filtermaterial aus dem Behälterinnenraum beendet. Da die Feststoffkonzentration innerhalb der l-Jirbelzone 5 stets konstant ist, wird eine praktisch gleichmäßige Filtermaterialentnahme vom gesamten Filterquerschnitt sichergestellt.
• Die Sammelkammer 10 ist über eine Ventilanordnung 14 mit einem Reinigungsbehälter 16 verbunden, welcher mit gereinigtem bzw. ungebrauchtem Filtermaterial angefüllt ist. Vom unteren Endabschnitt dieses Reinigungsbehälters führt eine Eintragleitung 21, in welcher ein Absperrorgan 13 vorgesehen ist, zum Filterbehälter 1 und mündet in dessen oberen Bereich unterhalb des oberen Grenzflächenelementes 6 in den Behälterinnenraum ein.
• Am unteren Ende des Filterbehälters 1 ist eine Entleerungsleitung 12 vorgesehen, welche ebenfalls ein Absperrventil besitzt.
• Wenn in den Filterbehälter 1 ungebrauchtes bzw. gereinigtes Filtermaterial eingetragen werden soll, wird zunächst die Flüssigkeitszufuhrleitung 2 abgesperrt und die Entleerungsleitung 12 geöffnet. Gleichzeitig dazu werden das Absperrorgan 13, die Ventilanordnung 14 und ein weiteres Absperrorgan 15, welches am oberen Ende der Sammelkammer 10 angeordnet ist und über eine weitere Leitung 22 mit einer nicht dargestellten Fördermittelquelle verbunden ist, geöffnet, so daß das Filtermaterial über die Eintragleitung 21 in den oberen Filterbehälterabschnitt eingestoßen wird. Dabei senkt sich das Filtermaterial-Festbett 7 auf das untere Grenzflächenelement 18 ab, wobei das noch in der Wirbelzone 5 verbliebene Filtermaterial sich ebenfalls absetzt und eine Zwischenschicht gleichmäßiger Dicke ausbildet. In der Zeichnung ist die bei diesem Verfahrensschritt sich obere ergebende/Grenzfläche am Festbett 7 strichpunktiert eingezeichnet. Die vorgenannten Absperrorgane bleiben so lange geöffnet, bis das Niveau des Filtermaterials in der Sammelkammer 10 bis zum Bereich einer unteren Niveau-Meßeinrichtung 17 abgesunken ist, worauf sämtliche für den Eintragvorgang erforderlichen Ventile wieder abgesperrt werden. Damit ist der Eintragvorgang, bei welchem dieselbe Menge Filtermaterial in den Filterbehälter eingebracht wurde,'de während der Filtration aus ihm ausgestoßen wurde, beendet und die Flüssigkeitszufuhrleitung 2 kann zur Einleitung eines neuen Filtrationsintervalls wieder geöffnet werden.
• Die periodisch, portionsweise vorgenommene Erneuerung des Filtermaterials kann in unterschiedlich variablen Zeitintervallen vorgenommen werden. Ublicherweise erfolgt jedoch die Erneuerung des Filtermaterials etwa alle 10 bis 30 Minuten und dauert jeweils etwa dreißig Sekunden.
• Das Absetzen des Filtermaterials im Filter, d.h. die Vorwärtsbewegung der Filtermaterialsäule im Gegenstrom zu der Filtrationsrichtung, erfolgt bei der vorstehend beschriebenen Vorrichtung über den gesamten Filterquerschnitt hinweg praktisch gleichmaßig? da sich das Filtermaterial als Festbett auf dem ebenen Grenzflächenelement 18 absetz-t.

Claims (9)

1. Patentansprüche

   Verfahren zum Filtrieren von Flüssigkeiten, wobei die zu filtrierende Flüssigkeit in vertikaler Richtung durch einen zylindrischen Filterbehälter geleitet und das Filtermaterial im Filterbehälter periodisch, portionsweise erneuert wird, dadurch gekennzeichnet, dass die zu filtrierende Flüssigkeit mit einer Geschwindigkeit, die ausreicht, um das zwischen der Flüssigkeits-Zufuhrleitung (2) und dem oberen Grenzflächenelement (6) sich befindende Filtermaterial als Festbett an das obere Grenzflächenelement (6) anzudrücken, in den Filterbehälter (1) durch die Flüssigkeitszufuhrleitung (2) unter Ausbildung einer Wirbelzone (5) im Einmündungsbereich dieser Flüssigkeitszufuhrleitung eingebracht wird, und daß die das Festbett durchdringenden Flüssigkeitsbestandteile von oberhalb des oberen Grenzflächenelementes (6) aus dem Filterbehälter ausgetragen werden, daß eine Entnahme eines Anteils an gebrauchtem bzw. beladenem Filtermaterial aus dem Filterbehälter (1) aus dem Bereich oberhalb des unteren Grenzflächenelementes (18) aus der Wirbelzone vorgenommen wird und dass dieser Anteil über die Abzugsleitzg (8)in das Auffangbehältersystem (10, 16) eingeleitet wird, daß eine Zufuhr von ungebrauchtem bzw. gereinigtem Filtermaterial dadurch erfolgt, daßrnch einem Absperren der Flüssigkeitszufuhrleitung (2) und einem Öffnen der Entleerungsleitung (12) der Filtermaterialvorrat von einem Fördermittel druckbeaufschlagt wird, so daß der Vorrat unter gleichzeitigem Absenken des Filtermaterial-Festbettes (7) auf das untere Grenzflächenelement (18) über die Eintragleitung (21) in den Filterbehälter eingebracht wird und daß sowohl die Filtermaterialentnahme als auch die -zufuhr von den Einrichtungen zur Mengenregulierung gesteuert werden.
2. 2) Druckfilter mit losem Filtermaterial zur Durchfuhrung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einem zylindrischen Filterbehälter für das Filtermaterial, durch welchen die zu behandelnde Flüssigkeit in vertikaler Richtung durchgeleitet wird, gekennzeichnet durch innerhalb des Filterbehälters (1) jeweils in seinem oberen und unteren Endbereich vorgesehene, für die zu behandelnde Flüssigkeit durchlässige und für das Filtermaterial undurchlässige Grenzflächenelemente (6 bzw. 18), mindestens eine oberhalb des unteren Grenzflächenelementes (18) in den Behälterinnenraum einmündende Flüssigkeitszufuhrleitung (2) und mindestens eine weitere in diesem Bereich des Innenraumes vorgesehene Abzugsleitung (8) für gebrauchtes bzw. beladenes Filtermaterial, welche mit ihren außerhalb des Filterbehälters sich erstreckenden an Leitungsabschnittenmein Auffangbehältersystem (10, 16) angeschlossen ist, ferner durch eine ausgehend von diesem Auffangbehältersystem in den Filterbehälterinnenraum unterhalb des oberen Grenzflächenelementes (6) einmündende Eintragleitung (21). für ungebrauchtes bzw. gereinigtes Filtermaterial, eine am unteren Behälterboden vorgesehene Entleerungsleitung (12) und durch Einrichtungen zur Mengenregulierung der durch den Filterbehälter geleiteten Flüssigkeiten sowie der jeweiligen Zu- bzw. Abfuhr von Filtermaterial.
3. 3) Druckfilter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Grenzflächenelemente (6 bzw. 18) ebene, gelochte Metallplatten sind, deren Lochgröße kleiner ist als die kleinste Partikel größe des Filtermaterials.
4. 4) Druckfilter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeitszufuhrleitung (2) innerhalb des Filterbehälters (1) eine Vielzahl von Flüssigkeitsaustrittsöffnungen (4) aufweist, welche über den Behälterquerschnitt verteilt sind.
5. 5) Druckfilter nach Anspruch 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Fltissigkeitszufuhrleitung (2) innerhalb des Fltissigkeitsbehäl--ters (1) als in sich geschlossene, etwa rechtwinklig auf die Behälterlängsachse ausgerichtete Ringleitung ausgebildet ist und daß die in- ihrer Leitung wandung vorgesehenen Flüssigkeitsöffnungen an der Innen-und der Außenseite der Ringleitung angeordnet sind.
6. 6) Druckfilter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Auffangbehältersysten eine Sammelkammer (10) aufweist, welche über eine Ventilanordnung (14) mit einem Pveinigungsbehälter (16) verbunden ist und daß die Abzugsleitung (8) an die Sammelkammer und die Eintragleitung (21), in welcher ein Absperrorgan (13) vorgesehen ist, an den Reinigungsbehälter angeschlossen ist.
7. 7) Druckfilter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß an der SammelkammerllO)Niveau-Meßeinrichtungen (9, 17) zur Signalisierung des Filtermaterialstandes in dieser Kammer vorgesehen sind.
8. 8) Druckfilter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß an die Sammelkammer (lo) eine weitere Leitung (22) mit einem Absperrorgan (15) zur Zufuhr eines Fördermediums angeschlossen ist.
9. 9) Druckfilter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß am Bereich des unteren Sammelkammerbodens eine Abflußleitung (23) mit einem Absperrventil (19) vorgesehen ist und daß vor der Abflußöffnung dieser Leitung ein Siebeinsatz (20) angeordnet ist.