CH361784A - Filtrationsverfahren für Flüssigkeiten - Google Patents

Description

  
 



  Filtrationsverfahren für Flüssigkeiten
Die Erfindung betrifft ein Filtrationsverfahren für Flüssigkeiten.



   Das erfindungsgemässe Verfahren ist gekennzeichnet durch periodische Rückspülimpulse solcher Im  pulshöhe    und -dauer, dass der Filterkuchen von jedem Rückspülimpuls vorübergehend   vom    Filterkörper derart abgehoben wird, dass Risse im Filterkuchen    gebildet werden, und ! dass der Filterkuchen sich da-    nach im gerissenen Zustand wieder an den Filterkörper legt.



   In der auf einen solchen Rückspülimpuls folgenden   Flitrationsperiode    kann die Trübe durch die im Filterkuchen gebildeten Risse zum Filterkörper gelangen. Dabei wird der Filterkuchen im wesentlichen an der dem Filterkörper zugewandten Seite aufgebaut.



   Der dadurch erzielte Fortschritt besteht darin, dass die Filtrationsleistung, das heisst die je Zeiteinheit gewonnene Menge Filtrat, während der Filtration praktisch nicht abnimmt. Bei den bisherigen Verfahren nimmt die Filtrationsleistung während der Filtration dauernd ab.



   Das erfindungsgemässe Verfahren wird im folgenden an Hand der Zeichnung beispielsweise erläutert.



  Es zeigen:
Fig. 1 eine   Filtrationsaniage    in schematischer Darstellung,
Fig. 2 und 3 je eine graphische Darstellung der   Abhlängibkeit    der mit der Anlage nach Fig. 1 filtrierten Flüssigkeitsmenge von der Zeit.



   Die in Fig. 1 dargestellte Anlage enthält ein mit einer Rührvorrichtung versehenes Gefäss T für die zu filtrierende Suspension, ein Filter F mit Filtermembranen M und einem zentralen Sammelrohr Z für das   Klarfiltrat,    einen Behälter B für das Klarfiltrat, eine Pumpe P, eine einstellbare Drossel D und ein Vierwegventil V.



   Die Membranen M des Filters F sind horizontal etagenweise übereinander angeordnet und von je einem Blechring umgeben. Die unter den einzelnen Membranen M liegenden   Filtratsammelräume    sind durch nicht   dargestellte,    radiale Bohrungen mit dem zentralen Sammelrohr Z verbunden. Das teils im Schnitt und teils schematisch dargestellte Vierwegventil V hat zwei Stellungen. Eine nicht dargestellte Rückholfeder ist bestrebt, den Ventilkörper in der dargestellten Stellung zu halten. Ein elektromagnetischer Antrieb mit einem von einem nicht dargestellten Uhrwerk angetriebenen Unterbrecher U dient dazu, den Ventilkolben periodisch in der Zeichnung nach rechts zu verschieben, und kurzzeitig in dieser Stellung zu halten, in welcher nur die gestrichelt gezeichneten Verbindungen hergestellt sind.



   In der gezeichneten Stellung des Vierwegventils V saugt die Pumpe P die zu   filtrierende    Suspension aus dem Gefäss T an und drückt sie in das Filter F, aus dem das   Klarfiltrat    in den Behälter B fliesst.



   In der anderen Stellung des   Vierwegventüs    V (also nur mit den gestrichelt dargestellten Verbindungen) erfolgt eine Rückspülung des Filters, indem die Pumpe P Trübe aus dem Filter F ansaugt und in den Behälter T zurückfördert. In der Saugleitung liegt   dabei    die Drossel D.



   Beispiel 1
Die Kurve a in Fig. 2 zeigt die Abhängigkeit des im Behälter B gesammelten Filtrates von der Zeit für den Fall, dass ohne Rückspülung gearbeitet wird. Diese Kurve a verläuft etwa von der Stelle c an zunehmend flacher. Sie hat Parabelform. Die Filtrationsleistung nimmt also während der Filtration dauernd ab.  



   Wird jedoch zu der dem Punkt c entsprechenden Zeit (oder auch bereits vorher) der elektromagnetische Antrieb des Ventils V in Betrieb gesetzt und dadurch das Ventil V periodisch in die Stellung gebracht, in weicher eine Rückspülung erfolgt, so kann ein zeitlicher Verlauf der Filtration nach der Kurve b   (prak-    tisch eine Gerade) in Fig.

   2 erzielt werden, wenn die Dauer der Rückspülimpulse (das ist die Zeit, während der der Unterbrecher U geschlossen ist) und die Impulshöhe der   Rückspülimpulse,    welche bei   gege-    bener Leistung der Pumpe P an der Drossel D einstellbar ist, so gewählt werden, dass der Filterkuchen von jedem Rückspülimpuls vorübergehend vom Filterkörper derart abgehoben wird, dass Risse im Filterkuchen gebildet werden, und dass der Filterkuchen sich danach im gerissenen Zustand wieder auf den Filterkörper senkt. Dabei ist die Filtrationsleistung (in der Zeiteinheit gewonnene Filtratmenge) praktisch konstant. Der Filterkuchen wird dabei im Gegensatz zur bekannten Filtration von der Membranseite her aufgebaut.



   Der Vergleich der Kurve a mit der Kurve b in Fig. 2 zeigt, dass ohne Rückspülimpulse in 20 Minuten etwa 13 Liter, mit den   Rückspülimpulsen    der genannten Impulshöhe und dauer jedoch bereits in 10 Minuten etwa 20 Liter Filtrat gewonnen werden.



   Beispiel 2
In der Anlage nach Fig. 1 wurde eine   1 0/obige,    wässrige Suspension von Magnesiumcarbonat filtriert.



  Die gesamte Filterfläche des Filters F hatte eine Grösse von 123 cm2, und die horizontalen Membranen M bestanden aus Baumwolltuch. Der von   der    Pumpe P   erzeugte    Druck wurde konstant auf 1,5 atü gehalten.



   Es wurden zwei Versuche durchgeführt, der erste (Versuch 1) ohne, der zweite (Versuch 2) mit Rückspülung. Im zweiten Versuch betrug das Verhältnis der Rückspülzeit zur   Filtrationszeit      1 : 45.    Es wurde nach 5 Minuten   Filtrationszeit    mit der ersten Rückspülung begonnen. Die Impulshöhe der   Rück & pül-    impulse wurde so eingestellt, dass der Filterkuchen von jedem Rückspülimpuls vorübergehend vom Filterkörper derart abgehoben wurde, dass Risse im Filterkuchen gebildet wurden, und dass der Filterkuchen sich danach im gerissenen Zustand wieder auf den Filterkörper senkte.



   Die gemessene Abhängigkeit der dabei gewonnenen Filtratmenge von der   Filtrationszeit    geht aus folgender Tabelle und aus dem dieser Tabelle entsprechenden Diagramm (Fig. 3) hervor.



   Filtrationszeit Filtratmenge (Liter)  (Min) Versuch 1 Versuch 2
2,5 1,8 1,9
5,0 3,0 3,2
7,5 3,7 4,0
Filtrationszeit Filtratmenge (Liter)  (Min) Versuch 1 Versuch 2
10,0 4,3 5,5
12,5 5,0 7,4
15,0 5,5 9,2    20,0    6,5 12,8
25,0 7,3 16,3
30,0 8,0 19,8
35,0 8,6 23,5
40,0 9,2 26,9
Der Vergleich der Ergebnisse beider Versuche zeigt, dass mittels der Rückspülimpulse der angegebenen Impulshöhe und -dauer eine wesentliche Steigerung der Filtrationsleistung erzielt wurde. So beträgt die Filtrationsleistung nach der Filtration von 10 Litern Flüssigkeit ohne die Rückspülimpulse (Versuch 1) nur etwa 0,12 Liter/Minute, mit den angegebenen   Rückspülimpulsen    jedoch fast das Sechsfache davon, nämlich   0,71      LiteriMinute.   



   Bei Anwendung der Rückspülimpulse der genannten   Impulsböhe    und -dauer erhält der Filterkuchen durch die Rückströmung und/oder dadurch, dass die Filtermembran sich unter der Wirkung des Druckes der Rückströmung wölbt, Risse, durch welche die Trübe an den Filterkörper (z. B. Filtermembran) gelangt, nachdem der Filterkuchen sich auf diesen gesenkt hat. Der Filterkuchen senkt sich als Ganzes oder im wesentlichen als Ganzes auf den Filterkörper.



  Die hierzu günstigste Impulshöhe und -dauer der Rückspülimpulse hängt von   den    Eigenschaften der Trübe und deren Festbestandteile ab und kann von Fall zu Fall durch Versuche ermittelt werden. Dasselbe gilt für den günstigsten zeitlichen Abstand der Rückspülimpulse. Die Dauer jedes Rückspülimpulses kann beispielsweise 0,2 bis 10 Sekunden und der zeitliche Abstand dieser Impulse kann das 50- bis    l000fache    der Impulsdauer sein. Zum Rückspülen wird am einfachsten das Klarfiltrat benutzt; es kann aber auch ein anderes, hinsichtlich seiner chemischen und physikalischen Eigenschaften geeignetes Fluidum verwendet werden.   

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Filtrationsverfahren für Flüssigkeiten, gekennzeichnet durch periodische Rückspülimpulse solcher Impulshöhe und -dauer, dass der Filterkuchen von jedem Rückspülimpuls vorübergehend vom Filterkörper derart abgehoben wird, dass Risse im Filterkuchen gebildet werden, und dass der Filterkuchen sich danach im gerissenen Zustand wieder an den Filterkörper legt.