CH633196A5

CH633196A5 - Verfahren und buerstenfilter zur filtration von fluessigkeiten und gasen.

Info

Publication number: CH633196A5
Application number: CH226478A
Authority: CH
Inventors: Hans Dr Ing Mueller
Original assignee: Chemap Ag
Priority date: 1978-03-02
Filing date: 1978-03-02
Publication date: 1982-11-30
Also published as: JPS54124374A; DE2903672C2; US4219420A; DE2903672A1; JPS6234404B2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Filtration von Flüssigkeiten und Gasen in einem Bürstenfilter, dessen Fasern an einer gelochten Unterlage bündelweise befestigt sind.

Aus der DE-OS 2 745 526 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Filtration von Flüssigkeiten und Gasen mit Hilfe von Fasermaterial bekannt. Das kurze Fasermaterial ist einseitig an einer Lochplatte, Rohren oder dergleichen befestigt. Während der Filtration strömt das Medium in Richtung gegen die Befestigungsunterlagen der Fasern und presst diese durch die strömende Flüssigkeit derart zusammen,

dass ein durchlässiges Filterbett gebildet wird. Während der Abreinigung durch Rückspülung richten sich die Fasern in die Strömungsrichtung des Reinigungsmediums wieder auf,

so dass der Rückstand abgeworfen und mitgerissen wird, ohne dass das Filtermaterial verworfen werden muss.

Bei diesem bekannten Verfahren bzw. Bürstenfilter kann die Filterwirkung für feinste Verunreinigungen bei erträglichem Druckabfall nicht ausreichend wirksam sein, da hierzu die durch die Ausströmung gebildete Filterschicht in ihrem Abbau und damit ihrer Filterwirkung nicht ausreicht.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Bürstenfilter-Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, mit denen eine Abtrennung auch feinster Teilchen bei ökonomischem Druckabfall erzielbar ist.

Diese Aufgabe wird nach Patentanspruch 1 bei einem gattungsgemässen Filtrationsverfahren dadurch gelöst, dass während der Filtration die Strömung des zu filtrierenden Mediums entlang den Fasern eines kompakten Faserbündels ohne Zusammenpressen gegen die Befestigungsunterlage geleitet wird.

Zur Durchführung dieses Verfahrens dient ein Bürstenfilter, bei dem die Faserbündel als Filtermittel den ganzen Querschnitt des Filterkessels ausfüllen.

Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.

Es hat sich gezeigt, dass Faserbündel mit einer Länge von 300 bis 2000 mm von besonderem Vorteil zur Filtration von Flüssigkeiten und Gasen verwendet werden können, welche relativ Ideine Mengen von kleinsten Teilchen enthalten, die daraus entfernt werden müssen. Die Filtration wird so geführt, dass die Strömung die Fasern zu Beginn der Filtration praktisch nicht zusammenpresst und die unfiltrierte Flüssigkeit gleichmässig und langsam tief in das Faserbündel eindringen kann. Dies bewirkt eine besonders wirksame Tiefenfiltration. Die Teilchen werden von den Fasern festgehalten, insbesondere durch Oberflächenkräfte (van der Waals-kräfte und elektrostatische Kräfte), aber auch aufgrund gewöhnlicher Siebwirkung.

Als Fasern haben sich unter anderen sogenannte Spinnkabel als besonders vorteilhaft erwiesen. Unter Spinnkabel sind Faserbündel zu verstehen, wie sie aus den Spinnbädern oder Trockenspinndüsen anfallen. Das Material kann beispielsweise aus Polyester, Nylon, P.V.C., Polyacrylnitril, Viskose u.a. bestehen. Die Befestigung der Spinnkabel erfolgt beispielsweise an Lochplatten, Stäben oder Rohren. Um die Tiefenwirkung zu verbessern und ein Zusammendrücken der Faserbündel in Längsrichtung zu vermeiden, können die Fasern verschiedene Längen aufweisen, was ein seitliches Eindringen des zu filtrierenden Mediums bewirkt. Ebenso kann ein Teil der Fasern gebündelt und mit Gewichten versehen sein oder aber mit Schnüren oder Federn am Kesselboden befestigt werden. Die Fasern zwischen den festgehaltenen oder beschwerten Faserbündeln werden dann vorzugsweise seitlich zusammengepresst und bilden ein dichtes Filterbett. Bei grossen Filterflächen ist es vorteilhaft, die Ein- oder Ausläufe, die das zu filtrierende Medium an die Faserbündel hin und von diesen wegleiten, mit Düsen zu versehen, welche die Verteilung sowohl bei der Filtration als auch bei der Rückspülung verbessern.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind anhand einer Zeichnung näher erläutert, in der zeigt:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein Bürsten- oder Büschelfilter in seiner einfachsten Ausführung,

Fig. 2 einen Ausschnitt eines oberen Teiles von an einer Lochplatte befestigten Faserbündeln mit kurzen und langen Fasern,

Fig. 3 einen Ausschnitt eines oberen Teiles von Faserbündeln, die im Bereich der Umkehrung mit Rückspülrohren versehen sind,

Fig. 4 den unteren Teil von mit Gewichten beschwerten Faserbündeln,

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Fig. 5 den unteren Teil von mit Schnüren zusammenge-fassten und befestigten Faserbündeln und

Fig. 6 den oberen und unteren Teil eines weitern Bürstenfilters.

Der Bürstenfilter nach Figur 1 besteht aus einem zylindrischen Kessel 1, einen über einen Flansch 2 befestigten Deckel 3 und über eine Flanschverbindung 4 befestigten Boden 5. Der Filterkessel 1 weist ferner einen Eingangsstutzen 6 für die zu filtrierende Suspension und einen Ausgangsstutzen 7 für das Filtrat im Deckel 3 auf. Im Deckel 3 ist ein weiterer Zulaufstutzen 8 für den Einlass von Rückspülmedium, sei es Gas oder Flüssigkeit, und im Boden 5 ein Austrags-stutzen 9 zur Entfernung der Filtratrückstände vorgesehen. Faserbündel 10 sind an einer mit Öffnungen 11 versehenen Befestigungsunterlage 12 in bekannter Weise angebracht. Die Fasern 13 des Faserbündels 10 füllen den ganzen Querschnitt des zylindrischen Kessels 1 aus und ragen bis in das untere Drittel des Filterkessels 1.

Fig. 2 zeigt eine Variante des Faserbündels nach Fig. 1 und unterscheidet sich von diesem durch eine Mischung von kurzen Fasern 14 und langen Fasern 15.

Fig. 3 zeigt eine Variante mit eingebauten Rückspülrohren 16, die gegen die Faserbündel 10 Öffnungen 17 aufweisen, was eine verbesserte Verteilung des Rückspülmediums zur Folge hat. Zusätzlich kann im oberen Teil des zylindrischen Kessels 1 ein Stutzen 23 zur seitlichen Rückspülung angebracht werden.

In Fig. 4 sind die einzelnen Faserbündel 10 mit Gewichten 18 beschwert, so dass eine teilweise seitliche Zusammenpressung der Fasern 14,15 in Form von Faserbündeln 10 erfolgen kann.

Nach Fig. 5 können, anstelle mit Gewichten beschwert zu sein, Faserbündel mit Schnüren 19 büschelweise im Bodenteil des Filterkessels 1 an Querstangen befestigt sein. Zwischen den einzelnen Faserbündeln 10 sind freie Fasern 20 belassen.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 6 sind im oberen und unteren Bereich der Faserbündel 10 Eintrittsrohre 21 und Rückspülrohre 22, die an ihren Enden mit Düsen ausgebildet sind, für die Zuleitung des zu filtrierenden Mediums und der Rückspülflüssigkeit zu den Faserbündeln 10 vorgesehen.

Im Betrieb wird während der Filtration das zu filtrierende Medium über den Stutzen 6 mittels einer nicht gezeigten Pumpe in den Filterkessel 1 eingeleitet. Die festen Partikel setzen sich auf ihrem Weg entlang der Fasern 14, 15 der Faserbündel 10 ab, und die klare Flüssigkeit verlässt über den Ausgangsstutzen 7 als Filtrat den Filterkessel 1. Nach Sät-

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tigung der Faserzwischenräume mit Feststoffen, erkennbar am starken Druckanstieg im Filterkessel, werden die Mediumzufuhr über den Stutzen 6 und ein nicht gezeigtes Ventil im Ausgangsstutzen 7 für den Klarlauf geschlossen. Es folgt nun eine Rückspülung mit Flüssigkeit oder Gas oder einem Gemisch aus beiden über den Zulaufstutzen 8 für Rückspülflüssigkeit und den Austragstutzen 9.

Die erfindungsgemässen Bürstenfilter können wahlweise so konstruiert sein, dass die Strömungsrichtung während der Filtration von oben nach unten oder umgekehrt ist. Je nach Art des Produktes muss eine Wahl empirisch getroffen werden. Die Filtration in Richtung der Schwerkraft hat den Vorteil, dass sich bei der Rückspülung mit Gas im unteren Teil des Filterkessels befestigte Fasern besser aufrichten.

Das erfindungsgemässe Bürstenfilter eignet sich vorzugsweise dort, wo aus dem zu filtrierenden Medium kleine Substanzmengen zu entfernen sind. Als Anwendungsgebiet sei beispielsweise die Wasserklarfiltration genannt, die bisher über Sandbecken erfolgte. Ein weiteres Anwendungsgebiet ist beispielsweise die Reinigung von Kochsalzsolen, aus denen vor der Elektrolyse Kalzium- und Magnesiumsalze als Hydroxide entfernt werden müssen. Hier wurden bei einer Faserbündellänge von 800 mm bei einem Feststoffgehalt des Mediums von 30-70 mg pro Liter und einem Durchsatz von ca. 7000 1 pro m2 und h eine Standzeit von 9 Tagen erzielt. Das Filtrat zeigte während der gesamten Standzeit auf schwarzen Membranfiltern keinen messbaren Rückstand.

Es hat sich gezeigt, dass die Qualität des Filtrâtes weitgehend von der Anzahl und Feinheit der Fasern beeinflusst wird. Bei richtiger Wahl ist eine Sterilfiltration möglich. Das Verfahren eignet sich somit auch für rückspülfahige, regenerierfähige Sterilfiltrationen. Auch radioaktiver Staub kann aus Luft oder einem anderen Gas ausfiltriert, mit Flüssigkeit von den Fasern rückgespült und der Wasseraufbereitung zugeführt werden. Dies vermeidet das Verwerfen von relativ voluminösen Luftfiltern mit radioaktivem Abfall. Das Filter wird nach der Rückspülung mit Gas getrocknet. Die Anwendung ist jedoch nicht auf die genannten Beispiele beschränkt.

Die Fasern können in bekannter Weise an einzelnen Elementen befestigt und segmentweise rückgespült werden.

Es können Kunststoffasern mit verschiedenen Querschnittformen verwendet werden, wie beispielsweise runde und mehreckige. Zur besseren Haftung von aus der Suspension abzutrennenden Partikeln hat sich vorzugsweise eine chemische Behandlung der Fasern als vorteilhaft erwiesen, wodurch die Einzelfasern eine gewisse Aufrauhung erfahren.

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2 Blatt Zeichnungen

Claims

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1. Verfahren zur Filtration von Flüssigkeiten und Gasen in einem Bürstenfilter, gegen die an einer gelochten Unterlage bündelweise befestigten Fasern, bei dem die Äbreini-gung der Fasern von Rückständen nach der Beladung durch Rückspülen in Gegenrichtung zur Filtrationsrichtung erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass während der Filtration die Strömung des zu filtrierenden Mediums entlang den Fasern (14,15) eines kompakten Faserbündels (10) .ohne Zusammenpressen gegen die Befestigungsunterlage (12) geleitet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mit Flüssigkeit oder einem Gemisch aus Flüssigkeit und Gas rückgespült wird.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass einzelne Faserbündel (10) in Gruppen und in Sequenz rückgespült werden.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 3, bestehend aus einem Filterkessel (1), in welchem Faserbündel (10) an einer Befestigungsunterlage (12) angebracht sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Faserbündel (10) den ganzen Querschnitt des Filterkessels (1) ausfüllen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern (14,15) der Faserbündel (10) eine Länge von 300 bis 2000 mm aufweisen.

6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Faserbündel aus einer Mischung von Fasern (14,15) im Längenbereich von 300 bis 2000 mm bestehen.

7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Teil der Faserbündel (10) zusätzlich auf der der Befestigungsunterlage gegenüberliegenden Seite angebracht ist.

8. Vorrichtung nach den Ansprüchen 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Faserbündel (10) mit Gewichten (18) beschwert sind.

9. Vorrichtung nach den Ansprüchen 4 bis 6 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass Eintrittsrohre (21) und Rückspülrohre (22) für die Zuleitung des zu filtrierenden Mediums und der Rückspülflüssigkeit zu den Faserbündeln (10) an ihren Enden mit Düsen versehen sind.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern (14,15) aus Spinnkabeln aus Kunststoff bestehen.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern aus aufgerauhten Kunststoffasern bestehen.