DD280471A1 - Verfahren zur filtration verunreinigter fluessigkeiten sowie zur regenerierung des verwendeten filtermittels - Google Patents

Abstract

Die Erfindung beinhaltet ein Verfahren zur Filtration verunreinigter Fluessigkeiten sowie zur Regenerierung des verwendeten Filtermittels. Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reinigung von Fluessigkeiten durch Filtration mit gleichzeitiger Regenerierung des Filtermittels. Die Regenerierung des Filtermittels erfolgt im eingebauten Zustand im Filterapparat durch die kombinierte Wirkung von Rueck- und Abspuelung sowie durch den Einsatz von Ultraschall. Durch eine spezielle Anlagenverschaltung ist es moeglich, vollautomatisch zwischen den Phasen "Filtration" und "Regenerierung" umzuschalten. Waehrend der Filtrationsphase wird in einem separaten Behaelter gereinigte Fluessigkeit fuer die nachfolgende Regenerierung bereitgestellt. Die bei der Regenerierung anfallende verunreinigte Spuelfluessigkeit gelangt in einen Absetzbehaelter. Hier erfolgt die Reinigung der genannten Spuelfluessigkeit durch Aussedimentieren der Feststoffteilchen sowie durch Filtration. Anschliessend kann diese Fluessigkeit wieder dem Kreislauf zugefuehrt werden.

Description

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung ist vor allem bei mit Feststoff verunreinigten Flüssigkeiten, die durch Filtration im Umwälzkreislauf gereinigt werden können, wie z. B. Badflüssigkeiten, anwendbar. Ein spezielles Anwendungsgebiet stellt die Reinigung von Elektrolytbädern in der Galvanotechnik dar.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik Bekannte Verfahren führen eine Regenerierung nur durch Rückspülung (DD-WP 135354, DE-OS 3227059, DE-OS 3141900, DE-OS 2645948, DE-OS 2757447, DE-OS 3329869) oder durch Schwingungen (DE-OS 3117712, DE-OS 3026769) oder durch Abspülung des Filtermaterials durch. Kombinationen von Rück- und Abspülung sowie von Rückspülung und Ultraschall bzw. Schwingungen sind aus folgenden Erfindungsbeschreibungen bekannt (DD-WP 210387, DE-AS 1922196, DE-OS 3026769,

DE-OS 3117712, DE-OS 3329869).

Einigen Erfindungen ist gemeinsam, daß sowohl eine separate Reinigung als auch eine separate Reinigungsvorrichtung

erforderlich sind. Weiterhin existieren Erfindungsbeschreibung, bei denen die notwendigen Stellglieder sowie Strömungskanäle für die Umschaltung und Realisierung von Filtrations- und Regenerierungsphase im Inneren des Filteraggregates liegen (DE-OS 3227059, DE-OS 3141900, DE-OS 3117712, DE-OS 3329869, DD-WP 210387, DE-AS 1922196). Damit sind diese

Filterapparaie für bestimmte Verfahren und Fahrweisen festgelegt und nicht variabel einsetzbar. Ebenso existieren Erfindungsbeschreibungen, die eine Rückspülung durch zusätzliche Druckluftbeaufschlagung realisieren

(DE-OS 3026769, DE-OS 33Π9869). Diese Variante ist jedoch auf Grund des sich negativ auswirkenden Lufteintrages auf die

Filtration, z. B. mit Garnwicktilelementen, nicht immer anwendbar. Eine große Anzahl vc.n Erfindungsbeschreibungen benutzt zur Regenerierung des Filtermittels die ungereinigte Flüssigkeit

(DE-OS 3329969, DE-AS 1922196, DD-WP 210387, DE-OS 3117712, DF-OS 3026769, DE-OS 2757447). Bei diesen und anderen

Verfahren ist es nicht möglich, die verunreinigte Flüssigkeit separat aufzufangen und gegebenenfalls zu reinigen. Eine manuelle Steuerung der Umschaltvorrichtung zwischen „Filtration" und „Regenerierung" kann nur bei Anlagen verwendet

werden, die untergeordneten Zwecken dient. Eine manuelle Steuerung erfüllt hinsichtlich des technischen Aufbaus und der

Wirkungsweise nicht die Anforderungen, wie sie an Anlagen mit einem hohen Technisierungsgrad gestellt werden müssen. In

den Patentschriften (DE-OS 3525230, DE-OS 2818729, DD-WP 252765, DD-WP 76468, DD-WP 135354) sind Anlagen zur

Filtration mit automatischer Rückspülung beschrieben. Hier erfolgen jedoch eine Regenerierung ohne Ultraschall und keine Bereitstellung von gereinigter Flüssigkeit für den Rück- und Abspülprozeß sowie für die anschließende separate Reinigung der Spüiflüssigkeit. Ziel der Erfindungsbeschreibung

Das Ziel der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Filtration verunreinigter Flüssigkeiten sowie zur Regenerierung des verwendeten Filtermittels zu entwickeln, welches es ermöglicht:

- den apparativen Aufwand für die Filtration und Regenerierung auf ein Mindestmaß zu beschränken,

- ein vollautomatisches Umschalten zwischen den einzelnen Phasen „Filtration" und „Regenerierung" zu realisieren

- durch geeignete Maßnahmen eine wesentliche Standzeiterhöhung des Filtermittels zu gewährleisten und

- eine hoha Reinheit der Badflüssigkoit zu erreichen und

- im Zusammenhang mit o.g. Zielen eine Effektivitätssteigerung des Filtrationsprozesses und der nachfolgenden technologischen Prozesse zu erreichen.

Darlegung des Wesens der Erfindung Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein einfaches und zuverlässiges, vollautomatisches Verfahren zu entwickeln, in dem Filtration und Regenerierung des Filtermittels, ohne funktionell-arbeitstechnische Eingriffe in den Filterapparat, realisiert

werden.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine spezielle Verschaltung der einzelnen Apparate und durch Druckmeß- und Steuerung erreicht. Wt hr»3:/.< der Filtrationsphase erfolgt vor tem Filtermittel ein Druckanstieg. Bei Erreichen eines bestimmten Druckpegels wird

übt r ein Manometer ein Signal zu Steuereinrichtung gesendet ur J dort von Filtrations- auf Regenerierungszyklus umgeschalten.

Die itegnerierung des Filtermittels erfolgt hierbei durch die kombinierte Wirkung von Ultraschall sowie Rück- und Abspülung. Durci den Einsatz von Ultraschall werden die im Inneren des Filtermittels haftenden Feststoffteilchen gelöst und durch den Rückspülflüssigkeitsstrom aus dem Filtermittel ausgetragen. Die zusätzliche Abspülströmung wirkt auf die Oberfläche des Filtermittels und trägt damit zur Säuberung der oberen Filtermittelschicht bei. Da das Filtrat im Vergleich zur Badflüssigkeit fast feststofffrei ist, ist die erfindungsgemäß vorgesehene Verwendung von Filtrat

für den Rück- und Abspülvorgang effektiver als der Einsatz von Badflüssigkeit.

Die bei der Regenerierung mit hoher Feststoffkonzentration anfallende Spülflüssigkeit wird nicht (wie üblich) in die Badflüssigkeit zurückgeführt, sondern separat in einen dafür vorgesehenen Ab3etzbehält<ir ^leitet. Hier ist es möglich, die Flüssigkeit durch einen gesonderten Hitrationszyklus zu reinigen und/oder den im unteren Teil des Behälters angesammelten

„Schlamm" zu entfernen.

Durch die o.g. Maßnahmen werden eine hohe Badreinheit, eine zusätzliche Standzeitverlängerung und somit eine Effektivitätssteierung des Filtrationsprozesses sowie der nachfolgenden technischen Prozesse erzielt. AusfOhrungsbelspiol Die Erfindung soll nachfolgend am Ek ,piel der Filtration einer Koalintrübe näher erläutert werden. Fig. 1: zeigt das Anlagenschema eines Filtrationsstandes mit vorgesehener Regenerierung. Fig. 2: zeigt den Verlauf des Filtrationsprozesses mit Regenerierung. Fig. 3: zeigt den Verlauf des Filtrationsprozesses bei Regenerierung mit und ohne Ultraschall.

Die Ausgangskonzentration der KaoHntrübe im Behälter 5 beträgt 0,01 g/l. Während der Filtrationsphase wird durch Einleitung eines kontinuierlichen Volumenstroms von 1 l/h mit einer Feststoffkonzentration von 0,1 g/l eine sich ständig reproduzierende Feststoffverunreinigung der Badflüssigkeit simuliert.

Tabelle 1 enthält für die einzelnen Betriebsphasen (Filtration, Regenerierung und Reinigung der Rückspülflüssigkeit) die notwendigen Ventilstellungen.

Tabelle 1: Ventilst6llungen für verschiedene Betriebsphasen

Betriebs phase	I	Il	III	Ventilstellung	Vl	VII	VIII	USG*
Filtra tion	auf	zu	zu	IV V	zu	zu	auf	aus
Regene rierung	zu	auf	auf	auf auf	auf	zu	auf	ein
Reini gung d. Rückspül flüssigkeit.			zu zu		auf	zu	aus
			wie Filtrationsphase

' USG-Ultraschallgerät

Ventile I bis Vl sind steuerbare schnellschließende Ventile (ev. Magnetventile). Ventile VII und VIII sind nur notwendig, wenn die Reinigung der Rückspülflüssigkeit vorgesehen ist.

Während des Filtrationszyklus (Fig. 1) wird die Badflüssigkeit aus dem Gehälter 5 durch eine selbstansaugende Kreiselpumpe 1 über das Ventil I in das Filteraggregat 2 gedrückt. Hier werden duch das Filtermittel (im speziellen Fall wurden Garnwickelpatronen eingesetzt) die Feststoffpartikel zurückgehalten.

Das gewonnene Filtrat verläßt den Filterapparat und wird über das Ventil IV und den Durchflußmosser S in den Filterbehälter 6 geleitet. Der Flüssigkeitsspiegel in diesem Behälter kann maximal bis auf die Höhe der Rückflußleitung 10 steigen. Bei weiterer Filtratzuführung gelangt die Flüssigkeit über den freien Ausfluß in die Rückflußleitung 10 und von hier in den Behälter 5 zurück. Bei der Auslegung des Behälters 6 ist darauf zu achten, daß dieser mindestens das Flüssigkeitsvolumen für einen Regenerierungszyklus aufnehmen kann. Mit Hilfe der Meßstelle 04 wird die Flüssigkeitshöhe im Behälter 6zusätzlich kontrolliert. Bei Erreichen eines bestimmten Vordruckes am Filteraggregat 2 wird über die Druckmeßstelle 01 ein Signal zur elektrischen Steuereinrichtung 9 geleitet. Von hier werden die Ventile It. Tabelle 1 auf Regenerierungszyklus umgestellt sowie das Ultraschallgerät 3 am Filteraggregat 2 eingeschaltet. Durch einen Zeitgeber kann die Dauer der Regenerierungsphase bestimmt werden.

Über das Ventil Vl wird durch die f.elbstansaugende Kreiselpumpe 1 die Waschflüssigkeit (Filtrat) aus dem Behälter 6 gepumpt

und gelangt von hier über die Druckleitung und das Ventil Il in das Filteraggregat 2. Die Durchstörmung der Garnwickelpatrone erfolgt jetzt im Vergleich zur Filtration in entgegengesetzter Richtung. Die mit Fesistoff belacene Flüssigkeit wird über das

Ventil Il in den Behälter 7 gefördert. Die Höhe des Flüssigkeitsspiegels in diesem Buhälter wird durch die Meß- und Regelstelle 03

angezeigt. Durch die Rückflußleitung 11 ist der Behälter 7 gegen Überlauf gesichert. Die Flüssigkeit fließt dann im freien Auslauf durch diese Leitung in den tieferliegenden Behälter 5.

Erreicht der Flüssigkeitsspiegel im Behälter β einen unteren Pegelstand, dann wird mittels der Füllstandsmeß- und -regelstelle 04

und über die Steuereinrichtung 9 die Pumpe 1 abgeschalten oder, wenn gewünscht, von Regenerier- auf Filtrationszyklus umgestellt. Mit dieser Schutzschaltung wird ein Leerlaufen der Pumpe und der damit verbundene Lufteintrag in das Filtersystem vermieden.

Die Reinigung der im Behälter 7 aufgefangenen Waschflüssigkeit kann über ein separates Filtersystem (Pumpe und Filteraggregat) erfolgen. (Diese Variante ist nicht in Fig. 1 gezeigt.) Um den apparativen Aufwand so gering wio möglich zu halten wird folgende, in Figur 1 gezeigte Variante vorgeschlagen. Die im Behälter 7 befindliche verunreinigte Waschflüssigkeit gelangt über das Ventil VII, die Pumpe 1 und das Ventil I in das

rilteraggregat 2. Die gereinigte Waschflüssigkeit wird dann über Ventil IV in den Behälter 6 bzw. Behälter 5 geleitet.

Vor diesem Prozeß kann gegebenenfalls die im unteren Teil des Behälters 7 mit Feststoff angereicherte Flüssigkeit über das Bodenventil IX abgelassen werden. Wichtig ist dabei, daß der untere Teil des Behälters 7 eine konische Form besitzt. In Figur 2 wird verallgemeinert der Verlauf des Filtrationsprozesses mit Regenerierung gezeigt. In dieser Darstellung wird der Einfluß der Regenerierung auf die Verlängerung dor Standzeit eutlich. Bei der Filtration von Kaolintrüben konnten durch den Einsatz von genannten Regenerierungsmaßnahmen im Vergleich zu Filtrationsversuchen ohne Regenerierung, Standzeitverlängerungen um das 3- bis 4fache nachgewiesen werden. Aus Figur 3 wird die Wirkung des Ultraschalls auf die Regenerierung von Filterkerzen sichtbar. Regenerierungsphasen ohne Ultraschall ergeben bei den verwendeten Kaolintrüben Verkürzungen der Standzeit bis zu 50%.

Claims (2)

1. Verfahren zur Filtration verunreinigter Flüssigkeiten sowie zur Regenerierung des verwendeten Filtermittels, gekennzeichnet dadurch, daß

- die Regenerierung durch kombinierte Einwirkung von Ultraschall sowie durch Rück- und Abspülung des Filtermaterials erfo.'^t,

- die Regenerierung des Filtermaterial im eingebauten Zustand im Filteraggregat realisiert wird,

- die beiden Phasen „Filtration" und „Regenerierung" durch eine spezielle Anlagenverschaltung erfolgt,

- während der Filtrationsphase in einem separaten Behälter gereinigte Flüssigkeit für die nachfolgende Regenerierung bereitgestellt wird,

- die durch den Rück- und Abspülprozeß entstehende verunreinigte Spülflüssigkeit in einem speziellen Absetzbehälter aufgefangen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Möglichkeit besteht, die durch den Rück- bzw. Abspülvorgang anfallende verunreinigte Spülflüssigkeit in einem gesonderten Kreislauf zu reinigen und danach den Prozeß wieder zu zuführen.