FILTER PROCESS FOR LIQUIDS AND APPARATUS FOR CARRYING OUT THE PROCESS

Abstract: 1. Method of filtering liquids in which a liquid laden with foreign bodies is fed to a first filtration device, formed as an alluvial filter, and, on passing through the said filter, is freed of virtually all the entrained foreign bodies, after which it is fed, with a residue of foreign bodies not retained in the first filtration device, to a second filtration device for post-filtration, in which at least most of the residual foreign bodies are filtered out, characterized in that, as the second filtration device, a filter with a fibre layer as the filtration medium is used, the filtration medium having a greater porosity than the mean porosity of the alluvial layers of the alluvial filter forming the first filtration device and the filter area of the second filtration device being smaller than the filter area of the first filtration device.

Description: Verfahren zum Filtrieren von Flüssigkeiten und Filtrieranlage zur DurchfUhrung,des Verfahrens Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum 2 trieren von Flüssigkeiten, beim dem eine mit Premdstoffen belastete Flüssigkeit einer als Anschwemmfilter ausgebildeten ersten Filtriereinrichtung zugeleitet und beim Durchlaufen derselben von nahezu den gesamten mitgeführten Fremdstoffen befreit wird und danach mit einem in der ersten Filtriereinrichtung nicht zurückgehaltenen Fremdstoffrest zur Nachfiltration einer zweiten Filtriereinrichtung zugeleitet wird, in der der Fremdstoffrest zumindest zum überwiegenden Teil ausfiltriert wird, sowie auf eine Filtrieranlage zur Durchführung dieses Verfahrens. Verfahren dieser Art sind schon seit längerer Zeit, bei spielsweise von der Getränkefiltration, insbesondere der Bier- und Weinfiltration, her bekannt. Bei diesen bekannten Verfahren wird als zur Nachfiltration dienende zweite Filtriereinrichtung in der Regel eine Filterpres se bzw. ein sogenanntes Schichtenfilter verwendet, bei dem die einzelnen Filterschichten zum Zwecke der Zurück- haltung des genannten, in der ersten Filtriereinrichtung nicht ausfiltrierten Premdstoffrestes eine gegenüber der mittleren Porösität der Anschwemmschichten der als Anschwemmfilter ausgebildeten ersten Filtriereinrichtung geringere Porösität aufweisen. Infolge dieser geringeren Porösität ihrer Filterschichten benötigen diese Sil- terpressen bzw. Schichtenfilter jedoch eine grössere Gesamtfilterfläche als die erste Filtriereinrichtung, um die durch die erste Filtriereinrichtung vorgegebene Durchflussmenge pro Zeiteinheit bewältigen zu können, und damit liegt auch der von der Gesamtfilterfläche abhängige technische Gesamtaufwand für diese Schichten- filter bzw. allgeme--für die zweite Filtriereinrich- tung bei den bekannten Verfahren der eingangs genannten Art in der gleichen Grössenordnung wie oder sogar noch höher als der technische Gesamtaufwand für die erste Filtriereinrichtung. Gemessen an der. Filtrierleistung, die die ja nur den genannten geringfügigen Fremdstoff- rest ausfiltrierende zweite Filtriereinrichtung im Vergleich zu der nahezu die gesamte Fremdstoffbelastung ausfiltrierenden ersten Filtriereinrichtung erbringt, ist infolgedessen der technische Gesamtaufwand für die zweite Filtriereinrichtung im Vergleich zur ersten Filtriereinrichtung bei den bekannten Verfahren der eingangs genannten Art unverhältnismässig gross. Das gilt insbesondere für die in der Regel als zweite Filtriereinrichtung verwendeten Filterpressen bzw. Schichtenfilter, denn Filterpressen müssen ja bekanntlich wegen der auf die Pressränder ausgeübten ausserordentlich hohen DrUcke sehr stabil aufgebaut sein und sind daher schon wegen ihres sich daraus ergebenden hohen Gewich tes mit beträchtlichen Investitionskosten verbunden, und ausserdem beanspruchen Schichtenfilter auch relativ grosse Standflächen sowie verhältnismässig hohe Betriebskosten, weil erstens die Kosten für die periodisch auszuwechselnden Filterschichten wegen der schon erwähnten relativ grossen Gesamtfilterfläche beträchtlich sind und zudem der Betrieb von Schichtenfiltern, z.B. im Vergleich zu rückspülbaren Kerzenanschwemmfiltern, sehr personalintensiv ist, weil das Auswechseln der Filterschichten in aller Regel von Hand vorgenommen werden muss. Der Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art sowie eine Filtrieranlage zur Durchführung dieses Verfahrens zu schaffen, bei denen der technische Gesamtaufwand für die zweite Filtriereinrichtung bedeutend geringer als bei den be kanten Verfahren der eingangs genannten Art ist und bei denen daher der oben erwähnte unverhältnismässige grosse Aufwand für die zweite Filtriereinrichtung vermieden wird. Erfindungsgemäss wird das bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch erreicht, dass als zweite Filtriereinrichtung ein Filter mit einem als Faserschicht ausgebildeten Filtermedium von grösseber Porösität als der mittleren Porösität der Anschwe-rnschichten der als Ans chwemmfilter ausgebildeten ersten Filtriereinrichtung verwendet wird, dessen Filterfläche kleiner als die 2 terfläche der ersten Filtriereinrichtung ist. Der Hauptvorteil der vorliegenden Erfindung liegt darin, dass der für eine Feinstfiltration erforderliche technische Aufwand gegenüber dem bisher hierfür erforderlichen Aufwand ganz beträchtlich verringert wird. Die beträchtliche Verringerung des technischen Aufwandes ergibt sich in erster Linie daraus, dass für die Nachril- tration bei dem vorliegenden Verfahren Filter mit einer wesentlich geringeren Gesamtfilterfläche als derjenigen der bisher zur Nachfiltration benützten Filtriereinrich- tungen verwendet werden können, und das wiederum liegt daran, dass bei dem vorliegenden Verfahren zur Nachfiltration ein Filtermedium von grösserer Porösität als derjenigen der zur Hauptfiltration benützten Anschwemmschichten verwendet wird. Dass dies entgegen jeder Erwartung überhaupt möglich ist, beruht auf der Erkenntnis, dass Anschwemmfilter jeweils während der sehr kurzen Zeitabschnitte, in denen sämtliche Anschwemmschichten des Fil- ters stabil bleiben, bereits eine Feinstfiltration liefern, und dass der ein Anschwemmfilter verlassende Fremdstoff- rest praktisch ausschliesslich durch Instabilitäten der Anschwemmschichten, die durch den laufenden Anstieg des Druckes auf die Anschwemmschichten während der Filtration und dadurch bewirkte Strukturveränderungen in den Primäranschwemmschichten ausgelöst werden, verursacht wird und im wesentlichen von aus der Primäranschwemmung der Anschwemmschichten stammenden Filterhilfmittelpartikeln gebildet wird. Denn bei einem Anschwemmfilter wird die Anschwemmschicht von einem Tragorgan getragen, dessen zum Durchlass des die Anschwemmschicht verlassenden Filtrats vorgesehene Oeffnungen mit Oeffnungsweiten von z.B. 50 bis 100 Mikron wesentlich grösser als die z.B. in einem Streubereich von 1 bis 40 Mikron liegenden Partikelgrössen des zur Bildung der Primäranschwemmschicht verwendeten, beispielsweise aus Kieselgur bestehenden Filterhilfsmittels sind, und die die Primäranschwemmung bildenden Filterhilfs mittelpartikel mit ihrer gegenüber den Eragorganöffnungen geringeren Partikelgrösse werden nur deswegen nicht von dem die Anschwemmschicht verlassenden Filtrat durch diese Tragorganöffnungen mitgenommen, weil sich in der Primäranschwemmschicht über den Tragorganöffnungen bei kreisrunder Fe@@@ dorselben domartlge und bei sehla@@crtiger Form tunnelförmige Hohlräume Lilden, die zen cich gegenseitig aufeinander abstützenden Filterbilfzmittelpartikeln begrenzt werden, und diese von sich aufeinender abstützanden Filterhilfsmittelpartikeln gebildeten "Bagrenzungswände" der domartigen oder tunnelförmigen Hohlräume haben natürlich relativ geringe und aufgrund ihrer Zufallsstruktur stark variierende Belastungsgrenzen. bei dereu Uberschreitung sie zusammenbrechen, und bei dem Zusammenbruch einer solchen Begrenzungswand wird dann von dem durchströmenden Filtrat jeweils eine grosse Anzahl Filterhilfsmittelpartikel mitgenommen und durch die betreffende Tragorganöffnuhng mitgeführt, bis sich aus den nachrückenden Filterhilfsmittel- partikeln der Primäranschwemmschicht eine neut, wiederum einen domartigen oder tunnelförmigen Hohlraum bildende Begrenzungswand aufgebaut hat. Da nun einerseits während der Dauer der Filtration die Menge der ausfiltrierten Fremd- stoffe und damit die Dicke der Anschwemmschichten ständig ansteigt und mit dieser ansteigenden Dicke der Anschwemmschichten auch der Strömungswiderstand derselben und damit der Druckabfall über denselben ansteigen muss und sich infolgedessen während der Dauer der Filtration der Druck auf die Anschwemmschichten und damit auch auf die Primäranschwemmschichten ständig erhoht, und andererseits, wie oben schon erwähnt, die 3egrenzungswände der genannten, von Filterhilfsmittelpartikelp begrenzten domartigen oder tunnelförmigen Hohlräume relativ geringe, stark variierende Belastungsgrenzen haben und beim Ueberschreiten dieser Be- lastungsgrenzen zusammenbrechen, ergeben sich während der Filtrationsdauer UloU des damit verbundenen Druckanstiegs auf die Primäranschwemmschichten in kurzen Zeitabständen Ueberschreitungen der Belastungsgrenzen von einzelnen der genannten Begrenungswände und damit punktuelle Zusammenbrüche dieser Begrenzungswände, die jeweils eine Premdstoffbelastung des Piltrats mit einer grösseren Anzahl von Filterhilfsmittelpartikeln auslösen, so dass das ein Anschwemmfilter verlassende Filtrat trotz der Tatsache, dass jeweils nur an einzelnen Punkten der Gesamtfilterfläche solche Zusammenbrüche auftreten und die gesamte übrige Fil- terfläche Feinstfiltration liefert, praktisch während der gesamten Filtration einen Premdstoffrest enthält, der im wesentlichen von aus diesen punktuellen Zusammenbrüchen stammenden Filterhilfsmittelpartikeln gebildet wird. Mit der Erkenntnis, dass Anschwemmfilter bei stabilen Anschwemmschichten bereits Feinstfiltration liefern und der Fremdstoffrest in dem ein Anschwemmfilter verlassenden Filtrat abgesehen von einem geringfügigen Gewichtsanteil an Fremdstoffteilchen, die wegen ihrer geringen Partikelgrösse auch bei einer Feinstfiltration nicht ausfiltriert werden können, praktisch ausschliesslich aus Filterhilfs- mittelpartikeln besteht, war es somit möglich, die Nachfiltration auf das Ausfiltrieren der den Fremdstoffrest im wesentlichen bildenden Filterhilfsmittelpartikel zu begrenzen, und diesen Zweck erfüllt, wie sich herausgestellt hat, auch ein als Faserschicht ausgebildetes Fil- termedium von grösserer Porösität als der mittleren Po rösität der Anschwemmschichten des Anschwemmfilters, denn in einer solchen Faserschicht bleiben die Filterhilfsmit- telpartikel aufgrund ihrer starken äusserlichen Struk turierung auch dann hängen, wenn sie aufgrund einer unter der Porösität der Faserschicht liegenden Partikelgrösse theoretisch in der Tage wnrenS die Faserschicht zu passieren. Die relativ grosse Porösität des zur Nach- filtration verwendeten, als Faserschicht ausgebildeten Filtermediums erlaubt Filterflächen des für die Nachfiltration verwendeten Filters von weniger als einem Zehntel der Filterfläche des Anschwemmfilters, und damit sind natürlich in vielerlei sicht Verringerungen des technischen Aufwandes verbunden. So sind zunächst einmal die Investitionskosten für die zur Nachfiltration verwendeten zweiten Filtriereinrichtung relativ gering, der Raumbedarf und insbesondere auch die Standfläche für die zweite Filtriereinrichtung ist relativ klein, und natürlich sind auch die Betriebskosten für die zweite Filtriereinrichtung wesentlich geringer als bei den bisher für den gleichen Zweck verwendeten Schichtenfiltern mit grösserer Filterfläche als der des vorgeschalteten Anschwemmfilters, weil die beim Auswechseln des Filtermediums zu ersetzende Filterfläche weniger als ein Zehntel der bisher zu ersetzenden Filterfläche beträgt, so dass sowohl der Materialbedarf beim Ersatz von verbrauchtem Filtermedium als auch der hierfür erforderliche Arbeitsaufwand auf weniger als ein Zehntel zusamenschrumpfen, ganz abgesehen davon, dass zudem auch noch die Gesamtbetriebsdauer von als Faserschicht ausgebildeten Filtermedien in der Regel wesentlich grösser als bei den üblichen Filterschichten von Schichtenfiltern ist. Der technische Gesamtaufwand liegt daher bei dem vorliegenden Verfahren im Schnitt beinahe um die Hälfte niedriger als bei den bekannten Verfahren der eingangs genannten Art, so dass das vorliegende Verfahren gegenüber den bekannten Verfahren der eingangs genannten Art ganz beträchtliche Vorteile mit sich bringt. Vorzugsweise wird bei dem vorliegenden Verfahren als zweite Filtriereinrichtung ein Filter verwendet, dessen Filterfläche kleiner als ein Fünftel, vorzugsweise kleiner als ein Zehntel, der Filterfläche der ersten Filtriereinrichtung ist. Durch diese relativ kleine Filterfläche der zweiten Filtriereinrichtung ergibt sich der Vorteil, dass der technische Gesamtaufwand für die zweite Filtriereinrichtung in der Regel unter 10% des technischen Gesamtaufwandes für die erste Filtriereinrichtung liegt. Bei einer bevorzugten Ausführungsform des vorliegenden Verfahrens wird als zweite Filtriereinrichtung ein Filter mit einem als Faserschicht ausgebildeten Filtermedium von grösserer Dicke als der mittleren Dicke der Primäranschwemmungen der Anschwemmschichten der als Anschwemmfilter ausgebildeten ersten Filtriereinrichtung verwendet. Die Dicke der Faserschicht bzw. des Piltermediums kann dabei zweckmässig grösser als das Doppelte der mitt- leren Dicke der ?rimäranschwemmungen der Anschwemmschich- ten der ersten Filtriereinrichtung sein. Die relativ grosse Dicke der Faserschicht bzw. des Filtermediums hat erstens den Vorteil, dass die Aufnahmefähigkeit ei ner relativ dicken Schicht bis zum Zustand der Verstopfung des Filtermediums natürlich wesentlich grösser als diejenige einer relativ dünnen Schicht ist, so dass sich längere Betriebsseiten sowie wegen des weniger häufigen Auswechselns ein geringerer Arbeitsaufwand für den Be- trieb ergibt, und zweitens ist bei einer das Filtermedium bildenden relativ dicken Faserschicht die Wahrscheinlich- keit, dass auch die kleinsten Filterhilfsmittelpartikel (die aufgrund ihrer Partikelgrösse sowie der Porösität der Faserschicht theoretisch das Filtermedium passieren könnten) sich an einer der Fasern der Faserschicht verhaken und damit in dem Filtermedium hängen bleiben, natürlich wesentlich grösser als bei einer das Filter medium bildenden relativ dünnen Faserschicht. Mit besonderem Vorteil können bei dem vorliegenden Verfahren als Filterelemente für die zweite Filtriereinrich- tung Filterkerzen mit einem rohrförmigen Tragorgan und einem darauf spiralförmig aufgewickelten Faservlies von mindestens annähernd gleicher Breite wie der Länge des tragorgan verwendet werden, wobei mit dem Faservlies ein oder mehrere schräg zur Bahnrichtung desselben ver laufende, die übereinanderliegenden Saservliesabschnitte zusammenhaltende Schnüre aufgewickelt sind und der gesamte mit den Schnüren nach Art eines Schnurwickeis zusammengehaltene Faservlieswickel das Filtermedium der betreffenden Filterkerze bildet. Vorteilhaft ist an der Verwendung solcher kerzenförmiger Filterelemente für die zweite Filtriereinrichtung insbesondere die leichte Auswechselbarkeit solcher Filterkerzen und die sich damit ergebenden Einsparungen an Arbeitsaufwand beim Auswechseln verstopfter Filterkerzen. Zweckmässig wird bei dem vorliegenden Verfahren als Fil terhilfemittel zur Bildung der Primäranschwemmungen der Anschwemmschichten der als Anschwemmfilter ausgebildeten ersten Filtriereinrichtung Kieselgur verwendet. Die Erfindung betrifft weiter eine Filtrieranlage zur Durchführung des vorliegenden Verfahrens, die gekennzeichnet ist durch zwei hintereinandergeschaltete Filtriereinrichtungen, von denen die zur Hauptfiltration dienende erste Filtriereinrichtung ein Anschwemmfilter und die zur Nachfiltration dienende zweite Filtriereinrichtung ein mit einem als Faserschicht ausgebildeten Filtermedium versehenes Filter umfasst, dessen Filterfläche kleiner als die Hälfte der Filterfläche der ersten Filtriereinrichtung ist. Die Vorteile der vorliegenden Filtrieranlage sind im wesentlichen die gleichen wie die des vorliegenden Verfahrens, nämlich eine beträchtliche Verminderung des für eine Feinfiltration erforderlichen technischen Aufwandes gegenüber dem bisher hierfür erforderlichen technischen Aufwand. Vorteilhaft kann die Filterfläche der zweiten Filtriereinrichtung kleiner als ein Fünftel, vorzugsweise kleiner als ein Zehntel, der Filterfläche der ersten Filtriereinrichtung sein. Der technische Gesamtaufwand verringert sich damit auf annähernd die Hälfte des bei den zum gleichen Zweck dienenden bekannten Filtrieranlagen erforderlichen Aufwandes. Mit besonderem Vorteil kann bei der vorliegenden Filtrieranlage die erste Filtriereinrichtung ein als rückspülbares Kerzenfilter ausgebildetes Anschwemmfilter und die Filterfläche der zweiten Filtriereinflchtung kleiner als das 0,75-fache, vorzugsweise kleiner als das 0,3fache, der Summe der Aussenflächen sämtlicher Filter kerzen dieses als Kerzenfilter ausgebildeten Anschwemmfilters sein. Die Ausbildung der ersten Filtriereinrichtung als rückspülbares Kerzenfilter hat bekanntlich den Vorteil, dass das täglich erforderliche Austragen der ausfiltrierten Fremdstoffe und die damit verbundene Fil- terreinigung bei rückspülbaren Kerzenfiltern ohne Oeffnung des Filtergehäuses und damit im Prinzip ohne manuellen Arbeitsaufwand erfolgen kann. In Verbindung mit einer ebenfalls über eine längere Zeit ohne Oeffnung des Filter gehäuses betreibbaren zweiten Filtriereinrichtung lässt sich damit der Betrieb der vorliegenden Filtrieranlage nahezu vollständig automatisieren, was zweifellos von wesentlichem Vorteil ist. Bei einer bevorzugten Ausbildungsform der vorliegenden Filtrieranlage ist die zweite Filtriereinrichtung ein Kerzenfilter. Diese Ausbildung ermöglicht eine Reihe von Vorteilen, nämlich u.a. den zuvor erwähnten Betrieb über eine längere Zeit ohne Oeffnung des Filtergehäuses und auch ein besonders leichtes und damit nur einen geringen Arebitsaufwand erforderndes Auswechseln der Filterkerzen, ferner Rückspülbarkeit zu Reinigungs- und Sterilisationszwecken und einen relativ geringen technischen Aufwand für die Herstellung der Filterkerzen bzw. der das Filtermedium bildenden Faserschicht auf denselben. Mit besonderem Vorteil kann die vorliegende Yiltrieran- lage dabei so ausgebildet sein, dass die Filterkerzen des die zweite Filtriereinrichtung bildenden Kerzenfilters stehende Kerzen mit am unteren Kerzenende angeordnetem, mit dem Kerzeninnenraum verbundenem filtratablauf Bind, wobei die Filtratabläufe der Filterkerzen vorzugs- weiee in einen unter den Filterkerzen liegenden gemeinsamen Filtratraum münden, der durch eine die stehenden Kerzen tragende Trennwand von einem gemeinsamen Unfil- tratraum des Filters abgetrennt ist. Durch die Ausbildung mit stehenden Filterkerzen wird besonders das Auswechseln der Filterkerzen wesentlich vereinfacht, und die Aufteilung des Filtergehäuses in gemeinsamen Filtratraum und gemeinsamen Unfiltratraum ist für die genannte Rück- spülbarkeit zu Reinigungs- und Sterilisationszwecken we wesentlich. Zweckmässig sind die Filterkerzen des die zweite Filtriereinrichtung bildenden Kerzenfilters von oben her auswechselbar und mit ihrem oberen Xerzenenden, vorzugsweise mittels Je einer Vertikalführung sowie einer Druckfeder, an einer Halteplatte lösbar befestigt. Der erwähnt geringe technische Aufwand für die Herstellung der Filterkerzen des die zweite Filtriereinrichtung bildenden Kerzenfilters ergibt sich bei der vorliegenden Piltrieranlage dadurch, dass diese Filterkerzen Je ein rohrförmiges durchbrochenes Tragorgan sowie ein darauf spiralförmig aufgewickeltes Faservlies von mindestens annähernd gleicher Breite wie der Länge des rag- organs umfassen, wobei vorzugsweise Jeweils mit dem Pa- servlies ein oder mehrere schräg zur Bahnrichtung dessel ben verlaufende, die übereinanderliegenden Faservliesabschnitte zusammenhaltende Schnüre aufgewickelt sind und der gesamte mit den Schnüren nach Art eines Schnurwickels zusammengehaltene Paservlieswiokel das Filtermedium der betreffenden Filterkerze bildet. Die Erfindung ist im folgenden an einem Ausführungsbei- spiel näher erläutert: Unfiltriertes Bier wird zur Filtration zunächst einem als rückspülbares Anschwemmfilter ausgebildeten, die ge nannte erste Filtriereinrichtung bildenden Kerzenfilter mit hängenden Filterkerzen zugeleitet, nachdem die Filterkerzen dieses Kerzenanschwemmfilters zuvor mit einer Primäranschwemmung versehen worden sind. Als Filterhilfsmittel für die Primäransohwemmung wird Kieselgur verwendet. Die Primäranschwemmung erfolgt in zwei Stufen, wobei in der ersten Stufe grobe Kieselgur mit Patikelgrössen im Bereich von 4 bis 40 Mikron und in der zweiten Stufe mittelfeine und feine Kieselgur mit Partikelgrös sen im Bereioh von 1 bis 25 Mikron angeschwemmt wird. Während der Filtration wird dem unfiltrierten Bier, wie bei Anschwemmfiltern üblich, ebenfalls Filterhilfsmittel in Form von Kieselgur zugeführt, das sich dann zusammen mit dem in dem unfiltrierten hier enthaltenen Trub auf der Primäranschwemmung absetzt und zur Auflockerung des sogenannten Trubkuchens bzw. zur Aufrechterhaltung der Flüssigkeitsdurchlässigkeit desselben und damit zur Verhinderung einer Verstopfungsgefahr dient. Die Primäranschwemmung sowie der darauf abgesetzte, mit Kieselgur durchsetzte Trub bilden zusammen die Anschwemmsohioht. Die Summe der für die Filtration wirksamen Aussenflächen der Filterkerzen des Kerzenanschwemmfilters beträgt im vorliegenden Fall 53,67 m2, die Filterfläche dieses die erste Filtriereinrichtung bildenden Xerzenanschwemmfil- ters 80,5 m2 und die Filtrierleistung 400 Eektoliter/Stun- de. Bei der, Filtration in dem Kerzenanschwemmfilter werden alle in dem unfiltrierten Bier enthaltenen Trubteile und -teilchen von einer Partikelgrösse von mehr als ca. 1,3 Mikron, unter anderem die eine Grösse von ca. 3 bis 9 Mikron aufweisenden Hefe zellen und ein grosser Teil der eine Zellgrösse von ca. 1 bis 2 Mikron aufweisenden Bak- terien in der Anschwemmschicht zurückgehalten. Die Anschwemmschicht des Xerzenanschwemmfilters bzw. der ersten Filtriereinrichtung hat somit eine Porösität von ca. 1,3 Mikron. Das die erste Filtriereinrichtung verlas sende Vor filtrst enthält daher als Fremdstoffrest nur Trubteilchen von geringerer Teilchengrösse als ca. 1,3 Mikron und ferner Filterhilfsmittelpartikel, also im vorliegenden Fall Kieselgurpartikel, die durch die oben schon erläuterten ZusammenbrQche der von Pilterhilfsmittelpartikeln begranzten domartigen oder tunnelförmigen Hohlräume über den in dgn Filterkerzen vorgesehenen Durohlassöfinungen in dax Vorfiltrat gelangt sind. Allerdings setzt sich das in dem Vorfiltrat als Premdstoffrest enthaltenen Filter hilfsmittel nicht nur, wie man zunächst annehmen könnte, aus Kieselgurpartikeln der in der ersten Stufe der Pri- märansohwemmung angesohwemmten groben Kieselgur mit Partikelgrössen von 4 bis 40 Mikron sondern zum Teil auch aus kleineren Kieselgurpartikeln der in der zweiten Stufe der Primäranschwemmung angeschwemmten mittelfeinen und feinen Kieselgur mit Partikelgrössen bis hinunter auf ca. 1 Mikron zusammen, die während der Filtration von der durch die Primäranschwemmung fliessenden Flüssigkeit mitgenommen worden und so bis zu einer später zusammengebrochenen Begrensungswand eines der genannten domartigen oder tunnelförmigen Hohlräume gelangt sind. In praktisch vernachlässigbar geringem Umfang sind in dem von den genannten Zusammenbrüchen her stammenden Fremdstoffrest auch Trubteilchen von grösserer Teilohengrösse als ca. 1,3 Mikron enthalten, die in der Regel von der unmittelbar auf der Primäranechwemmung aufliegenden untersten Lage des rubkuchens stammen und auf die gleiche Weise wie die feinen Kieselgurpartikel zu einer der genannten, später dann zusammengebrochenen Begrenzungswände gelangt sind. Gesamthaft gesehen enthält das die erste Filtriereinrichtung verlassende Vorfiltrat also als Fremdstoffrest in erster Linie Filterhilfsmittelpartikel, und zwar zum grossen Teil mit einer Partikelgrösse zwischen 4 und 40 Mikron und zu einem geringen Teil auch mit einer Par tikeigrösse zwischen 1 und 4 Mikron, sowie ferner eine relativ geringe Menge von auch durch Feinstfiltration nicht ausfiltrierbaren, hauptsächlich aus Bakterien bestehenden Trubteilchen von einer Partikelgrösse unter 1,3 Mikron und eine praktisch vernachlässigbar geringe Anzahl von Trubteilchen mit einer Partikelgrösse über 1,3 Mikron. Aufgrund dieser Zusammensetzung des Fremd- stoffrestes in dem die erste Filtriereinrichtung verlassenden Vorfiltrat war man bisher der Ansicht, dass ein Ausfiltrieren dieses Fremdstoffrestes aus dem Vorfiltrat in einer nachgeschalteten zweiten Filtriereinrichtung nur mit einem Filtermedium von geringerer Porösität als ca. 1,3 Mikron und einer entsprechend grossen Filterflä- che von etwa gleicher Grössenordnung wie der Filterfläche der ersten Filtriereinrichtung möglich sei. Im vorliegenden Fall hingegen wird das das Kerzenanschwemmfilter bzw. die erste Filtriereinrichtung verlassende Vorfiltrat einer nur 3,4 m2 Filterfläche und damit nur rund 4% der Filterfläche der ersten Filtriereinrichtung aufweisenden zweiten Filtriereinrichtung zugeleitet, deren Filtermedium eine wesentlich grössere Porösität als die Anschwemmschicht in der ersten Filtriereinrichtung hat. Die zweite Filtriereinrichtung ist ebenfalls wie die erste XiltriersiBrichtung ein Kerzenfilter, jedoch nicht mit hängenden sondern mit stehenden Pilterkerzen, an deren unteren Kerzenenden Je ein mit dem Kerzeninnenraum verbundener und in einen unter den Pilterkerzen liegenden gemeinsamen Filtratraum mündender Filtratablauf vorgese hen ist. Der gemeinsame Filtratraum ist durch eine die stehenden Kerzen tragende Trennwand von einem gemeinsamen Unfiltratraum des Filters, in den die stehenden Kerzen hineinragen, abgetrennt. Die Filterkerzen des die zweite Filtriereinrichtung bildenden Kerzenfilte rs bestehen im wesentlichen aus Je einem durchbrochenen Tragrohr sowie einem darauf spiralförmig aufgewickelten Faservlies von mindestens annähernd gleicher Breite wie der Länge des Tragrohrs, wobei Jeweils mit dem Faservlies ein oder mehrere schräg zur Bahnriohtung desselben verlaufende, die übereinanderliegenden Faservliesabschnitte zusammenhaltende Schnüre aufgewickelt sind und der gesamte mit den Schnüren nach Art eines Schnurwickels zusammengehaltene Faservlieswickel das Filtermedium der betreffenden Filterkerze bildet. Die Fasertlieswickel haben eine Faserschichtdicke von 17,5 mm (= Differenz zwischen Aussenradius und Innenradius des Wickels), ein Volumen V von Je 1780 cm3 und ein Gewicht G von Je 550 g. Sowohl das Faservlies wie auch die Schnüre der Faservlieswickel bestehen aus wasser- und hitzefestem, mit Dampf bis zu 1200C sterilisierbarem Polypropylen mit einem spezifischen Gewicht y von 0,91 g/cm3. Das Faservlies besteht dabei aus relativ langen Fasern mit einer mittleren Faserstärke von ca. 2 Mikron. Der mittlere Abstand a der Fasern in dem Faservlieswiokel lässt sich aus dem Füllungsgrad F des von dem Faservlieswickel eingenommenen Volumens V mit Fasermaterial bestimmen. Der Füllungsgrad F entspricht einerseits dem Verhältnis des Volumens VM des Fasermaterials zum Volumen V des Faservlieswickels und andererseits dem Verhältnis des Faserquerschnitts d2#/r zu der bei einem Faserabstand a von einer Faser eingenommenen Querschnittsfläche d.(d+a) und ist also EMI20.1 Da das Gewicht G des Faservlieswickels gleich dem Gewicht des Fasermaterials und damit gleich dem produkt aus dem Volumen VM des Fasermaterials und dem spezifischen Gewicht y desselben ist, ergibt sich mit G = YVM bzw. mit VM # G/y für den mittleren Faserabstand a die daraus EMI20.2 und sich somit für den mittleren Abstand a der Fasern in dem Fa- servlieswickel mit y = 0,91 g/cm3, Y = 1780 cm3, G = 550 g und d = 2 ein Wert von a = 2,626 . Bei regelmässiger Anordnung der Fasern könnte die Porösität des Faservlies- wickels nun im Minimum gleich dem mittleren Abstand der Fasern in dem Fasservlieswickel sein, aber da die Anordnung der Fasern in dem Faservlies natürlich völlig unregelmässig ist, ist die Porösität des Faservlieswickels etwa gleich dem Doppelten des mittleren Abstandes der Fasern in dem Faservlieswickel und damit also ca. 5,25 Mikron. Eine praktische Ueberprüfung dieser theoretisch ermittel ten Porösität ergab, dass beim Durchlauf einer Hefezellen enthaltenden Flüssigkeit durch die zweite Filtrierein- richtung ein kleiner Anteil der Hefezellen, vorwiegend mit Zellengrössen zwischen 3 und 4 Mikron, die das Filterme- dium der Filterkerzen der zweiten Filtriereinriohtung bildenden Faservlieswickel passieren konnte, während die grdsseren Hefezellen mit Zellgrössen zwischen 6 und 9 Mikron von dem Faservlieswickel zurückgehalten wurden, so dass die ermittelte Porösität des Faservlieswickels von 5,25 Mikron im Experiment bestätigt wurde. Bei dem vorliegenden Verfahren sind jedoch in dem der zweiten Filtriereinrichtung zugeleiteten, von der ersten Filtriereinrichtung her kommenden Vorfiltrat gar keine Hefe zellen enthalten, weil diese - wie oben schon erläutert - bereits von den Anschwemmschichten der ersten Filtrierein- richtung zurückgehalten werden, so dass trotz der Durch lässigkeit der Faservlieswiockel für kleinere Hefe zellen in dem die zweite Filtriereinrichtung verlassenden Fil- trat keine Hefe zellen enthalten sind. Von dem im Vorfil- trat enthaltenen Fremdstoffrest werden bei dem vorliegenden Verfahren über 95%, meist sogar über 98%, in dem Faservlieswickel zurückgehalten, unter anderem praktisch alle im Vorfiltrat enthaltenen Kieselgurpartikel. Dass die das Filtermedium der zweiten Filtriereinrichtung bildenden Faservlieswickel dabei trotz ihrer relativ grossen Porösität von 5,25 Mikron auch die Kieselgurpar- tikel mit Partikelgrössen von 1 bis 5 Mikron zurückhalten, liegt hauptsächlich daran, die Kieselgurpartikel äusserlich sehr stark strukturiert sind und sich daher n den Fasern des Fasservlieses verhaken und infolgedessen auc an Stellen des Fasservliesswickels hängen bleiben, diC sie an und für sich mit ihrer Partikelgrösse zätten paasieren können. Einen gewissen Einfluss hat dabei uch die relativ grosse Fasserschichtdicke des Faservlieswickels von 17,5 mm, da infolge dieser grossen Faserschichtdicke die Wahrscheinlichkeit ausserordent- lich gross ist, dass Kieselgurpartikel mit unter der Porosität des Faservlieswickels liegenden Partikelgrössen an irgendeiner Stelle hängen bleiben, auch wenn sie vorher schon durch eine grössere Zahl von potentiellen Verhakungsstellen durchgekommen sind, und dass solche Kieselgrupartikel auch dann, wenn sie sich schon einmal verhakt hatten und von der durchströmenden Flüssigkeit wieder losgerissen worden sind, noch genügend weitere potentielle Verhakungsetellen passieren, um an einer derselben wieder hängszubleiben. In dem die zweite Filtriereinrichtung und damit die gesamte Filtrieranlage verlassenden Filtrat sind daher praktisch nur noch Turbteilchen mit einer Partikelgrösse unter 1,3 Mikron, also praktisch nur noch sehr kleine, auch mit einer Feinfiltration nicht ausfiltrierbare 3ak- terien enthalten, Das vorliegende Verfahren und die be sohriebene Filtrieranlage ermöglichen also Teinstfiltra- tion mit einem teohnischen Aufwand, der nur noch etwa halb so grbss wie der bisher hierfür erforderliche teohnische.Aufwand ist. Der technische Aufwand für die zweite Filtriereinrichtung ist schon wegen ihrer geringen Filterfläche von nur ca. 4 derjenigen der ersten Fil triereinrichtung sowohl gegenüber dem für die erste Piltriereinrichtung erforderlichen technischen Aufwand als auch gegenüber dem technischen Aufwand für die bisher als zweite Filtriereinrichtung verwendeten Schichten- filter vernachlässigbar gering. Hinzu kommt, dass auch die Betriebekosten für die zweite Filtriereinriohtung vergleichsweise ausserordentlich niedrig sind. So brauchen die Filterkerzen der zweiten Filtriereinrichtung bei der hier vorliegenden Filtrierleistung von 400 Hektoliter/Stunde unter der Voraussetzung einer täg- lichen Filtrierdauer von 12 Stunden und täglicher Rüok- spülung der ersten Filtriereinrichtung (mit anschliessender neuer Primäransohwemmung) nur aller 2 bis 3 Wochen ausgewechselt werden, und auch der hierfür erforderliche Arbeitsaufwand ist erstens wegen der relativ geringen Anzahl von Filterkerzen in der zweiten Filtriereinrichtung und auch deswegen, weil die Filterkerzen nach Oeffnung des Filterkasseldeckels von oben her ausgeweoheelt werden können, mit. z.B. ein bis zwei Ar beitsstunden relativ gering.

Claims: Patentansprüche 1 . fahren zum Filtrieren von Flüssigkeiten, bei dem ine mit Fremdstoffen belastete Flüssigkeit einer als Anschwemmfilter ausgebildeten ersten Filtriereinrichtung zugeleitet und beim Durchlaufen derselben von nahezu den gesamten mitgeführten Fremdstoffen befreit wird und da oh mit einem in der ersten Filtreiereinrichtung nicht urückgehaltenen Fremdstoffrest zur Nachfiltration einer sweiten Filtriereinrichtung zugeleitet wird, in der der Fremdstoffrest zumindest zum überwiegenden Teil ausfil tariert wird, dadurch gekennzeichnet, dass als zweite Filtriersinrichtung ein Filter mit einem als Faserachicht ausgebildeten Filtermedium von grösserer Porösität als der mittleren Porösität der Anschwemmschichten der als Anschwemmfilter ausgebildeten ersten Filtriereinrichtung verwendet wird, dessen Filterfläche kleiner als die 2 terfläche der ersten Filtriereinrichtung ist. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als zweite Filtriereinrichtung ei Filter verwendet wird, dessen Filterfläche kleiner als ein Fünftel, vorzugsweise kleiner als ein Zehntel, der Filterfläche der ersten Filtriereinrichtung ist. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als zweite Filtriereinrichtung ein Filter mit einem als Faserschicht ausgebildeten Filtermedium von grösserer Dicke als der mittleren Dicke der Primäranschwemmungen der Anschwemmschichten der als Anschwemmfilter ausgebildeten ersten Filtriereinrichtung verwendet wird. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass als zweite Filtriereinrichtung ein Filter mit einem als Faserschicht ausgebildeten Filtermedium verwendet wird, dessen Dicke grösser als das Doppelte der mittleren Dicke der Primäran chwemmungen der Anschwemmschichten der ersten Filtriereinrichtung ist. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Filterelemente für die zweite Filtriereinrichtung Filterkerzen mit einem rohrförmigen durchbrochenen Tragorgan und einem darauf spiralförmig aufgewickelten Faservlies von mindestens annähernd gleicher Breite wie der Länge des Tragorgan verwendet werden, wobei mit dem Faservlies ein oder mehrere schräg zur Bahnrichtung desselben verlaufende, die übereinanderliegenden Faservliesabschnitte zusammenhaltende Schnüre aufgewickelt sind und der gesamte mit den Schnüren nach Art eines Schnurwickels zusammengehaltene Faservlieswickel das Filtermedium der betreffenden Filterkerze bildet. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass als Filterhilfsmittel zur Bildung der Primäranschwemmungen der Anschwemmschichten der als Anschwemmfilter ausgebildeten ersten Filtriereinrichtung Kieselgur verwendet wird. 7. Filtrieranlage zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, geke = zeichmet durch zwei kintereinanderge- schaltete Filtriereinrichtungen, von denen die zur Haupt- filtration dienende erste Filtriereinrichtung ein Anschwemmfilter und die zur Nachfiltration dienende zweite Filtriereinrichtung ein mit einem als Faserschicht ausgebildeten Filtermedium versehenes Filter umfasst, dessen Filterfläche kleiner als die Hälfte der Filterfläche der ersten Filtriereinrichtung ist. 8. Filtrieranlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Filterfläche der zweiten Filtriereinrichtung kleiner als ein Xünftel, vorzugsweise kleiner als ein Zehntel, der Filterfläche der ersten Filtriereinrichtung ist. 9. filtrieranlage nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Filtriereinrichtung ein als rüok.pülbares Kerzenfilter ausebildetes Ansobwemmfilter ist und die Filterfläche der zweiten filtriereinrichtung kleiner als das 0,75-fache, vorzugsweise kleiner als das 0,3-faohe, der Summe der Aussenflächen sämtlicher Filter kerzen dieses als Kerzenfilter ausgebildeten Anschwemmfilters ist. 10. Filtrieranlage nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Filtriereinrichtung ein Kerzenfilter ist. 11. filtrieranlage nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichmet, dass die Filterkerzen des die zweite Filtrierein- richtung bildenden Kerzenfilters stehende Kerzen mit am unteren Kerzenende angeordnetem, mit dem Kerzeninnenraum verbundenem Filtratablauf sind, wobei die Filtratabläufe der Filterkerzen vorzugsweise in einen unter den Filterkerzen liegenden gemeinsamen Filtratraum münden, der durch eine die stehenden Kerzen tragende Trennwand von einem gemeinsamen Unfiltratraum des Filters abgetrennt ist. 12. Filtrieranlage nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Filterkerzen des die zweite Filtriereinrichtung bildenden Kerzenfilters von oben her auswechselbar sind und mit ihren oberen Kerzenenden, vorzugsweise mittels Je einer Vertikalführung sowie einer Druckfeder, an einer Halteplatte lösbar befestigt sind. 13. Filtrieranlage nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Filterkerzen des die zweite Fi ltrie re inric htung bildenden Kerzenfilters je ein rohrförmiges durchbrochenes Tragorgan sowie ein darauf spiralförmig aufgewickeltes Faservlies von mindestens annähernd gleicher Breite wie der Länge des Tragorgan umfassen, wobei vorzugsweise Jeweils mit dem Faservlies ein oder mehrere schräg zur Bahnrichtung desselben verlaufende, die übereinanderliegenden Faservliesabschnitte zusammenhaltende Schnüre aufgewickelt sind und der gesamte mit den Schnüren nach Art eines Schnurwickels zusammengehaltene Paservlieswickel das Filtermedium der betreffenden Filterkerze bildet.

Inventors: MEIER, JOSEF
Applicants: FILTROX MASCHINENBAU A.-G.
Application year: 1985
Main classification: B01D37
IPC codes: B01D36, B01D37