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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Filtersystem für die Filtration von Laugen sowie ein Verfahren zur Filtration von Laugen.
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Für die Reinigung von verfahrenstechnischen Anlagen in beispielsweise der Lebensmittel-, Getränke- und Pharmaindustrie sind große Mengen an Lauge erforderlich. Bei den Reinigungsprozessen nimmt die Lauge eine Vielzahl von Verunreinigungen unterschiedlicher Größenordnung auf. Um die Reinigungslauge für weitere Reinigungsprozesse in ihren Eigenschaften konstant zu halten, müssen diese Schmutzpartikel und/oder Schwebstoffe von der Lauge getrennt werden. Im Falle von Laugen kommen hierfür im Wesentlichen drei Verfahren zum Einsatz.
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In einem sehr simplen, aber kostengünstigen Verfahren wird die Lauge in große Absetzbehälter gefüllt, wo sich diejenigen Schmutzpartikel, die eine größere Dichte als die Lauge haben, aufgrund der nach unten wirkenden Erdbeschleunigung auf den Boden des Absetzbehälters absetzen. Nach dem äußerst zeitaufwendigen Absetzvorgang wird der untere Teil der Reinigungslauge zusammen mit dem abgesetzten Schmutz aus dem Absetzbehälter abgelassen und die darüber befindliche Lauge, die deutlich weniger Schmutzpartikel enthält, für einen weiteren Prozess wiederverwendet. Nachteilig bei diesem Verfahren ist die Notwendigkeit großer Absetzbehälter (die Mengen von 10-30 m3 erfassen können) sowie der relativ hohe Verlust an Lauge, der dadurch entsteht, dass zusammen mit dem abgesetzten Schmutz auch ein relativ großes Volumen an Lauge abgelassen werden muss. Darüber hinaus impliziert die Verwendung solcher Absetzbehälter eine unnötige Verschwendung von Energie, Wasser und Lauge-Konzentrat sowie eine starke Belastung von Abwasser-Aufbereitungsanlagen.
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Ein wirkungsvolleres, schnelleres Verfahren, das weniger Verlust von Lauge verursacht, basiert auf der Verwendung von Separatoren anstelle von Absetzbehältern, die nach dem Prinzip der Trennung mittels Zentrifugalkräften arbeiten. Solche Separatoren sind jedoch ausgesprochen energieaufwändig, was das Reinigungsverfahren teuer macht.
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Schließlich finden noch Druckfilter mit Rückspülung Verwendung, die jedoch ebenfalls nicht besonders kostengünstig arbeiten und auch den Nachteil haben, dass es sich um einen diskontinuierlichen Filtrierungsprozess handelt.
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Die
US 5 149 448 A bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Eindicken von Kalksteinschlamm unter der Nutzung der Oberfläche eines Trommelfilters, der sich im Wesentlichen horizontal in einer Wanne mit Kalksteinschlamm dreht. Der Trommelfilter weist eine Filtertrommel mit einer äußeren Oberfläche auf, die zumindest teilweise in den in der Wanne enthaltenen Kalksteinschlamm eingetaucht ist. Ein Abstreifer ist dafür vorgesehen, den auf der äußeren Oberfläche der Filtertrommel antrocknenden Kalkschlamm abzustreifen. Ferner ist mindestens eine Flüssigkeitsdüse in Bezug auf die Drehrichtung der Filtertrommel unterhalb des Abstreifers angebracht, um eine Flüssigkeit mit hohem Druck auf die Trommelaußenseite zu richten.
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Die
DE 199 61 521 A1 offenbart ein Verfahren mit dazugehöriger Vorrichtung zur Filtration von Mutterlauge, bei dem eine Kristallmaische der Wanne des Drehfilters zugeführt wird, die Drehfiltertrommel taucht in die darin vorhandene Kristallmaische ein, wobei das gewünschte Produkt auf der Außenseite der Trommel angereichert und mit einem Schaber abgetrennt wird.
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In der
US 2011/0031193 A1 und der
DE 38 50 254 T2 sind weitere Trommelfilter offenbart.
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Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Filtersystem für die Filtration von Laugen bzw. ein verbessertes Verfahren zur Filtration von Laugen bereitzustellen, das den obengenannten Nachteilen Rechnung trägt. Diese Aufgabe wird durch ein Filtersystem gemäß Anspruch 1 und ein Verfahren gemäß Anspruch 8 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Filtersystems bzw. des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
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Die vorliegende Erfindung betrifft unter anderem ein Filtersystem für die Filtration von Laugen. Das Filtersystem umfasst einen ersten Zulauf für ungefilterte Lauge, eine drehbar gelagerte Filtertrommel zum Filtrieren der ungefilterten Lauge, einen ersten Ablauf für gefilterte Lauge, einen zweiten Ablauf für in der Filtertrommel verbleibende Rückstände und eine erste Reinigungseinrichtung zur Reinigung der Filtertrommel. Die erste Reinigungseinrichtung weist einen zweiten Zulauf für Wasser und eine oder mehrere Düsen auf und ist dazu geeignet, mindestens einen Teil der in der Filtertrommel verbliebenen Rückstände in den zweiten Ablauf zu spülen. Das Filtersystem weist ferner eine zweite Reinigungseinrichtung mit einem dritten Zulauf für eine Säure und einen Dispenser oder eine Sprüheinrichtung für die Säure auf. Der Dispenser bzw. die Sprüheinrichtung ist dazu geeignet, die Filtertrommel mit der Säure zu benetzen.
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Die Erfindung beruht unter anderen darauf, das - grundsätzlich bekannte - Prinzip von Trommelfiltern auf die Filtration von Laugen anzuwenden. Im Stand der Technik waren Trommelfilter bislang als nicht geeignet für die Filtration von Laugen angesehen worden. Dies liegt darin begründet, dass die Filtertrommel eines Trommelfilters in der Regel kleine Poren in der Größenordnung von 50-100 µm aufweist, die sich beim Einsatz einer solchen Filtertrommel zur Reinigung von Lauge in kürzester Zeit verschließen. Reinigungslaugen werden typischerweise bei Temperaturen von bis zu 80° C verwendet, sodass in einem kontinuierlichen Verfahren auch die Reinigung bzw. Filtration der Reinigungslauge bei hohen Temperaturen erfolgen muss. Die ungefilterte, heiße Reinigungslauge strömt dabei in das Innere der drehbar gelagerten Filtertrommel und strömt durch die Filterporen der Filtertrommel. In der Lauge befindliche Schmutzpartikel verbleiben dabei in den Poren bzw. auf der Innenseite der Filtertrommel und werden mithilfe der ersten Reinigungseinrichtung in den zweiten Ablauf gespült. Hierfür wird Wasser durch eine oder mehrere Düsen von außen auf die Filtertrommel gespritzt, sodass sich die in den Poren bzw. auf der Innenseite der Filtertrommel verbliebenen Schmutzrückstände aus den Poren bzw. von der Filtertrommel lösen und in den zweiten Ablauf gespült werden. Bei den genannten hohen Temperaturen von bis zu 80° C fällt dabei Kalk aus dem Reinigungswasser aus und setzt sich in den Poren der Filtertrommel fest. Desweiteren bildet sich sogenannter Laugenstein, der die Poren der Filtertrommel zusätzlich verstopft. In Abhängigkeit von der Kalkhaltigkeit des verwendeten Reinigungswassers und der verwendeten Reinigungslauge wird daher eine herkömmliche Filtertrommel in kürzester Zeit unbrauchbar.
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Die vorliegende Erfindung begegnet diesem Problem damit, dass zusätzlich zur ersten Reinigungseinrichtung eine weitere, zweite Reinigungseinrichtung vorgesehen ist, die einen dritten Zulauf für eine Säure und einen Dispenser oder eine Sprüheinrichtung für die Säure aufweist, wobei der Dispenser bzw. die Sprüheinrichtung dazu geeignet ist, die Filtertrommel mit der Säure zu benetzen. Diese Säure vermag sowohl den ausgefallenen Kalk als auch den gebildeten Laugenstein zu lösen, sodass die Filtertrommel im laufenden Filtrationsbetrieb oder während einer kurzen Unterbrechung desselben effektiv von Kalk und Laugenstein befreit werden kann. In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Filtersystems wird von der ersten Reinigungseinrichtung möglichst kalkarmes, d.h. weiches, Wasser verwendet, um die Kalkbildung zusätzlich zu minimieren. Bevorzugt führt der zweite Zulauf der ersten Reinigungseinrichtung Wasser mit einer Gesamthärte von höchstens 0,8 mmol/l, stärker bevorzugt von höchstens 0,5 mmol/l, noch stärker bevorzugt von höchstens 0,1 mmol/l und besonders bevorzugt von 0,0 mmol/l zu. Im Idealfall von praktisch kalkfreiem Reinigungswasser für die erste Reinigungseinrichtung wird im Wesentlichen nur noch Laugenstein in den Poren der Filtertrommel gebildet. In diesem Fall kann es ausreichen, die Filtertrommel lediglich wenige Male und bevorzugt lediglich einmal pro Tag mit Säure zu reinigen.
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Grundsätzlich ist es möglich, die Laugenfiltration während dieser Reinigung fortzusetzen und eine Neutralisation der Säure mit der gereinigten Lauge herbeizuführen. Es ist jedoch bevorzugt, die Säure mit dem gelösten Laugenstein und/oder Kalk separat abzuführen und nicht mit der Reinigungslauge zu vermischen.
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Hierfür weist das Filtersystem einen dritten Ablauf auf, der so angeordnet ist, dass das Filtersystem über diesen dritten Ablauf im Wesentlichen vollständig entleert werden kann. Der dritte Ablauf weist dabei ein automatisches Ventil auf. Ferner weist das Filtersystem einen vierten Ablauf auf, der so angeordnet ist, dass das Filtersystem über diesen vierten Ablauf im Wesentlichen vollständig entleert werden kann, und dazu geeignet ist, die von dem Dispenser ausgegebene Säure zu entsorgen. Auch der vierte Ablauf ist mit einem automatischen Ventil versehen.
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Unter einer „im Wesentlichen vollständigen“ Entleerung wird dabei verstanden, dass der größte Teil der in dem Filtersystem befindlichen Lauge entleert wird. Selbstverständlich schließt dies nicht aus, dass am Boden des Filtersystems Reste von Lauge (beispielsweise einige Liter) zurückbleiben. Bevorzugt bedeutet eine im Wesentlichen vollständige Entleerung eine Entleerung von mindestens 90 %, stärker bevorzugt von mindestens 95 % und besonders bevorzugt von mindestens 99 % des Füllvolumens.
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Bevorzugt ist auch der erste Zulauf mit einem automatischen Ventil versehen. Ferner ist bevorzugt eine Steuerungseinrichtung vorgesehen, die dazu geeignet ist, für die Reinigung mithilfe der zweiten Reinigungseinrichtung den folgenden Ablauf zu steuern, wobei die Steuerungseinrichtung mit den obengenannten automatischen Ventilen in Kommunikation tritt. Zunächst wird das Ventil des ersten Zulaufs geschlossen, um eine weitere Zuführung von ungefilterter Lauge in das Filtersystem zu verhindern. Gleichzeitig oder anschließend wird das Ventil des dritten Ablaufs geöffnet, um eine im Wesentlichen vollständige Entleerung des Filtersystems zu ermöglichen. Sobald das Filtersystem im Wesentlichen entleert ist, wird das Ventil des dritten Ablaufs wieder geschlossen. Gleichzeitig oder anschließend kann mit der Reinigung der Filtertrommel durch die zweite Reinigungseinrichtung begonnen werden. Hierfür wird die Filtertrommel über den dritten Zulauf und den Dispenser mit Säure benetzt, was beispielsweise ebenfalls durch die Öffnung eines am dritten Zulauf vorgesehenen Ventils erfolgen kann. Gleichzeitig oder anschließend wird das Ventil des vierten Ablaufs geöffnet, um die Säure zu entsorgen und so eine Neutralisation mit der später wiedereintretenden Lauge zu verhindern. Sobald die Säure entsorgt ist, wird das Ventil des vierten Ablaufs wieder geschlossen und anschließend oder gleichzeitig das Ventil des ersten Zulaufs wieder geöffnet, um wieder ungefilterte Lauge in das Filtersystem einzufüllen. Bevorzugt ist die Steuerungseinrichtung ferner dazu geeignet, vor dem Öffnen des Ventils des ersten Zulaufs die erste Reinigungseinrichtung in Betrieb zu nehmen, um die mit Säure benetzte Filtertrommel mit Wasser abzuspülen. Hierzu weist der zweite Zulauf für Wasser bevorzugt ebenfalls ein automatisches Ventil auf.
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Die hier beschriebene Steuerung der diversen Zu- und Abläufe mithilfe automatischer Ventile ermöglicht einen besonders effektiven Einsatz der zweiten Reinigungseinrichtung, bei der keine Reinigungslauge verloren geht und im Wesentlichen alle Reinigungssäure separat entsorgt wird.
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Als Reinigungssäure kommt bevorzugt Salzsäure, besonders bevorzugt zweiprozentige Salzsäure zum Einsatz, die bevorzugt eine Temperatur von mindestens 40°C und stärker bevorzugt von mindestens 50°C und besonders bevorzugt von mindestens 60°C hat. Angesichts des Einsatzes von Säure, insbesondere von Salzsäure, weist das erfindungsgemäße Filtersystem bevorzugt weitere Sicherungsvorkehrungen auf. Hierfür ist bevorzugt der dritte Zulauf für die Säure mit einem automatischen Ventil und einem Strömungsmesser versehen. Bevorzugt weist das Filtersystem eine Abdeckung auf, die nur dann geöffnet werden kann, wenn das automatische Ventil geschlossen ist und vom Strömungsmesser keine Strömung gemessen wird. Dadurch wird mithilfe eines Sicherheitsmechanismus (Zuhaltung) sichergestellt, dass die Abdeckung des Filtersystems nicht versehentlich von einer Person geöffnet werden kann, während der Dispenser die Filtertrommel mit Säure benetzt. Bevorzugt ist dieser Sicherheitsmechanismus nicht nur an den Schließzustand des Ventils am dritten Zulauf gekoppelt, sondern auch an weitere oder alle Ventile, so dass die Abdeckung beispielsweise nur dann geöffnet werden kann, wenn die Ventile des ersten, zweiten und dritten Zulaufs geschlossen sind. Bevorzugt ist ferner eine zusätzliche Einrichtung zur Überwachung des Schließzustands der Abdeckung vorgesehen, die bevorzugt induktiv erfolgt.
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Die vorliegende Erfindung richtet sich ferner auf die Verwendung eines Filtersystems wie oben beschrieben, zur Filtration von einer Lauge, insbesondere von Natronlauge. Die Lauge bzw. Natronlauge hat bei der Filtration bevorzugt eine Temperatur von mindestens 60°C, stärker bevorzugt von mindestens 70°C und besonders bevorzugt von mindestens 80°C. Bei der zu filternden Lauge handelt es sich bevorzugt um Reinigungslauge, beispielsweise um Reinigungslauge zur Reinigung von Mehrweg-Glasflaschen, insbesondere von Bierflaschen. Es ist ferner bevorzugt, dass die zu reinigende Lauge aus einer Molkerei, der Pharma- oder Tensid-Industrie stammt. Die erfindungsgemäße Verwendung eines Trommelfilters umfasst vorzugsweise die Filtration einer Lauge aus einem der folgenden Prozesse: Reinigung von Anlagen für die Industrie, insbesondere zur Herstellung von Lebensmitteln, Getränken und pharmazeutischen Produkten, wie z.B. zur Herstellung von Molkereiprodukten wie Joghurt, Käse, Kakao und Molkeprodukten, von Konfitüre, Fruchtkonzentrat, Fruchtsäften und Fruchtsaftgetränken; Flaschenreinigung, Reinigung von Anlagen zur Herstellung von Bier oder Limonadegetränken; Reinigung von Fermentern; Reinigung von Abfüllanlagen; Reinigungsprozesse in der chemischen Industrie wie z.B. zur Reinigung von Tensiden, Prozesswasserreinigung; Kühlwasserkreisläufe (z.B. Verdunstungskonensator).
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Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Filtration von einer Lauge, insbesondere von Natronlauge. Erfindungsgemäß wird zunächst ein Filtersystem mit einem ersten Zulauf für ungefilterte Lauge, einer drehbar gelagerten Filtertrommel mit Filterporen zum Filtrieren der ungefilterten Lauge, einem ersten Ablauf für gefilterte Lauge, einem zweiten Ablauf für in der Filtertrommel verbleibende Rückstände und einer ersten Reinigungseinrichtung zur Reinigung der Filtertrommel bereitgestellt, wobei die erste Reinigungseinrichtung einen zweiten Zulauf für Wasser und eine oder mehrere Düsen aufweist. Bevorzugt handelt es sich dabei um das oben beschriebene Filtersystem. In das Innere der Filtertrommel wird über den ersten Zulauf kontinuierlich Lauge eingebracht, sodass die Lauge durch die Filterporen strömt. Die gefilterte Lauge wird kontinuierlich über den ersten Ablauf abgeführt. Die Filtertrommel wird mithilfe der ersten Reinigungseinrichtung, bevorzugt kontinuierlich, gereinigt, wobei mindestens ein Teil der in der Filtertrommel verbliebenen Rückstände in den zweiten Ablauf gespült werden. Während des Reinigens mithilfe der ersten Reinigungseinrichtung wird dabei bevorzugt die Filtertrommel gedreht.
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Das Reinigen der Filtertrommel mithilfe der ersten Reinigungseinrichtung erfolgt dabei bevorzugt mithilfe von Wasser mit einer Gesamthärte von höchstens 0,8 mmol/l, stärker bevorzugt von höchstens 0,5 mmol/l, noch stärker bevorzugt von höchstens 0,1 mmol/l und besonders bevorzugt von 0,0 mmol/l.
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Erfindungsgemäß weist das Filtersystem ferner eine zweite Reinigungseinrichtung mit einem dritten Zulauf für eine Säure und einem Dispenser für die Säure auf. Die Filtertrommel wird bevorzugt mithilfe des Dispensers mit Säure benetzt. Optional wird nach dem Benetzen der Filtertrommel mit der Säure die Filtertrommel mithilfe der ersten Reinigungseinrichtung gereinigt, um die Säure mit Wasser abzuspülen. Bevorzugt kann die Säure über einen Zeitraum von mindestens 10 s, stärker bevorzugt von mindestens 20 s und besonders bevorzugt von mindestens 30 s auf die Filtertrommel einwirken. Dies kann dadurch erfolgen, dass die Filtertrommel über diesen Zeitraum mit Säure benetzt wird oder dass die Filtertrommel einmalig mit Säure benetzt wird und dann über einen gewissen Zeitraum abgewartet wird. Bevorzugt wird die Filtertrommel während des Einwirkens der Säure gedreht.
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Bevorzugt weist die Säure Salzsäure auf. Besonders bevorzugt handelt es sich bei der Säure um zweiprozentige Salzsäure. Bevorzugt hat die Säure eine Temperatur von mindestens 40°C, stärker bevorzugt von mindestens 50°C und besonders bevorzugt von mindestens 60°C.
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Das Filtersystem weist einen dritten Ablauf auf, der so angeordnet ist, dass das Filtersystem über diesen dritten Ablauf im Wesentlichen vollständig entleert werden kann. Ferner weist das Filtersystem einen vierten Ablauf auf, der ebenfalls so angeordnet ist, dass das Filtersystem über diesen vierten Ablauf im Wesentlichen vollständig entleert werden kann, und dazu geeignet ist, die von dem Dispenser ausgegebene Säure zu entsorgen. Der dritte und vierte Ablauf sowie bevorzugt der erste Zulauf sind dabei jeweils mit einem automatischen Ventil versehen. Bevorzugt umfasst das erfindungsgemäße Verfahren dabei die folgenden weiteren Schritte: Zunächst wird das Ventil des ersten Zulaufs verschlossen und das Ventil des dritten Ablaufs zum vollständigen Entleeren des Filtersystems geöffnet. Sobald das Filtersystem entleert ist, wird das Ventil des dritten Ablaufs wieder geschlossen und das Ventil des vierten Ablaufs zum Entsorgen der Säure geöffnet. Gleichzeitig oder anschließend kann das Benetzen der Filtertrommel mit der Säure erfolgen. Nachdem die Säure auf die Filtertrommel einwirken konnte und sobald die Säure vollständig entsorgt ist, wird das Ventil des vierten Ablaufs geschlossen. Anschließend kann das Ventil des ersten Zulaufs wieder geöffnet werden, um zu filternde Lauge in das Filtersystem einzulassen.
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Die vorliegende Erfindung stellt ein einfaches, kostengünstiges und wirkungsvolles Filtersystem bzw. Verfahren für die Filtration von Laugen bereit. Durch den Einsatz von Trommelfiltern kann die zu filternde Lauge in einem im Wesentlichen kontinuierlichen Prozess gefiltert bzw. gereinigt werden, der allenfalls einmal oder einige wenige Mal pro Tag kurz unterbrochen werden muss, um die Filtertrommel mit Säure zu reinigen. Die erfindungsgemäßen Filtersysteme lassen sich demnach problemlos in unterschiedlichste industrielle und großindustrielle Prozesse integrieren, bei denen Laugen gefiltert bzw. gereinigt werden müssen. Bei ersten Testversuchen hat sich das erfindungsgemäße Filtersystem als extrem wirkungsvoll und effektiv herausgestellt.
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Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend mit Bezugnahme auf die Figuren näher beschrieben. Es zeigen:
- 1 eine perspektivische Teilschnittansicht einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Filtersystems;
- 2 eine Draufsicht der Ausführungsform gemäß 1 bei geöffneter Abdeckung;
- 3 eine perspektivische Ansicht der Ausführungsform gemäß 1;
- 4 eine Vorderansicht der Ausführungsform gemäß 1;
- 5 eine Draufsicht auf die Ausführungsform gemäß 1 bei geschlossener Abdeckung;
- 6 eine Schnittansicht durch die Ausführungsform gemäß 1 entlang der Linie A-A in 5;
- 7 eine Seitenansicht der Ausführungsform gemäß 1;
- 8 eine seitliche Schnittansicht durch die Ausführungsform gemäß 1; und
- 9 und 10 Draufsichten auf die Ausführungsform gemäß 1.
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1 zeigt in perspektivischer Teilschnittansicht eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Filtersystems für die Filtration von Laugen. Das Filtersystem weist einen ersten Zulauf 1 für ungefilterte Lauge, eine drehbar gelagerte Filtertrommel 4 zum Filtrieren der ungefilterten Lauge, einen ersten Ablauf 11 für gefilterte Lauge, einen zweiten Ablauf 12 für in der Filtertrommel verbleibende Rückstände und eine erste Reinigungseinrichtung zur Reinigung der Filtertrommel auf, wobei die erste Reinigungseinrichtung einen zweiten Zulauf 2 für Wasser und mehrere Düsen 5 aufweist und dazu geeignet ist, mindestens einen Teil der in der Filtertrommel verbliebenen Rückstände in den zweiten Ablauf 12 zu spülen, der in der hier dargestellten bevorzugten Ausführungsform als Schmutzrinne 12 ausgebildet ist. Das Filtersystem weist ferner eine zweite Reinigungseinrichtung mit einem dritten Zulauf 3 für eine Säure und einem Dispenser 6 für die Säure auf, wobei der Dispenser 6 dazu geeignet ist, die Filtertrommel 4 mit der Säure zu benetzen. In der hier dargestellten bevorzugten Ausführungsform ist der Dispenser 6 als Sprühkugel ausgebildet.
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In 2 ist eine Draufsicht auf das Filtersystem gemäß 1 bei geöffneter Abdeckung 7 dargestellt. Hier ist deutlich der als Schmutzrinne ausgebildete zweite Ablauf 12 zu erkennen, der sich in das Innere der Filtertrommel 4 hinein erstreckt und so angeordnet ist, dass die in der Filtertrommel verbliebenen Rückstände von dem aus den Düsen 5 ausgespritzten Wasser in diese Schmutzrinne 12 hinein gespült werden. Auch wenn in der in 2 dargestellten bevorzugten Ausführungsform acht Düsen 5 für Wasser vorgesehen sind, sollte dem Fachmann klar sein, dass in Abhängigkeit von der Ausdehnung der Filtertrommel und dem während des Gebrauchs auftretenden Verschmutzungsgrad der Filtertrommel auch mehr oder weniger Düsen 5 vorgesehen sein können. Dasselbe gilt für den Dispenser 6, der so ausgebildet sein soll, dass die gesamte Oberfläche der Filtertrommel 4 (d.h. die gesamte Höhe des die Filtertrommel bildenden Zylinders) mit Säure benetzt werden kann. Ist dies mit einem einzelnen Dispenser 6 nicht oder nicht ausreichend homogen möglich, so können auch zwei, drei, vier oder mehr Dispenser 6 vorgesehen sein.
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In 1 ist ferner ein dritter Ablauf 13 zu erkennen, der so angeordnet ist, dass das Filtersystem über diesen dritten Ablauf 13 im Wesentlichen vollständig entleert werden kann. Hierfür ist bevorzugt am Boden des Filtersystems eine Vertiefung oder Ablaufrinne vorgesehen, wie dies in 1 angedeutet ist. Ferner ist ein vierter Ablauf 14 vorgesehen, der ebenfalls so angeordnet ist, dass das Filtersystem über diesen vierten Ablauf im Wesentlichen vollständig entleert werden kann, und dazu geeignet ist, die von dem Dispenser 6 ausgegebene Säure zu entsorgen. In der hier dargestellten bevorzugten Ausführungsform bilden der dritte und vierte Ablauf einen gemeinsamen Ausgang für das Filtersystem, der sich außerhalb des Innenraums des Filtersystems in den dritten Ablauf 13 und den vierten Ablauf 14 verzweigt. Alternativ könnten auch zwei separate Ausgänge vorgesehen sein, die jeweils den dritten und vierten Ablauf bilden.
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Die ungefilterte Lauge gelangt durch den ersten Zulauf 1 in das Innere der Filtertrommel 4 und strömt durch das Filtergewebe bzw. die Filterporen der Filtertrommel 4, so dass die gefilterte Lauge durch den ersten Ablauf 11 abfließt. Dieser erste Ablauf 11 ist bevorzugt leicht erhöht angeordnet, damit die an der Filtertrommel 4 anliegende Druckdifferenz nicht zu hoch ist. Wenn die ungefilterte Lauge durch die Filterporen der Filtertrommel 4 strömt, verbleiben Schmutz- und Schwebpartikel in den Poren der Filtertrommel 4, sodass die Lauge beim Durchtritt durch die Filtertrommel gefiltert wird. Diese Schmutz- und Schwebpartikel verstopfen die Filterporen und werden deshalb mithilfe der Düsen 5, die Wasser von der Außenseite auf die Filtertrommel 4 spritzen, gereinigt. Die Schmutz- und Schwebpartikel werden dabei in die Schmutzrinne 12 gespült und durch den zweiten Ablauf 12 aus dem Filtersystem entfernt. Diese Form der Reinigung der Filtertrommel 4 mithilfe der ersten Reinigungseinrichtung erfolgt bevorzugt kontinuierlich während des Filtrationsvorgangs der Lauge, wobei die Filtertrommel 4 um ihre eigene Achse gedreht wird.
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Die bevorzugte Ausführungsform gemäß 1 und 2 des erfindungsgemäßen Filtersystems ist in weiteren Ansichten in den 3 bis 10 gezeigt. In der perspektivischen Darstellung der 3 ist das Filtersystem mit geschlossener Abdeckung 7 gezeigt, wobei das Filtersystem ferner eine Einrichtung 8 zur Überwachung des Schließzustands der Abdeckung 7 aufweist. Die Überwachung des Schließzustands erfolgt dabei bevorzugt induktiv. In den 3 bis 5 sind dabei insbesondere der erste Ablauf 11 für die gefilterte Lauge sowie der dritte Ablauf 13 und der vierte Ablauf 14 besser zu erkennen als im Fall der 1. Der erste Ablauf 11 für die Abführung der gefilterten Lauge dient der Rückführung der gefilterten Lauge in denjenigen Prozess, dem auch die ungefilterte Lauge entnommen wurde, beispielsweise einem industriellen oder großindustriellen Reinigungsprozess, wo die Lauge als Reinigungslauge zum Einsatz kommt. Der dritte Ablauf 13 dient der im Wesentlichen vollständigen Entleerung des Filtersystems, wenn eine Reinigung der Filtertrommel 4 mithilfe der zweiten Reinigungseinrichtung ansteht. Um eine im Wesentlichen vollständige Entleerung des Filtersystems zu gewährleisten, ist dieser dritte Ablauf 13 im Wesentlichen auf der Höhe des Bodens des Filtersystems angeordnet. Während der reguläre Ablauf der gefilterten Lauge über einen leicht erhöht angeordneten ersten Ablauf 11 erfolgt, um die an dem Filtergewebe anliegende Druckdifferenz zu minimieren, ist eine Entleerung des Filtersystems mit diesem erhöht angeordneten Ablauf 11 nicht gewährleistet. Bevorzugt mündet der dritte Ablauf 13 in den ersten Ablauf 11, wie dies beispielsweise in 3 zu sehen ist. Somit kann auch die bei einem Reinigungsprozess entleerte, gefilterte Lauge wieder dem Prozess rückgeführt werden. Um diesen dritten Ablauf 13 mithilfe der Steuerung 9 automatisch öffnen und schließen zu können, ist erfindungsgemäß ein automatisches Ventil 13a vorgesehen.
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Das erfindungsgemäße Filtersystem weist ferner einen vierten Ablauf 14 auf, der dazu geeignet ist, die von dem Dispenser 6 ausgegebene Säure zu entsorgen. Auch dieser vierte Ablauf 14 ist so angeordnet, dass das Filtersystem über diesen vierten Ablauf 14 im Wesentlichen vollständig entleert werden kann. Im hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist, wie bereits mit Bezug auf die 1 erläutert, lediglich ein Auslass vorgesehen, der sich in den dritten Ablauf 13 und den vierten Ablauf 14 verzweigt. Auch der Ablauf 14 ist erfindungsgemäß mit einem automatischen Ventil 14a versehen, um diesen vierten Ablauf 14 automatisch öffnen und schließen zu können. Der vierte Ablauf 14 mündet beispielsweise in einer Entsorgungseinrichtung für die ausgegebene Säure und/oder einem Sammelbehälter für die ausgegebene Säure. Anstelle von zwei separaten Ventilen 13a und 14a ist es auch vorstellbar, dass an der Verzweigungsstelle ein kombiniertes Ventil vorgesehen ist, das den dritten Ablauf 13 und den vierten Ablauf 14 verschließen kann oder aber einen der beiden Abläufe öffnen kann.
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Desweiteren können auch der zweite Zulauf 2 für Wasser und/oder der dritte Zulauf 3 für Säure mit entsprechenden automatischen Ventilen 2a und/oder 3a versehen sein. Zusätzlich oder alternativ können auch Durchflussregler vorgesehen sein, um die zugeführte Wassermenge bzw. die zugeführte Säuremenge zu regulieren. Auch der erste Zulauf 1 für die ungefilterte Lauge kann mit einem automatischen Ventil 1a (vgl. z.B. 4) versehen sein, mit dem der Zulauf der ungefilterten Lauge beispielsweise während eines Reinigungsvorgangs unterbrochen werden kann.
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In den 6 und 8 bis 10 sind mithilfe von Pfeilen schematisch die Wege der verschiedenen Flüssigkeiten in dem erfindungsgemäßen Filtersystem dargestellt. Die ungefilterte Lauge wird durch den ersten Zulauf 1 zugeführt (vgl. 6) und fließt von dem Inneren der Filtertrommel 4 durch das Filtergewebe bzw. die Poren der Filtertrommel 4 in den Außenbereich der Filtertrommel und wird dann entweder durch den ersten Ablauf 11 für gefilterte Lauge abgeführt (regulärer Zustand während der Filtration) oder aber durch den dritten Ablauf 13 abgeführt, wenn das Filtersystem vollständig entleert werden soll (Entleerung vor dem Reinigungsprozess mithilfe der zweiten Reinigungseinrichtung). In der hier dargestellten bevorzugten Ausführungsform mündet der dritte Ablauf 13 in den ersten Ablauf 11, sodass in beiden Zuständen die gefilterte Lauge wieder in den Gesamtprozess rückgeführt werden kann.
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Während der Filtration der Lauge wird, bevorzugt kontinuierlich, Wasser über den zweiten Zulauf 2 zu den Düsen 5 transportiert (vgl. 8 und 10), mithilfe derer die Poren bzw. das Filtergewebe der Filtertrommel 4 von darin verbliebenen Rückständen gereinigt werden, die dann, wie dies in 8 schematisch dargestellt ist, in den zweiten Ablauf 12 bzw. die Schmutzrinne 12 gespült werden. Während ein unterer Abschnitt der Filtertrommel 4 die Lauge filtert, kann gleichzeitig ein oberer Abschnitt der Filtertrommel von zurückgehaltenen Schmutz- und Schwebpartikeln gesäubert werden. Wie bereits eingangs erläutert, ist diese Reinigung mithilfe von Wasser bei der Filtration von Laugen nicht ausreichend, da die Poren im Laufe der Zeit mit Kalk und/oder Laugenstein verstopft werden. Dies zeigt sich beispielsweise daran, dass der Füllstand der ungefilterten Lauge im Filtersystem ansteigt, da der Durchfluss der Lauge durch die teilweise verstopften Poren minimiert wird. Um dies sensorisch zu erfassen, weist das erfindungsgemäße Filtersystem bevorzugt einen Füllstandmesser 10 (vgl. 1 und 8) auf, der dazu geeignet ist, anzuzeigen, wenn eine Reinigung mithilfe der zweiten Reinigungseinrichtung erforderlich ist. Dieser Füllstandmesser 10 kann beispielsweise einen Schwimmer aufweisen. Überschreitet der gemessene Füllstand einen vorbestimmten Wert, so leitet die Steuerungseinrichtung 9 einen Reinigungsprozess der Filtertrommel 4 mithilfe der zweiten Reinigungseinrichtung ein.
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Hierfür sollte bevorzugt zunächst das Innere bzw. der Innenraum des Filtersystems möglichst vollständig von Lauge entleert werden. Hierfür wird der erste Zulauf 1 über das zugehörige automatische Ventil 1a geschlossen und der dritte Ablauf 13 über das zugehörige automatische Ventil 13a geöffnet. Somit kann keine weitere ungefilterte Lauge in das System eintreten und alle noch im System befindliche Lauge über den dritten, bodennah angeordneten Ablauf 13 abfließen. Sobald im Wesentlichen sämtliche Lauge aus dem Inneren des Filtersystems abgeflossen ist, wird der dritte Ablauf 13 mittels des zugehörigen automatischen Ventils 13a wieder verschlossen, um zu verhindern, dass Reinigungssäure in den Prozess rückgeführt wird. Dann kann das dem dritten Zulauf 3 zugehörige automatische Ventil 3a geöffnet werden und Reinigungssäure über den Dispenser 6 auf die Filtertrommel 4 verteilt werden, die sich dabei bevorzugt um ihre Achse dreht. Diese Reinigungssäure kann gleichzeitig oder anschließend über den vierten Ablauf 14 entsorgt werden, der mittels des zugehörigen automatischen Ventils 14a geöffnet werden kann. Mithilfe der Reinigungssäure, beispielsweise zweiprozentiger Salzsäure, werden Kalk und/oder Laugenstein aus den Poren der Filtertrommel 4 gelöst. Nachdem die Säure über einen vorbestimmten Zeitraum von bevorzugt mindestens 10 s auf die Filtertrommel 4 einwirken konnte, wird die Säure bevorzugt mithilfe der ersten Reinigungseinrichtung von der Filtertrommel 4 abgespült. Hierfür wird das dem zweiten Zulauf 2 zugehörige Ventil 2a geöffnet und Wasser mittels der Düsen 5 auf die Filtertrommel 4 gespritzt. Sobald alle Säure bzw. ein wesentlicher Teil der Säure über den vierten Ablauf 14 entsorgt ist, kann das dem vierten Ablauf 14 zugehörige Ventil 14a wieder geschlossen werden. Die Filtertrommel 4 bzw. das gesamte Filtersystem ist nun wieder von Kalk und Laugenstein befreit und einsatzbereit für die weitere Filtration, sodass der erste Zulauf 1 mithilfe des automatischen Ventils 1a wieder geöffnet werden kann, um ungefilterte Lauge zur weiteren Filtration zuzuführen.
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Um einer potentiellen Gefährdung durch die Reinigungssäure vorzubeugen, ist der dritte Zulauf 3 für die Säure bevorzugt nicht nur mit einem automatischen Ventil 3a sondern auch mit einem (nicht dargestellten) Strömungsmesser versehen. Die Abdeckung 7 des Filtersystems kann bevorzugt nur dann geöffnet werden, wenn das automatische Ventil 3a geschlossen ist und vom Strömungsmesser keine Strömung gemessen wird. Als weiterer Sicherungsmechanismus ist bevorzugt eine Einrichtung 8 zur Überwachung des Schließzustands der Abdeckung 7 vorgesehen, die bevorzugt induktiv arbeitet.
