NO177218B - Fremgangsmåte for drift av et mikroporöst hulfiberfilter og apparat for filtrering og for utförelse av tilbakespylinger - Google Patents

Description

Denne oppfinnelse angår en fremgangsmåte for drift av et mikroporøst hulfiberfilter, omfattende de trinn at: (i) et væskemateriale som skal filtreres tilføres ytterflaten av filtrene, idet

(a) noe av væsken passerer gjennom veggene til fibrene

for å fjernes som klaret væske eller filtrat fra . fiberhulrommene,

(b) at i det minste noen av de faste stoffer holdes

tilbake på eller i fibrene, idet de faste stoffer som ikke tilbakeholdes fjernes fra filteret med

resten av væsken

(ii) at de tilbakeholdte faste stoffer fjernes ved å til-

føre en tilbakespylingsvæske og/eller gass under trykk.

Oppfinnelsen angår dessuten et apparat for filtrering av et materiale og for utførelse av tilbakespylinger av filtreringsapparatet med væske og/eller gass i en forutbestemt frekvens, idet apparatet omfatter: (i) midler for å tilføre et materiale som skai filtreres til ytterflaten av porøse hulfiber som inneholdes i et hylster eller et hus, og for å fjerne klaret væske eller filtrat fra hulrommene i fibrene, (ii) midler for å tilføre gjennom fiberhulrommene væske og/eller gass for tilbakespylinger som passerer gjennom veggene til fibrene, og

(iii) midler for å måle graden av minskning i filtratstrøm.

De internasjonale patentsøknader PCT/AU84/00192 og PCT/AU86/00049 beskriver fremgangsmåter for tilbakespyling

av elastiske, mikroporøse hulfiberfilter. I disse filter befinner en bunt av fiber seg i et hylster eller hus, og væsken som skal filtreres, nemlig det tilførte materiale, tilføres til utsiden av fibrene.

Under filtreringsoperasjonen, som kan være enten for å gjenvinne klaret væske eller å gjenvinne konsentrerte faste stoffer, passerer noe av væsken som inneholdes i det tilførte materiale gjennom veggene til fibrene og fjernes fra fiberhulrommene som filtrat.

Faste stoffer som inneholdes i det tilførte materiale passerer enten ut fra hylsteret med resten av strømmen av det tilførte bæremateriale, eller holdes tilbake pa eller i fibrene. Disse tilbakeholdte faste stoffer bevirker forurensning og tilstopning av filteret.

Det var i mange år praksis innen industrien når det gjelder de vanlige mikrofilter med rør i hylster å tilføre det tilførte materiale til de indre flater av fibrene ved å drive strømmen gjennom filterhulrommene med en slik strømningsmengde at turbulens bevirket skylling av veggene til fibrene og forsinket tilstopning med faste materialer.

I filtersysternene som er beskrevet i de ovenfor nevnte internasjonale patentsøknader tilføres det tilførte materiale til ytterflaten av fibrene, og medfører en ulempe med lav strømningshastighet for det tilførte materiale og lav turbulens som medfører hurtig tilstopning av porene i fibrene.

Tilstopningen av porer overvinnes ved anvendelsen av en tilbakespylingssyklus. I det første trinn av syklusen tilføres en tilbakespylingsvæske til hulrommene i fibrene, slik at væsken passerer gjennom de porøse vegger til fibrene og skyller fastsittende faste stoffer ut av hovedsakelig alle porene i veggene til fibrene. I det annet trinn tilføres tilbakespylingsgass til hulrommene i fibrene, slik at gassen passerer gjennom de større porene i veggene til fibrene, strekker disse og løsgjør fastholdte, tilstoppende faste stoffer.

Anvendelsen av tilbakespylingssyklusen beskrevet ovenfor bringer filtratstrømmen tilbake til en høy verdi, men imid-lertid ikke så høy som den opprinnelige verdi. En del av minskningen av strømmen skyldes at noen faste stoffer blir sittende igjen i porene til fibrene. For hver syklus minsker denne lille minskning av strømmen filtreringskapasiteten til fibrene. Til slutt kreves det kjemisk rengjøring, som er kostbar og tidkrevende.

Behovet for å optimalisere frekvensen til rengjøringssyklusene for å gjøre filtratstrømmen så stor som mulig er beskrevet i internasjonal patentsøknad PCT/AU84/00192, der det er påpekt at det er nødvendig å gjøre den samlede mengde av gjennomstrømning så stor som mulig og å gjøre tiden og mengden av det gjennomstrømmede materiale som medgår til en tilbakestrømningssyklus så små som mulig.

I de fleste tilfeller kjennetegnes filtreringsprosessen ved en avsetning av et lag av fast materiale på filterflaten som derved i seg selv virker som en filterflate. Dette lag kan endre seg hele tiden, og er kjent innen dette område som en dynamisk membran. I filter med rør i hylster bevirkes den konstante endring av laget delvis av fremgangsmåten for til-førsel av materialet, som består i å tilføre dette i en strømningsretning parallelt med fibrene, kjent som tverr-strømningsfiltrering. Laget vil således bli avsatt og fjernet på samme tid.

Den dynamiske membran kan være uønsket, eller den kan være fordelaktig. Det finnes tilfeller der et filters sperring av fast materiale er dårlig inntil et tilstrekkelig lag av dynamisk membran har bygget seg opp på filteret for å gi et akseptabelt produkt. Den dynamiske membran kan bestå av faste stoffer fra det tilførte materiale, eller den kan primært bestå av hjelpematerialer som er tilsatt filteret.

Når en dynamisk membran er ønskelig må det tas forholdsregler for å sikre at rengjøringssyklusen med tilbakespyling er kraftig nok til å løsgjøre tilstoppende faste stoffer, men ikke så kraftig at den fjerner for mye av den dynamiske membran. Når for mye av den dynamiske membran fjernes av tilbakespylingen må filtratet ledes tilbake til forrådstanken inntil det på nytt er bygget opp et tilstrekkelig dynamisk lag.

I mange selektive separeringstilfeller er det funnet at en rekke tilbakespy1inger bare med væske er tilstrekkelig, med tilbakespy1ing med gass av og til. Målet er således i disse tilfeller å oppnå det størst mulige volum av filtrat i løpet av en gitt tid, samtidig med at det sikres at kvaliteten til filtratet opprettholdes.

I henhold til et aspekt ved oppfinnelsen er det kommet frem til en fremgangsmåte som angitt innledningsvis, og som kjennetegnes ved

(iii) at det ut fra graden av minskning av filtratstrøm etter hver utførelse av tilbakespyling med væske og/eller gass under trykk beregnes en ligning som uttrykker forholdet mellom filtratstrømmen og tiden, hvor (iv) det tas hensyn til tidsforbruket for hver tilbakespylingssyklus og den mengde filtrat som går tapt i hver tilbakespylingssyklus, (v) at det ut fra tapet av filtrat, tidsforbruket og forholdet mellom filtratstrøm og tid beregnes den optimale tid og et tidsintervall eller en frekvens for utførelsen av tilbakespylingene med væske eller gass, og (vi) at tilbakespylingen utføres på den optimale tid.

Fremgangsmåten kan i henhold til en utførelsesform gjennomføres ved at det utføres en kjemisk rengjøring av fibrene etter en rekke tilbakespylinger og at det ut fra graden av minskning av toppverdi for filtratstrømmen etter hver tilbakespylingssyklus og tidsforbruket og mengden av filtrat som går tapt ved kjemisk rengjøring, beregnes den optimale tid for driftsstans for kjemisk rengjøring.

Fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen anvendes for å opprettholde en dynamisk membran på overflaten av fibrene. Dette kan oppnås ved å la filtratet føres tilbake til materialet som tilføres inntil den dynamiske membran har bygget seg opp på fibrene, hvilket vil vise seg av kvaliteten til filtratet. Etter hvert tilbakespylingstrinn med væske og/eller gass føres filtratet tilbake til materialet som tilføres inntil det dynamiske lag igjen har bygget seg opp på filtrene.

Apparatet i henhold til oppfinnelsen kjennetegnes ved at det omfatter (iv) midler for elektronisk å beregne den optimale tilbakespylingsfrekvens mens det tas hensyn til graden av minskning av filtratstrømmen, tap av filtrat og tidsforbruket for en tilbakespylingssyklus, og (v) midler for å anvende den beregnede, optimale tilbakespylingsfrekvens for fibrene i filteret.

En utførelse av apparatet, for automatisk utførelse av et forut bestemt forløp av tilbakespylinger med væske og gass under opprettholdelse av et dynamisk membranlag på overflaten av filterfibrene, kjennetegnes ved at det omfatter: (i) midler for automatisk å utføre tilbakespyling i et forut bestemt forløp i fibrene i filteret, (ii) midler for å detektere kvaliteten av filtratet og å lede dette tilbake til forrådet dersom kvaliteten er uakseptabel, og (iii) midler for å beregne den optimale tilbakespylingsfrekvens, idet det tas hensyn til tapet av filtrat og tidsforbruket for en tilbakespylingssyklus.

En annen utførelse av apparatet, for filtrering av et materiale og for å utføre tilbakespylingssykluser med væske og/eller gass, kjennetegnes ved at det omfatter: (i) midler for å bestemme den momentane filtratstrøm på hvilket som helst tidspunkt, (ii) midler for å måle integralet av filtratstrøm og tid etter den forrige tilbakespyling eller kjemiske

rengjøringssyklus, og

(iii) midler for å utføre en tilbakespylingssyklus i fibrene når integralet av filtratstrøm tilsvarer den momentane filtratstrøm multiplisert med summen av den tidsperiode som har forløpt etter den forrige tilbakespyling pluss tidsforbruket for tilbakespylingssyklusen. Forholdet mellom tider og filtratstrømmer kan uttrykkes matematisk som

der t = tid

T = et tidspunkt målt fra den forrige

rengj øringssyklus,

Tc = tid som medgår for å utføre en til-bakespylings- eller rengjøringssyklus,

v(t) = filtratstrømmen i hvilket som helst

tidspunkt t,

v(T) = filtratstrømmen i tidspunktet T.

Frembringelsen av dette forhold er som følger:

Målet er å drive filteret med maksimal gjennomsnittlig produksjon, APR. APR er gitt ved uttrykket

Ved å velge tiden T slik at d(APR)dT = 0 fås Denne betingelse kan skrives

og det følger at betingelsen aldri kan tilfredsstilles dersom Tc er tilstrekkelig stor.

For at oppfinnelsen bedre skal forstås og bringes til praktisk utførelse skal det nå henvises til de vedføyde teg-ninger, der: Fig. 1 er et skjematisk diagram for et hulfiberfiltersystem i henhold til en utførelse av oppfinnelsen. Fig. 2 er en grafisk fremstilling av filtratstrøm i prosent av det maksimale, som funksjon av tiden, i henhold til teorien ved den foreliggende oppfinnelse, og viser data for resultatene i et forsøk i eksempel 1. Fig. 3 er en annen grafisk fremstilling av filtratstrøm i prosent av det maksimale, som funksjon av tid, i henhold til teorien ved den foreliggende oppfinnelse, og viser data for andre resultater av et forsøk i eksempel 1. Fig. 4 er en grafisk fremstilling av gjennomstrømning som funksjon av tid ved flere tilbakespylingssykluser i et filtersystem som ligner det som er vist i fig. 1, slik som spesifisert i eksempel 2. Fig. 5 til 12 er lignende grafiske fremstillinger som fig. 2 og 3, for data i forsøk 1 til 8 i eksempel 3.

I filtersystemet vist i fig. 1 er en reservoartank 20 koblet til tilførselssiden av en filterenhet 21 ved hjelp av en tilførselsledning 22. Tilførselsledningen 22 har en sil 23, en tilførselspumpe 24, en tilbakeslagsventil 25, en manuell ventil 26 og en trykkmåler 27.

Filterenheten 21 omfatter en patron eller et hylster, i hvilket er anbragt en bunt av hule, porøse, polymere fibre. I dette tilfelle er hver fiber laget av polypropylen, har en gjennomsnittlig porestørrelse på 0,2 ^ am, en veggtykkelse på 200 ^ um og en hulromdiameter på 200 ^/um. Det er 3000 hulfiber i bunten, men dette antall og de forskjellige fiber-dimensjoner kan varieres etter hva som kreves under drift.

En rekke av slike patroner kan benyttes.

En utløpsledning 28 for konsentrat forløper fra tilførsels-siden av hulfibrene inne i filterenheten 21, til forbindelsen mellom returledningen 29 for konsentrat og utløpsledningen 30 for konsentrat. Utløpsledningen 29 for konsentrat har en trykkmåler 31 og en manuell ventil 32.

Returledningen 29 for konsentrat avgir konsentratet gjennom en gass-styrt ventil 33, til forrådstanken 20. Utløpsled-ningen 30 for konsentrat avgir konsentrat gjennom en gass-styrt ventil 34, til et dreneringsutløp 35.

Gjennomtrengt materiale fra de nedre ender av fiberhulrommene fjernes gjennom en ledning 36, og gjennomtrengt materiale fra de øvre ender av fiberhulrommene fjernes gjennom en ledning 37. Ledningene 36 og 37 for gjennomtrengt materiale er sammenkoblet ved hjelp av en ledning 38 som har en gass-styrt ventil 39. En hovedledning 40 for gjennomtrengt materiale som har en trykkmåler 41, en gass-styrt ventil 42, en detektor 43 for filtratkvalitet, en strømnings-måler 44 og en manuell ventil 45, avgir filtrat til utløpet 46 for filtrat.

Ledningen 37 for gjennomtrengt materiale er også koblet til dreneringsutløpet 35 via en gass-styrt ventil 47.

Detektoren 43 for filtratkvalitet kan være av hvilken som helst passende type, slik som en klarhetsmåler. Strømnings-måleren 44 kan også være av passende type, slik som en integrerende strømningsmåler.

Gass under trykk, slik som luft, tilføres gjennom en ledning 48 til et luftfilter 49 og en trykkregulator 50, til en ledning 51 for lufttilførsel. Lufttilførselsledningen 51, som har en trykkmåler 52, styres av en solenoidstyrt ventil 53, for å tilføre luft under trykk til den gass-styrte ventilen 33.

Luft under trykk ledes også gjennom en ledning 54 til en trykkregulator 55 og en solenoidstyrt ventil 56 gjennom en ledning 57 og en tilbakeslagsventil 58, til tilkoblingsledningen 38 for gjennomtrengt materiale. Det er en trykkmåler 59 i luftledningen 57. En forbistrømningsledning 60 for luft fører fra luftledningen 54 til tilkoblingsledningen 38 for gjennomtrengt materiale, gjennom en solenoidstyrt ventil 61 og en tilbakeslagventil 62.

En annen luftledning 63 forbinder lufttilførselsledningen 51 med den gass-styrte ventil 42 i hovedledningen 40 for gjennomtrengt materiale. Ventilen 42 styres av en solenoidstyrt ventil 64 i luftledningen 63. En luftledning 65 som er innkoblet mellom lufttilførselsledningen 51 og den gass-styrte ventil 47 styres av en solenoidstyrt ventil 66. En luftledning 67 som er innkoblet mellom lufttilførselsledningen 51 og den gass-styrte ventil 3 9 styres av en solenoidstyrt ventil 68. En luftledning 69 som er innkoblet mellom lufttilførselsledningen 51 og den gass-styrte ventil 34 styres av en solenoidstyrt ventil 70.

En programmerbar styreenhet 71 mottar inngangssignaler fra kvalitetsmåleren 43 og strømningsmåleren 44 gjennom ledninger 72 og 73. En ledning 74 kobler styreenheten 71 til til-før sel spumpen 24.

Ledninger 75, 76, 77, 78, 79, 80 og 81 danner utganger fra den programmerbare styreenhet 71 til de solenoidstyrte ventiler 53, 70, 68, 66, 64, 61 og 56. De gass-styrte ventiler 33, 34, 39, 42 og 47 styres således av den programmere styreenhet 71, i likhet med de solenoidstyrte ventiler 56 og 61 i gassinnløpet og tilførselspumpen 24.

Under filtrering kommer tilført materiale fra tanken 20 inn i filterenheten 21 gjennom ledningen 22. Ventilene 33, 39 og 42 er åpne og ventilene 34 og 47 er lukket. Lufttilførsels-ventilene 56 og 61 er også lukket, og tilførselspumpen 24 er i drift. Resirkulert materiale eller konsentrat (dette er tilført materiale uten filtrat) forlater filterenheten 21 gjennom ledningen 28 og 29 og returneres til forrådstanken 20. Klaret væske eller filtrat forlater toppen av filterenheten 21 gjennom ledningen 37 for gjennomtrengt materiale og strømmer gjennom ledningen 38, for å møte filtratet som forlater bunnen av filterenheten 21 gjennom ledningen 36 for gjennomtrengt materiale. Filtratet forlater systemet gjennom utløpet 46 etter å ha passert gjennom kvalitetsmåleren 43 og strømningsmåleren 44. De manuelle ventiler 26, 32 og 45 reguleres for å gi de ønskede ledningstrykk.

Den programmerbare styreenhet 71 tilføres kontinuerlig informasjon med hensyn til kvaliteten og kvantiteten av filtratstrømmen (som en funksjon av tiden) fra strømningsmåleren 44 og kvalitetsmåleren 43. Inne i den programmerbare styreenhet 71 skjer en optimaliseringsprosess som stadig gjentar en maksimalisering av filtratstrømmen innen grenser for kvaliteten, idet det tas hensyn til tiden og filtratet som går tapt i en tilbakespylingssyklus. Den programmerbare styreenhet 71 beregner den optimale tid mellom tilbakespylinger med gass eller væske, og også mellom kjemiske rengjøringer som følger etter en rekke tilbakespylinger. Den programmerbare styreenhet 71 bevirker tilbakespyling med gass eller væske ved regulering av ventilene 33, 39, 42, 47 og 34, lufttilførselsventilene 56 og 61 og tilførselspumpen 24.

Når et dynamisk lag eller membran er ønskelig avledes og returneres filtrat til forrådet inntil filtratkvaliteten er akseptabel. Filtrering fortsetter deretter ved at filtrat oppsamles slik som beskrevet ovenfor. Etter en tilbakespylingssyklus gjentas denne prosedyre om nødvendig. Tapet av tid og filtrat tas på nytt hensyn til ved optimalisering av valget av tid for tilbakespyling.

I den foretrukne utførelse av oppfinnelsen, når det skjer filtrering, beregner den programmerbare styreenhet gjentatte ganger en ligning som representerer forholdet mellom filtrat-strøm og tid, og av dette og lagret informasjon om tidsforbruk og tap av filtrat ved tilbakespyling beregnes den optimale tid for tilbakespyling. Denne prosedyre gjentas hele tiden, og det skjer følgelig en stadig finere beregning av den anslåtte tid for anvendelsen av tilbakespyling, inntil det nås det punkt der tilbakespyling skal anvendes. Etter tilbakespylingen gjentas prosedyren for den nye syklus. Prosedyren gjøres enklere dersom det benyttes en integrerende strøm-ningsmåler.

I en annen foretrukket utførelse beregner den programmere styreenhet den integrerte strøm etter den forrige tilbakespyling og utfører en tilbakespyling når den integrerte strøm tilsvarer den momentane strøm multiplisert med summen av den tidsperiode som har gått etter den forrige tilbakespyling pluss den tid som medgår for en tilbakespylingssyklus.

De følgende eksempler illustrerer teknikken ved oppfinnelsen. I eksemplene 1 til 4 ble ligningen som uttrykker forholdet mellom filtratstrømmen, tiden og graden av minskning av den største filtratstrøm etter hvert tilbakespylingstrinn med væske eller gass valgt til å være av formen

der Y representerer filtratstrømmen

T representerer tiden

M er.en konstant

N er en konstant

C er en konstant som representerer strømmen etter en lang tidsperiode.

EKSEMPEL 1

En prøve på 80 liter som inneholder omtrent 3,8 g/l diatoméjord suspendert i vann ble filtrert ved kontinuerlig resirkulasjon gjennom et filtersystem lignende det som er vist i fig. 1, men uten den programmerbare styreenhet. Systemet inneholdt en enkelt patron med rør i hylster, inneholdende en bunt av hule, porøse fibre omtrent ekvivalent med 1 kvadratmeter filtreringsflate. Alt det tilførte materiale, filtratet og tilbakespylte faste stoffer ble ført tilbake til forrådstanken.

To forsøk på 10 min. ble utført der filtratstrømmen, konsentrasjonen av tilført materiale og trykkforskjellen over membranen ble målt hvert min. Etter at apparatet hadde stanset ble følgende resultater registrert (trykkforskjellen over membranen holdt seg hovedsakelig konstant):

I forsøk 1 minsket filtratstrømmen fra 990 l/time til 795 l/time i løpet av en periode på 10 min., og i forsøk 2 minsket strømmen fra 1050 l/time til 850 l/time i løpet av en lignende periode.

En ligning (II) ble tilpasset resultatene og fremstilt grafisk slik som vist i fig. 2 og 3, som gjelder henholdsvis forsøk 1 og 2.

Fremgangsmåten for å tilpasse den teoretiske kurve for ligning (II) til resultatene i tabell 1 og frembringelsen av konstantene C, M og N benyttet et kurvetilpasset regnemaskin-program etter minste kvadraters metode.

Konstantene i ligning II brukt til å danne de teoretiske kurver samt summen av kvadrater var som følger (standardavvikene her angitt i parenteser):

Når det ble gjort korreksjon for den hurtig skiftende konsentrasjon (som i dette tilfelle er et resultat av den begrensede eksperimentelle utførelse), var det meget liten forskjell i graden av overensstemmelse mellom de teoretiske kurver og dataene i tabell I.

Konsentrasjonskorreksjonen ble gjort som følger: Konsentrasjonen i prosent av opprinnelig konsentrasjon ble beregnet (K/Ko %).

Disse verdier ble anvendt i ligningen

og konstantene k, j og h ble beregnet.

For forsøk 1 var de 61,3, 5,88 og 0,91.

For forsøk 2 var de 84,0, 27,86 og 1,216.

Ligningen for K/Ko (ligning III) med de beregnede verdier av k, j og h innsatt ble deretter innsatt i ligningen

og det ble kjørt en kurvetilpasning. Verdiene av M, N og C gitt av denne metode var meget lite forskjellige fra verdiene dersom ingen korreksjon av K/Ko ble utført.

En optimal tid for tilbakespyling med luft ble deretter beregnet, idet det ble antatt i dette tilfelle at tidsforbruket for tilbakespyling var 30 sekunder. Den optimale tid i hvert forsøk var 7 min.

Basisprogrammet for denne beregning var som følger:

PROGRAM A

Her er linje 70 ekvivalent med I linje 7 0 er A lik den integrerte strøm ved tiden T, etter som

I linje 80 er 1/120 ekvivalent med en 30 sek. tilbakespyling uttrykt i timer, slik at P er lik integrert strøm dividert med summen av tiden som har medgått etter den forrige tilbakespylingssyklus og rengjøringstid. P er således en gjennomsnittlig produksjonsmengde som tar hensyn til volumet av tapt filtrat under tilbakespyling, selv om dette volum ikke er særskilt beregnet. Linje 90 viser den optimale tid som det punkt der P er et maksimum.

Eksempel 1 kan også behandles ved å benytte ligning (I).

Basisprogrammet for dette er som følger:

PROGRAM B

A er den integrerte strøm ved tiden T og B er den momentane strøm ved tiden T multiplisert med summen av tiden som har medgått etter den forrige tilbakespyling og tiden for rengjøring. Når denne nærmer seg er P definert å være lik den integrerte strøm ved tiden T (A) minus den momentane strøm (B) , slik at den optimale tid er når P er et minimum. I eksempel 1 er denne tid 7 min.

EKSEMPEL 2

50 g bentonitt og 50 g diatoméjord ble suspendert i 20 1 vann og tilført et filtersystem lik det som ble benyttet i det tidligere eksempel. Tilbakespyling med vann ble utført hvert 10. min., og strømmen ble inntegnet i fig. 4. Verdien som strømmen gikk tilbake til etter hver tilbakespyling er vist i tabell II.

Som det kan ses av tabell II avtok toppverdien til filtratstrømmen etter hver tilbakespylingssyklus fra 560 l/time til 450 l/time i løpet av seks tilbakespylingssykluser.

Ligning II overfor ble benyttet for å danne en kurve som forbandt punktene for størst strømning, idet konstantene var:

En optimal tid for kjemisk rengjøring ble deretter beregnet, idet det ble antatt at tidsforbruket for rengjøringen ville være 1 time.

Beregningen av den optimale tid for kjemisk rengjøring er den samme som for eksempel 1 og utføres med det samme basisprogram, men med linje 60 modifisert for å beregne den gjennomsnittlige produksjon (P) i intervallet 130 - 160 timer i trinn på 1 time:

60 for T = 130 til 160 i trinn på 1 og med linje 80 modifisert for å ta hensyn til rengjørings-tiden på 1 time:

EKSEMPEL 3

199,8 g nylig utfelt jernhydroksyd ble suspendert i 20 1 vann og filtrert ved kontinuerlig resirkulasjon gjennom et filtersystem lik det som er vist i fig. 1 uten styreenheten. Temperaturen ble holdt på 25 + 2°C. Innløpstrykket var 200 kPa(g), utløpstrykket var 100 kPa(g), og filtrattrykket varierte fra 0 til 45 kPa(g). Filtratstrømmen for åtte forsøk er vist i tabell III.

En ligning (II) ble tilpasset resultatene og fremstilt grafisk slik som vist i fig. 5 til 12, der fig. 5 tilsvarer forsøk 1, fig. 6 tilsvarer forsøk 2 osv., frem til fig. 12 som tilsvarer forsøk 8.

Konstantene som ble benyttet for å danne kurvene er som vist i den følgende tabell, der standardavvikene er angitt i parenteser. N var meget nær 1 i hvert tilfelle, og ble satt til 1 i de etterfølgende beregninger.

Beregning av den optimale tid for tilbakespyling for hvert av forsøkene under den antagelse at tiden som ble tapt ved tilbakespyling var 30 sek. og under hensyntagen til filtratet som gikk tapt ved bruk av programmene A og B ga de følgende resultater:

EKSEMPEL 4

En suspensjon av 50 g diatoméjord og 50 g bentonitt i 20 1 vann ble filtrert slik som i eksempel 3. Temperaturen var holdt på 25 + 2°C. Innløpstrykket var 200 kPa(g), utløps-trykket var 100 kPa(g), og filtrattrykket varierte mellom 10 og 50 kPa(g). Filtratstrømmen for tolv forsøk er vist i tabell IV. De konstanter som fremkom slik som i tidligere eksempler er som vist i den følgende tabell, der standardavvikene er angitt i parenteser.

Den optimale tid for tilbakespyling (under antagelse av at tiden som ble tapt ved en tilbakespyling var 30 sek. og under hensyntagen til mengden av filtrat som gitt tapt) ble beregnet ved bruk av følgende program:

PROGRAM C

Den optimale tid for tilbakespyling i hvert forsøk er vist i tabell V.

EKSEMPEL 5

1300 g Ti02 suspendert i 30 1 vann ved 50°C ble filtrert ved bruk av et lignende apparat som vist i fig. 1, idet den programmerbare styreenhet beregnet når integrert strøm til-svarte momentan strøm multiplisert med summen av den tidsperiode som hadde gått etter den forrige tilbakespyling pluss tiden som gikk med i en tilbakespylingssyklus for rengjøring. I dette tilfelle tok tilbakespylingssyklusen 1 min. Innløps-trykket var 200 kPa, utløpstrykket 90 kPa og mottrykket fra

filtratet var null.

Filtreringen ble deretter utført ved bruk av den optimale tid og deretter tider som er lenger og kortere enn den optimale tid, som følger: (i) styreenheten valgte en optimal tid mellom tilbakespylinger på omtrent 80 sek. Den gjennomsnittlige

produksjon var 423 l/time.

(ii) filtreringen ble utført med 6 min. intervall (manuelt innstilt) mellom tilbakespylinger. Den gjennomsnittlige produksjon var 271 l/time. (iii) filtreringen ble utført med 25 sek. intervall (manuelt innstilt) mellom tilbakespylinger. Den gjennomsnittlige produksjon var 279 l/time.

Det kan ses av dette eksempel at når strømmen avtar hurtig kan korrekt tidsregulering mellom tilbakespylinger bety en stor forskjell for effektiviteten av filtreringen.

EKSEMPEL 6

300 g Ca(OH)2 i 30 1 vann ved 50°C ble filtrert i et eksperiment som lignet eksempel 5. Innløpstrykket var 150 kPa, utløpstrykket 90 kPa og mottrykket fra filtratet null. Tiden som gikk tapt for tilbakespyling var 1 min. Filtreringen ble utført ved bruk av optimal tid og deretter ved bruk av tider som var lenger og kortere enn den optimale tid, som følger: (i) styreenheten valgte en optimal tid mellom tilbakespylinger på omtrent 5 min. Den gjennomsnittlige

produksjon var 1097 l/time.

(ii) filtreringen ble utført med 10 min. intervall (manuelt innstilt) mellom tilbakespylinger. Den gjennomsnittlige produksjon var 1056 l/time. (iii) filtreringen ble utført med 100 sek. intervall (manuelt innstilt) mellom tilbakespylinger. Den gjennomsnittlige produksjon var 946 l/time.

Forskjellige modifikasjoner kan gjøres ved detaljer ved utformning, konstruksjon og driftsmåte uten å avvike fra omfanget og ideen ved oppfinnelsen. F.eks. kan fremgangs-måtene og apparatet i henhold til oppfinnelsen ta hensyn til andre faktorer, slik som omkostningene til rengjøringsgassen og slitasje på filterenheten. Den optimale tid for tilbakespyling for å oppnå maksimal gjennomsnittlig strøm kan således forlenges for å ta hensyn til slike faktorer.

Claims (5)

1. Fremgangsmåte for drift av et mikroporøst hulfiberfilter, omfattende de trinn at: (i) et væskemateriale som skal filtreres tilføres ytterflaten av filtrene, idet (a) noe av væsken passerer gjennom veggene til fibrene for å fjernes som klaret væske eller filtrat fra fiberhulrommene, (b) at i det minste noen av de faste stoffer holdes tilbake på eller i fibrene, idet de faste stoffer som ikke tilbakeholdes fjernes fra filteret med resten av væsken (ii) at de tilbakeholdte faste stoffer fjernes ved å til-føre en tilbakespylingsvæske og/eller gass under trykk, karakterisert ved(iii) at det ut fra graden av minskning av filtratstrøm etter hver utførelse av tilbakespyling med væske og/eller gass under trykk beregnes en ligning som uttrykker forholdet mellom filtratstrømmen og tiden, hvor (iv) det tas hensyn til tidsforbruket for hver tilbakespylingssyklus og den mengde filtrat som går tapt i hver tilbakespylingssyklus, (v) at det ut fra tapet av filtrat, tidsforbruket og forholdet mellom filtratstrøm og tid beregnes den optimale tid og et tidsintervall eller en frekvens for utførelsen av tilbakespylingene med væske eller gass, og (vi) at tilbakespylingen utføres på den optimale tid.

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at det utføres en kjemisk rengjøring av fibrene etter en rekke tilbakespylinger og at det ut fra graden av minskning av toppverdi for filtratstrømmen etter hver tilbakespylingssyklus og tidsforbruket og mengden av filtrat som går tapt ved kjemisk rengjøring, beregnes den optimale tid for driftsstans for kjemisk rengjøring.

3. Apparat for filtrering av et materiale og for utførelse av tilbakespylinger av filtreringsapparatet med væske og/eller gass i en forutbestemt frekvens, idet apparatet omfatter: (i) midler (20, 22, 24) for å tilføre et materiale som skal filtreres til ytterflaten av porøse hulfiber som inneholdes i et hylster eller et hus (21), og for å fjerne klaret væske eller filtrat fra hulrommene i fibrene, (ii) midler (33, 39, 42, 47, 34, 56, 61, 24) for å tilføre gjennom fiberhulrommene væske og/eller gass for tilbakespylinger som passerer gjennom veggene til fibrene, og (iii) midler (44) for å måle graden av minskning i filtratstrøm, karakterisert ved at apparatet omfatter (iv) midler (71) for elektronisk å beregne den optimale tilbakespylingsfrekvens mens det tas hensyn til graden av minskning av filtratstrømmen, tap av filtrat og tidsforbruket for en tilbakespylingssyklus, og (v) midler for å anvende den beregnede, optimale tilbake-spyl ings frekvens for fibrene i filteret.

4. Apparat som angitt i krav 3, for automatisk utførelse av et forut bestemt forløp av tilbakespylinger med væske og gass under opprettholdelse av et dynamisk membranlag på overflaten av filterfibrene, karakterisert ved at apparatet omfatter: (i) midler (71) for automatisk å utføre tilbakespyling i et forut bestemt forløp i fibrene i filteret, (ii) midler (43) for å detektere kvaliteten av filtratet og å lede dette tilbake til forrådet dersom kvaliteten er uakseptabel, og (iii) midler (71) for å beregne den optimale tilbakespylingsfrekvens, idet det tas hensyn til tapet av filtrat og tidsforbruket for en tilbakespylingssyklus.

5. Apparat som angitt i krav 3, for filtrering av et materiale og for å utføre tilbakespylingssykluser med væske og/eller gass, karakterisert ved at apparatet omfatter: (i) midler (44) for å bestemme den momentane filtratstrøm på hvilket som helst tidspunkt, (ii) midler for å måle integralet av filtratstrøm og tid etter den forrige tilbakespyling eller kjemiske rengjøringssyklus, og (iii) midler (33, 39, 42, 47, 34, 56, 61, 24) for å utføre en tilbakespylingssyklus i fibrene når integralet av filtratstrøm tilsvarer den momentane filtratstrøm multiplisert med summen av den tidsperiode som har forløpt etter den forrige tilbakespyling pluss tidsforbruket for tilbakespylingssyklusen.