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OPTIMIERUNG DES FILTRATIONSVERLAUFS - WESHALB?

Bei einer idealen Filtration kann das Filtrat frei abfließen. Um die ideale Filtration zu erreichen ist es wichtig den Filtrationsverlauf dahingehend zu optimieren, dass der Filtrationsdruck erst langsam und dann signifikant ansteigt, wenn sich der Filterkuchen in den Kammern der Filterpresse verdichtet. Gleichzeitig soll der Durchsatz und die Fördermenge möglichst lang und konstant auf einem hohen Niveau gehalten werden und erst durch das Anwachsen der zu durchströmenden Schicht abnehmen. Der suboptimale Filtrationsverlauf und die einhergehende Optimierung derselben sind auf folgende Faktoren zurückzuführen:

  • Veränderung der Produkteigenschaften
  • Weiterentwicklung Ihrer Produktionsanlagen
  • Steigende Energie und Personalkosten
  • Korrektur von Fehlern in der Auslegung

 

ZIELSETZUNG

 

Das allgemeine Ziel bei der Optimierung des Filtrationsverlaufs ist die Steigerung der Durchsatzleistung in der Filterpresse, die Erhöhung des Füllgrades der Kammerfilterpresse, die Verbesserung der Kuchenbehandlung z.B. Kuchenwaschen bei Membranpressen und die Erhöhung des Trocknungsgrades allgemein bei Filterpressen. Für unsere Kunden entwickeln wir an dieser Stelle verfahrenstechnische Problemlösungen und stehen Ihnen dann bis zu Optimierung im Regelbetrieb zur Seite.

 

ENTSCHEIDENDE FAKTOREN FÜR DEN FILTRATIONSVERLAUF

 

Der Verlauf einer Filtration wird von vielen Faktoren beeinflusst. Die Nachfolgende Aufstellung beinhaltet davon nur die Wichtigsten:

  • Suspension
  • daraus resultierender Filterkuchenaufbau
  • bei Einsatz von Filterhilfsmitteln
    • Dosage
    • Dosiertechnik
    • Handling
  • Filtertücher
  • Pumpen und Peripherie

In der Praxis ist eine beliebige Änderung dieser Faktoren nicht möglich. Bei Anlagen in der Abwasserbehandlung ist es oft möglich, die Suspension z.B. durch Eindicken zu behandeln oder die Filtration durch Zugabe von Filterhilfsmitteln positiv zu beeinflussen. Bei einer Produktfiltration sind die Möglichkeiten die Filtration zu beeinflussen oft sehr eingeschränkt. Die Suspension kann nicht verändert werden und somit ist der Einsatz von Filterhilfsmitteln oft nicht möglich. Hier kann schließlich nur die Auswahl der Filtertücher im Zusammenspiel mit der Pumpe (Typ, Leistung, Regelung) den Filtrationsverlauf verändern. Durch die automatische Anpassung der Förderleistung an die Erfordernisse der Prozessphasen über die Erfassung von Beschickungsdruck, Förderleistung sowie Fördermenge und die Drehzahlregelung über Frequenzumrichter, kann in diesem Zusammenhang der Füllgrad verbessert und das vorhandene Potenzial der Filterpresse schließlich ausgeschöpft werden.

 

SCHICHTENAUFBAU DES FILTERKUCHENS

 

Generell ist es hinsichtlich eines stichfesten Filterkuchenergebnisses von Bedeutung, dass sich bei der kuchenbildenden Filtration keine Sperrschicht bildet, die einen gleichmäßigen Kuchenaufbau behindert. Deshalb gilt es die zu filtrierende Suspension dazu zu bringen, einen drainagefähigen Filterkuchen zu bilden.

Die Abstimmung des Gewebes auf die Suspension verringert dabei den anfänglichen Filtrationswiderstand des Gewebes, was einen verbesserten Kuchenaufbau und eine bessere Drainage zur Folge hat. Zugaben von Flockungshilfsmitteln oder Stützbildnern können das Ergebnis zudem aufwerten. Wenn die Suspension in ihrer Zusammensetzung allerdings nicht verändert werden darf, ist eine Optimierung des Ergebnisses lediglich über eine entsprechende Anpassung des Filtertuchs möglich.

Verfahrenstechnik - Schichtenaufbau des Filterkuchens

Die Reibung der strömenden Flüssigkeit verursacht eine Schleppkraft auf die Teilchen. Diese wird im Folgenden im Gerüst auf die darunter liegenden Partikel übertragen. Die Schleppkraft summiert sich deshalb in Strömungsrichtung auf und ergibt unter Bezug auf die Filterfläche den so genannten Feststoff- und Gerüstdruck.

Vergleich von Feststoff und Flüssigkeitsdruck im Filterkuchen

Bei der kuchenbildenden Filtration kann folgendes festgehalten werden:

  • Umso höher der Filterkuchen, desto höher der Flüssigkeitsdruck
  • Umso niedriger der Filterkuchen, desto höher der Feststoffdruck

 

OPTIMIERUNG DES FILTRATIONSVERHALTENS DURCH EINSATZ VON FILTERHILFSMITTEL (Z.B. FLOCKUNGSMITTEL)

 

Um die Filtrierfähigkeit verschiedenster Suspensionen zu verbessern kommen insbesondere Filterhilfsmittel (z.B. Flockungsmittel) zum Einsatz. Diese bewirken beispielsweise eine Flockenbildung der Feststoffe. Hierdurch ergeben sich dieselben Filtrationseigenschaften wie bei den mineralischen Partikeln.

Verfahrenstechnik - Einsatz von Filterhilfsmitteln bei der Filtration

OPTIMIERUNG DES FILTRATIONSVERHALTENS DURCH KONDITIONIERUNG MIT POLYMEREN

 

Nicht nur in der Abwasserbehandlung, sondern auch bei vielen anderen technischen Verfahren hat die Fest-Flüssig-Trennung eine wesentliche Bedeutung. Um die Effektivität der Trennung zu steigern, kommen daher Flockungshilfsmittel zum Einsatz. Sehr feinteilige Partikel können so schnell zu großvolumigen Flocken und Flockenverbänden überführt und besser von der flüssigen Phase abgetrennt werden. Hinsichtlich ihres chemischen Aufbaus unterscheiden sich die Produkte in drei Bereiche:

  • kationische Flockungshilfsmittel
  • nichtionogene Flockungshilfsmittel
  • anionische Flockungshilfsmittel

Die Polymere sind hochmolekulare, organische Flockungshilfsmittel mit unterschiedlichen Vernetzungsgraden. Sie wurden speziell zur physikalisch-chemischen Trennung von Suspensionen entwickelt. Einsatzgebiete für Flockungshilfsmittel sind unter anderem in Verfahren zur Schlammentwässerung und Gärrestaufbereitung an Kläranlagen und Biogasanlagen. Weitere Einsatzgebiete sind:

  • Sedimentation
  • Flotation
  • Filtration
  • Schlammbehandlung
  • Schlammeindickung

 

WIRKUNGSWEISE DER POLYMERE

 

Voraussetzung für eine optimale Flockung der Feststoffe ist die Adsorption der Polymere an die zu flockenden Teilchen. Die Flockungshilfsmittel besitzen die Eigenschaft, in wässriger Lösung in Ionen zu dissoziieren. Man nennt sie daher auch Polyelektrolyte. Die Bindung zwischen den Kettenmolekülen und den suspendierten Teilchen beruht auf elektrostatischen Kräften und Wasserstoffbrückenbildung. Für die Auswahl eines geeigneten Polymers werden vor dem Praxiseinsatz entsprechende Laborversuche durchgeführt. Die Anwendung der Produkte bedingt die Beratung durch einen Techniker unseres Hauses, um alle Bedingungen für Lagerung, Herstellung und Dosierung von Lösungen richtig zu gestalten.

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