CH700486B1 - Filter für die Filtration von partikulären Schad- oder Feststoffen aus Flüssigkeiten und Gasen. - Google Patents

Abstract

Der Filter für die Filtration von mit Grob-, Fein- und Feinststoffen verschmutztem Abwasser umfasst eine Serie von seitlich angeströmten Filterstrukturen (24). Letztere durchdringen mehrere plattenförmige Böden (31). Die beiden oben liegenden Böden weisen Schlitze (37) für die Filterstrukturen (24) auf, die derart bemessen sind, dass ein Teil des zufliessenden Schmutzwassers durch die Schlitze (37) und danach entlang der Filteroberfläche fliesst, um zurückgehaltene Feststoffe abzuspülen. Der erfindungsgemässe Filter weist auf kleiner Grundfläche eine riesige Filteroberfläche auf. Die Filterstrukturen (24) können als Filtereinheit aus dem Filter herausgehoben und einfach gereinigt und/oder ausgetauscht werden.

Description

  [0001]    Gegenstand der Erfindung ist ein Filter für die Filtration von partikulären Schad- oder Feststoffen aus Flüssigkeiten und Gasen gemäss Patentanspruch 1.

  

[0002]    Strassenbaustellen, Bergbau- und Industrieabwässer sind mit Feststoffen, wie Beton- oder Gesteinsabrieb, sowie mit kleinen und grösseren Steinen und/oder mit gelösten Schadstoffen belastet. Die ungleiche Korngrösse der Feststoffe sowie deren prozentuale Aufteilung oder die gelösten Stoffe verlangen bei der Reinigung unterschiedliche Reinigungsverfahren. Grössere Feststoffe, wie Kies und Steine, mit einer spezifischen Dichte, die grösser ist als diejenige des Wassers, können verhältnismässig einfach durch Gravitation/Sedimentation auch in bewegtem Wasser ausgeschieden werden. Feinere und Feinststoffe oder gelöste Schadstoffe verlangen einen höheren Aufwand. Da alle Stoffe gleichzeitig anfallen, muss eine Vorrichtung zur Reinigung von Baustellen und Bergbauabwässern mit unterschiedlichen physikalischen Trennmethoden arbeiten.

   Nebst den genannten Stoffen können solche Abwässer auch mit aufschwimmbaren Stoffen wie Holzteilen, Kunststoffteilen etc. befrachtet sein, welche eine komplett unterschiedliche Trennmethode verlangen. Nebst den suspendierten Stoffen können auch emulgierende Stoffe wie Öle, Fette sowie wasserlösliche Stoffe im Abwasser vorhanden sein.

  

[0003]    Es ist bekannt, dass Baustellenabwasser, das stark mit partikulären Stoffen beladen ist, wenn zum Beispiel Betonoberflächen mit Hoch- oder Höchstdruck gereinigt werden oder wenn gebohrt oder mit Trennscheiben gefräst und Steinoberflächen abgeschliffen werden, nicht einem Gewässer oder einer Kanalisation zugeführt werden darf. Auch Abwässer mit viel Schluff und Ton aus Aushubwaschanlagen oder Betonitschlämme zur Grubenabdichtung dürfen nicht direkt abgeführt werden.

  

[0004]    Mit den bekannten Vorrichtungen werden meist nur einzelne Fraktionen sicher aus dem verschmutzten Abwasser entfernt, wobei insbesondere die Feinstanteile und gelöste Stoffe zurückbleiben. Werden gravitativ arbeitende Behandlungsanlagen oder Filter eingesetzt, mit denen auch Feinstanteile ausfiltrierbar sind, so neigen diese zu rascher Verstopfung, welche eine Rückspülung oder einen Austausch der Filterelemente verlangt, oder es müssen zusätzlich Absetzanlagen für Feinstoffe eingesetzt werden, welche viel Raum benötigen.

  

[0005]    Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Filters zur Reinigung von partikulär stark mit Grob- und mit Feinstoffen verschmutztem Abwasser, insbesondere für die Verwendung auf Baustellen, im Bergbau oder in der Industrie, welcher in einer kompakten, leicht transportierbaren Art aufgebaut ist, d.h. Baustellen mit geringem Platzangebot aufgestellt und betrieben werden kann.

  

[0006]    Gelöst werden diese Aufgaben durch einen Filter gemäss Patentanspruch 1.

  

[0007]    Der erfindungsgemässe Filter kann auf kleinstem Raum in einem transportierbaren Behälter mit einer Zuleitung für das verunreinigte Abwasser und einer Ableitung des gereinigten Abwassers untergebracht werden. Durch den Einsatz der Querstromfiltration (Cross-Flow) können Feinststoffe ausgefiltert werden, ohne dass eine Verstopfung der Filter eintritt bzw. eine Rückspülung des Filters in kurzen Abständen notwendig wird. Dadurch kann die Anlage drucklos und selbstregulierend betrieben werden.

  

[0008]    Anhand illustrierter Ausführungsbeispiele wird der Filter nachfolgend beschrieben. Es zeigen
<tb>Fig. 1<sep>einen Vertikalschnitt durch einen Behälter, welcher die Vorrichtung enthält,


  <tb>Fig. 2<sep>einen vergrösserten Vertikalschnitt durch die Kammer,


  <tb>Fig. 3<sep>einen Horizontalschnitt durch den Behälter in Fig. 1 entlang Linie A-A in Fig. 1,


  <tb>Fig. 4a bis 4c<sep>je einen perspektivischen Ausschnitt von unterschiedlich aufgebauten Filterstrukturen,


  <tb>Fig. 5<sep>einen vergrösserten Ausschnitt des unteren Endes der Filterstruktur beim Boden und


  <tb>Fig. 6<sep>eine vergrösserte Darstellung des Schnittbereichs zwischen den Böden und der Filterstruktur.

  

[0009]    In Fig. 1 ist eine mögliche Anordnung einer Strassenbaustellen-Abwasserreinigungsanlage 100 schematisch dargestellt. Die Abwasserreinigungsanlage 100 ist in einem zylindrischen Behälter 101 aus Stahl oder Kunststoff eingebaut, welcher auf Füssen oder Seitenwänden 103 aufgebockt ist. Die Füsse 103 gewährleisten eine gute Zugänglichkeit zur Unterseite mit den Entnahmeöffnungen des Behälters 101. Die Anlage kann als Gesamtes zum Einsatzort transportiert und aufgerichtet werden. Mit Bezugszeichen 1 ist die Zulaufleitung von Abwasser aus einem nicht dargestellten Pumpensumpf bezeichnet. Mit einem Rückschlagventil oder einer anderen Rücklaufsicherung wird verhindert, dass aus dem Behälter 101 Abwasser zurück in den Pumpensumpf gelangen kann im Falle, dass die Pumpe aussetzt.

   Der Zulauf 1 erfolgt tangential in eine Misch-, Trenn- 2 und Lenkvorrichtung 3, welche beispielsweise einen zylindrischen Körper umfasst, der unten konisch zulaufend ausgebildet sein kann und in welchem grobe Schwerstoffe (Kies, Steine) 6 durch Zentrifugal- und/oder Schwerkraft nach unten in den Sammel- und Bodenbereich 30 des Behälters 101 gelangen. Aus der Lenkvorrichtung 3 gelangt das von Kies und groben Steinen 6 bereits befreite Abwasser in den Behälter 101 und, da tangential eingeleitet, bewirkt es dort eine drehende aufsteigende Strömung. Die in der Lenkvorrichtung entstandene Strömung kann vorteilhaft über die verstellbaren Fluidstrom-Lenkmittel 3 als genau leitbarer Fluidstrom 4 nach oben und an die Aussenwand des Behälters 101 geführt werden. Die Lenkvorrichtung 3 verhindert die Aufwirbelung der Sedimente aus dem Sammel- und Absetzbereich 30.

   Durch die Strömung entstehen Wirbel im äusseren peripheren Bereich des Behälters 101. Im achsnahen zentralen Bereich des Behälters 101 beruhigt sich das Wasser und es entsteht eine Sink- und Aufsteigezone für sedimentierbare und aufschwimmbare Stoffe. In dieser beruhigten Zone sinken weitere Stoffe mit einer Dichte, die grösser ist als diejenige des Wassers, langsam nach unten und gelangen in den darunterliegenden Sammelbereich 30. Spezifisch leichtere Feststoffe steigen auf und gelangen an die Wasseroberfläche, wo sie gesammelt und abgeführt werden können.

  

[0010]    In der beruhigten Steig- und Sinkzone kann emulgiertes Öl oder Benzin zur Wasseroberfläche aufsteigen und dort durch entsprechend präparierte Pads oder Aufsaugkörper 18 absorbiert werden. Der aufsteigende, bereits von den grösseren Feststoffen befreite Fluidstrom 4 wird oben zu einer Überlaufrinne 7 mit vorzugsweise v-förmigem Querschnitt geleitet. Aus der Überlaufrinne 7 wird das Abwasser durch radial verlaufende Verbindungen zum Zentrum des Behälters 101 hingeleitet und gelangt dort in eine Kammer 10. Die Kammer 10 bzw. deren Wandung kann oben z.B. als Rinne 9 ausgebildet sein, d.h. einen grösseren Querschnitt aufweisen als im unteren Bereich. In der Kammer 10 sind Filterstrukturen 24 eingesetzt, auf denen ein Filterelement 25, z.B. eine Filtermembran in Gestalt eines Vlieses, aufgesetzt ist.

   Die Filterstrukturen 24 können aufgereihte plattenförmige Elemente, einzelne Zylinder, Zylindersegmente oder abgewinkelte Elemente sein. Die Kammer 10 und die Filterstrukturen 24 bilden zusammen einen Querstromfilter (Cross-Flow-Filter), in welchem das zu reinigende Abwasser von aussen durch die Filterelemente 25 nach innen in einen Hohlraum in der Filterstruktur 24 fliesst und das gereinigte Abwasser am Boden in den Filtratsammelraum 45 durch eine Filtratablaufleitung 11 abgeleitet werden kann. Die von den Filterelementen 25 an deren Peripherie zurückgehaltenen Feststoffe können auf der Aussenseite des Filterelements 25 durch Gravitation und durch den abfliessenden Wasserstrom in der Kammer 10 abgelöst und nach unten gelangen und werden dort durch einen Schlammablauf 12 abgeleitet.

   Am Schlammablauf 12 kann in seinem unteren Bereich ein Schwing- oder Rüttelmittel 13 angeordnet sein, welches eine Verstopfung vor einem dort eingesetzten Ventil 20 verhindert. Die vertikale Schlammablaufleitung 12 kann als Stützkonstruktion der Kammer 10 und der Trenn- 2 und Lenkvorrichtung 3 dienen. Vom Filtratablauf 11 gelangt das nun partikelfreie Filtrat (d.h. das gereinigte Abwasser) zur Weiterbehandlung, z.B. Neutralisation, oder direkt in ein Gewässer, einen Vorfluter oder wird für die weitere Verwendung genutzt. Die Sedimente, welche sich am Behälterboden im Sammelbereich 30 angesammelt haben, können durch eine Pumpe 14 kontinuierlich oder periodisch aus dem Behälter 101 abgesaugt und durch eine Schlamm- und Feststoffleitung 15 der Entsorgung zugeführt werden.

   Das Absaugen des Schlamms aus feinsten Partikeln aus der Kammer 10 und das Abführen der groben Verunreinigungen (Kies, Steine und Schlamm) aus dem Sammelbereich 30 des Behälters 101 kann ohne Unterbruch des Reinigungs- und Trennverfahrens jederzeit erfolgen.

  

[0011]    In Fig. 2 sind in der Kammer 10 drei Filterstrukturen 24 parallel und beabstandet voneinander angeordnet. Die Filterstrukturen 24 sind z.B. an deren vertikalen Längskanten gehalten (Haltevorrichtung nicht dargestellt) und durchdringen drei horizontal liegende plattenförmige Böden 31,33 und 35 an schlitzförmigen Öffnungen 37, 39 und 41. Die Breite der Schlitze an den Böden 31, 33, 35 ist etwas grösser als die Breite der Filterstruktur 24, so dass zwischen den Oberflächen der Filterelemente 25 und den Kanten der schlitzförmigen Öffnungen ein Spalt entsteht, der als Drosselablauf 43 (vgl. Fig. 2/3) fungiert. Die oberste Platte 31 liegt so weit unterhalb der Oberkante der Filterelemente 25, damit darüber ein Aufstau oder Anstau A von zulaufendem Schmutzwasser möglich ist.

   Dieses gelangt einerseits direkt durch die Filterelemente 25, z.B. eine textile Filtermembran, in den hohlen Innenraum der Filterstrukturen 24 und von dort direkt zum Filtersammelraum 45. Ein weiterer Teil des Schmutzwassers, das nicht durch die Filterelemente 25 hindurchdringt, kann in den Spalten 43 seitlich der Filterstrukturen 24 nach unten in den Raum zwischen dem obersten Boden 31 und dem mittleren Boden 33 gelangen und dort durch die Filterelemente 25 ins Innere der Filterstrukturen 24 gelangen. Der Drosselablauf 43 reguliert die Abflussmenge S des abfliessenden Wassers. Zu viel auf die Platte 31 zufliessendes Wasser wird über die Aussenkante der Kammer 10 hinaus abgeleitet.

   Schmutzpartikel, die an der Oberfläche der Filterstrukturen 24 hängen bleiben, werden vom parallel zu den Oberflächen der Filterstrukturen 24 hinunterfliessenden Schmutzwasser abgewaschen und nach unten transportiert. In diesem Raum 47 zwischen den Böden 31 und 33 findet noch eine gewisse unvermeidbare Aufwirbelung der bereits ausgeschiedenen Schmutzteile statt. Vom Raum 47 zwischen den Böden 31 und 33 gelangt das Schmutzwasser mit dem angereicherten Schmutzgehalt in den Raum 49 zwischen den Böden 35 und 33, wo sich einerseits der Schmutz abscheiden kann und das restliche Wasser durch das Filterelement 25 ins Innere der Filterstruktur 24 gelangen kann. In den Filtratsammelraum 45 unterhalb der Platte 35 gelangt nur gefiltertes sauberes Wasser aus dem Innern der Filterstrukturen 24.

   Die Filterelementoberflächen sind zu den Schlitzen in der untersten Platte 35 abgedichtet, so dass im Gegensatz zu den beiden darüberliegenden Böden 31, 33 kein Durchtritt von Schmutzteilen und Wasser möglich ist.

  

[0012]    In Fig. 3 ist eine Aufsicht auf die Kammer 10 mit den Filterstrukturen 24 im Bereich des Schnitts A-A in Fig. 1, d.h. über der Wasseroberfläche und die schlitzförmige, umlaufende Öffnung 37, ersichtlich.

  

[0013]    In den Fig. 4a bis 4c sind drei unterschiedliche Konstruktionen von Filterstrukturen 24 dargestellt. In der Fig. 4a umschlingt das Filterelement 25 als schlauchförmiges Vlies eine im Wesentlichen rechteckige Tragkonstruktion 51 mit abgerundeten Kanten 53.

  

[0014]    In der Fig. 4a werden die beiden vertikalen Kanten 53 der Filterstrukturen 24 durch U-Profile 55 gebildet. Die beiden U-Profile 55 mit Lochplatten 61 werden durch schräg liegende Bleche 57 oder, wie in Fig. 4c dargestellt, durch Wellbleche 59 beabstandet gehalten. Über den Scheiteln der Bleche 59 können Gitter oder Lochprofilplatten 61 angeordnet sein, um den hydraulischen Druck der Wassersäulen abzustützen. Die Filterstrukturen 24 können auch aus parallel zugeordneten perforierten Hohlkörpern (Röhren) oder Kastenprofilen erstellt werden (keine Abb.).

  

[0015]    Die Filterstrukturen 24 können einzeln zur Reinigung aus den Böden 31 bis 35 herausgezogen werden oder durch andere ersetzt werden. An den unteren Enden der Filterstrukturen 24 können auf den Filterelementen 25 Netze 63 aus magnetischem Material aufgebracht, z.B. angenäht, sein. Diese streifenförmig verlaufenden Netze oder Bänder 63 liegen entsprechend ausgebildeten, am untersten Boden 35 angebrachten Magneten 65 gegenüber. Durch das Magnetfeld 67 werden die Filterelemente 25 satt an die Magnete 65 angezogen und dadurch ein dichter Abschluss zwischen dem Raum 49 und dem Filtratsammelraum 45 für das Filtrat gebildet (Fig. 5). Dadurch werden die Filterstrukturen 24 und die Filterelemente 25 leicht austauschbar, da sie nach dem Einstecken in die schlitzförmige Öffnung 41 von den Magneten 65 festgehalten und rasch gelöst werden können.

  

[0016]    In Fig. 6, welche einen vergrösserten Ausschnitt X des Bereichs des Durchtritts der Filterstruktur 24 durch die Böden 31 und 33 zeigt, ist ersichtlich, dass der Wasserstrom S, der durch die Spalte 43 fliesst, am Filterelement 25 anhaftende Schmutzpartikel 68 ablöst und nach unten wegspült.

Claims (9)

1. Filter für die Filtration von partikulären Schad- oder Feststoffen aus Flüssigkeiten und Gasen, umfassend eine Kammer (10) für die Aufnahme von mindestens einer Filterstruktur (24) und mit einem Zulauf und einem Ablauf, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von Filterstrukturen (24) beabstandet nebeneinander angeordnet sind, wobei die Filterstrukturen (24) als mindestens unten offene Hohlkörper ausgebildet sind, auf deren Oberflächen Filterelemente (25) angebracht sind.

2. Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Filterstrukturen (24) im Bereich von deren unteren Enden in einem geschlitzten plattenförmigen Boden (35) gehalten und deren Oberflächen gegenüber einem unter einer Platte (35) liegenden Sammelraum (45) mit dem Ablauf (11) abgedichtet sind.

3. Filter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass oberhalb der Platte (35) mindestens ein weiterer geschlitzter Boden (31, 33) von den Filterstrukturen (24) durchdrungen wird, wobei Spalten (43) in dem mindestens einen weiteren Boden (31, 33) einen Durchtritt von Wasser entlang den Oberflächen der Filterelemente (25) zulassen.

4. Filter nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass oberhalb des untersten Bodens (35) das Filterelement (25) mittels eines Magneten (65) bezüglich des Bodens (35) abgedichtet wird.

5. Filter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Filterelement (25) mit einem auf das Filterelement (25) aufgezogenen Netz oder Band (63), welches am Magneten (65) haftet, ausgerüstet ist.

6. Filter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Haftung zwischen dem Netz oder Band (63) und dem Magneten (65) durch die Veränderung des Magnetfeldes (67) einstellbar ist.

7. Filter nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Montage und die Haftung zwischen dem Netz oder Band (63) und dem Magneten (65) durch eine Schrägstellung der Netze oder Bänder (63) als Dichtungselemente und dem Magneten (65) erhöht wird.

8. Filter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Wahl der Breiten der der Öffnungen (37, 39) an dem mindestens einen weiteren Boden (31, 33) ein gedrosselter Abfluss (43) entsteht und der Wasserabfluss (S) und das Schluckvermögen des Filterelements (25) und die Ablagerung der Schmutzpartikel (68) auf dem Filterelement (25) positiv begünstigt werden und eine Kuchenbildung verhindert wird.

9. Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch eine oder mehrere Filterstrukturen (24) und einen oder mehrere Böden (31, 33) und einen Filtratsammelraum (45) eine Filtereinheit gebildet wird, die als Gesamtes aus der Kammer (10) herausgehoben werden kann.