DE102006001486A1

DE102006001486A1 - Filtration system for providing drinking water has a static-head driven, submerged membrane-filter which may use air sparging or cross surface water circulation to reduce fouling

Info

Publication number: DE102006001486A1
Application number: DE200610001486
Authority: DE
Original assignee: ZAPF WASSERSYSTEME GmbH
Current assignee: Klaro GmbH
Priority date: 2006-01-11
Filing date: 2006-01-11
Publication date: 2007-07-12
Anticipated expiration: 2026-01-12
Also published as: AU2006200303B2; DE102006001486B4; AU2006200303A1

Abstract

Filtration system, preferably uses a membrane e.g. plate or hollow fibre unit (2), attached to a pressure chamber (3) for receiving clean water, and employs dirty water static-head to drive liquid through the filter. Unit is mounted on a depth adjustable support (5) and can have back-pressure applied by compressed air (7). An independent claim is included for a method of operating a filter system by adjusting the differential pressure by variation of submergence and compressed air back-pressure. Dirty water may be circulated across the face of the filter element by a circulator device e.g. pump (9), and a compressed air sparge pad (10) may be mounted below the element; these device can provide some removal of surface fouling.

Description

Die Erfindung betrifft ein Filtersystem mit einem Klarwasserspeicher und zumindest einem Filterelement, wobei die Schmutzseite des Filterelements von dein zu reinigenden Schmutzwasser umgeben ist und an der Filterseite des Filterelements das durch das Filterelement durchgetretene Schmutzwasser dann als Klarwasser bzw. als Filtrat vorliegt. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Betrieb eines solchen Filtersystems.The The invention relates to a filter system with a clear water storage and at least one filter element, wherein the dirty side of the filter element of your dirty water to be cleaned is surrounded and on the filter side the filter element then passed through the filter element through the contaminated water is present as clear water or as filtrate. The invention relates also a method for operating such a filter system.

Generell kommen solche Filtersysteme, welche Schmutzwasser durch Filterung in Klarwasser umwandeln, auf kommunaler Ebene, z.B. im Ablauf von kommunalen Kläranlagen, zur Trinkwassererzeugung, in industriellen Anwendungen zum Recyceln von Prozesswasser, aber auch in privaten Anwendungen, wie beispielsweise bei der Erzeugung von Trinkwasser aus Regenwasser, zur dezentralen Wasserversorgung zum Einsatz.As a general rule come such filter systems, which dirty water by filtering in clear water, at the municipal level, e.g. in the course of municipal sewage treatment plants, for drinking water production, in industrial applications for recycling of process water, but also in private applications, such as in the production of drinking water from rainwater, for decentralized water supply for use.

Bei den genannten Filteraufgaben können beispielsweise Membranfilter eingesetzt werden, wie sie z.B. im Zusammenhang mit der europäischen Patentschrift EP 1 016 449 B1 beschrieben sind. Dort werden Filtereinsätze mit Filtertaschen beschrieben, welche nebeneinander auf einer Tragplatte angeordnet sind und oberhalb eines Filtratsammelraums einen Boden mit quer zu den Filtertaschen im Bereich von Einbuchtungen verlaufende Durchbrechungen aufweisen. Solche Filtereinsätze von Membranfiltern können beispielsweise zur Abwasserklärung eingesetzt werden.In the filter tasks mentioned, for example, membrane filters can be used, as for example in connection with the European patent EP 1 016 449 B1 are described. There filter cartridges are described with filter bags, which are arranged side by side on a support plate and above a Filtratsammelraums have a bottom with transverse to the filter pockets in the region of indentations extending openings. Such filter cartridges of membrane filters can be used for example for sewage treatment.

Generell besteht bei Filtersystemen des Standes der Technik und insbesondere bei Filtersystemen des Standes Technik, welche Membranfilter einsetzen, das Prob lem, dass diese Filter über einen längeren Zeitraum an Filterwirkung verlieren, da sich Schmutz an der Schmutzseite entsprechender Filterelemente ablagert und somit die Filterwirkung einschränkt. Außerdem ist es erforderlich, dass, um die Filterwirkung aufrecht zu erhalten bzw. überhaupt zu gewährleisten, eine bestimmte Permeabilität des Filters vorgegeben wird. Dies geschieht üblicher Weise beispielsweise durch Absaugung des Filtrats auf Seiten der Filterseite des Filters, so dass dadurch gewährleistet ist, dass immer eine entsprechende Permeabilität für das zu filternde Schmutzwasser vorhanden ist. Entsprechende Filtersysteme sind jedoch relativ aufwändig und kostenintensiv, da spezielle Pumpen im Wasserkreislauf vorgesehen sein müssen. Auch eine notwendige Reinigung solcher Filter ist aufwändig, da die Filter dazu ausgebaut werden müssen.As a general rule consists of filter systems of the prior art and in particular in filter systems of the prior art, which use membrane filters, the problem that these filters over a longer one Period to lose filter effect, since dirt on the dirty side corresponding filter elements deposited and thus the filter effect limits. Furthermore It is necessary that in order to maintain the filtering effect or at all to ensure, a certain permeability the filter is specified. This usually happens, for example by suction of the filtrate on the filter side of the filter, thus ensuring that is that always a corresponding permeability for the dirty water to be filtered is available. However, corresponding filter systems are relatively complex and costly, as special pumps in the water cycle provided have to be. Even a necessary cleaning of such filters is expensive because the filters have to be removed.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Filtersystem bzw. ein Verfahren zum Betrieb eines Filtersystems vorzusehen, welches die Nachteile des Standes der Technik überwindet und insbesondere bei einfacher und kostengünstiger Konstruktion einen sicheren und zuverlässigen Betrieb bei gleich bleibend guter Filterwirkung bietet und leicht zu reinigen ist bzw. im Verschmutzungsgrad über die Zeit reduziert ist.It is therefore the object of the present invention, a filter system or provide a method for operating a filter system, which overcomes the disadvantages of the prior art and in particular with simple and inexpensive construction a safe and reliable Operation with consistently good filter effect offers and easy is to be cleaned or is reduced in the degree of contamination over time.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst mit einem Filtersystem mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 und einem Verfahren zum Betrieb eines solchen Filtersystems mit den Merkmalen gemäß Anspruch 10. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den jeweiligen Unteransprüchen definiert.The Task is solved according to the invention with a Filter system with the features of claim 1 and a method for operating such a filter system with the features of claim 10. Preferred embodiments are defined in the respective subclaims.

Das erfindungsgemäße Filtersystem weist einen Klarwasserspeicher und zumindest ein Filterelement auf. Der Klarwasserspeicher weist einen Druckbehälter auf bzw. der Klarwasserspeicher ist bevorzugt der Druckbehälter, wobei der Druckbehälter mit einer Filterseite des Filterelements, an welcher das Klarwasser bzw. Filtrat anfällt, über eine Verbindungsleitung in Verbindung steht. Die Schmutzseite des zumindest einen Filterelements ist von dem zu reinigenden Schmutzwasser umgeben, wobei die Schmutzseite des Filterelements durch eine Wassersäule des umgebenden Schmutzwasser druckbeaufschlagt ist. Erfindungsgemäß sind die Höhe der Wassersäule und der Druck in dem Druckbehälter einstellbar, so dass eine Druckdifferenz zwischen Filterseite und Schmutzseite des Filterelements einstellbar ist. Erfindungsgemäß ist also die Druckdifferenz zwischen Filterseite und Schmutzseite des zumindest einen Filterelements und somit die damit zusammenhängende Permeabilität des zumindest einen Filterelements durch einfache Einstellbarkeit der Höhe der Druck beaufschlagenden Wassersäule des Schmutzwassers einerseits und andererseits durch Einstellung des Gegendrucks (Über- und/oder gegebenenfalls auch Unterdruck bezüglich dem Druck auf der Schmutzseite oder dem Umgebungsdruck) auf der Filterseite des Filterelements durch die Einstellbarkeit des Druckes in dem Druckbehälter wählbar und einstellbar, so dass unter allen Betriebszuständen durch die erfindungsgemäße Einstellbarkeit der Druckdifferenz eine gute Filterwirkung und/oder verringerte Verschmutzung bzw. gute Reinigungswirkung erzielbar ist, ohne dass aufwändige Pumpenanordnungen oder ähnliches im Wasserkreislauf des erfindungsgemäßen Filtersystems nötig sind, wie dies gemäß dem Stand der Technik erforderlich ist.The Inventive filter system has a clear water storage and at least one filter element. The clear water tank has a pressure vessel or the clear water tank is preferably the pressure vessel, the pressure vessel with a filter side of the filter element to which the clear water or filtrate obtained, via a Connection line is connected. The dirty side of the at least a filter element is surrounded by the dirty water to be cleaned, wherein the dirty side of the filter element by a water column of the surrounding Dirty water is pressurized. According to the invention height of water column and the pressure in the pressure vessel adjustable, allowing a pressure difference between the filter side and Dirt side of the filter element is adjustable. According to the invention is thus the pressure difference between the filter side and dirty side of at least a filter element and thus the associated permeability of at least a filter element by easy adjustability of the amount of pressure impinging water column the dirty water on the one hand and on the other hand by adjustment of the back pressure (over- and / or optionally also negative pressure with respect to the pressure on the dirty side or the ambient pressure) on the filter side of the filter element selectable by the adjustability of the pressure in the pressure vessel and adjustable, so that under all operating conditions by the adjustability of the invention the pressure difference a good filtering effect and / or reduced Pollution or good cleaning effect can be achieved without complex Pump arrangements or the like are necessary in the water cycle of the filter system according to the invention, like this according to the state the technique is required.

Besonders einfach ist eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Filtersystems, bei welcher das zumindest eine Filterelement höhenverstellbar an einer Halterung in einem Schmutzwasserbehälter angeordnet ist. Somit kann durch einfache Höhenverstellung des zumindest einen Filterelements an der Halterung die Wassersäule über dem Filterelement in dem Schmutzwasserbehälter eingestellt sein.Especially simple is an embodiment of the filter system according to the invention, in which the at least one filter element is height-adjustable on a holder arranged in a dirty water tank is. Thus, by simple height adjustment the at least one filter element on the holder, the water column above the Filter element be set in the dirty water tank.

Besonders bevorzugt ist das zumindest eine Filterelement ein Membranfilter, besonders bevorzugt ein Plattenmembranfilter oder ein Hohlfasermembranfilter, wie er dem Fachmann an sich bekannt ist.Especially Preferably, the at least one filter element is a membrane filter, particularly preferred is a plate membrane filter or a hollow fiber membrane filter, as it is known to those skilled in the art.

Um eine besonders einfache Reinigung von eventuell angelagerten Schmutzresten an der Schmutzseite des zumindest einen Filterelements zu erreichen, ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Filtersystems das zumindest eine Filterelement durch Variation der Druckdifferenz, bevorzugt durch eine zyklische Variation der Druckdifferenz, in einen Rückspülzustand versetzbar, so dass eine Reinigung des Filterelements erfolgt. Dieser erfindungsgemäß bevorzugte Rückspülzustand tritt dann ein, wenn der Druck auf der Filterseite des Filterelements größer ist als der Druck auf der Schmutzseite des Filterelements, so dass sich insbesondere bei Verwendung eines Membranfilters als Filterelement, diese Membran konkav nach außen drückt, so dass eventuell angelagerte Schmutzrückstände, z.B. durch Queranströmung, mit dem Schmutzwasser leichter fortgespült werden können bzw. durch Luftblasen aus einer Lüftungseinrichtung (siehe weiter unten) leichter nach oben weggespült werden können. Es findet dabei erfindungsgemäß bevorzugt bei dem Rückspülzustand also im Wesentlichen eine Umkehrung der Strömungsrichtung durch das Filterelement statt. Während beim Filterzustand Flüssigkeit von der Schmutzseite des Filterelements zur Filterseite durchtritt, tritt beim Rückspülzustand Filtrat bzw. Klarwasser von der Filterseite des Filterelements zur Schmutzseite des Filterelements durch bzw. es wird durch erhöhten Druck auf der Filterseite des Filterelements verhindert, dass Schmutzwasser durch das Filterelement durchtritt.Around a particularly simple cleaning of any accumulated dirt residues to reach the dirty side of the at least one filter element, is according to one preferred embodiment of the filter system according to the invention, at least a filter element by varying the pressure difference, preferred by a cyclic variation of the pressure difference, in a backwashing state displaceable, so that a cleaning of the filter element takes place. This inventively preferred backwash state then occurs when the pressure on the filter side of the filter element is larger as the pressure on the dirty side of the filter element, so that in particular when using a membrane filter as a filter element, this membrane concave outwards suppressed, so that any accumulated dirt residues, e.g. by cross-flow, with the Wastewater flushed away more easily can be or through air bubbles from a ventilation device (see next below) can be washed away more easily upwards. It is inventively preferred in the backwash state So essentially a reversal of the flow direction through the filter element instead of. While in the filter state liquid from the dirty side of the filter element to the filter side, occurs during the backwash state Filtrate or clear water from the filter side of the filter element to Dirt side of the filter element by or it is due to increased pressure on the filter side of the filter element prevents dirty water passes through the filter element.

Erfindungsgemäß bevorzugt kann der Druckbehälter des Klarwasserspeichers einen Druckluftanschluss aufweisen, bevorzugt mit einem Dreiwegeventil, und der Druckbehälter des Klarwasserspeichers kann bevorzugt einen Klarwasserabfluss aufweisen, über welchen das gefilterte Klarwasser bzw. Filtrat abgeführt werden kann.According to the invention preferred can the pressure vessel of the clear water reservoir having a compressed air connection, preferably with a three-way valve, and the pressure tank of the clear water tank may preferably have a clear water drain over which the filtered clear water or filtrate can be removed.

Um die Filterwirkung des erfindungsgemäßen Filtersystems weiter zu verbessern, kann das Filtersystem gemäß einer bevorzugten Ausführungsform Strömungsmittel, z.B. eine Pumpe, aufweisen, welche eine Strömung des Schmutzwassers in dem Schmutzwasserbehälter bewirken, so dass das zumindest eine Filterelement von dem zu reinigenden Schmutzwasser umströmt wird. Die Umströmung erfolgt dabei bevorzugt in Form einer Queranströmung des erfindungsgemäßen Filterelements.Around the filter effect of the filter system according to the invention further improve, the filter system according to a preferred embodiment Fluid, e.g. a pump, which has a flow of dirty water in the dirty water tank cause, so that the at least one filter element of the dirty water to be cleaned flows around becomes. The flow around takes place preferably in the form of a transverse flow of the filter element according to the invention.

Um die Filterwirkung und die Reinigungswirkung des erfindungsgemäßen Filtersystems weiter zu verbessern, kann im Bodenbereich des Schmutzwasserbehälters, bevorzugt unterhalb des Filterelements, eine Belüftungseinrichtung vorgesehen sein, welche Luft unter Druck in das Schmutzwasser einbläst.Around the filter effect and the cleaning action of the filter system according to the invention To further improve, in the bottom region of the dirty water tank, preferred below the filter element, a ventilation device provided be, which air injected under pressure into the waste water.

Erfindungsgemäß bevorzugt kann das Filterelement einen Druckentlastungsanschluss aufweisen, so dass die Einstellbarkeit der erfindungsgemäßen Druckdifferenz besonders einfach möglich ist.According to the invention preferred the filter element can have a pressure relief connection, so that the adjustability of the pressure difference according to the invention is particularly just possible is.

Besonders bevorzugt sind mehrere Filterelemente vorgesehen, welche besonders bevorzugt in Reihe miteinander verbunden sind.Especially Preferably, a plurality of filter elements are provided, which are particularly preferably connected in series.

Bevorzugt können bei dem erfindungsgemäßen Filtersysteme auch eine Vorrichtung zur automatisierten Wasser-Minimum-Erkennung, d.h. eine Vorrichtung zur Erkennung des Schmutzwasserpegels, vorgesehen sein, welche einen sog. "Urlaubsbetrieb" ermöglicht. Ferner kann bevorzugt eine automatisierte Erkennung von Filterverschmutzungen möglich sein. Die oben erwähnte Belüftung und Queranströmung der Filterelemente bzw. des zumindest einen Filterelements erfolgt unter Berücksichtigung der Zeitdauer des Rückspülungszustands, wobei alle Prozessparameter entsprechend aufeinander abgestimmt werden.Prefers can in the filter systems according to the invention also an apparatus for automated water minimum detection, i.e. a device for detecting the level of dirty water, provided be, which allows a so-called "holiday business". Furthermore, an automatic detection of filter contamination can preferably be used to be possible. The above mentioned ventilation and crossflow the filter elements or the at least one filter element takes place considering the duration of the backwashing state, where all process parameters are matched accordingly become.

Durch das erfindungsgemäße Filtersystem kann ein zuverlässiger Filterbetrieb sichergestellt werden, wobei lediglich ein außerhalb des Wasserbereichs (sowohl Schmutzwasserseite als auch Klarwasserseite) vorgesehener Drucklufterzeuger zur Erzeugung des Drucks in dem erfindungsgemäßen Druckbehälter nötig ist. Teuere Pumpenanordnungen gemäß dem Stand der Technik sind somit erfindungsgemäß nicht erforderlich.By the filter system according to the invention can a reliable one Filter operation can be ensured, with only one outside of the water area (both dirty water side and clear water side) provided compressed air generator for generating the pressure in the pressure vessel according to the invention is necessary. Expensive pump arrangements according to the state The technique is therefore not required according to the invention.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betrieb des oben beschriebenen erfindungsgemäßen Filtersystems ist ein Klarwasserspeicher und zumindest ein Fil terelement vorgesehen, wobei der Klarwasserspeicher einen Druckbehälter aufweist, welcher mit der Filterseite des Filterelements über eine Verbindungsleitung in Verbindung steht, und wobei die Schmutzseite des Filterelements von dem zu reinigenden Schmutzwasser umgeben wird und durch eine Wassersäule des Schmutzwassers Druck beaufschlagt wird. Erfindungsgemäß werden die Höhe der Wassersäule und der Druck in dem Druckbehälter so eingestellt, dass eine Druckdifferenz zwischen Filterseite und Schmutzseite des Filterelements eingestellt wird.at the method according to the invention for operating the above-described filter system according to the invention is a clear water storage and at least one fil terelement provided, wherein the clear water storage a pressure vessel which communicates with the filter side of the filter element via a Connecting line communicates, and where the dirty side surrounded by the filter element of the dirty water to be cleaned is and by a water column the dirty water pressure is applied. According to the invention the height the water column and the pressure in the pressure vessel adjusted so that a pressure difference between the filter side and Dirt side of the filter element is adjusted.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann die Druckdifferenz, bevorzugt zyklisch, so eingestellt werden, dass das Filterelement zwischen einem Filterzustand und einem Rückspülzustand wechselt, wobei eine Reinigung des Filterelements im Rückspülzustand erfolgt.at the method according to the invention the pressure difference, preferably cyclically, can be adjusted that the filter element between a filter state and a backwash state changes, with a cleaning of the filter element in the backwash state he follows.

Im Filterzustand steht das Filterelement bzw. die Filterseite des Filterelements unter einem Außendruck; Schmutzwasser wird aufgrund der vorhandenen Druckdifferenz durch das Filterelement gedrückt. Das so entstehende Filtrat bzw. Klarwasser wird dann über eine Verbindungsleitung und den mit der Filterseite des Filterelements in Verbindung stehenden Klarwasserspeicher abgezogen. Die im Schmutzwasser enthaltenen Schmutzpartikel bzw. die dort enthaltene Biomasse wird durch das Filterelement zurückgehalten und baut somit über die Zeit eine sog. Filterhilfsschicht auf. Diese Filterhilfsschicht unterstützt die Filtration von Schmutzpartikeln zusätzlich. Außerdem wird durch diese Filterhilfsschicht verhindert, dass die Filterporen sich rasch zusetzen.in the Filter state is the filter element or the filter side of the filter element under an external pressure; Dirty water is due to the existing pressure difference through pressed the filter element. The The resulting filtrate or clear water is then over a Connecting line and with the filter side of the filter element deducted in connection clear water storage. The in the dirty water contained dirt particles or the biomass contained therein is retained by the filter element and thus builds over the time a so-called filter aid layer on. This filter aid layer supports the filtration of dirt particles in addition. In addition, this filter aid layer prevents the filter pores from clogging up quickly.

Beim Rückspülungszustand wird die Filterseite des Filterelements unter entsprechenden Innendruck gesetzt. Es wird gefiltertes Klarwasser bzw. Filtrat durch das Filter in Richtung Schmutzwasser gedrückt. Die im Laufe der Zeit aufgebaute Filterhilfsschicht bzw. Verschmutzungen, welche sich im Laufe der Zeit an dem Filter bzw. der Filtermembran angelagert haben und die Filterporen zusetzten, wird/werden dadurch aufgebrochen und kann können durch eine Queranströmung und/oder eine Belüftung entsprechend von der Schmutzseite des Filterelements abgetragen werden. Somit ist eine effektive Reinigung des erfindungsgemäßen Filtersystems gemäß dem Verfahren der Erfindung besonders einfach möglich.At the Backwashing state the filter side of the filter element is under appropriate internal pressure set. It is filtered clear water or filtrate through the filter pressed in the direction of dirty water. The filter aid layer or contaminants built up over time, which in the course of time on the filter or the filter membrane have attached and the filter pores zusetzten, is / will thereby broke up and can by a Queranströmung and / or a ventilation accordingly removed from the dirty side of the filter element become. Thus, an effective cleaning of the filter system according to the invention according to the method the invention particularly easy.

Bevorzugt liegt zwischen dem Filterzustand und dem Rückspülungszustand ein weiterer Drucklos-Zustand vor, bei welchem die Druckdifferenz zwischen Schmutzseite und der Filterseite des Filterelements auf 0 bzw. auf im Wesentlichen 0 eingestellt wird. Bei Verwendung eines erfindungsgemäß bevorzugten Membranfilters ist dann die Filtermembran entspannt; durch die Filterschicht wird kein Wasser (weder Schmutzwasser noch Klarwasser bzw. Filtrat) gefördert. Wenn der Drucklos-Zustand zu lange andauert, können allerdings die Filterporen sich durch biologische Verunreinigungen im Schmutzwasser zusetzen.Prefers is between the filter state and the backwash state another pressure-free state before, in which the pressure difference between dirty side and the Filter side of the filter element to 0 or substantially 0 is set. When using a preferred according to the invention Membrane filter is then relaxed the filter membrane; through the filter layer no water (neither dirty water nor clear water or filtrate) is promoted. If the depressurized state lasts too long, but can the filter pores to become contaminated by biological contaminants in the waste water.

Um die Filterwirkung und/oder die Reinigungswirkung gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren weiter zu verbessern, kann das zumindest eine Filterelement in einer Querströmung von dem Schmutzwasser umströmt werden.Around the filtering action and / or the cleaning action according to the method of the invention To further improve, the at least one filter element in one crossflow flows around the dirty water become.

Um die Filterwirkung bzw. die Reinigungswirkung weiter zusätzlich zu verbessern, kann das Schmutzwasser bevorzugt über eine Belüftungseinrichtung belüftet werden, wobei diese Belüftung bevorzugt zumindest im Bereich des zumindest einen Filterelements stattfindet.Around the filter effect or the cleaning effect further in addition to improve, the dirty water can preferably via a ventilation device ventilated be, taking this aeration preferably at least in the region of the at least one filter element takes place.

Bevorzugt kann die Reinigungswirkung beim Rückspülvorgang zusätzlich dadurch verbessert werden, dass geeignete Reagenzien, welche keine Schädigungen der Biomasse im Schmutzwasser verursachen, durch bevorzugt den Druckentlastungsanschluss in den Filter bzw. das Filterelement dosiert werden, so dass bevorzugt eine In-situ-Reinigung des zumindest einen Filterelements erfolgt.Prefers the cleaning effect during the backwash process can additionally be improved, that suitable reagents, which no damage cause the biomass in the dirty water, through preferably the pressure relief port be metered into the filter or the filter element, so that preferred an in-situ cleaning of the at least one filter element takes place.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform davon beispielhaft mit Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben werden, wobeiThe Invention will be described below with reference to the description of a preferred Embodiment thereof described by way of example with reference to the accompanying drawings be, where

1 eine schematische Ansicht eines Filtersystems gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist; und 1 a schematic view of a filter system according to a preferred embodiment of the invention; and

2a bis 2c schematisch in einer Querschnittsansicht ein Filterelement in verschiedenen Zuständen gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen. 2a to 2c schematically show in cross-sectional view a filter element in various states according to the present invention.

1 ist eine schematische, teilweise geschnittene Ansicht eines Filtersystems gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. 1 is a schematic, partially sectioned view of a filter system according to a preferred embodiment of the invention.

Das Filtersystem der 1 weist einen Klarwasserspeicher 1 und eine Reihe von parallel angeordneten Filterelementen 2 auf, wobei nur ein Filterelement 2 in 1 gezeigt ist. Das Filterelement 2 ist höhenverstellbar an einer Halterung 5 in einem Schmutzwasserbehälter angeordnet. Die entsprechende Pfeilmarkierung gibt den Wasserstand der Füllhöhe des Schmutzwassers in dem Schmutzwasserbehälter 6 im Betrieb des erfindungsgemäßen Filtersystems an. Die Befestigung des Filterelements 2 bzw. der Filterelemente 2 an der Halterung 5 kann in Form einer Klemmung oder auf sonstige geeignete Art und Weise erfolgen, welche eine entsprechende Höhenverstellung im Schmutzwasserbehälter 6 zulässt. Entsprechende Befestigungsmöglichkeiten sind dem Fachmann geläufig und werden daher hier nicht näher beschrieben werden. Der Klarwasserspeicher 1 weist einen Druckbehälter 3 auf, welcher mit der Filterseite des zumindest einen Filterelements 2 bzw. der Filterelemente 2 über eine Verbindungsleitung 4 in Druckverbindung steht. Die Schmutzseite des Filterelements 2 ist von dem zu reinigenden Schmutzwasser vollständig umgeben und wird durch die Wassersäule druckbeaufschlagt, welche sich durch die Differenz aus Schmutzwasser-Pegel und der Füllstandshöhe des Wasserstands im Klarwasserspeicher, ergibt. Die Höhe der Wassersäule ist über die Höhe des Pegels des Schmutzwassers und/oder über die Einstellung der Höhe des Filterelements 2 bzw. der Filterelemente 2 an der Halterung 5 einstellbar und der Druck in dem Druckbehälter 3 ist über einen Druckluftanschluss 7 mit einem Dreiwegeventil so einstellbar, dass eine Druckdifferenz zwischen Filterseite und Schmutzseite des zumindest einen Filterelements 2 erfindungsgemäß einstellbar ist. Die sich ergebende Pegelhöhe des Klarwassers in dem Klarwasserspeicher 2 bzw. in dem Druckbehälter 3 des Klarwasserspeichers 1 ist ebenfalls durch eine entsprechende Pfeilmarkierung in 1 angegeben. Das zumindest eine Filterelement 2 bzw. die Filterelemente 2 sind bevorzugt in Reihe geschaltet und werden bevorzugt aus entsprechenden Plattenmembranfiltern, welche allgemein aus dem Stand der Technik bekannt sind, gebildet. Das zumindest eine Filterelement 2 bzw. die Filterelemente 2 weist/weisen einen Druckentlastungsanschluss 11 auf. In der in 1 gezeigten Ausführungsform ist die Anordnung der Filterelemente 2 von dem Klarwasserspeicher 1 mit seinem Druckbehälter 3 umgeben, wobei von der Unterseite und von der Oberseite ein Zuströmen bzw. Abströmen des Schmutzwassers zu bzw. von den Filterelementen 2 möglich ist, wie dies durch die entsprechenden Pfeile in 1 angedeutet ist. Die Umspülung der Filterelemente 2 erfolgt gemäß 1 durch Queranströmung der Filterelemente 2, wobei ein Strömungsmittel 9 vorgesehen ist, welches eine entsprechende Strömung des Schmutzwassers in dem Schmutzwasserbehälter 6 bewirkt. Das Strömungsmittel 9 kann dabei bevorzugt eine einfache (Umwälz-)pumpe oder ähnliches sein. Im Bodenbereich des Schmutzwasserbehälters 6 ist unterhalb der Filterelemente 2 eine Belüftungseinrichtung 10 vorgesehen, welche durch Druckluftzufuhr mit Druckluft beaufschlagt werden kann, so dass entsprechende Luftblasen in das Schmutzwasser eingebracht werden und entlang der Filterelemente 2 nach oben steigen können. Über einen Klarwasserabfluss 8 kann das Klarwasser aus dem Klarwasserspeicher 1 abgezogen werden.The filter system of 1 has a clear water tank 1 and a series of parallel filter elements 2 on, with only one filter element 2 in 1 is shown. The filter element 2 is height adjustable on a bracket 5 arranged in a dirty water tank. The corresponding arrow mark indicates the water level of the filling level of the dirty water in the dirty water tank 6 during operation of the filter system according to the invention. The attachment of the filter element 2 or the filter elements 2 on the bracket 5 may be in the form of a clamp or in any other suitable manner, which is a corresponding height adjustment in the dirty water tank 6 allows. Corresponding mounting options are familiar to the expert and will therefore not be described in detail here. The clear water storage 1 has a pressure vessel 3 on, which with the filter side of the at least one filter element 2 or the filter elements 2 over a connecting line 4 is in pressure communication. The dirty side of the filter element 2 is completely surrounded by the dirty water to be cleaned and is pressurized by the water column, which results from the difference between dirty water level and the level height of the water level in the clear water tank. The height of the water column is over the level of the level of the dirty water and / or on the adjustment of the height of the filter element 2 or the filter elements 2 on the bracket 5 adjustable and the pressure in the pressure vessel 3 is via a compressed air connection 7 with a three-way valve adjustable so that a Druckdiffe between the filter side and dirty side of the at least one filter element 2 is adjustable according to the invention. The resulting level of clear water in the clear water tank 2 or in the pressure vessel 3 of the clear water tank 1 is also indicated by a corresponding arrow mark in 1 specified. The at least one filter element 2 or the filter elements 2 are preferably connected in series and are preferably formed from respective plate membrane filters, which are generally known in the art. The at least one filter element 2 or the filter elements 2 has / have a pressure relief port 11 on. In the in 1 the embodiment shown is the arrangement of the filter elements 2 from the clear water storage 1 with his pressure vessel 3 surrounded, wherein from the bottom and from the top of an inflow or outflow of dirty water to or from the filter elements 2 possible, as indicated by the corresponding arrows in 1 is indicated. The flushing of the filter elements 2 takes place according to 1 by transverse flow of the filter elements 2 , being a fluid 9 is provided, which a corresponding flow of dirty water in the dirty water tank 6 causes. The fluid 9 may preferably be a simple (circulating) pump or the like. In the bottom area of the dirty water tank 6 is below the filter elements 2 a ventilation device 10 provided, which can be acted upon by compressed air supply with compressed air, so that appropriate air bubbles are introduced into the dirty water and along the filter elements 2 can rise to the top. About a clear water drain 8th can clear water from the clear water tank 1 subtracted from.

Die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Filtersystems wird am Besten anhand der 2a bis 2c deutlich, welche jeweils verschiedene Betriebszustände eines einzelnen Filterelements 2 des erfindungsgemäßen Filtersystems gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren schematisch darstellen.The mode of action of the filter system according to the invention is best described with reference to 2a to 2c clearly, which respectively different operating states of a single filter element 2 schematically represent the filter system according to the invention according to the inventive method.

2a zeigt einen Filterzustand des erfindungsgemäßen Filtersystems. Dabei ist die Filtermembran des Filterelements 2 konvex gekrümmt, da die Druckdifferenz zwischen Filterseite und Schmutzseite des Filterelements 2 eine Druckbeaufschlagung durch die Wassersäule des umspülenden Schmutzwassers ergibt, wobei der Druck in dem Druckbehälter des Klarwasserspeichers (in 2a nicht gezeigt) so eingestellt ist, dass er geringer ist als der Druck, welcher durch die entsprechende Wassersäule auftritt. Dadurch wird, wie durch die Pfeile in 2a angedeutet, auf die Membranfläche des Filterelements 2 ein Wasserdruck durch das Schmutzwasser ausgeübt, welcher das Schmutzwasser zur Membran und durch die Membran hindurch drückt, wobei auf der Filterseite der Membran dann das gefilterte Klarwasser bzw. Filtrat abgeführt wird, wie dies durch die Pfeile nach oben bzw. nach unten in 2a angedeutet ist. An der Membran des Filterelements 2 ist eine Filterhilfsschicht 12 ausgebildet, welche aus angelagerten Schmutzpartikeln aus dem Schmutzwasser besteht. Der Druck in dem Druckbehälter 3 kann als Unterdruck, welcher das Klarwasser aktiv abzieht, vorgesehen sein. Es kann aber auch ein Überdruck in dem Druckbehälter 3 vorgesehen sein, welcher aber im Verhältnis zum Druck der Wassersäule des Schmutzwassers in dem Schmutzwasserbehälter 6 geringer ist, wodurch sich der in 2a gezeigte Filterzustand einstellt. 2a shows a filter state of the filter system according to the invention. In this case, the filter membrane of the filter element 2 curved convex, since the pressure difference between the filter side and dirty side of the filter element 2 a pressurization by the water column of the circulating waste water results, the pressure in the pressure vessel of the clear water reservoir (in 2a not shown) is set to be less than the pressure that occurs through the corresponding water column. This will, as indicated by the arrows in 2a indicated on the membrane surface of the filter element 2 a water pressure exerted by the dirty water, which pushes the dirty water to the membrane and through the membrane, wherein on the filter side of the membrane then the filtered clear water or filtrate is discharged, as indicated by the arrows up or down in 2a is indicated. At the membrane of the filter element 2 is a filter aid layer 12 formed, which consists of accumulated dirt particles from the dirty water. The pressure in the pressure vessel 3 can be provided as a negative pressure, which actively extracts the clear water. But it can also be an overpressure in the pressure vessel 3 be provided, but which in relation to the pressure of the water column of the dirty water in the dirty water tank 6 is lower, causing the in 2a shown filter state.

2b zeigt den erfindungsgemäß bevorzugten Drucklos-Zustand des Filterelements 2 des erfindungsgemäßen Filtersystems. Dabei ist die Filtermembran des Filterelements 2, welche zwischen den beiden festen Membranträgern an der Ober- und Unterseite des Filterelements 2 angeordnet ist, entspannt, d.h. im Querschnitt vertikal gerade verlaufend, es wird kein Klarwasser abgezogen oder zugeführt und es tritt auch kein Schmutzwasser durch die Membran des Filterelements 2 durch. 2 B shows the invention preferred pressure-free state of the filter element 2 of the filter system according to the invention. In this case, the filter membrane of the filter element 2 sandwiched between the two solid membrane supports at the top and bottom of the filter element 2 is arranged, relaxed, ie vertical straight in cross section, there is no clear water withdrawn or fed and there is no dirty water through the membrane of the filter element 2 by.

2c zeigt einen Rückspülungszustand des erfindungsgemäßen Filtersystems, wobei durch entsprechende Einstellung der Druckdifferenz zwischen der Filterseite des Filterelements 2 und der Schmutzseite des Filterelements 2 durch entspre chende Erhöhung des Drucks in dem Druckbehälter 3 des Klarwasserspeichers 1 (2c nicht gezeigt) über die Verbindungsleitung 4 und/oder durch Einstellung der Höhe der Wassersäule des Schmutzwassers, welche auf die Schmutzseite des Filterelements 2 wirkt, ein im Vergleich zur Druckbeaufschlagung durch die Wassersäule des Schmutzwasser erhöhter Druck auf der Filterseite des Filterelements 2 erzeugt wird, so dass Klarwasser bzw. Filtrat durch die Membran des Filterelements 2 durchtritt, was durch die entsprechenden Pfeile in 2c, welche entgegen der Pfeilrichtung der Pfeile in 2a zeigen, verdeutlicht werden soll. Dadurch wird die Filtermembran 2 konkav gekrümmt, wodurch auch die anlagernde Filterhilfsschicht 12 konkav gekrümmt wird und entsprechend von der Membran des Filterelements 2 abgestoßen werden kann, wie ebenfalls durch die Pfeile in 2c angedeutet. Das Abführen der Partikel der Filterhilfsschicht 12 bzw. von angelagerten Verschmutzungen kann dabei über eine Queranströmung des Filterelements 2 mit Schmutzwasser und/oder durch Queranströmung mit Blasluft erfolgen. Somit ergibt sich eine Reinigung des Filterelements 2. 2c shows a backwash state of the filter system according to the invention, wherein by adjusting the pressure difference between the filter side of the filter element 2 and the dirty side of the filter element 2 by corre sponding increase in the pressure in the pressure vessel 3 of the clear water tank 1 ( 2c not shown) via the connecting line 4 and / or by adjusting the height of the water column of the dirty water, which on the dirty side of the filter element 2 acts, an increased compared to the pressurization by the water column of dirty water pressure on the filter side of the filter element 2 is generated, so that clear water or filtrate through the membrane of the filter element 2 passes through what is indicated by the corresponding arrows in 2c which in the opposite direction of the arrow in 2a show, to be clarified. This will make the filter membrane 2 concavely curved, whereby the adjoining filter auxiliary layer 12 is concavely curved and accordingly by the membrane of the filter element 2 can be repelled, as well by the arrows in 2c indicated. The removal of the particles of the filter aid layer 12 or of accumulated contaminants can via a cross-flow of the filter element 2 carried out with dirty water and / or by cross-flow with blown air. This results in a cleaning of the filter element 2 ,

Die Phasen des Betriebs des erfindungsgemäßen Filtersystems gemäß den 2a bis 2c können zyklisch in bestimmten Abständen aufeinander erfolgen, so dass unter allen gegebenen Betriebsbedingungen immer eine optimale Filter- und/oder Reinigungswirkung der Filterelemente 2 sichergestellt werden kann, ohne dass aufwändige Pumpen oder sonstige Reinigungsvorgänge nötig wären. Insbesondere müssen die Filterelemente 2 auch nicht, wie im Stand der Technik sonst oft üblich, zu Reinigungszwecken speziell ausgebaut werden, was die Betriebskosten eines solchen erfindungsgemäßen Filtersystems gegenüber den herkömmlichen Filtersystemen deutlich senkt.The phases of operation of the filter system according to the invention according to the 2a to 2c can cyclically occur at certain intervals, so that under all given operating conditions always an optimal filter and / or cleaning action of the filter elements 2 can be ensured without complex pumps or other cleaning operations would be necessary. In particular, the filter elements must 2 Nor, as is often customary in the prior art, specially developed for cleaning purposes, which significantly reduces the operating costs of such a filter system according to the invention over the conventional filter systems.

Die Reinigungswirkung beim Rückspülvorgang kann zusätzlich dadurch verbessert werden, dass geeignete Reagenzien, welche keine Schädigungen der Biomasse im Schmutzwasser verursachen, durch bevorzugt den Druckentlastungsanschluss bzw. -schlauch 11 in den Filter bzw. das Filterelement 2 dosiert werden.The cleaning effect during the backwashing process can additionally be improved by using suitable reagents which do not cause any damage to the biomass in the dirty water, preferably through the pressure relief connection or hose 11 in the filter or the filter element 2 be dosed.

Claims

Filter system with a clear water tank ( 1 ) and at least one filter element ( 2 ), whereby the clear water storage ( 1 ) a pressure vessel ( 3 ), which with the filter side of the filter element ( 2 ) via a connecting line ( 4 ) and wherein the dirty side of the filter element ( 2 ) is surrounded by the dirty water to be cleaned and is pressurized by a water column of dirty water, the height of the water column and the pressure in the pressure vessel ( 3 ) are adjustable, so that a pressure difference between the filter side and dirty side of the filter element ( 2 ) is adjustable.

Filter system according to claim 1, wherein the filter element ( 2 ) height adjustable on a bracket ( 5 ) in a dirty water tank ( 6 ) is arranged.

Filter system according to claim 1 or 2, wherein the filter element ( 2 ) is a membrane filter, preferably a plate membrane filter or a hollow fiber membrane filter.

Filter system according to at least one of claims 1 to 3, wherein the filter element ( 2 ) by variation of the pressure difference, preferably cyclically, into a backwashing state, so that a cleaning of the filter element ( 2 ) he follows.

Filter system according to at least one of the preceding claims, wherein the pressure vessel ( 3 ) of the clear water reservoir ( 1 ) a compressed air connection ( 7 ) with a 3-way valve and a clear water drain ( 8th ) having.

Filter system according to at least one of claims 2 to 5, wherein fluid ( 9 ) are provided, which a flow of dirty water in the dirty water tank ( 6 ), so that the filter element ( 2 ) is flowed around by the dirty water to be cleaned.

Filter system according to at least one of claims 2 to 6, wherein in the bottom region of the waste water tank ( 6 ), preferably below the filter element ( 2 ), a ventilation device ( 10 ) is provided.

Filter system according to at least one of the preceding claims, wherein the filter element ( 2 ) a pressure relief port ( 11 ) having.

Filter systems according to at least one of the preceding claims, wherein a plurality of filter elements ( 2 ) are provided, preferably connected in series.

A method of operating a filter system comprising a clear water reservoir and at least one filter element, wherein the clear water storage has a pressure vessel, which with the filter side of the filter element via a connecting line communicates and being the dirty side of the filter element surrounded by the dirty water to be cleaned and by a water column the dirty water is pressurized, the height of the water column and the pressure in the pressure vessel is set so that a pressure difference between the filter side and dirty side of the filter element is adjusted.

Method according to claim 10, wherein the pressure difference, preferably cyclically, is adjusted so that the filter element between a filter state and a backwash state, wherein a cleaning of the filter element takes place.

The method of claim 11, wherein between the filter state and the backwash state Pressure-free state is present, in which the pressure difference between the dirty side and the filter side of the filter element to 0 or is set to substantially 0.

Method according to at least one of claims 10 to 12, wherein the filter element in a cross-flow of the dirty water flows around becomes.

Method according to at least one of the preceding Claims, the dirty water is over a ventilation device ventilated is, preferably at least in the region of the filter element.

Method according to at least one of the preceding Claims, wherein suitable reagents are added so that in situ purification of the at least one filter element takes place.