DE20117306U1

DE20117306U1 - Waste water treatment device

Info

Publication number: DE20117306U1
Application number: DE20117306U
Authority: DE
Original assignee: Washtec Holding GmbH
Current assignee: Washtec Holding GmbH
Priority date: 2001-10-25
Filing date: 2001-10-25
Publication date: 2002-02-28
Anticipated expiration: 2011-10-26

Description

Vorrichtung zur Reinigung von AbwasserDevice for cleaning waste water

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Reinigung von Abwasser nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 bzw. Anspruch 12.The invention relates to a device for purifying waste water according to the preamble of claim 1 or claim 12.

Derartige Filtriervorrichtungen und -verfahren sind aus dem Stand der Technik bekannt, beispielsweise aus den Druckschriften DE 42 10 571 Cl, DE 27 08 340 C3, US 4,720,347-A, DE 16 42 879, DE 593 364 und DE 32 12 398 Al. Bei den bekannten Filtervorrichtungen ist das Filtermedium, beispielsweise Quarzkies oder Sand, in einen im wesentlichen zylindrischen Filterbehälter eingebracht. Das zu reinigende Schmutzwasser durchströmt das Filtermedium mit konstanter Geschwindigkeit entweder in Aufwärtsrichtung (entgegen der Schwerkraft) oder in Abwärtsrichtung, wobei Schmutzpartikel aus dem zu reinigenden Abwasser entfernt werden, indem sich diese am Filtermedium anlagern.Such filtering devices and methods are known from the prior art, for example from the documents DE 42 10 571 Cl, DE 27 08 340 C3, US 4,720,347-A, DE 16 42 879, DE 593 364 and DE 32 12 398 A1. In the known filtering devices, the filter medium, for example quartz gravel or sand, is introduced into a substantially cylindrical filter container. The waste water to be cleaned flows through the filter medium at a constant speed either in an upward direction (against gravity) or in a downward direction, whereby dirt particles are removed from the waste water to be cleaned by adhering to the filter medium.

Bei den bekannten Filtriervorrichtungen und -verfahren ergibt sich folgendes Problem: Um eine ausreichende Qualität des Filtrats (gereinigtes Wasser) zu erreichen, muß die Durchflußgeschwindigkeit des Abwassers durch das Filtermedium niedrig gehalten werden oder es muß die effektive Filtrierstrecke verlängert werden. Letzteres scheidet schon häufig wegen der damit verbundenen Vergrößerung der Bauhöhe des Filterbehälters aus. Bei Einstellung einer vergleichsweise niedrigen Filtriergeschwindigkeit ergibt sich jedoch andererseits die Gefahr einer Filterverblockung, da bei niedrigen Filtriergeschwindigkeiten insbesondere in den zuerst durchströmten Schichten des Filtermediums sich in einem relativ kleinen Volumen eine große Menge von Schmutzpartikeln festsetzt. Um diese Gefahr der Filterverblockung auszuschließen und dennoch mit akzeptabler Filtriergeschwindigkeit arbeiten zu können, wird häufig zur Verbesserung der Filtratqualität dem zu reinigenden Abwasser ein Flockungsmittel zugesetzt. Der Zusatz von Flockungsmittel bewirkt, daß die bei hohen Filtriergeschwindigkeiten nicht ausfiltrierbaren Kleinpartikel sich zu größeren Flockungen zusammenlagern, wodurch auch Kleinpartikel fütrierbar werden. Die Zugabe von Flockungsmitteln verteuert jedoch das Filtrierverfahren und stellt eine zusätzliche Umweltbelastung dar.The following problem arises with the known filtering devices and processes: In order to achieve a sufficient quality of the filtrate (purified water), the flow rate of the waste water through the filter medium must be kept low or the effective filtering distance must be extended. The latter is often not possible because of the associated increase in the height of the filter container. However, if a comparatively low filtering speed is set, there is a risk of filter blockage, since at low filtering speeds, particularly in the layers of the filter medium through which the water flows first, a large amount of dirt particles settle in a relatively small volume. In order to exclude this risk of filter blockage and still be able to work with an acceptable filtering speed, a flocculant is often added to the waste water to be purified in order to improve the filtrate quality. The addition of flocculant causes the small particles that cannot be filtered out at high filtering speeds to aggregate into larger flocs, which also makes small particles filterable. However, the addition of flocculants increases the cost of the filtration process and represents an additional environmental burden.

Insbesondere bei der Reinigung von Abwasser aus Fahrzeugwaschanlagen hat sich gezeigt, daß die Gefahr der Filterverblockung aufgrund der im Abwasser enthaltenenParticularly when cleaning waste water from car washing systems, it has been shown that the risk of filter blockage due to the substances contained in the waste water

Wachsbestandteile erhöht ist. Daher muß bei der Verwendung der bekannten Filtriervorrichtungen und -Verfahren für diesen Zweck die Filtriergeschwindigkeit entsprechend erhöht werden, woraus jedoch eine schlechtere Qualität des Filtrats resultiert.wax components is increased. Therefore, when using the known filtering devices and methods for this purpose, the filtering speed must be increased accordingly, which, however, results in a poorer quality of the filtrate.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Reinigung von Abwasser bereitzustellen, bei welchem bei gleichbleibender Filtrierleistung (Filtratvolumen pro Zeit) auch ohne die Zugabe von Flockungsmitteln eine hohe Filtratqualität gewährleistet ist.It is therefore the object of the present invention to provide a device and a method for purifying wastewater, in which a high filtrate quality is ensured with a constant filtration performance (filtrate volume per time) even without the addition of flocculants.

Gelöst wird diese Aufgabe mit den kennzeichnenden Merkmalen von Anspruch 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.This object is achieved with the characterizing features of claim 1. Advantageous embodiments can be found in the subclaims.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen:The invention is explained in more detail below using exemplary embodiments with reference to the accompanying drawings. The drawings show:

Figur 1: Schematische Darstellung einer Abwasser-Reinigungsanlage; Figure 1 : Schematic representation of a wastewater treatment plant;

Figur 2: Querschnitt durch einen Filterbehälter der Vorrichtung von Figur 1, im Filtrierbetrieb (links) bzw. im Rückspülbetrieb (rechts); Figure 2: Cross section through a filter container of the device of Figure 1, in filtering mode (left) or in backwash mode (right);

Figur 3: Querschnitt durch einen Filterbehälter gem. Figur 2 mit einer Detailansicht; Figure 3: Cross section through a filter container according to Figure 2 with a detailed view;

Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Filtrationsanlage zur Reinigung von Abwasser. Diese umfaßt einen Schlammfang 16, ein Entnahmebecken 17, zwei Filterbehälter IA und IB sowie einen Brauchwassertank 15. Das zu reinigende Abwasser kommt von einer Verbraucherstelle 18, beispielsweise einer Fahrzeugwaschanlage. Das dort erzeugte Abwasser wird über eine Schmutzwasserleitung 19 in den Schlammfang 16 geleitet. Dort setzen sich die groben Schmutzteilchen durch Sedimentation am Boden ab. Das so vorgereinigte Wasser fließt über einen Überlauf 20 in das Entnahmebecken 17. Im Entnahmebecken 17 ist eine Tauchpumpe 21 eingelassen, welche das vorgereinigte Wasser 3 aus dem Entnahmebecken zu den Filterbehältern IA und IB fördert.Figure 1 shows a schematic representation of a filtration system for cleaning waste water. This comprises a sludge trap 16, a withdrawal basin 17, two filter containers IA and IB and a service water tank 15. The waste water to be cleaned comes from a consumer point 18, for example a vehicle washing system. The waste water produced there is fed via a waste water pipe 19 into the sludge trap 16. There, the coarse dirt particles settle on the bottom by sedimentation. The water pre-cleaned in this way flows via an overflow 20 into the withdrawal basin 17. A submersible pump 21 is installed in the withdrawal basin 17, which pumps the pre-cleaned water 3 from the withdrawal basin to the filter containers IA and IB.

Die Förderung des vorgereinigten Schmutzwassers 3 erfolgt zunächst über die Leitung 22, durch das geöffnete Ventil A3 und durch das Drosselventil A2 in den Filterbehälter IA.The pre-cleaned waste water 3 is initially pumped via line 22, through the open valve A3 and through the throttle valve A2 into the filter container IA.

Während des Einleitens des Schmutzwassers 3 zur Reinigung in den Filterbehälter IA bleibt das Ventil Ai geschlossen. Das eingeleitete Schmutzwasser 3 durchströmt sowohl den Filterbehälter IA als auch den Filterbehälter IB, in welchen eine Kiesschüttung als Filtermedium eingebracht ist, von unten nach oben, entgegen der Schwerkraft. Oberhalb des Kiesbetts sammelt sich das gereinigte Wasser. Unterhalb des Wasserspiegels des Reinwassers ist in dem Filterbehälter IA eine Öffnung 24 angeordnet, durch welche das Reinwasser entnommen werden kann. Der Filterbehälter IB weist eine entsprechende Öffnung 25 auf. An die Öffnungen 24 und 25 sind jeweils Reinwasser-Entnahmeleitungen 26 bzw. 27 angeflanscht. Diese Leitungen 26 bzw. 27 verzweigen sich jeweils einerseits in Zufuhrleitungen 29 und 30 zum Brauchwassertank 15 und andererseits in eine gemeinsame Abfuhrleitung 28, welche in den Schlammfang 16 mündet. Zwischen den Verzweigungspunkten in den Leitungen 26 und 27 zu den Leitungen 28, 29 und 30 sind jeweils verschließbare Ventile A5, A6 bzw. B5 bzw. B6 angeordnet.While the dirty water 3 is being introduced into the filter tank IA for cleaning, the valve Ai remains closed. The dirty water 3 that is introduced flows through both the filter tank IA and the filter tank IB, into which a layer of gravel has been introduced as a filter medium, from bottom to top, against gravity. The cleaned water collects above the gravel bed. Below the water level of the clean water, an opening 24 is arranged in the filter tank IA through which the clean water can be removed. The filter tank IB has a corresponding opening 25. Clean water extraction lines 26 and 27 are flanged to the openings 24 and 25. These lines 26 and 27 branch off into supply lines 29 and 30 to the service water tank 15 on the one hand and into a common discharge line 28, which opens into the sludge trap 16 on the other. Closable valves A5, A6, B5 and B6 are arranged between the branching points in lines 26 and 27 to lines 28, 29 and 30.

Zur Einleitung von in den Filterbehältern IA und IB gereinigtem Wasser in den Brauchwassertank 15 wird das Ventil A6 bzw. B6 geöfmet, so daß das gereinigte Wasser über die Leitungen 26 ,27, 29 und 30 in den Brauchwassertank 15 fließen kann, während die Ventile A5 und B5 geschlossen bleiben. Vom Brauchwassertank 15 führen Reinwasserleitungen 34 und 35 zum Verbraucher 18.To introduce water purified in the filter containers IA and IB into the domestic water tank 15, the valve A6 or B6 is opened so that the purified water can flow into the domestic water tank 15 via the lines 26, 27, 29 and 30, while the valves A5 and B5 remain closed. Clean water lines 34 and 35 lead from the domestic water tank 15 to the consumer 18.

Sobald die Filtrierleistung, also das pro Zeiteinheit filtrierte Brauchwasser, nachläßt und unter einen vorgegebenen Wert abfällt oder nach einer voreingestellten Zeit erfolgt eine Reinigung des Filtermedfiums im Filterbehälter IA durch einen Rückspülvorgang. Hierfür bleibt das Ventil A3 und das Drosselventil A2 geöffnet. Zusätzlich wird das By-Pass-Ventil Ai geöffnet. Hierdurch erhöht sich bei gleichbleibendem Druck in der Leitung 22 der dem Filterbehälter IA zugeführte Volumenstrom pro Zeiteinheit auf etwa den doppelten Wert wie beim Filtrationsvorgang. Typische Werte des einem Filterbehälter pro Zeiteinheit zugeführten Volumenstroms an Abwasser sind beispielsweise 2 mVh beim Filtrationsvorgang und entsprechend ca. 4 m³/h beim Rückspülvorgang. Zum Rückspülen wird das vorgereinigte Abwasser 3 benutzt. Beim Rückspülvorgang durchströmt das Wasser das Filtermedium in derselben Richtung wie beim Filtrationsvorgang, also von unten nach oben. Aufgrund des größeren Volumenstroms erfolgt eine Expansion und damit eine Fluidisierung des Filtermediums, wodurch sich die an den Filterpartikeln angelagerten Schmutzteilchen ablösen.As soon as the filtration performance, i.e. the service water filtered per unit of time, decreases and falls below a predetermined value or after a preset time, the filter medium in the filter container IA is cleaned by a backwash process. For this purpose, valve A3 and throttle valve A2 remain open. In addition, the bypass valve Ai is opened. As a result, with the pressure in line 22 remaining constant, the volume flow supplied to the filter container IA per unit of time increases to approximately twice the value as during the filtration process. Typical values of the volume flow of waste water supplied to a filter container per unit of time are, for example, 2 mVh during the filtration process and correspondingly approx. 4 m ³ /h during the backwash process. The pre-cleaned waste water 3 is used for backwashing. During the backwash process, the water flows through the filter medium in the same direction as during the filtration process, i.e. from bottom to top. Due to the larger volume flow, an expansion and thus a fluidization of the filter medium occurs, whereby the dirt particles deposited on the filter particles are released.

Wegen des größeren Volumenstroms und der Verwirbelung des Filtermediums steigt der Wasserspiegel im oberen Teil des Filterbehälters IA an und übersteigt die Höhe einer Öffnung 31. Der Filterbehälter IB ist mit einer entsprechenden Öffnung 32 versehen. An die Öffnungen 31 bzw. 32 ist eine gemeinsame Abfuhrleitung 33 angeschlossen. Diese Abführleitung 33 führt in die Leitung 28 und schließlich in den Schlammfang 16. Dadurch werden die beim Rückspülvorgang von den Filterpartikeln abgelösten Schmutzpartikel im oberen Bereich des Filterbehälters IA fluidisiert und schließlich über die Leitungen 33 und 28 in den Schlammfang 16 transportiert. Der Rückspülvorgang ist so lange durchzuführen, bis eine vollständige Reinigung des Filtermediums erfolgt ist. Je nach Verschmutzungsgrad des zu reinigenden Abwassers ist eine Rückspülung in Intervallen von ca. 1 bis 4 Stunden mit einer Rückspüldauer von 3 bis 10 Minuten durchzuführen.Due to the larger volume flow and the turbulence of the filter medium, the water level in the upper part of the filter container IA rises and exceeds the height of an opening 31. The filter container IB is provided with a corresponding opening 32. A common discharge line 33 is connected to the openings 31 and 32. This discharge line 33 leads into the line 28 and finally into the sludge trap 16. As a result, the dirt particles detached from the filter particles during the backwash process are fluidized in the upper area of the filter container IA and finally transported via the lines 33 and 28 into the sludge trap 16. The backwash process must be carried out until the filter medium has been completely cleaned. Depending on the degree of contamination of the wastewater to be cleaned, backwashing must be carried out at intervals of approx. 1 to 4 hours with a backwash duration of 3 to 10 minutes.

Während des Rückspülvorgangs des Filterbehälters IA kann der Filterbehälter IB in den Filtrationsvorgang geschaltet werden, indem die Zuführleitung 23 durch Öffnung der Ventile B3 und B2 bei geschlossenem Ventil Bi geöffnet bleibt, so daß vorgereinigtes Abwasser 3 in den Filterbehälter IB eingeführt wird. Der Filtrationsvorgang im Behälter IB erfolgt in derselben Weise wie vorhergehend im Behälter IA. Das im Filterbehälter IB gereinigte Wasser wird schließlich über die Leitungen 27 und 30, bei geöffnetem Ventil B6 und geschlossenem Ventil B5, in den Brauchwassertank 15 eingeleitet.During the backwashing process of the filter tank IA, the filter tank IB can be switched to the filtration process by leaving the feed line 23 open by opening the valves B3 and B2 with the valve Bi closed, so that pre-cleaned waste water 3 is introduced into the filter tank IB. The filtration process in the tank IB takes place in the same way as previously in the tank IA. The water cleaned in the filter tank IB is finally introduced into the service water tank 15 via the lines 27 and 30, with the valve B6 open and the valve B5 closed.

Wenn das Filtermedium des Filterbehälters IA greinigt ist, wird zur Beendigung des Rückspülvorgangs zunächst das By-Pass-Ventil Ai und das Ventil A3 geschlossen um die Wasserzufuhr zu unterbrechen. Gleichzeitig wird das die Leitungen 26 und 28 verbindende Ventil A5 geöffnet. Durch die Unterbrechung der Wasserzufuhr setzt sich das aufgewirbelte Filtermedium im Behälter Al wieder ab und oberhalb des Filtermediums sammelt sich das mit den aus dem Filtermedium herausgelösten Schmutzpartikeln stark verschmutzte Abwasser. Dieses wird über die Öffnung 24 in die Leitung 26 und über das geöffnete Ventil A5 in die Leitung 28 zum Schlammfang 16 geleitet. Etwa 20 bis 50 Sekunden nachdem die Ventile Ai und A3 geschlossen wurden, wird das Ventil A3 geöffnet um den Filtrationsvorgang im Behälter IA wieder einzuleiten. Zunächst bleibt jedoch das Ventil A5 geöffnet und das Ventil A^ geschlossen, um das zunächst noch unzureichende Filtratqualität aufweisende Erstfiltrat nicht in den Brauchwassertank 15 sondern in den Schlammfang 16 zu leiten. Dieser Vorgang dauert etwa 2 Minuten. Danach wird das Ventil A5 geschlossen undWhen the filter medium in the filter container IA has been cleaned, the bypass valve Ai and valve A3 are closed to end the backwash process in order to interrupt the water supply. At the same time, valve A5 connecting lines 26 and 28 is opened. As a result of the interruption of the water supply, the swirled-up filter medium settles again in the container Al, and the wastewater, which is heavily contaminated with the dirt particles released from the filter medium, collects above the filter medium. This is fed via opening 24 into line 26 and via the open valve A5 into line 28 to the sludge trap 16. Approximately 20 to 50 seconds after valves Ai and A3 have been closed, valve A3 is opened to restart the filtration process in container IA. Initially, however, valve A5 remains open and valve A^ closed in order to direct the initial filtrate, which is initially of inadequate filtrate quality, into the sludge trap 16 rather than into the service water tank 15. This process takes about 2 minutes. After that, valve A5 is closed and

.*4.*4

das Ventil A₆ geöffnet, so daß das im Behälter IA gereinigte Wasser über die Leitungen 26 und 29 in den Brauchwassertank 15 fließen kann.the valve A ₆ is opened so that the water purified in the tank IA can flow via the lines 26 and 29 into the service water tank 15.

Da während des gesamten Rückspülvorgangs im Behälter IA der Filterbehälter IB im Filtrationsmodus betrieben werden kann, ist zur Regenerierung des Filtermediums keine Unterbrechung des Filtrationsvorgangs erforderlich. Die beschriebene Filtrationsanlage eignet sich deshalb besonders für solche Anwendungen, bei denen ständig gereinigtes Brauchwasser zur Verfügung zu stellen ist. Durch die Anordnung der beiden Filterberhälter IA und IB, welche entweder beide im Filtrationsvorgang oder wechselweise im Filtrations- bzw. Rückspülvorgang betrieben werden können, ist eine Fremdwassereinspeisung oder eine entsprechend großvolumige Brauchwasservorlage entbehrlich.Since the filter tank IB can be operated in filtration mode during the entire backwashing process in tank IA, the filtration process does not need to be interrupted to regenerate the filter medium. The filtration system described is therefore particularly suitable for applications where purified service water must be made available at all times. The arrangement of the two filter tanks IA and IB, which can either both be operated in the filtration process or alternately in the filtration or backwashing process, means that an external water feed or a correspondingly large-volume service water supply is not necessary.

Mit der beschriebenen Anordnung mit zwei Filterbehältern, welche sowohl beim Filtriervorgang als auch beim Rückspülen jeweils von unten nach oben von Abwasser durchströmt werden, ergibt sich eine energiesparende und apparativ einfache Anlage, mit der eine kontinuierliche Reinigung von Abwasser ermöglicht ist.The described arrangement with two filter containers, through which wastewater flows from bottom to top during both the filtration process and the backwashing, results in an energy-saving and simple system that enables continuous cleaning of wastewater.

In Figur 2 ist der Filterbehälter IA (bzw. der hierzu identische Filterbehälter IB) im Querschnitt dargestellt und zwar sowohl während des Filtrationsvorgangs (linke Seite) als auch während des Rückspülvorgangs (rechte Seite). Der Filterbehälter IA besteht im wesentlichen aus einem konischen Unterteil 11, einem daran anschließenden konischen Mittelteil 12 und einem zylindrischen Oberteil 13. Das Unterteil 11 und das Mittelteil 12 weisen jeweils eine im wesentlichen kegelstumpfförmige Geometrie auf, wobei der Konuswinkel des Unterteils (&agr;) größer ist als derjenige des Mittelteils (ß). Der Durchmesser des zylindrischen Oberteils 13 entspricht dem Durchmesser des konischen Mittelteils an seinem oberen Ende (Kegelboden 6).In Figure 2, the filter container IA (or the identical filter container IB) is shown in cross-section, both during the filtration process (left side) and during the backwash process (right side). The filter container IA essentially consists of a conical lower part 11, an adjoining conical middle part 12 and a cylindrical upper part 13. The lower part 11 and the middle part 12 each have an essentially truncated cone geometry, with the cone angle of the lower part (α) being larger than that of the middle part (ß). The diameter of the cylindrical upper part 13 corresponds to the diameter of the conical middle part at its upper end (conical base 6).

Im Bereich des konischen Unterteils 11 und des konischen Mittelteils 12 ist in dem Behälter IA ein Filtermedium 2a, 2b eingebracht. Als Filtermedium wird ein granulöses Material, wie z. B. Kies, Aktivkohle, Hydroanthrazit oder andere als Filtermedien geeignete Materialien verwendet. Bevorzugt wird das granulöse Filtermedium nach Art eines Mehrschichtfilters mit von unten nach oben abnehmender Körnung eingeschichtet. Die Körnung kann kontinuierlich ausgehend von der unteren, abgeflachten Kegelspitze 5 bis zum Kegelboden 6 hin abnehmen. Bevorzugt ist jedoch ein Zweischicht-Filtermedium ausgebildet, indem im unteren Bereich 7In the area of the conical lower part 11 and the conical middle part 12, a filter medium 2a, 2b is introduced into the container IA. A granular material, such as gravel, activated carbon, hydroanthracite or other materials suitable as filter media, is used as the filter medium. The granular filter medium is preferably layered in the manner of a multi-layer filter with a grain size decreasing from bottom to top. The grain size can decrease continuously from the lower, flattened cone tip 5 to the cone base 6. However, a two-layer filter medium is preferably formed in which in the lower area 7

ateate

» C*» C*

»· &diams;»· &diams;

des Filterbehälters ein erstes Filtermedium 2a mit einer groben Körnung und daran anschließend im oberen Bereich 8 ein zweites Filtermedium 2b mit einer feinen Körnung eingeschichtet ist. Hierfür wird beispielsweise Kies mit einer Körnung von 8-16 mm im unteren Bereich 7 und mit einer Körnung von 0,4-0,8 mm im oberen Bereich 8 verwendet.of the filter container, a first filter medium 2a with a coarse grain size is layered and then a second filter medium 2b with a fine grain size is layered in the upper area 8. For example, gravel with a grain size of 8-16 mm in the lower area 7 and with a grain size of 0.4-0.8 mm in the upper area 8 is used for this.

Am Übergang 9 vom unteren Bereich 7 zum oberen Bereich 8 ist in dem Filterbehälter IA ein nach innen vorstehender, im Querschnitt keilförmiger Ring 10 angeordnet. Figur 3, rechte Darstellung, zeigt diesen Bereich mit dem Ring 10 im Querschnitt in einer Detailansicht.At the transition 9 from the lower region 7 to the upper region 8, an inwardly projecting ring 10 with a wedge-shaped cross section is arranged in the filter container IA. Figure 3, right-hand illustration, shows this region with the ring 10 in cross section in a detailed view.

Beim Filtrationsvorgang wird das zu reinigende Abwasser im Bereich der abgeflachten Kegelspitze 5 in den Filterbehälter IA in eine Filtrierrichtung F eingeführt. Im Bereich 7 mit grobkörnigem Filtermedium 2b erfolgt eine räumliche Homogenisierung des eintretenden Abwassers, wodurch sich eine gleichmäßige Verteilung des Wasserstroms über den sich senkrecht zur Filtrierrichtung F erstreckende Filtrierfläche ergibt. Aufgrund der kegelstumpfförmigen Geometrie des konischen Unterteils 11 und des konischen Mittelteils 12 ergibt sich bei Beschickung des Behälters mit einem konstanten Volumenstrom eine entlang der Filtrierrichtung F von unten nach oben abnehmende Geschwindigkeit des durchgeleiteten Abwassers (Filtriergeschwindigkeit). Diese Abnahme der Filtriergeschwindigkeit entlang der Filtrierrichtung ergibt sich aufgrund der hierzu proportionalen Zunahme der Filtriertfläche von unten nach oben. Im Bereich des konischen Unterteils 11 ergeben sich typische Strömungsgeschwindigkeiten von ca. 255 m/h im Einlaßbereich nahe der abgeflachten Kegelspitze 5 bis zu ca. 25 m/h im Bereich des Übergangs 9. Im Bereich des konischen Mittelteils 12 nehmen die Strömungsgeschwindigkeiten des durchgeleiteten Wassers dann auf bis zu. 7 m/h im Bereich des Kegelbodens 6 ab.During the filtration process, the wastewater to be cleaned is introduced into the filter container IA in a filtering direction F in the area of the flattened cone tip 5. In the area 7 with coarse-grained filter medium 2b, the incoming wastewater is spatially homogenized, resulting in an even distribution of the water flow over the filtering surface extending perpendicular to the filtering direction F. Due to the truncated cone geometry of the conical lower part 11 and the conical middle part 12, when the container is fed with a constant volume flow, the speed of the wastewater passed through (filtration speed) decreases from bottom to top along the filtering direction F. This decrease in the filtering speed along the filtering direction is due to the proportional increase in the filtering area from bottom to top. In the area of the conical lower part 11, typical flow velocities of approx. 255 m/h in the inlet area near the flattened cone tip 5 up to approx. 25 m/h in the area of the transition 9 result. In the area of the conical middle part 12, the flow velocities of the water passed through then decrease to up to 7 m/h in the area of the cone bottom 6.

Aufgrund der hohen Strömungsgeschwindigkeit im Bereich des konischen Unterteils 11 und aufgrund der groben Körnung des Filtermediums 2b im Bereich 7 des Behälters ergibt sich keine nennenswerte Gefahr der Verblockung des Filtermediums in diesem Bereich. Die Durchströmung im unteren Bereich 7 dient vor allem zur gleichmäßigen Verteilung des eingeführten Abwassers über die gesamte zur Verfügung stehende Filtrierfläche. Eine nennenswerte Reinigung des Abwassers findet in diesem Bereich nicht statt. Die Reinigung des Abwassers erfolgt erst im oberen Bereich 8 durch das feinkörnige Filtermedium 2a.Due to the high flow speed in the area of the conical lower part 11 and due to the coarse grain of the filter medium 2b in area 7 of the container, there is no significant risk of the filter medium becoming blocked in this area. The flow in the lower area 7 serves primarily to evenly distribute the introduced waste water over the entire available filtering area. No significant cleaning of the waste water takes place in this area. The cleaning of the waste water only takes place in the upper area 8 by the fine-grained filter medium 2a.

• ··

> *# * &iacgr;&phgr; >*# * &iacgr;&phgr; *&iacgr;*&iacgr;

Aufgrund der kontinuierlichen Abnahme der Strömungsgeschwindigkeit entlang der Filtrierrichtung F nimmt die Filtriereffizienz von unten nach oben stetig zu. Dies führt dazu, daß im Gegensatz zu herkömmlichen Filtern die gesamte Filterlänge entlang der Filtierrichtung F bestmöglich ausgenutzt wird, da ein Verblocken bzw. eine Übersättigung des Filtermediums mit Schmutzpartikeln im Eintrittsbereich aufgrund der dort höheren Filtriergeschwindigkeit weitgehend vermieden wird. Auf diese Weise läßt sich die Filtratqualität bei ansonsten gleichbleibenden Parametern erheblich steigern.Due to the continuous decrease in flow speed along the filtering direction F, the filtering efficiency increases steadily from bottom to top. This means that, in contrast to conventional filters, the entire filter length along the filtering direction F is used as effectively as possible, since blocking or oversaturation of the filter medium with dirt particles in the inlet area is largely avoided due to the higher filtering speed there. In this way, the filtrate quality can be significantly increased while otherwise parameters remain the same.

Der an der inneren Behälterwand angeordnete und nach innen vorstehende Ring 10 dient einerseits beim Filtrationsvorgang zur Homogenisierung des durchströmenden Wassers. Das sich aus der Geometrie des Filterbehälters und des Rings 10 ergebende Strömungsprofil beim Filtrationsvorgang ist in Figur 2, linke Darstellung gezeigt.The ring 10, which is arranged on the inner container wall and projects inwards, serves to homogenize the water flowing through during the filtration process. The flow profile resulting from the geometry of the filter container and the ring 10 during the filtration process is shown in Figure 2, left illustration.

Die Figur 2, rechte Darstellung, zeigt den Filterbehälter im Querschnitt beim Rückspülvorgang. Hierbei wird, wie oben erläutert, das Filtermedium 2a, 2b in Filtrierrichtung F mit erhöhter Geschwindigkeit durchströmt, so daß es zu einer Aufwirbelung des Filtermediums kommt. Der an der Innenseite des Filterbehälters angeordnete und ins Behälterinneren hinein ragende Ring 10 bewirkt dabei in Verbindung mit der konischen Form des Mittelteils 12 eine Umwälzung des fluidisierten Filtermediums 2a. Das sich beim Rückspülvorang ergebende Strömungsprofil ist der Figur 2, rechte Darstellung, sowie der Figur 3 zu entnehmen.Figure 2, right-hand illustration, shows the filter container in cross-section during the backwashing process. As explained above, the filter medium 2a, 2b is flowed through in the filtering direction F at an increased speed, so that the filter medium is swirled up. The ring 10 arranged on the inside of the filter container and protruding into the interior of the container, in conjunction with the conical shape of the middle part 12, causes the fluidized filter medium 2a to circulate. The flow profile resulting from the backwashing process can be seen in Figure 2, right-hand illustration, and Figure 3.

Aufgrund der hohen Strömungsgeschwindigkeit wird das Filtermedium 2a im Bereich der Behälterachse aufgewirbelt und vom Wasser nach oben transportiert und schließich auf der Kiesbettoberfläche aufgeschichtet. Gleichzeitig erfährt das aufgewirbelte Filtermedium 2a bedingt durch die Schwerkraft an der Behälterwand eine Abwärtsbewegung und gelangt schließlich in den Bereich des Rings 10. Dort werden die nach unten gleitenden Filterpartikel in den zentralen Bereich des Behälters nahe seiner Achse umgelenkt, wo sie erneut durch die Wasserströmung nach oben transportiert werden. Auf diese Weise wird während des Rückspülvorgangs eine kontinuierliche Umwälzung des feinkörnigen Filtermediums 2a und dadurch ein effektiver Austrag der dort angelagerten Schmutzpartikel gewährleistet. Der Austrag der von den Filterpartikeln abgelösten Schmutzteilchen erfolgt letztendlich über das durchströmende und sich im zylindrischen Bereich 13 oberhalb des fuidisierten Kiesbetts sammelnde Wasser, welches über die Öffnung 31 abfließen kann.Due to the high flow velocity, the filter medium 2a is swirled up in the area of the container axis and transported upwards by the water and finally piled up on the surface of the gravel bed. At the same time, the swirled up filter medium 2a experiences a downward movement due to gravity on the container wall and finally reaches the area of the ring 10. There, the filter particles sliding downwards are diverted into the central area of the container near its axis, where they are again transported upwards by the water flow. In this way, a continuous circulation of the fine-grained filter medium 2a and thus an effective removal of the dirt particles deposited there is ensured during the backwash process. The dirt particles detached from the filter particles are ultimately removed via the water flowing through and collecting in the cylindrical area 13 above the fused gravel bed, which can flow out via the opening 31.

Die beschriebene Vorrichtung und das Verfahren zur Reinigung von Abwasser ermöglichen eine gute Filtratqualität auch ohne Einsatz von Flockungsmitteln, wobei die Gefahr einer Verblockung des Filtermediums im Zulaufbereich weitgehend vermieden wird. Aufgrund der geometrischen Ausgestaltung der Filterbehälter IA und IB, insbesondere deren konischer Form und der Abflachung im Bereich der Konusspitze, ist die Bauhöhe der Vorrichtung minimiert. Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht eine gleichmäßige Ausnutzung des zur Filtrierung zur Verfügung stehenden Volumens des Filtermediums, wodurch sich eine bessere Filtriereffizienz ergibt. Daneben erweist sich die gewählte Geometrie des Filterbehälters auch beim Rückspülvorgang als vorteilhaft, weil ein effizienter Austrag der Schmutzpartikel durch eine kontinuierliche Umwälzung des Filtermediums während des Rückspülvorgangs erzielt wird, wodurch das gesamte Volumen des Filtermediums von Schmutzpartikeln befreit werden kann.The described device and method for cleaning wastewater enable good filtrate quality even without the use of flocculants, whereby the risk of blocking the filter medium in the inlet area is largely avoided. Due to the geometric design of the filter containers IA and IB, in particular their conical shape and the flattening in the area of the cone tip, the height of the device is minimized. The solution according to the invention enables even use of the volume of the filter medium available for filtration, which results in better filtration efficiency. In addition, the selected geometry of the filter container also proves to be advantageous during the backwash process, because efficient removal of the dirt particles is achieved by continuous circulation of the filter medium during the backwash process, which means that the entire volume of the filter medium can be freed of dirt particles.

Ferner ist ein effektives Verfahren zur Reinigung des Filtermediums durch Rückspülen aufgezeigt, welches einerseits einen effektiven Austrag der Schmutzteilchen ermöglicht und andererseits die Fördereffizienz des Reinigungsvorgangs nicht beeinträchtigt. Dieses Rückspülverfahren kann auch bei herkömmlichen Filterbehältern mit zylindrischem Querschnitt zum Einsatz kommen.Furthermore, an effective method for cleaning the filter medium by backwashing is shown, which on the one hand enables the dirt particles to be effectively removed and on the other hand does not impair the conveying efficiency of the cleaning process. This backwashing method can also be used with conventional filter containers with a cylindrical cross-section.

Claims

1. Device for cleaning waste water with at least one filter container ( 1A ) which contains a filter medium ( 2a , 2b ) through which the contaminated waste water ( 3 ) is passed in one direction (filtration direction), whereby dirt particles are deposited on the filter medium ( 2a , 2b ), characterized in that the cross-sectional area of the filter container (filtration area) extending perpendicular to the filter direction expands in the filter direction, whereby the speed of the waste water passed through (filtration speed) continuously decreases along the filter direction.

2. Device according to claim 1, characterized in that the filter container (1 A) has a substantially truncated cone-shaped geometry, the filtering direction running along the truncated cone axis ( 4 ) from the cone tip ( 5 ) to the cone bottom ( 6 ) and running vertically from bottom to top against gravity.

3. Device according to one of claims 1 or 2, characterized in that the filter medium ( 2 a, 2 b) is formed from a granular material which is layered in the filter container ( 1 A) such that the grain size of the filter medium decreases in the filtering direction.

4. Device according to claim 2, characterized in that a first filter medium ( 2a ) with a coarse grain size is layered in the lower region ( 7 ) of the filter container ( 1A ) and a second filter medium ( 2b ) with a fine grain size is layered in the upper region ( 8 ).

5. Device according to claim 4, characterized in that at the transition ( 9 ) from the lower region ( 7 ) to the upper region ( 8 ) of the filter container (1A) has a ring ( 10 ) which projects into the interior of the container and is wedge-shaped in cross section.

6. Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the filter container ( 1 A) has a first frustoconical region ( 11 ) with a larger cone angle (α), an adjoining second frustoconical region ( 12 ) with a smaller cone angle (β) and a third region ( 13 ) with a cylindrical shape adjoining the second frustoconical region ( 12 ), the filtering direction running from the first frustoconical region ( 11 ) to the cylindrical region ( 13 ) and the filter medium being arranged in the first and second frustoconical regions ( 11 , 12 ).

7. Device according to claim 6, characterized in that the filter medium ( 2 a, 2 b) is formed from a granular material, wherein the filter medium ( 2 a, 2 b) has a coarser grain size in the first frustoconical region ( 11 ) than in the second frustoconical region ( 12 ).

8. Device according to one of claims 4 to 7, characterized in that the filter material ( 2 a, 2 b) is gravel, with a grain size of 8-16 mm in the lower region ( 7 ) and a grain size of 0.4-0.8 mm in the upper region ( 8 ).

9. Device according to one of claims 4 to 6, characterized in that the purified waste water ( 14 ) collects in the cylindrical region ( 13 ), from where it is introduced into a service water tank ( 15 ).

10. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the filtering direction runs vertically from bottom to top against gravity.

11. Device according to one of the preceding claims, characterized in that a further filter container ( 1B ) is provided which is essentially identical to the first filter container, wherein the first filter container ( 1A ) can be backwashed to clean the filter medium, while the further filter container ( 1B ) filters contaminated waste water.

12. Filter container ( 1A ) for receiving a filter medium ( 2a , 2b ) through which the contaminated waste water ( 3 ) is passed in one direction (filtration direction), whereby dirt particles are deposited on the filter medium ( 2a , 2b ), characterized in that the cross-sectional area of the filter container (filtration area) extending perpendicular to the filtration direction expands in the filtration direction, whereby the speed of the waste water passed through (filtration speed) continuously decreases along the filtration direction.