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VERFAHREN ZUM KONTINUIERLICHEN FILTERN VON FLUSSIGKEITEN
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum kontinuierlichen Filtern
von Flüssigkeiten, insbesondere von Abwässern, auf einem bewegbaren körnigen Bett
und eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens.
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Bei Behandlung von Flüssigkeiten, insbesondere von Abwasser, ergeben
sich oft Aufgaben, gemäss welchen aus der Flüssigkeit feste oder flockenartige Stoffe
mit grosser Wirksamkeit zu entfernen sind. Als Nachreiniger werden häufig Filteranlagen
mit stehenden, korngefüllten Betten zum Entfernen der schwebenden Stoffe angewendet.
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Während die Flüssigkeit das Filtermittel durchströmt, haften die schwebenden
Stoffe an der Oberflache der in den Hohlräumen des Filterbettes vorhandenen Körner.
Nach Abbinden einer bestimmten Menge von Schwebstoff bildet
sich
eine sekundäre Filterschicht, die zwar ein ausserordentlich reines Filtrat ergibt
/sog. Kristallfiltern/, doch erhöht sich der hydraulische Widerstand der Schicht
in solchem tasse, dass die ursprüngliche Filterleistung auf einen Bruchteil abnimmt.
Gleichzeitig sind nur einige obere Zentimeter des Filterbettes wirksam, d.h. die
ganze Betthöhe kann nicht ausgenutzt werden. In diesem Fall wird der Filter durch
Einführen von Wasser in Gegenstrom und mit Luft aufgelockert und regeneriert, wobei
das Wasser gessmmelt und gereinigt wird. Zum Spülen ist eine grosse Geschwindigkeit
notwerjiig, was aus der Wasserleitung im allgemeinen nicht gesichert werden kann,
deshalb muss das Spülwasser gespeichert werden. Im Interesse des kontinuierlichen
Filterns muss das Wasser während des Spülens auf eine andere Filteranlage umgeschaltet
werden. Diese Anlagen, d.h. der Spülwasserspeicher, der parallel arbeitende Filter,
erhöhen die spezifischen Investitionskosten wesentlich. Ein weiterer Nachteil besteht
darin, dass das Regenerieren nur mit reinem Wasser durchführbar ist, da sich das
unter dem Filterbett angeordnete Verteilungssystem bei einem Regenerieren mit Rohwasser
verstopfen mag. Ungünstig ist noch, dass die Filterfüllung von homogener Körnung
sein muss, da sich die feinen Körner wegen der bei dem Regenerieren auftretenden
Segregation in der oberen Schicht des Filters sammeln, die sich sowieso schnell
verstopft.
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Ahnliche Nachteile weisen die von filtertechnischem Standpunkt aus
modernere, radial von innen nach aussen wirkende Filter auf. Das Wesen ihrer Funktion
besteht darin, dass das zu filternde Wasser durch ein in der Achse der Vorrichtung
angeordnetes gespaltetes Rohr auf die innere Iantelflache des Filterbettes geführt
wird. Das Wasser strömt radial, nahezu waagerecht durch die perforierte ssere Wand
der Vorrichtung in eine Sammelkammer, danach tritt das gefilterte Wasser aus der
Vorrichtung aus. Der
Vorteil der Vorrichtung ist, dass radial nach
aussen strömen die Filterfläche und dadurch die Wirksamkeit des Filterns zunehmen,
wobei die Investitionskosten und der Platzbedarf geringer sind. Das Regenerieren
wird periodisch, mittels Spülens in Gegenstrom durchgeführt.
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Das Verfahren und die Vorrichtung sind in der DE-OS Nur.1 926 934
beschrieben.
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Zur Erhöhung der Wirksamkeit des Spülens und zur Verringerung der
enge des Spülwassers wurden periodisch arbeitende Filtertypen ausgearbeitet, die
beim Spülen das ganze Filterbett durchtrühren, und auf diese Weise reinigt die Aneinanderreibung
der Sandkörnchen die Oberflache der Körner. Ein derartiger Filtertyp ist der sog.
Bollmann-Filter /Taschenbuch von Dr. Benedek - Val6: "Viztisztitas-Szennyviztisztitás
tt /htasserreinigurg-Abwasserreinigung/, Nüszaki Könyvkiadd, Budapest 1976, Seite
180./ Beim Verstopfen des Filters reisst das durch einen am Boden des in der Mitte
des Filters angeordneten Waschrohres angebrachte Injektor eingeführte Wasser von
grossem Druck das Filtermaterial mit. Das Filtermaterial wird im Rohr gereinigt
und gelangt oben wieder auf die Oberfläche der Filterschicht, wobei sich die Verunreinigung
verursachenden Stoffe mit dem Abwasser entfernen.
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Zur Beseitigung der mit der periodischen Arbeit zusammenhängenden
Nachteile wurde ein kontinuerlicher Filter Eemss der DE-AS Nr. 27 08 340 entwickelt.
Das Sandbett ist in einem unten kegeligen Behälter angeordnet. Das Abwasser wird
durch ein am unteren Teil des Bettes vorhandenesteitelement eingeführt. Das Abwasser
reinigt sich während seiner Bewegung von unten nach oben auf dem Filterbett und
das gefilterte Wasser entfernt sich durch die Überfallkante im oberen Teil der Vorrichtung.
Das zur Bewegung des Sandbettes dienende Rohr befindet sich in der Achse der Vorrichtung.
Wenn Luft unten in das Rohr geführt wird, strömt der Sand auf Wirkung des bekannten
Kammutpumpeneffektes
nach oben, in dem Filterabschnitt aber mit
kleiner Geschwindigkeit nach unten. Der Sand reinigt sich am oberen Ende des Rohres,
in dem über dem Filterbett befindlichen Waschabschnitt und fällt auf den Oberteil
des Bettes zurück. Das Waschwasser tritt aus der Vorrichtung aus und nimmt die Verunreinigung
verursachenden Stoffe mit.
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Der Nachteil dieses kontinuierlichen Filters besteht darin, dass
sich die Menge der im Förderrohr befindlichen Flüssigkeit und die beförderte Füllmenge
nur in engen Grenzen andern, obwohl die Menge der eingeführten Luft in einem breiten
Gebiet geändert werden kann. Demzufolge ist die Regenerierbarkeit des Filterbettes
begrenzt.
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Die in das Förderrohr eingeführte Wassermenge wird durch den Widerstand
bzw. die Wasserdurchlassfähigkeit des langsam nach unten strömenden Filterbettes
begrenzt, wobei die Erhöhung dieser Wassermenge die Beförderung des körnigen Stoffes
beschleunigen und damit das Regenerieren verbessern würde. Beim Filtern von Abwässern,
die viel Schwebstoff enthalten, ist diese Bettbewegung nicht genügend, der Filter
verstopft sich und die Bettbewegung hört auf.
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Zweck der Erfindung ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum kontinuierlichen
Filtern zustandezubringen, womit die Nachteile der bekannten Filterverfahren mit
einem beweglichen Bett zu beseitigen sind, die Geschwindigkeit des Filtermittels
und das Spülen separat regelbar sind und dadurch immer ein genügendes Regenerieren
gewährleistet werden kann.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass das mit
Filtrat gesättigte Filtermittel am Boden des körnigen Bettes in geregelter Menge
durch senkrechte Förderrohre geführt wird und mit dem aus der in den Filterabschnitt
eintretenden Rchflüssigkeit in die Förderrohre geleiteten geregelten Teilstrom über
das Flüssigkeitsbett gehoben wird, danach von der Förderflüssigkeit abgesondert
durch
Gravitation an den Oberteil des Filterbettes zurückgeführt wird, wobei das Filtermittel
mit Hilfe von mittels Durchführung der Luft aufwärts geführter gefilterter Flüssigkeit
in Gegenstrom gespült wird und die verunreinigte Spülflüssigkeit mit der Förderflüssigkeit
zusammen abgeführt wird.
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Gemäss des erfindungsgemässen Verfahrens kann die Bewegung und das
Regenerieren des erschöpften, mit Filtrat gesättigten Filterbettes separat geregelt
werden. Die Bewegung des Bettes wird mit dem am Boden des Förderrohres vorhandenen,
verstellbaren Spalt und mit der enge der Flüssigkeit, das Spülen des Filtermittels
dabei mit der Menge der Luft geregelt.
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Wenn sich der Widerstand des Filterbettes während des Filterns erhöht
oder verringert, verändert sich die Bewegungsgeschwindigkeit des Filtermittels infolge
der Druckänderung in geeigneter Richtung und das System ist demzufolge in engere
Gebiet selbsteinstellend. Bei grösseren Anderungen sollen der am Boden des Förderrohres
befindliche Spalt und die Menge der Flüssigkeit geregelt werden. In dem Spülabsohnitt
kann der Strom der Spülflüssigkeit zwischen a breiten Grenzen durch änderung der
Luftzufuhr geändert werden und dadurch können die Umstände des Regenerierens und
dessen Qualität geändert werden.
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Diese Regelungsmöglichkeiten sind besonders dann vorteilhaft, falls
der Schwebstoffgehalt des zu filternden Wassers zwischen breiten Grenzen fluktuiert
und sich deshalb auch die Menge des zu regenerierenden Filtermittels stark ändert.
Die Regelung ist auch dann notwendig, wenn das Filtrat gut haftet oder schmierfähig
ist, so dass die Umstande des Regenerierens durch Erhöhung der Oberflächeneffekte
verbessert werden müssen.
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Zusammengefasst sind die Vorteile des erfindungsgemassen Verfahrens
die Folgenden:
- die Bewegung des Filtermittels kann gemäss den
Erfordernissen geregelt werden, - bei steigendem Filterwiderstand erhöht sich die
Bewegungsgeschwindigkeit des Filtermittels infolge der Druckänderung, bei abnehmendem
Widerstand verringert sich diese Geschwindigkeit, d.h. das System ist in engerem
Gebiet selbsteinstellend, - das Regenerieren des Filtermittels im Gegenstrom mit
gefilterter Spülflüssigkeit und Luft ergibt ein immer reines Filterbett, - die Urnstände
des Spülens können den sich ändernden Erfordernissen entsprechend durch Zuführung
von Luft einfach und von dem Transport des Filtermittels unabhängig geregelt werden,
-in der aufgrund des Verfahrens zusatendegebrachten Vorrichtung können die eventuellen
Verstopfungen leicht beseitigt werden, - im Gleichgewichtzustand entstehen die Bedingungen
des Kristallfilterns kontinuierlich, so wird das Filtrat immer rein, - das Verfahren
kann in einem breiten Konzentrationsgebiet auch zum kontinuierlichen Filtern von
Filtraten mit unangenehmen Filtriereigenschaften vorteilhaft angewendet werden.
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Die zum Durchführen des erfindungsgemassen Verfahrens dienende Vorrichtung
ist durch zylindrische oder ebene Wände begrenzt, endet unten in einem Kegelstumpf
bzw.
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Pyramidenstumpf, ist mit Filtermittel zum Teil ausgefüllt, wobei in
der senkrechten Achse der Vorrichtung zur Bewegung des erschöpften Filtermaterials
ein Förderrohr, in deren Innerem aber Verteil- und Leitmittel, sowie Überfallkanten
und zum Abtrennen und Spülen des hochgehobenen Filtermittels ein mit Wänden begrenzter
Raum vorhanden sind. Das Wesen der Vorrichtung besteht darin, dass zur Regelung
der Geschwindigkeit des Filterbettes am Boden des Förderrohres
ein
mit einem senkrecht bewegbaren Rohr einstellbarer Spalt vorhanden ist, weiterhin
zur Einleitung des Flüssigkeitsstromes eine Verteilkammer, am Boden des Spülraumes
zum Einführen und Dispergieren des zur Bewegung der Spülflüssigkeit dienenden Luftstromes
eine mit Spalten sersehene Verteilkammer vorhanden ist.
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Vorteilhaft sind an dem oberen Teil der Verteilkammer mit Leitplatten
abgeschirmte Öffnungen vorhanden und auch in dem Förderrohr sind Leitplatten angebracht.
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Zweckmässig ist zum Einführen des Flüssigkeitstromes ein Anschluss
an das bewegbare Rohr vorhanden.
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In einer anderen Ausführungsform ist in dem unteren, in einem Kegelstumpf
oder Pyramidenstumpf endenden Teil der Vorrichtung zum Einführen von Luft ein mit
Spalten versehener Verteiler vorhanden.
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Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert.
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Die Zeichnung zeigt eine zum Durchführen des erfindungsgemässen Verfahrens
geeignete Vorrichtung im i&igsschnitt.
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In einem mit zylindrischen oder ebenen Wänden 1 begrenzten, unten
in einem Kegelstumpf 2 bzw. Pyramidenstumpf endenden stehenden Behälter ist ein
Förderrohr 4 zur Bewegung des körnigen Filtermittels 26 angebracht. Das Filtermittel
26 gelangt aus dem Förderrohr 4 durch den mit den zylindrischen Wänden 5, 6 begrenzten
Spülraum 7 entlang der Pfeile d durch den Flüssigkeitsraum 3 hindurch auf die Oberfläche
des Filterbettes zurück. Inzwischen wird das Filtermittel 26 mit der auf Wirkung
des durch eine Verteilkammer 10 und Spalte 11 eingeführten, mit einem Ventil 29
geregelten Luftstromes 6 nach oben strömenden Spülflüssigkeit E regeneriert. Zur
gleichmässigen Verteilung des Filtermittels 26 dienen ein Kegel 12 und die Rohre
13, zur gleichmassigen Bewegung des Bettes die kegeligen Leitelemente 14 und 15.
Der Rohtlüssigkeitsstrom Al wird durch das mit
einem Entlüfter
16 versehene Leitelement 14 eingeführt und strömt entlang der Pfeile a nach oben,
wird durch das körnige Filtermittel 26 durchströhmend gereinigt, und die gefilterte
Flüssigkeit B entfernt sich über die Uberfallkante 9.
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Der Flüssigkeitstrom A2 der mit einem Ventil 27 geregelt ist, strömt
über eine Verteilkainmer 19 und einen regelbaren Spalt 20 in Richtung der Pfeile
c und gelangt mit dem körnigen Filtermittel 26 zusammen in das Förderrohr 4 und
strömt dort nach oben. Die Bewegung des mit Filtrat gesättigten Bettes nach unten
wird durch die in Richtung der Pfeile b sowie durch die Öffnungen 23 strömende Rohflüssigkeit
gefördert. Eine Leitplatte 24 dient zur Abschirmung der Öffnungen 23 zwischen dem
körnigen Filtermittel 26 und der Verteilkammer 19. Die Geschwindigkeit des Filterbettes
kann mit dem durch die Bewegung des Rohres 21 verstellbaren Spalt 20 geregelt werden.
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Die mit dem Filtrat verunreinigten Körner stossen sich in dem Förderrohr
4 gegen die Leitplatten 25, werden von den Verunreinigungen zum Teil gereinigt und
gelangen in den Spülraum 7. Die die Verunreinigungen enthaltende Flüssigkeit, die
aus der Förderflüssigkeit D und der Spülflüssigkeit E besteht, entfernt sich über
die Vberf allkante 8.
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Bei der Bewegung eines verstopften, schwer bewegbaren Filterbettes
ist es vorteilhaft, wenn die Verteilkammer 19 unten in Richtung des Spaltes 20 abgesperrt
ist und durch das Rohr 21 ein mit einem Ventil 31 geregelter Flüssigkeitsstrom A3
an den Unterteil des Förderrohres geführt wird. In diesem Fall gelangt der Flüssigkeitsstrom
A2 bloss durch die Öffnungen 23 auf das Filterbett und fördert,sich nach unten bewegend,
die Bewegung der Körner.
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Falls bei der Vorrichtung eine Verstopfung unten auftritt, kann das
Bett mit einem durch den Verteiler 17
und durch die Spalte 18 eingeführten,
mit einem Ventil 30 geregelten Luftstrom G aufgelockert werden. In diesem Fall ist
es zweckmässig, den grösseren Teil der Rohflüssigkeit durch Absperren des Ventils
28 über die Verteilkammer 19 zu dem unteren Teil des Bettes zu führen.
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Nötigenf alls können die Körner durch das Sperrelement 22 entleert
werden.
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