CH617865A5

CH617865A5 -

Info

Publication number: CH617865A5
Application number: CH121477A
Authority: CH
Inventors: Edward P Saffran
Original assignee: Envirex
Priority date: 1976-02-03
Filing date: 1977-02-01
Publication date: 1980-06-30
Also published as: CA1083974A; AU501346B2; US4038187A; BE851044A; GB1545652A; JPS52103075A; AU2193377A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Trommelfilter zur Filterung von Flüssigkeiten, bestehend aus einer Trommel mit zentraler Achse und mit einer Trommelwand, die bis über die Höhe der Achse in die gefilterte Flüssigkeit eingetaucht ist; einem Mikrofilter auf der Trommelwand, welcher Mikrofilter durch Wände in Zellen unterteilt ist; Mitteln zum Einführen einer zu filternden Flüssigkeit in die Trommel; Mitteln zum Rotieren der Trommel um die zentrale Achse; einem oberhalb der Trommelwand angeordneten Auswaschsprühkopf und aus einer in der Trommel angeordneten Auswaschsammlerleitung zum Sammeln und Wegführen des aus der Flüssigkeit ausgefilterten und auf dem Mikrofilter gesammelten Feststoffes.

Derartige Trommelfilter zur Filterung von Flüssigkeiten werden beispielsweise bei der Wasseraufbereitung, in Kläranlagen und bei der Industrieabwasseraufbereitung verwendet.

Es ist kostspielig, angesammeltes Filtrat vom Mikrofilter zu entfernen, indem die Drehzahl der Trommel erhöht oder der Auswaschsprühkopf öfter oder mit höherem Druck betrieben wird, und es ist eine Aufgabe der Erfindung, die Häufigkeit solcher korrigierender Aktionen zu vermindern, ohne die Herstellungskosten oder die Betriebskosten des Trommelfilters zu erhöhen.

Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass eine erste Anzahl Wände zur Unterteilung des Mikrofilters in Zellen vom Mikrofilter nach aussen gerichtet vorhanden sind, die in einer Richtung bezüglich der Trommel und in einem Abstand derart voneinander angeordnet sind, dass durch das Drehen der Trommel mit diesen ersten Wänden eine Menge Flüssigkeit geschöpft und zurückgehalten wird, wie wenigstens annähernd derjenigen Menge entspricht, die während der Zeit, die eine Zelle braucht, um vom Spiegel der gefilterten Flüssigkeit bis unter den Auswaschsprühkopf zu gelangen, durch den Mikrofilter abfliesst.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Trommelfilter-Anlage mit der erfindungsgemässen Anordnung,

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht eines Mikrofilters nach der Erfindung,

Fig. 3 eine Ansicht des Trommelfilters nach Fig. 1 im Querschnitt, zusammen mit einer beispielsweisen Steueranordnung für das wesentliche Auswaschsystem, als Blockschema dargestellt,

Fig. 4 einen Ausschnitt aus der Trommel nach Fig. 3 zur Darstellung einer Befestigungsmöglichkeit des Mikrofilters an der Trommel,

Fig. 5 einen Ausschnitt aus der Trommel nach Fig. 3 zur Darstellung der Befestigung der Mikrofilter untereinander,

Fig. 6 einen Ausschnitt eines Teils des Trommelfilters nach Fig. 1 mit stark vergrösserter Darstellung der einzelnen Zellen des Mikrofilters, wobei die Höhe der Flüssigkeit in den Zellen bei verschiedenen Lagen der Zellen auf dem Umfang der Trommel gezeigt ist, und

Fig. 7 eine ähnliche Darstellung wie in Fig. 5 zur Erläuterung des Standes der Technik.

Drehtrommelfilter gemäss der eingangs beschriebenen Art sind gut bekannt. Der Aufbau solcher Filter kann leicht aus Fig. 1 und Fig. 3 bis 5 verstanden werden, obwohl hier ein Drehtrommelfilter mit einer erfindungsgemässen Anordnung gezeigt ist, sowie aus Fig. 7, wo der Stand der Technik dargestellt ist. Wie gezeigt, bestehen derartige Filter aus einer Trommel 10 mit einer zentralen Achse 12 und einer Trommelwand 14, mehreren Mikrofiltern 16, die auf der Trommelwand 14 der Trommel 10 befestigt sind, Mitteln 17 zur Zuführung der zu filternden Flüssigkeit in das Innere der Trommel 10, Mitteln 18 zum Drehen der Trommel 10 um ihre zentrale Achse 12, einem Auswaschsprühkopf 20 oberhalb der Trommelwand 14 der Trommel 10, einem Auswaschsammler 22 innerhalb der Trommel 10 zum Sammeln der aus den Mikrofiltern 16 mittels des Auswaschsprühkopfes 20 ausgewaschenen Feststoffen, und Mitteln 24 zur Steuerung der Geschwindigkeit, mit der die Mittel 18 die Trommel 10 rotieren und/oder zur Steuerung des Ausstosses des Auswaschkopfes 20 in bezug auf die Ansammlung von Feststoffen auf den Mikrofilter 16.

Die Mittel 24 können beispielsweise eine Luftzuführung 26 zur Abgabe von Luft an zwei Öffnungen 28 und 30 sein, von welchen Öffnungen die eine innerhalb der Trommel 10 und die andere ausserhalb der Trommel 10 angeordnet ist, einen Druckunterschiedübertrager 32, eine Drehzahlsteuerung 34, eine Drehzahlbereichssteuerung 36, einen Motor 38 mit veränderbarer Drehzahl, eine Auswaschsteuerung 40 und eine Pumpe 42 sein.

Mit der Drehtrommel 10 in einem Behälter 44 angeordnet liegen die Öffnungen 28 und 30 in gleichem Abstand über dem Boden 46 des Behälters 44. Die Höhe des Flüssigkeitsspiegels über dem Boden 46 des Behälters 44 um die Trommel 10 herum ist mit einem Uberlauf 48 beim Abflussende des Behälters 44 konstant gehalten. Die Krete des Überlaufs 48 befindet sich etwas über der Achse 12, wie in Fig. 3 gezeigt ist, und die Höhe des Flüssigkeitsspiegels über dem Boden 46 des Tanks 44 innerhalb der Trommel ist eine Funktion der Menge von angesammeltem Filtrat auf dem Mikrofilter 16. Sobald der Druckunterschiedsübertrager 32 einen bestimmten Druckunterschied feststellt, der einen bestimmten Höhenunterschied zwischen den Flüssigkeitsspiegeln innerhalb und ausserhalb der Trommel 10 anzeigt, gibt die Drehzahlsteuerung 34 ein Signal ab, um die Drehzahl des Motors 38 und damit der Trommel 10 zu erhöhen und damit jeden Mikrofilter 16 öfter dem Aus-

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waschspriihkopf 20 auszusetzen. Die Auswaschsteuerung 40 schaltet den Auswaschsprühkopf 20 an (wenn dieser nicht in Betrieb war) oder erhöht seinen Ausstoss (wenn er schon in Betrieb war und einen veränderlichen Ausstoss hat) oder beides. Die Drehzahlsteuerung 34 und die Auswaschsteuerung 40 können auf denselben Druckunterschied oder auf unterschiedliche Druckunterschiede ansprechen und dies während einer eingestellten Dauer oder bis ein bestimmter tieferer Druckunterschied erhalten wurde.

Jeder Mikrofilter 16 besteht aus einem Sieb, das mit Wänden, die von der Mikrofilterfläche radial einwärts gerichtet sind, in eine grosse Anzahl kleiner Zellen unterteilt ist. Die Mikrofilter ihrerseits können aus einer grossen Zahl Filter aus handelsüblichem Filtermaterial bestehen. In den bevorzugten älteren Drehtrommelfiltern bestanden diese Wände aus 20% glasfaserverstärktem Polypropylen und aus einem quadratischen oder rechteckigen Gitter; ein Satz Wände ist parallel zur Achse 12 der Trommel 10, und ein zweiter Satz bildet Umfangskreise der Achse 12 der Trommel 10. Die radiale Ausdehnung der Wände ergibt die Festigkeit des Aufbaus der Mikrofilter 16. Der Mikrofilter wird an den Wänden befestigt, wenn die letzteren zum Teil geschmolzen sind, und entsprechend durchdringen die Wände das Gitter, und in einigen Fällen erstrecken sie sich in radialer Richtung von der Oberfläche des Filters um eine geringe Höhe nach aussen (siehe Fig 7). Jedoch ist diese Höhe aussen an der Trommelwand vernachlässigbar klein im Vergleich zu der Höhe, die mit den Wänden gemäss der Erfindung gebildet wird.

Die Art und Weise, in der die Mikrofiiter 16 gemäss der älteren Ausführung und die Mikrofilter nach der Erfindung an der Aussenseite der Trommel 10 befestigt werden können, ist in Fig. 7 bzw. in Fig. 4 und 5 gezeigt. Obwohl die Mikrofilter 16 nicht viel Unterhalt benötigen, ist es gelegentlich notwendig, die Mikrofilter 16 wegzunehmen; dabei ist es selbstverständlich wünschbar, das Auswechseln so rasch wie möglich durchzuführen, ohne andere Mikrofilter auszubauen, die nicht repariert oder ausgewechselt werden müssen. Dazu sind mehrere Kanalträger 50 parallel zur Achse 12 und direkt unterhalb der Trommelwand 10 angeordnet, und die Mikrofilter sind mit Seitenflanschen 52 versehen. Die Kanalträger 50 wirken zugleich als Träger für die Mikrofiltergitter 16 und als Feststoffhebemesser, mit denen ein Teil des Feststoffes, der von den Mikrofiltern abfällt, bevor sie über den Auswaschsammler 22 ankommen, aufgefangen wird. Die Mikrofilter 16 werden an den Kanalträgern 50 mittels Bolzenschrauben 54, Muttern 56 und Unterlagsscheiben 58 gegen segmentierte Haltestangen 60 festgeschraubt, wie Fig. 4 zeigt, und die Kanten der Mikrofilter 16, die senkrecht zu den Kanalträgern 50 verlaufen, werden untereinander mittels Bolzenschrauben 62, Muttern und Unterlagsscheiben 66 gegen segmentierte Klemmstangen 68 festgeschraubt, wie in Fig. 5 gezeigt ist.

Gemäss Fig. 2 haben die individuellen Zellen der Mikrofilter nach der Erfindung relativ hohe, nach aussen gerichtete Seitenwände. Die am besten geeignete Höhe der Wände ist eine Funktion der zu filternden Flüssigkeit, der Menge und der Eigenschaft des Feststoffes, der sich auf dem Mikrofilter ansammelt, bevor er mit dem Auswaschsprühkopf ausgewaschen wird, und der Dauerdrehzahl, mit der der Trommelfilter rotiert wird, kann als Angabe für den anfänglichen Entwurf eines derartigen Systems gemäss den Erfahrungen des Anmelders für einen Drehtrommelfilter zum Filtern von Zuflusswasser oder behandeltem Abwasser bei einer Drehzahl, die bei solchen Anordnungen üblich ist, und mit Zellen mit quadratischem Boden von 33 mm Seitenlänge, eine Wandfläche jeder

Sektion des Filters angenommen wird, die in der Grössenord-nung der doppelten Fläche der Zelle und vorzugsweise in einem Bereich zwischen einer anderthalb- und dreieinhalbfachen Fläche der Zelle liegt.

Als Beispiel für Herstellungsangaben für den Erfindungsgegenstand werden folgende Zahlen genannt:

'Durchmesser der Trommel 3,048 m

Zuflussmenge 24,81/sec/m

Dauerdrehzahl 0,305 m/sec (1,9 U./min)

Auswaschzufluss 0,121/sec/m

Zellenbasis 3,38 x 3,38 cm

Zellenwandhöhe 1,58 cm

Zellenvolumen 18,12 cm3

angenommene Aufnahme/Zelle 3,785 ml

Die Arbeitsweise der Anordnung nach der Erfindung ist in Fig. 6 gezeichnet. Wenn jede Zelle aus der Flüssigkeit 70 auftaucht, so liegt sie in einem Winkel zur Vertikalen, weil, wie gesagt, der Flüssigkeitsspiegel oberhalb der Achse 12 der Trommel 10 mittels des Überlaufs 48 beibehalten wird. Damit behalten die Zellen wenigstens eine kleine Menge Flüssigkeit während einer Zeit, auch unter statischen Bedingungen. Es wurde jedoch in der Praxis gefunden, dass die Zellen tatsächlich viel mehr Wasser zurückhalten, als dies mit rein statischen Betrachtungen erklärbar wäre, und es wird angenommen, dass die zusätzliche Menge Flüssigkeit durch Adhäsion zwischen der höheren axialen Wand der Zelle und der Flüssigkeit gehalten wird und dass die Oberfläche der Flüssigkeit in der Zelle kurz nach dem Auftauchen aus der Flüssigkeit 70 etwa derart ist, wie bei 72 gezeigt ist. Danach dreht sich die Zelle immer näher zu der horizontalen Lage hin, während die mitgenommene Flüssigkeit durch den Boden des Mikrofilters abgeleitet wird und so als zusätzliches Auswaschsystem arbeitet, bis im wesentlichen alle Flüssigkeit durch den Filter abgetropft ist, bevor die Zelle unter dem Auswaschsprühkopf 20 anlangt. Ist der Auswaschsprühkopf 20 angedreht, sprüht er einen Auswaschstrahl durch den Filter, um diesen noch weiter zu säubern und wenigstens die Zelle teilweise zu füllen wie bei 74. Danach tropft auch diese Flüssigkeit aus dem Auswaschsprühkopf 20 durch den Filter in angenommener Weise sehr rasch ab, da der gesamte Feststoff zu dieser Zeit von dem Mikrofilter weggenommen ist. Daher kann der Auswaschsammler 22 im wesentlichen asymmetrisch geformt sein, wie in Fig. 3 und 6 dargestellt, weil im wesentlichen alle Flüssigkeit, die in den Zellen zurückgehalten wurde, den Filter durchdrungen hat, bevor die Zellen nach Passieren des Auswaschsprühkopfes 20 wieder in die Flüssigkeit 70 eintauchen.

Es hat den Anschein, als wären die Mikrofilter 16 nach der älteren Ausführungsform eher «überspült», als dass es tatsächlich der Fall ist. Aufbaumässig muss der Auswaschsammler kontrolliert werden, damit das weggeführte («freie») Auswaschwasser nicht in die Speise in der Trommel zurückgeführt wird; dies verlangt eine genaue Steuerung des zugeführten Flüssigkeitspegels, damit dieses den Auswaschsammler nicht überspült. Betriebsmässig muss die Trommel einen gewissen Überfluss an gefilterter Flüssigkeit haben und muss innerhalb einem gegebenen Drehzahlbereich arbeiten, so dass die Menge von Wasser, die durch das Mikrofilter mitgeführt ist, sich lohnt. Eine zu geringe oder zu hohe Geschwindigkeit führt zu nichts.

Bezüglich der Möglichkeit des «Überspülens» bei den älteren Gittern nach Fig. 7 sind solche Gitter zu flach, um eine sich lohnende Menge Wasser im praktischen Betrieb mitzuführen.

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2 Blatt Zeichnungen

Claims

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1. Trommelfilter zur Filtrierung von Flüssigkeiten, bestehend aus einer Trommel (10) mit zentraler Achse (12) und mit einer Trommelwand (14), die bis über die Höhe der Achse (12) in die gefilterte Flüssigkeit (70) eingetaucht ist; einem Mikrofilter (16) auf der Trommelwand (14), welcher Mikrofil-ter (16) durch Wände in Zellen unterteilt ist; Mitteln (17) zum Einführen einer zu filternden Flüssigkeit in die Trommel (10); Mitteln (18) zum Rotieren der Trommel (10) um die zentrale Achse (12); einem oberhalb der Trommelwand (14) angeordneten Auswaschsprühkopf (20) und aus einem in der Trommel (10) angeordneten Auswaschsammler (22) zum Sammeln und Wegführen des aus der Flüssigkeit ausgefilterten und auf dem Mikrofilter (16) angesammelten Feststoffes, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Anzahl Wände (19) zur Unterteilung des Mikrofilters (16) in Zellen, die vom Mikrofilter nach aussen gerichtet vorhanden sind, die in einer Richtung bezüglich der Trommel (10) und in einem Abstand derart voneinander angeordnet sind, dass durch das Drehen der Trommel mit diesen ersten Wänden (19) eine Menge Flüssigkeit geschöpft und zurückgehalten wird, die wenigstens annähernd derjenigen Menge entspricht, die während der Zeit, die eine Zelle braucht, um vom Spiegel der gefilterten Flüssigkeit bis unter den Auswaschsprühkopf (20) zu gelangen, durch den Mikrofilter (16) abfliesst.

2. Trommelfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Wände (19) wenigstens annähernd parallel zur zentralen Achse (12) angeordnet sind.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Trommelfilter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zweite Wände (21) zur Aufteilung des Mikrofilters in Zellen vorgesehen sind, die wenigstens annähernd Umfangskreise der zentralen Achse (12) sind und sich vom Mikrofilter (16) nach aussen erstrecken.