DD160557A1 - Schwimmkornfilter und verfahren zur einlagerung von pulverfoermigen stoffen in das filterbett - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Entfernung von dispersen u. geloesten Stoffen aus Fluessigkeiten durch Flockung, Filtration, Adsorption u./o. Ionenaustausch bestehend aus einem schwimmenden Filterbett, in dem die pulverfoerm. Adsorbentien u./o. Ionenaustauscher eingelagert sind. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Filter mit schwimmenden koernigen Bett zu entw., der die gleichzeitige Flockungsfiltration u. die Behandlung mit in das Filterbett eingelagerten pulverfoerm. Adsorbentien u./o. Ionenaustauschern ermoegl.Die Beladung des Filterbetts soll ohne Kreislauffuehrung der Suspension moegl. sein.Erfindungsgemaess ist dem mit Adsorbentien u./o. Ionenaustauschern beladenen schwimm. koernigen Filterbett unterhalb ein unbeladenes schwimmendes koerniges Filterbett ohne trennende Vorrichtung vorgelagert,wobei die Schichthoehe des oberen Filterbetts etwa 1,0-1,5 m bei einem wirksamen Kornduchm. von 0,6-0,8 mm u. die Schichthoehe des unteren Filterbetts etw. 1,0-0,5 m bei einem wirksamen Korndurchm. von 1,0-1,5 mm unter Einhhaltung einer Gesamtschichthoehe von etwa 2,0 m betraegt u. die feinteiligen Adsorbentien u./o.Ioneaustausch. in pulverfoerm. Form von vorzugsw. 0,01-0,2 mm Korndurchm. vorl.

Description

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Schwimmkornfilter und Verfahren zur Einlagerung von pulverförmigen Stoffen in das Filterbett .

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Entfernung von dispersen und gelösten Stoffen aus Flüssigkeiten durch .Flockung, Filtration, Adsorption und/oder Ionenaustausch bestehend aus einem schwimmenden Filterbett in dem die pulverförmigen Adsorbentien und/oder Ionenaustau- . scher eingelagert sind« Sie betrifft weiterhin ein Verfahren zur Einlagerung der pulverförmigen Stoffe in das Filterbett.· Die Erfindung kann insbesondere bei der Aufbereitung von belasteten Bohwässern zu !Trinkwasser eingesetzt werden.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Die Vereinigung von Filtrations- und Adsorptionsvorgängen in einem Reaktor ist durch Einlagerung von pulverförmigen Adsorbentien in ein Filterbett aus schwimmenden körnigen Material möglich. Derartige Lösungen werden in den DE-OS 2427696 und 2&28118 beschrieben. Diese Konditionierung wird weitgehend durch die Ereislaufführung der Suspension von pulverförmigem Adsorbens bzw. durch abwechselndes Aufschwemmen von körnigem Filtermittel und pulverförmigem Adsorbens bis zum Erreichen der Gesamtschichthöhe erreicht. Die Kreislaufführung der Suspension von pulverförmiges! Adsorbens und/ oder Ionenaustauscher durch die Schwimiakomschicht wird solange wiederholt bis eine relative Klarheit des Filtrates erreicht ist. Diese Eückführung .der Suspension bedeutet eine erhebliche Komplizierung des an sich automatisierungsfreundlichen Verfahrens. In einer Ausführungsform der Erfindung nach der DE-OS 2427696 wird die

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Hauptmenge der pulverförmigen Stoffe in dem Teil der FiIterschient untergebracht, der der Eintrittsstelle der aufzubereitenden Flüssigkeit zugewandt ist. Diese Verfahrensweise ist jedoch bezüglich des Ansteigens des Druckverlustes beim Filtrationsvorgang und des Adsorptionsprozesses in Säulen ungünstig.

In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen das Filterbett·aus mehreren aufeinanderfolgenden Anschwemmungen von körnigen Materialien und pulverförmigen Adsorbentien aufzubauen. Dabei ist jedoch ein ständiger Filtermittelein- und -austrag erforderlich, der nur bei erheblichem Aufwand betriebssicher durchführbar ist.

Eine weitere Variante der DE-OS 2427696 betrifft die Zugabe von Flokkungsmitteln zur unbehandelten Flüssigkeit. Dabei bildet sich unterhalb der schwimmenden Filterschicht ein Schlammschwebebett aus, in dem der Hauptteil der ausgeflockten Stoffe zurückgehalten werden, der Rest - gelangt in die schwimmende Filterschicht· Es wurde jedoch festgestellt, daß schon geringe Mengen an Schlammflocken die in der Filterschicht eingelagerten Adsorbentien unwirksam machen. Wegen der Erhaltung des Schlammschwebebetts ist die zulässige Belastung (Volumenstrom/Flächeneinheit) des Filters auf niedrige Werte begrenzt (im Beispiel 5 m/h). In der DE-OS 2427696 werden auch zweischichtige Schwimmkornfilter unterschiedlicher Körnung verwendet. Die genannten Eaenteile werden jedoch dadurch nicht überwunden.

Die DE-OS 2628118 stellt eine Weiterentwicklung der DE-OS 2427696 dahingehend dar, daß die pulverförmigen Stoffe mit hoher ^Strömungsgeschwindigkeit dem Trägermaterial zugeführt werden. Eine Kreislaufführung der Suspension ist aber weiterhin erforderlich.

Ein Zweischichtfilter aus schwimmenden körnigen Material mit darunter angeordneten Schlammschwebebett wird auch in der DE-OS 2427696 beschrieben. Die Einlagerung von pulverförmigen Aasorbentien bzw. Ionenaustauschern ist nicht vorgesehen.

Ziel der Erfindung

!Das Siel der Erfindung besteht in der Durchführung der Prozesse der Flockung, Filtration, Adsorption und/oder Ionenaustausch in einer Einrichtung, wobei die störende Überlagerung der Prozesse vermieden werden soll. "Weiterhin soll die Leistungsfähigkeit der bekannten Einrichtungen wesentlich gesteigert werden. Es ist ferner Ziel der Erfindung, die Einbringung der pulverförmigen Adsorbentien und/oder Ionenaustauscher

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wesentlich zu vereinfachen.

Wesen der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Filter mit schwimmenden körnigen Bett zu entwickeln, der die gleichzeitige Flockungsfiltration und die Behandlung mit in das Filterbett eingelagerten pulverförmigen Adsorbentien und/oder Ionenaustauschern ermöglicht.

Es ist weiterhin Aufgabe der Erfindung ein Verfahren .zu entwickeln, mit den die Beladung des Filterbetts mit pulverförmigen Stoffen ohne Kreislaufführung der Suspension möglich wird.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß üem mit ,Adsorbentien und/oder Ionenaustauschern beladenen schwimmenden körnigen Filterbett unterkalb ein unbeladenes schwimmendes körniges Filterbett ohne-trennende Vorrichtung vorgelagert ist, wobei die Schichthöhe des oberen Filterbetts etwa 1,0 - 1,5 m bei einem wirksamen Korndurchmesser von 0,6 0,8 mm und die Schichthöhe des unteren·Filterbetts etwa 1,0 - .0,5 m bei einem wirksamen Korndurchmesser von 1,0 - 1,5 mm unter Einhaltung einer Gesamtschichthöhe von etwa 2,0 m beträgt und die feinteiligen Adsorbentien und/oder Ionenaustauscher in pulverförmiger Form von vorzugsweise 0,01 - 0,2 mm Korndurchmesser vorliegen.

Der Aufbau des zweischichtigen schwimmenden Filterbetts erfolgt dadurch, daß die pulverförmigen Adsorbentien und/oder Ionenaustauscher, in einer Menge bis zu 5 kg pro m der oberen Schicht des Filterbetts in einer Anschwemmung mit einer Anschwemmgeschwindigkeit von - 50 m/h durch die vorgelagerte Schicht in die obere Schicht des schwimmenden Filterbetts ohne Kreislaufführung der Suspension eingelagert werden. Überraschenderweise wurde gefunden, daß bei .der angegebenen Dimensionierung des Filterbetts bei hoher Anschwemmgeschwindigkeit der Suspension sofort ein klarer Überstau erreicht wird und sich die pulverförmigen Stoffe nahezu vollständig in der oberen Schicht anreichern. Weiterhin wurde gefunden, daß die Abscheidung der ausgeflockten Wasserinhaltsstoffe bei der angegebenen Ausbildung des unteren.Filterbetts ausschließlich dort erfolgt, somit wird die Aktivität der Adsorbentien bzw. Ionenaustauscher in der oberen Schicht durch keine ausgeflockten Stoffe negativ beeinflußt.

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Ausführungsbeispiel 1

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel und anhand der zugehörigen Zeichnung erläutert werden:

Ein Pilter mit körnigem schwimmendem Bett z. B. nach WP 129168 wird zur Plockungsfiltration von Oberflächenwasser in der Trinkwasseraufbereitung eingesetzt. Zur Eliminierung von geschmacksbeeinträchtigenden Spurenstoffen ist der zeitweilige Einsatz von ,Aktivkohlepulver vorgesehen.

Der Rohwasserzulauf erfolgt im Behälter 1 mittig durchweinen Trichter mit Prallplatte, 2·-

Das zu filtrierende Rohwasser durchströmt das Pilter 3, 4 von unten nach oben, tritt durch den Düsenboden 5 und den Piltratüberstau 6 und wird über den Ablauf 7 abgezogen.

Das Pilter besteht aus zwei Schichten. Die untere Schicht 3 wird aus einem körnigen Material mit einem mittleren Durchmesser von 1,2 mm, einer Dichte von ca. 0,8 bis 0,9 g/cm bei einer Schichthöhe von 0,8 m gebildet. Die obere Schicht 4 besteht aus Polystyrol vorgeschäumt mit einem wirksamen Korndurchmesser von 0,65 mm und einer Dichte von 0,06 g/cm . Die Schichthöhe beträgt 1,2 m. Der mögliche spezifische Durch-

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satz wurde durch kleintechnische Versuche mit 8 bis 10 m /m /h ermittelt. Die zur Konditionierung erforderliche Aktivkohleaufschwemmung wird im Vorratsbehälter 8 hergestellt und jeweils nach einer Arbeitsphase des Filters und abgeschlossener Rückspülung in das körnige Material eingetragen und eingelagert.

Um die Größe des Vorratsbehälters 7 bei Verzicht auf Kreislaufführung in Grenzen zu halten wird der Rohwasserzulauf bei der Konditionierung nicht unterbrochen und durch diese Verdünnung der Suspension die notwendige Konzentration von C,2 - 0,5 % für die Anschwemmung erreicht. Die Anschwemmungsgeschwindigkeit beträgt 50 m/h. Die obere Pilterschicht wird mit 5 kg/m Aktivkohle beladen. Durch die Anschwemmgeschwindigkeit von 50 m/h entstehen Druckverluste im Filterbett bis. zu 100 KPa, so daß rohwasserseitig die notwendigen Druckverhältnisse garantiert werden müssen, um den Rückfluß der A_Kohle-Suspension in die Rohwasserseite zu verhindern. .Andere Möglichkeiten in dieser Hinsicht bestehen in der Verringerung der Anschwemmgeschwindigkeit und in der Anordnung einer Rückschlagklappe. Kit dem derart konditionieren Pilter ist bei einer Arbeitsphase von ^ 12 h ein gegenseitig unbeeinflußter Ablauf von Plockungsfiltration und Adsorption entsprechend der

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schwankenden Rohwassergüte und dem spezifischen Durchsatz möglich.

Ausführungsbeispiel 2

Bei mittel- bis starkbelastetem Oberflächenwasser kann zur Durchsatzerhöhung und/oder Güteverbesserung der Prozeßablauf nach Ausführungsbeispiel 1 durch die Sedimentation in der Form Flockung-Sedimentaljion-Adsorption ergänzt werden» Dazu wäre beispielsweise die Anordnung von Schrägklärern nach WP 110 612 unterhalb des schwimmenden körnigen PiI-

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termittel mit gleichem spezifischen Durchsatz von S bis 10 m /m /h wie der der Filtration/Adsorption in den schwimmenden körnigen Filtermitteln möglich.

Claims (3)

Erfindungsanspruch

1« Einrichtung zur Entfernung von gelösten Stoffen aus'Flüssigkeiten durch Flockung, Filtration, Adsorption und/oder Ionenaustausch in einem schwimmenden Filterbett, in dem feinteilige Adsorbentien und/ oder Ionenaustauscher eingelagert sind, gekennzeichnet dadurch, daß dem mit Adsorbentien und/oder Ionenaustauschern beladenen Filterbett (4) unterhalb ein unbeladenes Filterbett (3) ohne trennende Vorrichtungen vorgelagert ist, wobei die Schichthöhe des oberen Filterbetts (4) etwa 1,0 - 1,5 m bei einem wirksamen Korndurchmesser von 0,6 - 0,8 mm und die Schichthöhe des unteren Filterbetts etwa 1,0 — 0,5 π bei einem wirksamen Korndurchmesser von 1,0 - 1,5 mm unter Einhaltung einer Gesamtschichthöhe von etwa 2,0 m beträgt und die feinteiligen Adsorbentien und/oder Ionenaustauscher in pulverförmiger Form von vorzugsweise 0,01 - 0,2 mm Korndurchmesser vorliegen.

2. Verfahren zum Aufbau eines schwimmenden Filterbetts nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die pulverförmigen Adsorbentien.und/

3 oder Ionenaustauscher in einer Menge bis zu 5 kg pro m der oberen Schicht des Filterbetts in einer Anschwemmung mit einer Anschwemmgeschwindigkeit von - 50 m/h durch die vorgelagerte Schicht in die obere Schicht des schwimmenden Filterbetts ohne Kreislaufführung eingelagert werden.