DE10116126A1

DE10116126A1 - Filtrationsvorrichtung zur Reinigung faserhaltiger Abwässer

Info

Publication number: DE10116126A1
Application number: DE10116126A
Authority: DE
Inventors: Gottlieb Hupfer; Raiko Hentschel
Original assignee: ENVIRO CHEMIE GmbH
Current assignee: ENVIRO CHEMIE GmbH
Priority date: 2001-03-30
Filing date: 2001-03-30
Publication date: 2002-11-28

Abstract

Bei einer Filtrationsvorrichtung zur Reinigung faserhaltiger und/oder faserartiger Abwässer bei der in einem geschlossenen Behälter, der unter Druck betrieben wird, mindestens zwei Filterschichten übereinanderliegend angeordnet sind, mit einem Zulauf und einem Ablauf für das Rohwasser, so daß ein Durchströmen der Filterschichten von oben nach unten erfolgt, und einer Rückspülvorrichtung durch die ein Rückspülen der Filterschichten entgegen der Strömungsrichtung der Filtration erfolgen kann, sollen höhere Filterzyklen und eine Erhöhung der Filterstandzeiten erzielt werden. Dies wird dadurch erreicht, daß die Zufuhr des Rohwassers in einen Rohwasserverteiler (7) mündet, der in die oberste Filterschicht (4) hineinragt, und wobei die oberste Filterschicht (4) aus einem organischen Kunststoffmaterial mit einer Korngröße von 1 bis 5 mm und einer Rohdichte von 1,1 bis 2,0 g/cm·3· besteht.

Description

Bei üblichen Filtrationsvorrichtungen sind unterschiedliche mechanische Trennverfahren bekannt, mit denen Partikel aus Ab wasser abgetrennt werden können. Ein derartiges bekanntes phy sikalisches Verfahren ist die Raum- bzw. Tiefenfiltration. Mit Raum- oder Tiefenfiltration werden Abtrennverfahren für Parti kel aus Fluiden bezeichnet, bei denen die Poren des Filterme diums deutlich größer sind als die abzuscheidenden Partikel. Durch das Filtermedium, das mit dem zu reinigenden Abwasser von oben nach unten durchströmt wird, können die Partikel me chanisch zurückgehalten und an dessen Oberfläche abgelagert werden.

Aus dem Fachbuch "ATV-Handbuch, Industrieabwasser Grundlagen", 4. Auflage 1999, Kapitel 9.1.53, ist der prinzipielle Aufbau einer derartigen Filtrationsvorrichtung bekannt. Das Filterme dium befindet sich dabei in einem zylindrischen Druckbehälter, wobei eine Durchströmung des Filtermediums von oben nach unten erfolgt. Als Filtermedium werden dabei Quarzsand, Kies, An thrazit oder Aktivkohle eingesetzt.

Wie es aus dieser Druckschrift ersichtlich ist, kann das Fil termaterial entweder aus einer Schicht oder aus zwei bzw. meh reren übereinanderliegenden Schichten bestehen. Bei einer Fil trationsvorrichtung mit mehreren Schichten besteht die obere Schicht in der Regel aus relativ groben Material von geringer Dichte, die darunterliegende Schicht besteht dann aus feinerem material mit höherer Dichte.

Ziel einer derartigen Tiefenfiltration ist ein weitgehend par tikelfreies Filtrat zu erzeugen, wobei die Partikel d. h. Fest stoffe im Raum bzw. in der Tiefe des Filtermediums abgeschie den werden sollen. Bei der Filtration von faserhaltigen Abwäs sern besteht das Problem darin, daß sich die abzuscheidenden Fasern hauptsächlich auf der oberen Schicht des Filtermediums ablagern, was zu einer unerwünschten Oberflächenfiltration, d. h. ungenügenden Tiefenfiltration führt. Im Betrieb führt dieser Effekt bei den aus dem Stand der Technik bekannten Fil trationsvorrichtungen dazu, daß die Partikelabscheidung un gleichmäßig über die Schichttiefe des Filtermediums erfolgt und dies zu einem schnellen Verstopfen der Filtrationsvorrich tung führt. Aus diesem Grund muß die Filtrationsvorrichtung häufig gereinigt werden.

Eine Reinigung des Filtermediums erfolgt in der Regel durch Spülung nur mit Klarwasser oder einer kombinierten Luft/ Klarwasserspülung, wobei die Strömungsrichtung umgekehrt ist, d. h. das Durchströmen von unten nach oben erfolgt (Rückspü len). Bei dem Rückspülvorgang kann allerdings nur eine unzu reichende Reinigung des Filtermediums erreicht werden, so daß es langfristig zu einer Zusetzung des Filterbettes mit Schmutzagglomerat kommt und somit die Filterleistung mit der Einsatzzeit der Filtervorrichtung abnimmt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, die zuvor be schriebenen Nachteile zu verbessern, und insbesondere höhere Filterzyklen und eine Erhöhung der Filterstandzeiten zu erzie len.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Zufuhr des Rohwas sers in einen Rohwasserverteiler mündet, der in die oberste Filterschicht hineinragt, und wobei die oberste Filterschicht aus einem spezifischen organischen Kunststoffmaterial mit ei ner Korngröße von 1 bis 5 mm und einer Rohdichte von 1,1 bis 2,0 g/cm³ besteht.

Durch die spezielle Anordnung und Ausbildung des Rohwasserver teilers wird ein gleichmäßiges Anströmen des Filterbettes er reicht. Die Verwendung von organischem Kunststoffmaterial als oberste Filterschicht, wobei das Kunststoffmaterial eine re gelmäßige Form und eine glatte Oberfläche aufweist, verhindert weitgehend eine Anlagerung der Faserstoffe an den Kunststoff teilchen. Hierdurch und durch die Wahl des Korngrößenspektrums kann eine ausreichende Tiefenfiltration erreicht werden. Wei terhin wird hierdurch die Filterstandzeit sowie die Filterlei stung erhöht. Beim Rückspülen mit der Filtrationsvorrichtung ist eine Reinigung der obersten Filterschicht wesentlich ver bessert, da die Faserstoffe leicht von dem Kunststoff abge spült werden können und durch die geringe Dichte des Filterma terials der obersten Filterschicht und die gleichmäßige Ober fläche der Kunststoffteilchen eine bessere Fluidisierung der obersten Filterschicht erreicht wird. In einer Weiterbildung des Erfindungsgedankens ist es vorgesehen, an dem Rohwasser verteiler gleichmäßig verteilt Druckluftdüsen anzuordnen, die mit einem Druckluftzuführsystem verbunden sind. Hierdurch kann in beliebig wählbaren Intervallen eine Wiederauflockerung der sich mit Faserstoffen zusetzenden obersten Filterschicht er reicht werden. Der Filter muß zum Zwecke dieser Spülung nicht komplett rückgespült werden, so daß die Intervalle zur Rück spülung wesentlich erhöht werden können.

Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel, das in der Zeichnung dargestellt ist, näher erläutert.

Es zeigt:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Fil trationsvorrichtung.

Die in der Fig. 1 schematisch dargestellte Filtrationsvorrich tung 1 wird insbesondere zur Rückhaltung von faserartigen bzw. faserhaltigen suspendierten Feststoffen aus Produktionsabwäs sern eingesetzt. Hierbei können die faserartigen/faserhaltigen Feststoffe, die nachfolgend als Faserstoffe bezeichnet werden, sowohl organische als auch anorganische Stoffe sein. Bei der erfindungsgemäßen Filtrationsvorrichtung wird als mechanisches Trennverfahren die Tiefenfiltration eingesetzt, die in ihren prinzipiellen Grundlangen bereits in der Beschreibungseinlei tung erläutert und dem Fachmann auch grundsätzlich bekannt sind.

Wie es aus der Fig. 1 ersichtlich ist, besteht die Filtrati onsvorrichtung 1 aus einem geschlossenen zylindrischen Behäl ter 2, der unter Druck (1 bis 6 bar) betrieben wird. Die Fil trationsvorrichtung 1 ist als Zweischichtfilter ausgebildet, wobei auch weitere Schichten vorgesehen werden können. Hierzu ist im unteren Bereich des Behälters 2 ein horizontal angeord neter Filterboden 3 vorgesehen, auf dem zwei übereinanderlie gende Schichten aus Filtermaterial aufliegen. Die obere Fil terschicht 4 besteht aus einem organischen Kunststoffmaterial, wobei das Material eine Korngröße von 1 bis 5 mm hat und eine Rohdichte von 1,1 bis 2,0 g/cm³, vorzugsweise 1,4 g/cm³ auf weist. Das Kunststoffmaterial zeichnet sich durch eine regel mäßige Form und eine glatte Oberfläche aus, so daß es schmutz abweisende Eigenschaften aufweist. Das Kunststoffmaterial zeichnet sich weiterhin durch folgende Eigenschaften aus:

- hohe Steifheit, Härte und Zähigkeit;
- gute chemische Beständigkeit gegen Lösemittel, Mineralöle und Alkalien;
- hoher Widerstand gegen thermischen und oxidativen Abbau.

Die darunterliegende Filterschicht 5 kann aus einem üblichen Filtermaterial bestehen. Hierfür kann Quarzsand, Kies, Anthra zit oder Aktivkohle eingesetzt werden. Das Filtermaterial der unteren Filterschicht weist eine kleinere Korngröße und eine höhere Rohdichte auf als das Kunststoffmaterial der darüber liegenden oberen Filterschicht 4.

Im oberen Bereich des Behälters 2 ist ein rohrförmiger Zulauf 6 für das Rohwasser vorgesehen (als Rohwasser wird nachfolgend das zu filtrierende mit den faserhaltigen Feststoffen ver schmutzte Abwasser bezeichnet) wobei der rohrförmige Zulauf mittig in dem Behälter 2 vertikal nach unten verläuft und in einen Rohwasserverteiler 7 mündet, der in die oberste Filter schicht 4 hineinragt. Der Zulauf für das Rohwasser kann selbstverständlich auch anders ausgebildet und angeordnet sein. Der Rohrwasserverteiler 7 weist in der Horizontalen an geordnete, sternförmig nach außen verlaufende Rohrabschnitte auf. Die Rohrabschnitte weisen gleichmäßig über ihre Länge verteilt Auslaßöffnungen 7a für das Rohwasser auf, so daß das Rohwasser über den gesamten Querschnitt des Behälters 2 in die obere Filterschicht 4 eingebracht werden kann. Der Rohwasser verteiler kann selbstverständlich auch anders ausgebildet sein. Er muß im wesentlichen derart ausgebildet sein, daß eine gleichmäßige und nicht turbulente oder schwach turbulente An strömung des gesamten Filterquerschnitts gewährleistet ist.

Der Rohwasserverteiler 7 ist höhenverstellbar angeordnet, wo bei seine Eintauchtiefe derart gewählt werden kann, daß er un mittelbar an der Oberkante 8 der oberen Filterschicht 4 bis maximal 800 mm tief in die Filterschicht 4 hineinragen kann. An der Unterseite des Behälters ist ein rohrförmiger Ablauf 9 für das filtrierte Wasser vorgesehen.

Weiterhin sind an den Rohrabschnitten des Rohwasserverteilers 7 gleichmäßig verteilt Druckluftdüsen 10 angeordnet, die mit einem Druckluftzuführsystem 11 in Verbindung stehen. Das Druckluftzuführsystem 11 ist in der Zeichnung nur schematisch durch eine aus dem Behälter geführte Leitung angedeutet. Über das Druckluftzuführsystem 11 und die Druckluftdüsen 10 kann Druckluft mit einem Überdruck von 1 bis 6 bar in die obere Filterschicht 4 eingeblasen werden. Während des Eindringens von Druckluft in die obere Filterschicht wird dabei die Fil tration, d. h. die Zufuhr von Rohwasser unterbrochen.

Das Einblasen von Druckluft in die obere Filterschicht bewirkt eine Wiederauflockerung der sich mit Faserstoffen zusetzenden Filterschicht 4. Dieser Vorgang kann in frei wählbaren Inter vallen wiederholt werden. Die eingebrachte Luft kann über ein Überdruckventil aus dem Behälter 2 entweichen.

Die erfindungsgemäße Filtrationsvorrichtung 1 ist zusätzlich mit einer Rückspülvorrichtung ausgestattet. Diese Rückspülvor richtung ist an sich aus dem Stand der Technik bekannt. Die Rückspülvorrichtung besteht hierbei aus einer am Boden des Be hälters 2 angeordneten Rückspülwasser-Zufuhrleitung 12, durch die das Rückspülwasser in den Behälter eingebracht werden kann, sowie einer am Oberteil des Behälters 2 angeordneten Rückspülwasser-Ablaufleitung 13. Weiterhin ist eine Zufuhrlei tung 14 für Druckluft im Boden des Behälters 2 vorgesehen, die mit dem als Düsenboden 15 ausgebildeten Filterboden 3 in Ver bindung steht. Eine Reinigung der Filtrationsvorrichtung er folgt durch Einbringen von Rückspülwasser sowie von Druckluft über den Düsenboden, wobei die Strömungsrichtung umgekehrt der Strömungsrichtung bei der Filtration ist, d. h. von unten nach oben verläuft.

Die Rückspülvorrichtung kann alternativ hierzu auch nur mit einer Wasserspülung ausgestattet sein.

Claims

1. Filtrationsvorrichtung zur Reinigung faserhaltiger und/oder faserartiger Abwässer bei der in einem geschlos senen Behälter, der unter Druck betrieben wird, minde stens zwei Filterschichten übereinanderliegend angeordnet sind, mit einem Zulauf und einem Ablauf für das Rohwas ser, so daß ein Durchströmen der Filterschichten von oben nach unten erfolgt, und einer Rückspülvorrichtung durch die ein Rückspülen der Filterschichten entgegen der Strö mungsrichtung der Filtration erfolgen kann, dadurch ge kennzeichnet, daß die Zufuhr des Rohwassers in einen Roh wasserverteiler (7) mündet, der in die oberste Filter schicht (4) hineinragt, und wobei die oberste Filter schicht (4) aus einem organischen Kunststoffmaterial mit einer Korngröße von 1 bis 5 mm und einer Rohdichte von 1,1 bis 2,0 g/cm³ besteht.

2. Filtrationsvorrichtung nach Patentanspruch 1, wobei der Rohwasserverteiler (7) höhenverstellbar ausgebildet ist und seine Eintauchtiefe derart gewählt werden kann, daß er unmittelbar an der Oberkante (8) der Filterschicht (4) bis maximal 800 m tief in die Filterschicht (4) hineinra gen kann.

3. Filtrationsvorrichtung nach Patentanspruch 1 oder 2, wo bei der Rohwasserverteiler (7) aus sternförmig angeordne ten Rohrabschnitten besteht, die jeweils gleichmäßig ver teilt angeordnete Auslaßöffnungen (7a) für das Rohwasser aufweisen.

4. Filtrationsvorrichtung nach einem der vorstehenden Pa tentansprüche, wobei an dem Rohwasserverteiler (7) gleichmäßig verteilt Druckluftdüsen (10) angeordnet sind, die mit einem Druckluftzuführsystem (11) in Verbindung stehen.