DE102005057530A1

DE102005057530A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Filtration

Info

Publication number: DE102005057530A1
Application number: DE102005057530A
Authority: DE
Inventors: Reinhard Bott; Thomas Langeloh
Original assignee: Bokela Ingenieurgesellschaft fuer Mechanische Verfahrenstechnik mbH
Current assignee: Bokela Ingenieurgesellschaft fuer Mechanische Verfahrenstechnik mbH
Priority date: 2005-12-01
Filing date: 2005-12-01
Publication date: 2007-06-06

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren für die Filtration von Schlammmaterial von industriellem und kommunalem Abwasser durch Bilden eines dünnen Films von Schlammmaterial auf einem Filtermedium. Die Erfindung betrifft auch eine Filtervorrichtung für die Filtration von Schlammmaterial, wobei Ausgleichsmittel zum Steuern der Dicke des Films an Schlammmaterial auf weniger als 2 mm vorgesehen sind.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Filtervorrichtung für die Filtration von Schlammmaterial von industriellem und kommunalem Abwasser.
Wasser wird in industriellen, kommerziellen und häuslichen Umgebungen intensiv verwendet, insbesondere während der Herstellung von Nahrungsmitteln, einschließlich des Reinigens von Behältern, Kochgeräten und Utensilien, die sowohl beim Kochen als auch auf dem Gebiet der menschlichen Hygiene verwendet werden. Dies erzeugt eine entsprechende Menge von Abwasser, welches typischerweise eine wesentliche Menge an organischem Material enthält, einschließlich festem Teilchenmaterial und Schlamm. Schlamm, der in das öffentliche Abwassersystem eindringt, kann in Abwasserbehandlungsanlagen zu erheblichen Kosten behandelt werden. In industriellen und kommerziellen Umgebungen ordnen einige örtliche Regierungen die Verwendung von Schlammfallensammeleinheiten an, um das Schlammvolumen, das in das öffentliche Abwassersystem eindringt, zu minimieren.
Der Bau von Schlammfallen ist aus dem Stand der Technik bekannt. Herkömmliche Schlammfallensammeleinheiten bestehen aus Absetztanks zum Sammeln von Schlamm und anderem organischem Material. Die Schlammfallensammeleinheiten sind typischerweise als Teil des Abwasserströmungsweges von der Quelle des Abwassers zu beispielsweise einer kommunalen Abwasserleitung, angeordnet. Die Schlammfallensammeleinheiten können den Schlamm von dem Abwasser nicht effizient abtrennen, da der Durchfluss dort hindurch das Absetzen des Schlammes behindert. Da Schlamm und festes Teilchenmaterial in der Schlammfalle zunehmen, neigt der Wirkungsgrad der Schlammfalle dazu, abzunehmen. Übermäßiger Schlamm in Abwassersystemen kann zu übermäßigem Bakterienbefall führen, kann Ungeziefer oder Insekten anlocken, kann zu verstopften Leitungen und verringerten Strömungsraten in Ausgüssen führen, und kann üblen Gerüchen erlauben, durch Abwasserabflüsse in Gebäude einzudringen. Dementsprechend können herkömmliche Schlammfallensammeleinheiten die regelmäßige Wartung eines Schlammentfernungsspezialisten zum Öffnen der Falle und Entfernen des Schlamms und anderem Material, das sich darin angehäuft hat, erfordern.
Der Abwasserschlamm unterscheidet sich durch einen hohen organischen Anteil in der Feststoffzusammensetzung und weist daher einen sehr hohen Filtrationswiderstand auf, der entscheidend durch ein kompressibles Materialverhalten verursacht wird. Ferner ist die zu entwässernde Schicht häufig durch einen höheren kapillaren Eintrittsdruck als die Betriebsfiltrationsdruckdifferenz gekennzeichnet.
Die europäische Patentanmeldung Nr. 0,373,048 lehrt eine Abwasserfiltereinheit mit einem Filter innerhalb eines Sammelkörpers zum Entfernen fester organischer Materie von dem Abwasser. Diese Filtereinheit arbeitet auf einem Prinzip ähnlich dem einer herkömmlichen Schlammfalle, wobei Teilchenmaterial entweder an die Oberfläche treibt oder sich am Boden des in dem Sammelkörper aufbewahrten Wassers absetzt. An Stelle der Verwendung von Leitblechen, um das Verwirbeln des Wassers zu verhindern, das sich durch die Sammeleinheit bewegt, wird ein nicht verformbarer Filtersack verwendet, um das Teilchenmaterial zurückzuhalten.
Es ist Stand der Technik in der Abwasserreinigung, die festen Teilchen in Tiefbettfiltern unter Verwendung faserartiger Bänder abzutrennen, die reich sind an einer inneren Oberfläche, um die Teilchen zu fixieren. Diese Technologien sind bekannt unter Schlüsselwörtern wie: Fließfiltern, Papierbandfiltern, geneigten Bettfiltern und Saugbandfiltern.

Die europäische Patentanmeldung Nr. 0,687,493 lehrt ein Gerät zum Wiederaufbereiten organischer Verbindungen aus dem Abwasser. Das Gerät weist einen Sammelkörper, der entweder einen festen trommelartigen Siebkäfig enthält, der mit einem Filtersack oder einem auf Strukturträgern angeordneten Filtersack ausgekleidet ist, und eine Pumpe zum Zurückpumpen des Filtrats in den Sammelkörper, auf.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Filtervorrichtung bereitzustellen, das die effiziente Trennung und Entwässerung von Schlämmen, insbesondere die aus einer biologischen Abwasserbehandlung kommen, erlaubt.

Diese und andere Ziele der Erfindung werden erreicht durch ein Verfahren zum Zurückhalten von Schlammmaterial aus industriellem und kommunalem Abwasser, durch Bereitstellen des Schlammmaterials auf einem Filtermedium und Filtrieren des Schlammmaterials durch Anlegen einer Druckdifferenz, wobei ein Filterkuchen an festem Schlammmaterial auf der Oberfläche eines Filtermediums gebildet wird, und der Filterkuchen schließlich von dem Filtermedium abgetrennt wird. Die Verbesserung bei diesem Verfahren gemäß der Erfindung umfasst das Ausbilden des Filterkuchens als einen dünnen Film mit einer Dicke von weniger als 2 mm. Noch bevorzugter beträgt die Filmdicke weniger als 1 mm und liegt am vorteilhaftesten in einem Bereich von 0,3–0,5 mm. Aufgrund der dünnen Filmdicke der Schlammschicht gemäß der Erfindung, kann die Reduzierung der Restfeuchte bevorzugt durch thermische Entwässerungsmaßnahmen effizient erreicht werden.

Durch dieses Verfahren ist es möglich, effizient Schlämme zu entwässern, die von einer biologischen Abwasserbehandlung kommen. Der Abwasserschlamm unterscheidet sich durch einen hohen Anteil an organischem Material in der Festmaterialzusammensetzung und weist deshalb einen sehr hohen Filtrationswiderstand auf, der durch ein kompressibles Materialverhalten verursacht wird. Folglich zeigt die zu entwässernde Filmschicht normalerweise einen höheren kapillaren Eintrittsdruck als die Betriebsfiltrationsdruckdifferenz. Das Filtermedium kann aus einem beliebigen geeigneten Material sein, insbesondere einem Filtertuch oder einer Filtermembran. Üblicherweise zeigt das Filtermedium unter einer Filterhilfsschicht einen höheren kapillaren Eintrittsdruck als die Filterhilfsschicht.

Zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung ist es zweckmäßig, dass zur Steuerung des Films Ausgleichsmittel verwendet werden, um die Kuchenbildungsphase zu begrenzen und/oder die Struktur des Films durch Verdichten des Films oder durch Bilden von Poren und Abflusskanälen in dem Film zu beeinflussen.

Vorzugsweise begrenzen die Ausgleichsmittel die Kuchenbildungsphase durch Abstreifen des überschüssigen Schlammes, der aufgrund seines viskosen Verhaltens durch die rotierende Filteroberfläche aus der Suspension abtransportiert wird. Die Begrenzung der Kuchenbildung ist eine erste Maßnahme zum Steuern der Kuchendicke.

Durch Verdichten des Films wird eine signifikante Reduzierung des Porenvolumens erreicht, und der Entwässerungsprozess wird verbessert. Zusätzlich können die Entwässerungsqualitäten des Films durch Erzeugen von Abflusskanälen in der Filmschicht verbessert werden. Diese Abflusskanäle können als strukturierte Oberflächen der die Filmschicht berührenden Ausgleichsmittel erzeugt werden.

Durch Verwendung der Ausgleichsmittel wird die Dicke der Filmschicht ausgeglichen und daher eine Filmschicht aufgebaut, die vorzugsweise homogen und gleichmäßig zu entwässern ist. Ferner können die Ausgleichsmittel die Filmschicht in ihrer Bulkstruktur beeinflussen, so dass eine Verdichtung des Films möglich ist, was den Entwässerungsprozess erleichtert.

Es ist auch zweckmäßig, mehrere Ausgleichsmittel bereitzustellen, die nach der Filmbildung zum Einsatz gebracht werden. Unter diesem Aspekt können die Ausgleichsmittel auch nach dem Filmauswurf für die Homogenisierung und Porenglättung des Filtermediums eingebaut werden.

Vorteilhafterweise wird eine Filterhilfsschicht auf dem Filtermedium gebildet. Durch eine Filterhilfsschicht wird die Abtrennqualität der Filmschicht verbessert und die empfindliche Oberflächenstruktur des Filtermediums geschützt. Die Filterhilfsschicht kann vor der Filtration des Abwassers durch ein Vorfiltrationsverfahren gebildet werden. Zu diesem Zweck wird das Filtermedium in eine Zuführeinheit eingetaucht, die Filterhilfsmaterial in Suspensions- oder Lösungsform enthält, während eine Druckdifferenz angelegt wird.

Vorzugsweise wird die Filterhilfsschicht auf dem Filtermedium in einer definierten Dicke und/oder einem definierten Oberflächenprofil durch zumindest teilweises Eintauchen des Filtermediums in eine Suspension oder eine Lösung, die Filterhilfsmaterial enthält, oder durch Aufsprühen einer Suspension oder Lösung, die Filterhilfsmaterial enthält, auf das Filtermedium gebildet.

Als Filterhilfsmaterial können insbesondere einfach zu filtrierende Materialien wie Kartoffelstärke oder Kohle verwendet werden. Es ist vorteilhaft, wenn das verwendete Filterhilfsmaterial einen hygienischen Effekt, beispielsweise keimbildungshemmende oder keimtötende oder andere bevorzugte Eigenschaften wie einen hohen Entsorgungswert, insbesondere einen hohen kalorischen Wert für eine verbesserte Nachbehandlung, wie Verbrennungs- oder Kompostierungsprozesse, aufweist.

Es ist geeignet, wenn die Abtrennung des Films von dem Filtermedium durch eine Trenneinheit durchgeführt wird.

Die Filmschicht, die entwässert wurde, kann beispielsweise durch ein Schabmesser mit glatter oder strukturierter Schneidkante mit oder ohne ein Schrittsteuersystem der Messerbewegung entfernt werden, während das Filtermedium sich unter geschlossenem Vakuum oder Überdruck befindet.

Die Abtrennung der Filmschicht kann auch durch Abwickeln mit einer Rolle/Messer-Kombination realisiert werden.

Ferner ist es vorstellbar, dass die Abtrennung der Filmschicht durch ein Luftstrahlmesser oder eine Saugrolle oder einen Saugschuh realisiert wird.

Es ist auch zweckmäßig, eine Abtrennung der Filmschicht in verschiedenen Schichten durch Verwendung eines Mehrfachschabers durchzuführen, der eine Abtrennung des Films in verschiedenen Entwässerungszonen realisiert.

Gemäß der Erfindung wird der Film einer Restfeuchtereduzierungsbehandlung nach der Filtration unterzogen. Die Restfeuchtereduzierungsbehandlung kann durch Abpressen der Filmschicht mit Rollen oder rotierenden Pressbändern oder geeigneten thermischen Verfahren wie einem beheizten Schabmesser durchgeführt werden. Die abgeschabte Filmschicht kann auch einer weiteren thermischen Trocknung durch Kontakttrocknung, Strahlungstrocknung oder pneumatischer Trocknung zugeführt werden.

Bevorzugt ist es möglich, die Restfeuchtebehandlung durch Erwärmen oder Trocknen durch Mikrowelle oder Infrarotstrahlung oder Waschen der Filmschicht mittels Sprühbalken zum Zweck des Austausches der geladenen Mutterflüssigkeit zu realisieren.

Für eine Verbesserung des Entwässerungsprozesses kann die Filmoberfläche durch eine profilierte Oberfläche des Filterhilfsmaterials und folglich durch profilierte Rollen, Gummiquetscher, Messer und Kardätschenrollen erhöht werden. Ein zusätzlicher Entwässerungseffekt kann auch durch Verwendung geeigneter Gummiquetscher, Messer, Kardätschenrollen usw. er reicht werden, um Poren, Kanäle usw. in den luftundurchlässigen Film einzubringen, um eine teilweise Evakuierung der Poren des Filtermediums unter der Filmschicht zu erreichen.

Andere Entwässerungshilfen oder Additive können auch über einen Sprühbalken dosiert werden.

Zusätzlich ist es vorstellbar, dass ein Filmschichtverdichtungsprozess nach der Filtration durch die Anwendung einer Ultraschalleinheit durchgeführt wird.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung kann durch Einbau der Filtrationseinheit oder zumindest der Entwässerungszone in eine Kabine erreicht werden. Auf diese Weise können nicht nur übel riechende Gase aufgefangen werden, sondern auch die thermischen Entwässerungsmittel können wegen der Isolierungseffekte der Kabine verbessert werden.

In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Abtrenngeschwindigkeit des Films von dem Filtermedium durch eine Bewegung der Abtrenneinheit gesteuert.

Wenn beispielsweise ein Schabmesser als Abtrenneinheit verwendet wird, werden die Messerbewegung und damit der Verbrauch der Filterhilfsschicht durch Abriebprozesse über die Messung des Suspensionsspiegels eingestellt. Typischerweise wird die Filterhilfsschicht während eines Abschabzyklus durch Reibung um etwa 1 bis 30 μm abgerieben. Die Regulierung der Messerbewegung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Suspensionsspiegel gemessen und bei einer konstanten Suspensionszuführung bewertet wird. Unter der Bedingung, dass der Suspensionsspiegel um einen einstellbaren Prozentbereich ansteigt, da Schlammmaterial die Poren der Filterhilfsschicht verstopft, wird das Messer näher an die Oberfläche der Filterhilfsschicht heran bewegt, um verstopfendes Schlammmaterial von der Filterhilfsschichtoberfläche abzuschaben. Es ist bevorzugt, wenn der Messervorschub in einen Einstellbereich von 5-100 μm eingestellt wird.

In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden vor der Filtration raue feste Teilchen zu dem Schlammmaterial hinzugefügt. Durch dieses feste Material, das in der zu filtrierenden Suspension bereitgestellt wird, wird der Filtrationsprozess durch Erzeugung zusätzlicher Entwässerungswege und einer Zunahme der dichten Filmoberfläche verbessert.

Vorzugsweise sind die Feststoffteilchen für eine spätere vollständige Verbrennung des filtrierten Schlammmaterials in Verbrennungsanlagen brennbar, um Energie auf einem ökologischen Weg zu gewinnen.

Es ist auch vorteilhaft, wenn das faserartige Material zu der Suspension an Schlammmaterial vor dem Filtrationsprozess hinzugefügt wird.

Durch diese Additive wird eine Zunahme der Zugfestigkeit der Filmschicht erreicht und die Zuverlässigkeit der Abtrennung des Films von dem Filtermedium nach der Filtration verbessert.

In einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Filtrat nach der Abtrennung einer Strahlungsbehandlung unterzogen.

Die Strahlungsbehandlung kann durch Ultraviolettstrahlung oder eine andere Strahlungsart realisiert werden, um eine Hygienisierung des Filtrats zu erreichen. Für einen hohen Wirkungsgrad der Strahlungsbehandlung sollte das Filtrat annähernd teilchenfrei sein.

Es ist auch Gegenstand der Erfindung, eine Filtervorrichtung für die Filtration von Schlammmaterial von industriellem und kommunalem Abwasser bereitzustellen, mit einer Filtereinheit und einem Filtermedium, einer Zuführeinheit zum Zuführen von zu filtrierendem Schlammmaterial auf das Filtermedium und einer Abtrenneinheit zum Abtrennen eines Filterkuchens von dem Filtermedium, wobei Ausgleichsmittel zum Steuern der Filmdicke an Schlammmaterial auf weniger als 2 mm bereitgestellt werden.

Schlammmaterial aus industriellem und kommunalem Abwasser ist gekennzeichnet durch einen hohen Gehalt an organischem Material biologischen Ursprungs. Wegen dieses hohen Gehalts an organischer Materie, der typischerweise in einem Bereich von 30-80% liegt, sind die Kompressibilität und der Filtrationswiderstand eines aus dem Schlammmaterial gebildeten Filmes ebenfalls hoch und die Filtration von derartigem Material ist sehr problematisch.

Durch die erfindungsgemäße Filtervorrichtung ist es möglich, Schlammmaterial aus Abwasser mit einem hohen organischen Gehalt auf eine sehr effiziente Weise zu filtrieren und zu entwässern.

Dies wird erreicht durch Ausgleichsmittel, die die Filmdicke an Schlammmaterial auf weniger als 2 mm einregeln.

Aufgrund dieses definierten niedrigen Wertes der Filmdicke ist der Filtrationswiderstand annehmbar und der Wirkungsgrad des Filtrationsprozesses ist hoch.

Die Ausgleichsmittel können beispielsweise durch Rollen, Gummiquetscher oder Messer realisiert werden. Um eine gewünschte Bulkstruktur oder zusätzliche Entwässerungskanäle in dem Film zu erhalten, können das Filtermedium, die Filterhilfsschicht und auch die Ausgleichsmittel mit einer profilierten Oberflächenstruktur versehen werden. Die Existenz von Entwässerungskanälen in der Filmschicht verbessert die Geschwindigkeit des Entwässerungsprozesses, während das Porenvolumen und die – dichte effizient über die Struktur und Dichte der Bulkstruktur beeinflusst werden.

Als Filtereinheit ist ein Trommelfilter, ein Bandfilter oder ein Scheibenfilter vorstellbar. Der Trommelfilter kann zellen frei sein oder kann mit mehreren Filterzellen ausgestattet sein.

Die Zuführeinheit zum Zuführen des zu filtrierenden Schlammmaterials kann durch einen Suspensionstrog realisiert werden, in den die Filtereinheit teilweise eingetaucht wird. Eine andere Möglichkeit ist, die Suspension oder die Lösung an Abwasser mittels einer Sprüheinheit auf die Oberfläche des Filtermediums zu sprühen, um einen Film zu bilden.

Ferner ist es auch vorstellbar, das Schlammmaterial durch ein so genanntes "top-feed" auf das Filtermedium aufzubringen.

Die Trenneinheit zum Abtrennen eines Filterkuchens von dem Filtermedium kann durch ein Luftstrahlmesser, ein Schabmesser mit glatten oder strukturierten Schneidkanten, aber auch durch eine Auswurf rolle oder einen Auswurfschuh realisiert werden. Es ist auch möglich, einen Mehrfachschaber zu verwenden, um den Filterkuchen in verschiedenen Schichten oder in verschiedenen Entwässerungszonen abzutrennen.

Vorzugsweise ist eine Laminierungseinheit auf dem Filtermedium angeordnet, um zumindest eine Filterhilfsschicht bereitzustellen.

Die Filterhilfsschicht verbessert die Abtrennqualität der Filmschicht und reduziert die Verstopfungsgeschwindigkeit des Filtermediums.

Zusätzlich wird die Oberfläche des Filtermediums durch die Filterhilfsschicht während der Abtrennung des Filterkuchens geschützt.

Vorteilhafterweise liegt die Dicke der Filterhilfsschicht in einem Bereich von 1 bis 500 mm, insbesondere 10 bis 50 mm.

Durch einen Wert der Dicke innerhalb dieses Bereiches wird der Filtrationswiderstand nur mäßig beeinflusst, während die Le bensdauer der Filterhilfsschicht, die durch variierende Prozesse während der Abtrennung des Filterkuchens in einem Maßstab von 10 bis 40 μm pro Abtrennzyklus dünner gemacht wird, ausreichend ist.

Es ist bevorzugt, wenn die Filterhilfsschicht aus einem einfach zu filterndem Material gebildet wird. Das organische Material kann Kartoffelstärke oder Aktivkohle oder Kohle sein. Diese Materialien sind sehr billig und können weiter zur Verbrennung oder Kompostierung in einer Nachfiltrationsbehandlung verwendet werden.

Ferner können diese einfach zu filternden Materialien in einer gewünschten Konzentration in Lösungs- oder Suspensionsform vorbereitet werden, um die Zuführung der Filterhilfsschicht auf das Filtermedium zu erleichtern. Außer organischem Material ist es selbstverständlich auch möglich, anorganische lösliche Substanzen wie Diatomit zu verwenden.

Geeigneterweise ist die Oberfläche des Filtermediums, welche das Schlammmaterial kontaktiert, sehr glatt oder hydrophob. Üblicherweise klebt das Schlammmaterial auf dem Filtermedium nach der Filtration an, und es erfordert viel Zeit und hohe Kosten, um das trockene Schlammmaterial von der Oberfläche abzutrennen.

Eine glatte oder hydrophobe Oberfläche verbessert die Abtrennqualität des Filterkuchens und reduziert das Risiko von Abnutzungsschäden aufgrund von Schabprozessen. Als hydrophobes Material sind perfluorierte Polymere wie Polytetrafluorethylen, Teflon, bevorzugt.

Es ist auch vorteilhaft, wenn die Filtervorrichtung mit Mehrfachausgleichsmitteln und/oder Mehrfachschabmessern versehen ist. Unter Verwendung von Schabmessern kann eine Abtrennung des Filterkuchens von dem Filtermedium in verschiedenen Schichten und in verschiedenen Entwässerungszonen realisiert werden.

Die Erfindung wird aus den begleitenden Zeichnungen klarer verständlich.
1 ist eine schematische Querschnittsansicht, die eine Mehrfachschichtanordnung mit einer Filtermediumschicht zeigt, die eine Filterhilfsschicht trägt, auf der eine Filmschicht gebildet wurde.
2 ist eine schematische Querschnittsansicht eines Trommelfilters und dreier möglicher Realisierungen für eine Zuführeinheit.
3 ist eine schematische Querschnittsansicht eines Vakuumtrommelfilters mit einem Trog als Zuführeinheit, einem Ausflussrohr, einem Schabmesser und Ausgleichsmitteln.
4 ist eine schematische Querschnittsansicht eines Drucktrommelfilters mit einem Trog, einem Schabmesser, einer Filterkuchenauswurfeinheit, einem Filtratausflussrohr, einem Versorgungsrohr und Ausgleichsmitteln.
5 ist eine schematische Querschnittsansicht eines Trommelfilters, die einen Filtertrommelmantel, auf dem eine Filmschicht gebildet wurde, ein zentrales Filtratsammelrohr und mehrere radial angeordnete Filtratrohre zeigt.
6 ist eine schematische Querschnittsansicht eines Trommelfilters, die einen Filtertrommelmantel, auf dem eine Filmschicht gebildet wurde, ein Filtratheberohr und ein Filtratrohr zeigt.
7 ist eine schematische Querschnittsansicht eines Trommelfilters, die einen Filtertrommelmantel, auf dem eine Filmschicht gebildet wurde, ein fest stehendes Filtratheberohr und einen fest stehenden schleifenden Schuh zeigt.
8 ist eine schematische Querschnittsansicht eines Trommelfilters mit mehreren Zellen, die einen Filtertrommelmantel, auf dem eine Filmschicht gebildet wurde, ein zentrales Filtratsammelrohr und mehrere radial angeordnete Filtratrohren zeigt.
Bezug nehmend auf 1 ist eine typische Anordnung an Filterschichten dargestellt. Die Filterhilfsschicht 3 wird von dem Filtermedium 5 getragen. Auf die Filterhilfsschicht 3 wurde eine Filterschicht 1 an Schlammmaterial gebildet. Durch Anlegen einer Druckdifferenz an diese Mehrfachschichtstruktur wird die Filmschicht 1 entwässert und das Filtrat auf der anderen Seite des Filtermediums 5 aufgefangen.
Unter Bezugnahme auf 2 wird ein Beispiel für eine Anordnung der Filtervorrichtung 10 gemäß der Erfindung beschrieben. Die Filtereinheit in Form einer Filtertrommel weist einen Filtertrommelmantel 13 und eine zentrale Filtratsammelleitung 20 auf. Für die Zuführeinheit zum Zuführen des zu filtrierenden Schlammmaterials sind drei Möglichkeiten gezeigt. Die Filtertrommel kann teilweise in einem Versorgungstrog 30 eingetaucht sein, der das Schlammmaterial enthält. Durch Rotieren der Trommel haftet das Schlammmaterial auf der Oberfläche des Filtertrommelmantels 13 aufgrund einer Druckdifferenz an und bildet eine Filmschicht 1 an Schlammmaterial. Es ist auch möglich, das Schlammmaterial direkt auf die Oberfläche des Filtertrommelmantels 13 mittels einer so genannten "top-feed" zuzuführen, die horizontal auf gleicher Höhe der Filtertrommel ausgerichtet ist. Zudem kann das Schlammmaterial auf die Oberfläche des Filtertrommelmantels 13 mittels eines Sprühbalkens 36 aufgesprüht werden, der über der Oberseite der Filtertrommel vorgesehen ist.
3 zeigt eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Filtervorrichtung, wobei die Druckdifferenz durch ein Vakuum innerhalb der Filtertrommel erzeugt wird. Zu diesem Zweck ist ein Ausflussrohr 50 vorgesehen, das sich in das Innere der Filtertrommel zu der zentralen Filtratsammelleitung 20 zum Abfließen des Filtrates erstreckt. Als Zuführeinheit ist ein Versorgungstrog 30 vorgesehen, der kontinuierlich mit Schlammmaterial gefüllt wird. Ferner ist auf einer Seite der Filtertrommel ein Schabmesser 40 zum Abtrennen des Filterkuchens von dem Filtertrommelmantel 13 angeordnet, der durch Filtration der Filmschicht 1 gebildet wird, und auf der anderen Seite sind Ausgleichsmittel zum Regeln der Filmdicke vorgesehen. Das Schabmesser 40 ist einstellbar. Zu bestimmten Zeiten wird der Abstand zwischen dem Schabmesser 40 und dem Filtertrommelmantel 13 verringert, wobei eine obere verstopfende Schicht einer Filterhilfsschicht entfernt wird.
4 zeigt eine andere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Filtervorrichtung, wobei die Druckdifferenz durch einen Überdruck innerhalb eines Gehäuses 15 erzeugt wird, das die Filtereinheit umgibt. Der Überdruck innerhalb des Gehäuses 15 wird mittels einer Luftversorgungsleitung 48 erzeugt, die Luft oder anderes Gas in das Innere des Gehäuses 15 füllt. Zudem ist eine Filterkuchensammeleinheit 45 zum Aufsammeln des Filterkuchenmaterials vorgesehen, das von dem Filtertrommelmantel 13 durch das Schabmesser 40 abgetrennt wird.
In 5 ist eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Filtervorrichtung 10 dargestellt, wobei mehrere Filtratrohre 25 radial von dem Filtertrommelmantel 13 zu der zentralen Filtratsammelleitung 20 angeordnet sind. Dies erlaubt ein konstantes und regelmäßiges Sammeln von Filtrat, das von der Filmschicht 1 stammt, die auf dem Filtertrommelmantel 13 gebildet wurde.
6 zeigt eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Filtervorrichtung 10 mit einem Filtratheberohr 28, das zentral innerhalb der Filtertrommel angeordnet ist. Von dem Filtratheberohr 28 erstreckt sich ein einzelnes Filtratrohr 25 zu der inneren Oberfläche des Filtertrommelmantels 13 zum Aufsammeln des Filtrats, das von der Filmschicht 1 stammt, das auf der äußeren Oberfläche des Filtertrommelmantels 13 gebildet wurde.
Eine andere Ausführungsform der erfinderischen Filtervorrichtung 10 gemäß der Erfindung ist in 7 dargestellt. In dieser Ausführungsform wird das Filtrat, das von der Filmschicht 1 abgeflossen ist, durch einen fest stehenden Schuh 38 aufgesammelt und zu einem zentralen fest stehenden Filtratheberohr 23 befördert.
In der Ausführungsform der in 8 gezeigten erfinderischen Filtervorrichtung 10 ist der Raum nahe der inneren Oberfläche des Filters in getrennte Filterzellen 43 aufgeteilt, die einen kontinuierlichen Ring nahe des Filtertrommelmantels 13 bilden. Von jeder Filterzelle 43 erstreckt sich eine Filtratleitung 25 zu der zentralen Filtratsammelleitung 20 zum Sammeln des Filtrates, das von der Filmschicht 1 abgeflossen ist, die auf der äußeren Oberfläche des Filtertrommelmantels 13 gebildet wurde.

Claims

Verfahren zur Filtration von Schlammmaterial von industriellem und kommunalem Abwasser, mit den Schritten: – Bereitstellen des Schlammmaterials auf einem Filtermedium (5), – Filtrieren des Schlammmaterials durch Anlegen einer Druckdifferenz, wobei ein Filterkuchen an festem Schlammmaterial auf dem Filtermedium (5) gebildet wird; und – Abtrennen des Filterkuchens von dem Filtermedium (5), dadurch gekennzeichnet, dass der Filterkuchen als ein dünner Film (1) mit einer Dicke von weniger als 2 mm gebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zum Steuern der Dicke des Films (1) Ausgleichsmittel (41) verwendet werden, welche die Kuchenbildungsphase begrenzen und/oder die Struktur des Films (1) durch Verdichten des Films (1) oder durch Bilden von Entwässerungskanälen in dem Film (1) beeinflussen.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Bilden des Films (1) eine Filterhilfsschicht (3) auf dem Filtermedium (5) gebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Filterhilfsschicht (3) auf dem Filtermedium (5) in einer definierten Dicke und/oder einem definierten Oberflächenprofil durch zumindest teilweises Eintauchen des Filtermediums (5) in eine Suspension oder Lösung, die Filterhilfsschichtmaterial enthält, oder durch Aufsprühen einer Suspension oder Lösung, die Filterhilfsschichtmaterial enthält, auf das Filtermedium (5), gebildet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtrennung des Films (1) von dem Filtermedium (5) durch eine Abtrenneinheit (40) durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Filtration der Film (1) einer Restfeuchteabsenkungsbehandlung, insbesondere durch thermische Trocknungsmaßnahmen, unterzogen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtrenngeschwindigkeit des Films (1) von dem Filtermedium (5) durch eine Bewegung der Abtrenneinheit (40) gesteuert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Filtration raue feste Teilchen zu dem Schlammmaterial hinzugefügt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Filtration faserartiges Material zu dem Schlammmaterial hinzugefügt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Filtrat einer Strahlungsbehandlung unterzogen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Oberflächenprofil der Filterhilfsschicht (3) durch die Ausgleichsmittel (41) zur Homogenisierung und/oder Porenglättung beeinflusst wird.
Filtervorrichtung (10) zur Filtration von Schlammmaterial von industriellem und kommunalem Abwasser mit: – einer Filtereinheit mit einem Filtermedium (5); – einer Zuführeinheit (30) zum Zuführen von zu filterndem Schlammmaterial auf das Filtermedium (5); und – einer Abtrenneinheit (40) zum Abtrennen eines Filterkuchens von dem Filtermedium (5), dadurch gekennzeichnet, dass Ausgleichsmittel (41) zum Steuern der Dicke des Films (1) an Schlammmaterial auf weniger als 2 mm angeordnet sind.
Filtervorrichtung (10) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine Laminierungseinheit zum Herstellen zumindest einer Filterhilfsschicht (3) auf dem Filtermedium (5) vorgesehen ist.
Filtervorrichtung (10) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der Filterhilfsschicht (3) in einem Bereich von 1 bis 50 mm, insbesondere 15 bis 30 mm, liegt.
Filtervorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Filterhilfsschicht (3) aus organischem Materialgebildet ist.
Filtervorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche des Filtermediums (5), die das Schlammmaterial berührt, sehr glatt oder hydrophob ist.
Filtervorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass Mehrfachausgleichsmittel (41) und/oder Mehrfachschabmesser (40) vorgesehen sind.