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Die Erfindung bezieht sich auf eine Filtrationsvorrichtung entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Derartige Filtrationsvorrichtungen kommen zum Einsatz beim Reinigen von eine unlösliche Schmutzfracht führenden Flüssigkeiten, insbesondere von Abwasser mit dem Ziel, ein erneut verwertbares Filtrat zu gewinnen. Sie können jedoch auch allgemein zur Trennung eines Feststoff-Flüssigkeits-Gemisches in eine feste und eine flüssige Phase benutzt werden.
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Bekannt sind diese Vorrichtungen in der Form beispielsweise rotierender Saugfilter, wobei innerhalb eines Flüssigkeitsbades ein als Träger scheibenförmiger, innenseitig mit Unterdruck beaufschlagter Filterelemente fungierendes Rotorsystem um eine horizontale Achse drehbar gelagert ist. Hierbei ergibt sich das Problem, dass die Filterleistung, gemessen an dem festgestellten Filtratdurchsatz von der Schichtdicke der sich auf den Filterflächen der Filterelemente, jedoch auch innerhalb des Flüssigkeitsbades unvermeidbar ausbildenden und im Zeitablauf zunehmenden Feststoffablagerungen abhängig ist. Um einen stabilen stationären Betrieb der Vorrichtung zu erreichen, sind somit Maßnahmen zwingend errforderlich, die auf die Entfernung dieser Ablagerungen oder zumindest auf eine Verlangsamung des Wachstums derselben gerichtet sind.
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Aus dem Dokument
DE 10 2004 063 879 A1 ist eine solche Filtrationsvorrrichtung bekannt, bei welcher in einem Flüssigkeitsbad ein Rotorsystem um eine horizontale Achse drehbar gelagert ist und mit einem Elektromotor um diese Achse in Antriebsverbindung steht. Das Rotorsystem besteht aus einer Tragscheibe, an der mehrere Anordnungen scheibenförmniger, gestaffelt nebeneinander gehaltener Filterelemente gelagert sind, deren jedes einen Hohlraum umschließt und wobei die Hohlräume einer jeden der mehreren Anordungen über radial außenseitig angeschlossene Sammelleitungen zusammengefasst und die Sammelleitungen sämtlicher dieser Anordnungen zentral zusammengeführt sind sowie mit einer Vakuumpumpe in Verbindung stehen. Die Anordnungen umschließen einen sich koaxial zu der Achse der Tragscheibe erstreckenden Raum, in den eine zur Führung von Spülluft bestimmte Lanze hineinragt. Eine weitere, im Bedarfsfall zuschaltbare, ebenfalls zur Führung von Spülluft bestimmte Lanze befindet sich bodenseitig unterhalb des Rotorsystems. Mittels einer weiteren Pumpe, die an den, die Vakuumpumpe enthaltenden Leitungszweig angeschlossen ist, kann eine unter Druck stehende Reinigungsflüssigkeit den Filterelementen zugeleitet werden.
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Die konstruktive Ausführung dieser Filtrationsvorrichtung gestaltet sich aufgrund der Vielzahl der zu Reinigungszwecken, nämlich zur Vermeidung, zur Verlangsamung der Bildung sowie der Beseitighung von Ablagerungen eingesetzten Mittel vergleichsweise aufwändig, da immerhin zwei bedarfsweise zuschaltbare Spülluftlanzen und eine zusätzliche, zur Führung von Reinigungsflüssigkeit bestimmte Pumpe sowie eine diese mit dem genannten Leitungszweig verbindende Leitung benötigt werden. Ein zentraler, zur Aufnahme einer Spülluftlanze bestimmter Raum in Verbindung mit einer sich unterhalb des Rotorsystems befindlichen weiteren Spülluftlanze ist ferner mit einem nicht unbeträchtlichen Bedarf an Bauvolumen verbunden.
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Die aus dem Dokument
EP 1 433 511 B1 bekannte Filtrationsvorrichtung unterscheidet sich von derjenigen des Dokumentes
DE 10 2004 063 879 A1 lediglich in der Art der Belüftung des Flüssigkeitsbades. Innerhalb des von dem Rotorsystem umgebenen Raum erstreckt sich eine Hohlwelle, deren Innenraum in zwei voneinander getrennte Abschnitte unterteilt ist. Der eine der Abschnitte steht mit einem Drucklufterzeuger in Verbindung, wobei innerhalb des genannten Raumes zwei stirnseitig verschlossene, sich parallel zu der Hohlwelle erstreckende, mit Austrittsbohrungen versehene und mit dem genannten einen Abschnitt in durchgängiger Verbindung stehende Leitungsabschnitte angeordnet sind, die in dem genannten Raum eine angenähert flächenhafte Verteilung von aufsteigenden Luftblasen bewirken. Der andere Abschnitt des Innenraumes steht mit einer Vakuumpumpe in Verbindung, welche unter Zwischenanordnung eines Leitungsnetzes der Darstellung einer Saugwirkung innerhalb der einzelnen Filterelemente dient. Auf der Hohlwelle ist das Rotorsystem drehbar gelagert und steht mit einem Elektromotor in Antriebsverbindung.
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Aufgrund der eher flächenhaften Verteilung aufsteigender Luftblasen ergibt sich zwar eine im Vergleich zu der Filtrationsvorrichtung entsprechend dem erstgenannten Dokument verbesserte Belüftungs- und damit Reinigungswirkung. Diese ist jedoch nur auf den von dem Rotorsystem umgebenen Raum beschränkt. Die Zufuhr der Luftblasen erfolgt wiederum in einem achsnahen Bereich des Rotorsystems, wobei ebenfalls ein Zulauf an zu filternder Flüssigkeit im oberen Bereich des Flüssigkeitsbades außerhalb des Rotorsystems eingerichtet ist. Eine optimale Verteilung der Luftblasen in dem durch die Drehung des Rotorsystems bewirkten Strömungsfeld mit dem Ziel einer Verhinderung der Ausbildung von Ablagerungen auf den Filterelementen kann hierbei nur unvollkommen erreicht werden, da die Belüftungswirkung nicht die gesamte Breite des Rotorsystems erfasst.
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Ein Wesensmerkmal dieses Standes der Technik besteht darin, dass die zu filternde Flüssigkeit an einer Stelle des Flüssigkeitsbades außerhalb des Rotorsystems mehr oder weniger punktuell zugeführt wird. Maßnahmen, die auf die Flüssigkeit unmittelbar einwirken und die darauf gerichtet sind, diese mit dem, der Spüllanze bzw. der Spüllanzenanordnung entweichenden Strom aufsteigender Luftblasen zusammenzuführen, sind nicht erkennbar. Somit ist davon auszugehen, dass sich innerhalb des Flüssigkeitsbades eine von der Art der Feststofffracht abhängige Konzentrationsverteilung ausbildet. Dies kann zu einer Zunahme der Feststoffkonzentratioin in dem Flüssigkeitsbad und damit zu Ablagerungen führen. Ablagerungen erhöhen den Energiebedarf der Filterung und gleichermaßen denjenigen des Spüllufteinbringens bzw. wirken sich mindernd auf die Filterleistung aus.
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Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Filtrationsvorrichtung der eingangs bezeichneten Gattung dahingehend zu verbessern, dass bei optimaler Filterleistung eine Ausbildung von Ablagerungen auf den Filterelementen sowie innerhalb des Flüssigkeitsbades weitestgehend unterdrückt wird und ein zumindest im wesentlichen stabiler sowie wirtschaftlicher Betrieb ermöglicht wird. Gelöst ist diese Aufgabe bei einer solchen Filtrationsvorrichtung durch die Merkmale des Kennzeichnungsteils des Anspruchs 1.
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Erfindungswesentlich ist, dass die Einführung der zu filternden Flüssigkeit in das Flüssigkeitsbad in einem der Achse des Rotorsystems nahen und damit zentralen Bereich erfolgt. Das sich drehende Rotorsystem übt in der Flüssigkeit eine Mitnahmewirkung aus, welche ein an dieser Drehbewegung ausgerichtetes Strömungsfeld induziert, so dass sich auf die somit zentral mit der Flüssigkeit in das Flüssigkeitsbad eingeführten Partikel eine radial nach außen, das heißt in Richtung auf die die Filterscheiben tragenden Anordnungen hin, insbesondere die zwischen den Filterscheiben bestehenden Zwischenräume hin gerichtete Kraftwirkung ergibt. Durch die Verteilerlanze kann das Einführen der Flüssigkeit mit der Maßgabe eingerichtet werden, dass die gesamte axiale Länge des Rotorsystems gleichförmig beaufschlagt wird, so dass sich eine dementsprechend gleichförmige Ausnutzung des gesamten Volumens des Flüssigkeitsbades ergibt. Die Flüssigkeit erfährt somit beim Einführen in das Flüssigkeitsbad eine an den Filtrationsprozess optimal angepasste Führungswirkung.
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Eine zur Belüftung bestimmte Einrichtung entsprechend den Mermalen des Anspruchs 2 ist vorzugsweise bodenseitig innerhalb des Flüssigkeitsbades, d. h. unterhalb des Rotorsystems angeordnet.
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Die Merkmale des Anspruchs 3 sind auf eine Vorbehandlung der zu filternden Flüssigkeit gerichtet. Erfindungswesentlich ist hiernach, dass die Einführung der Flüssigkeit in das Flüssigkeitsbad unter Zwischenanordnung eines Vorfilters mittels einer Pumpe erfolgt, so dass der Flüssigkeit Partikel oberhalb einer festlegbaren Größe, welche sich ansonsten innerhalb des Flüssigkeitsbades, die Filterleistung mindernd, ansammeln würden, entzogen werden. Aus der Flüssigkeit kann hierbei eine Grobfraktion mit einer Partikelgröße, welche in etwa der Breite des Zwischenraumes zwischen zwei Filterscheiben entspricht, ausgeschieden werden. Lediglich beispielsweise kann diese Breite etwa 8 mm betragen. Das Vorfilter ist somit dazu bestimmt, in jedem Fall solche Partikel zu entfernen, die größer sind als die seitlichen Abstände der Filterscheiben. Auf diese Weise wird ein Festsetzen der Partikel zwischen den Filterscheiben sowie insbesondere ein äußeres Umströmen der Filterscheiben verhindert, so dass die mit Partikeln befrachtete Flüssigkeit die Zwischenräume der Filterscheiben durchströmen kann und der Filterwirkung ausgesetzt ist.
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Das Rotorsystem umfasst im einfachsten Fall lediglich eine Anordnung aus nebeneinander angeordneten Filterscheiben, welche sich sich in diesem Fall koaxial zu der Achse des Rotorsystems erstreckt. Bei zwei oder mehr Anordnungen erstrecken sich deren Achsen parallel und exzentrisch zu der Achse des Rotorsystems.
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Die Merkmale der Ansprüche 4 und 5 sind auf die konstruktive Ausbildung der Verteilerlanze sowie deren Anordnung innerhalb des Rotorsystems gerichtet. Das Rotorsystem weist hiernach eine Hohlwelle auf, mittels derer es innerhalb des Flüssigkeitsbades um eine horizontale Achse drehend antreibbar gelagert ist, wobei an dieser Hohlwelle, sich mit dieser drehend, die Verteilerlanze bzw. die Verteilerlanzen befestigt ist/sind. Die Verteilerlanze ist über ihre gesamte Länge mit Austrittsöffnungen versehen, so dass eine gleichförmige Beschickung des Flüssigkeitsbades dargestellt ist.
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Gemäß den Merkmalen des Anspruchs 6 steht die Verteilerlanze an ihrem einen Ende mit einer Verteilkammer in Verbindung, die sich ringzylinderartig um die Hohlwelle des Rotorsystems herum erstreckt. Die Verteilkammer, die ihrerseits über einen Innenraumabschnitt der Hohlwelle mit zu filternder Flüssigkeit beschickt wird, kann vorteilhaft zur Anbindung weiterer Verteilerlanzen benutzt werden, die untereinander gleich beschaffen sind und sich sämtlich parallel zu der Achse der Hohlwelle erstrecken. Der genannte Innenraumabschnitt steht über eine Drehdurchführung mit der, das Vorfilter einbeziehenden Leitung in Verbindung.
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Die Merkmale des Anspruchs 7 sind auf die weitere Ausgestaltung der zur Filtratableitung dienenden Elemente in Richtung aus eine ausgangsseitige Leitung hin gerichtet.
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Die Merkmale des Anspruchs 8 sind auf eine weitere Ausgestaltung einer Anordnung gerichtet. Deren zentraler Rohrzylinder kann hiernach in gleicher Weise wie die zentrale Hohlwelle des Rotorsystems als Träger wenigstens einer Verteilerlanze benutzt werden, über welche zu filternde Flüssigkeit in das Flüssigkeitsbad eingeführt wird. Diese zusätzlichen Verteilerlanzen erstrecken sich vorzugsweise über die gesamte Länge einer Anordnung und stehen zweckmäßigerweise mit der vorstehend genannten Verteilkammer in Verbindung.
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Gemäß den Merkmalen des Anspruchs 9 ist bodenseitig innerhalb des Flüssigkeitsbades ein Netzwerk bestehend aus mit Austrittsöffnungen versehenen Leitungen vorgesehen, welches eine Einrichtung zum Einbringen von Luftblasen in das Flüssigkeitsbad bildet. Die Austrittsöffnungen sowie die Leitungen dieses Netzwerkes sind mit der Maßgabe angelegt, dass sich ein in der Fläche gleichmäßig verteilter Strom aus in dem Flüssigkeitsbad aufsteigenden Luftblasen ergibt, der das gesamte Volumen des Rotorsystems entsprechend gleichförmig durchdringt. Das durch diesen Luftblasenstrom induzierte Strömungsfeld überlagert sich demjenigen, das durch die Drehbewegung des Rotorsystems erzeugt wird und ist diesem teilweise entgegen gerichtet. Dies führt zu einer intensiven Durchmischung und wirkt insbesondere der Ausbildung von Akkumulationen von Feststoffen und damit von Ablagerungen entgegen.
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Die über die Pumpe, welche die zu filternde Flüssigkeit in das Rotorsystem einführt, aufgewandte Energie wird benutzt, um den Energieaufwand der Vorfilterung zu decken. Er wird ferner benutzt, um die vorgefilterte Flüssigkeit über die Verteilerlanzen in das Rotorsystem einzuführen, wobei sich in Verbindung mit dem Strom aus aufsteigenden Luftblasen eine aus dem Innenbereich des Rotorsystems heraus und zur freien Oberfläche des Flüssigkeitsbades hin gerichtete Strömung ergibt. Der über diese Pumpe aufgebrachte Druck ist ferner derart eingestellt, dass ein Einpressen der Feststofffracht in die Zwischenräume der Filterscheiben vermieden wird, so dass eine Bewegung der zu filternden Flüssigkeit maßgeblich durch den aufsteigenden Luftstrom, eine Zone geringer Dichte bildend, welche Ablagerungen entgegenwirkt, beeinflußt wird. Der zum Einbringen der Druckluft erforderliche Energieaufwand kann aufgrund dieser Verhältnisse im Vergleich zu dem eingangs dargelegten Stand der Technik geringer gehalten werden, da die Befrachtung der in das Flüssigkeitsbad gelangenden Flüssigkeit mit Feststoffen infolge der Vorfilterung gering ausfällt.
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Die zum Eintrag von zu filternder Flüssigkeit und die zum Filtrataustrag bestimmten Pumpen sind entsprechend den Merkmalen der Ansprüche 10 und 11 individuell zwischen einem Saug- und einem Druckbetrieb umschaltbar ausgebildet. Dies bedeutet, dass die Strömungsrichtung innerhalb des Flüssigkeitsbades, insbesondere in den diese Pumpen mit dem Flüssigkeitsbad verbindenden Leitungen umkehrbar ist, ein Umstand, der u. a. zum Spülen der Filterflächen, nämlich zur Beseitigung von gebildeten Ablagerungen nutzbar ist.
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Mit einer Umkehr der Strömungsrichtung im vorstehend genannten Sinne kann ein Einbringen eines flüssigen oder gasförmigen Reinigungsmittels oder einer sonstigen, in Wasser lösbaren Chemikalie in das zurückströmende Filtrat oder das eingespeiste Reinwasser verbunden werden. Alle Filterflächen werden auf diese Weise mit derselben Reinigungslösung gespült. Nach Abschluß eines solchen Spülbetriebes kann durch erneute Umkehr der Förderrichtung ein Normalbetrieb, der auf die Gewinnung von Filtrat gerichtet ist, wieder aufgenommen werden.
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Entsprechend den Merkmalen des Anspruchs 12 sind die Filterscheiben in an sich bekannter Weise als Hohlkörper ausgebildet, deren Innenräume mit der zur Ableitung des Filtrats bestimmten Leitung in durchgängiger Verbindung stehen.
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Die Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf das in den Zeichnungen dargestellte Ausführungsbeispiel näher beschrieben werden. Es zeigen:
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1 eine teilweise Ansicht einer erfindungsgemäßen Filtrationsvorrichtung in einer vertikalen Längsschnittebene;
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2 eine teilweise Ansicht der in 1 gezeigten Filtrationsvorrichtung in einer Schnittebene II-II;
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3 eine teilweise Ansicht der in 1 gezeigten Filtrationsvorrichtung in einer Schnittebene III-III;
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4 eine vergrößerte Teilansicht einer Einzelheit IV der 1 im Axialschnitt;
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5 eine vergrößerte Teilansicht einer Einzelheit V der 1 im Axialschnitt;
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6 eine Teilansicht zweier Filterscheiben als Teil der Filtrationsvorrichtung in einem Axialschnitt;
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7 eine stirnseitige Ansicht einer Filterscheibe.
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Die in 1 gezeigte Filtrationsvorrichtung besteht aus einem innerhalb eines oberseitig offenen, zur Aufnahme von zu filternder Flüssigkeit bestimmten Becken 1 und einem innerhalb desselben bodenseitig fest aufgestellten, im Folgenden noch zu beschreibenden Rotorsystem 2. Das Rotorsystem 2 befindet sich während des Betriebes der Vorrichtung unterhalb des Flüssigkeitspegels 3 innerhalb des Beckens 1.
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Das Rotorsystem 2 ist in einem bodenseitig innerhalb des Beckens 1 aufgestellten Rahmengestell 4 um eine horizontale Achse 5 drehbar gelagert und steht über ein Zugmittelgetriebe 6, z. B. einen Zahnriemengetriebe mit einem oberhalb des Beckens 1 angeordneten Elektromotor 7 in Antriebsverbindung. Das Rahmengestell 4 besteht aus zwei, untereinander im wesentlich gleich beschaffenen, an den stirnseitigen Enden des Rotorsystems 2 Lagereinheiten 8, 9 aufnehmenden, jeweils aus drei, eine dreieckige Stützstruktur bildenden Lagerstützen 10, 11, welche untereinander über sich bodenseitig erstreckende Längsstreben 12 in Verbindung stehen. Die Lagerstützen 10, 11 sind auf dem Boden 13 des Beckens in geeigneter Weise fixiert und können beispielsweise mit diesem verschraubt sein.
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Die Lagereinheiten 8, 9 sind vorteilhafterweise dahingehend angelegt, dass eine einfache Entnahme des Rotorsystems 2 als einheitliche Baugruppe aus dem Becken 1 sowie ein erneutes Einsetzen in das Becken 1 einfach durchführbar sind. Wartungsarbeiten an dem Rotorsystem 2 sind somit vereinfacht.
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Das Rotorsystem 2 besteht beispielsweise aus drei, jeweils auf zueinander und zu der Achse 5 sich parallel erstreckenden Achsen 14, 15, 16 gehaltenen Anordnungen 17 bestehend aus einzelnen Filterscheiben 22. Eine jede dieser Anordnungen 17 besteht aus einem zentralen, sich koaxial zu der jeweiligen Achse 14, 15, 16 erstreckenden Rohrzylinder 18, wobei diese Rohrzylinder 18 endseitig über eine sternförmige, sich in einer Ebene senkrecht zu den Achsen 14, 15, 16 erstreckenden Anordnung von auf einer zentralen, das Rotorsystem 2 tragenden, um die Achse 5 drehbar gelagerten Hohlwelle 21 eine tragfähige Rahmenstruktur bildenden Rohrzylindern 20, welche gleichzeitig als Sammelleitungen das für gewonnene Filtrat fungieren, abgestützt sind. Dreieckförmig an den Enden des Rotorsystems 2 angeordnete Knotenstreben 19 dienen zur Stabilisierung.
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Die Anordnungen 17 sind vorzugsweise dahingehend in dem Rotorsystem 2 gehalten, dass im Bedarfsfall eine einfache Demontage oder Montage als Baugruppe möglich ist.
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Die Filterscheiben 22 sind dicht gestaffelt unter Belassung vergleichweise enger Zwischenräume 24 auf dem, eine Tragstruktur bildenden Rohrzylinder 18 angeordnet und stehen über in einem achsnahen Bereich angeordnete, dichtend ineinander steckbare, im zusammengesetzten Zustand einen Leitungsabschnitt bildende Kupplungsstücke 25 untereinander derart in Verbindung, dass die die Gesamtheit dieser Kupplungsstücke 25 eine Filtratsammelleitung 26 bildet.
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Die Filterscheiben 22 bilden jeweils eine Hohlstruktur, deren Filterflächen mit einer Membran oder einem sonstigen Filtergewebe belegt sind, welches beispielsweise zum Filtern einer Partikelgröße von mehr als 0,2 μm bis 1,0 μm geeignet ist. Der Innenraum dieser Hohlstruktur steht mit der Filtratsammelleitung 26 in Verbindung.
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Die Gesamtheit aller Filtratsammelleitungen 26 einer jeden Anordnung 17 steht mit einer Filtrataufnahmekammer 27 in durchgängiger Verbindung, wobei sämtliche dieser Filtrataufnahmekammern 27 ihrerseits über Verbindungsstücke 28 und die Rohrzylinder 20 in einer, durch einen Abschnitt der Hohlwelle 21 gebildeten Sammelkammer 29 zusammengefasst sind. Aus dieser Sammelkammer 29 ist das Filtrat über eine Leitung 30 austragbar, in deren Verlauf eine Pumpe 39 angeordnet ist, welche als Saugpumpe eingerichtet ist und die für die Filtration im Bereich der Filterscheiben 22 erforderliche Druckdifferenz bereitstellt.
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Die zu filternde, mit Verunreinigungen befrachtete Flüssigkeit gelangt über eine Leitung 31 zunächst in eine, mit der Hohlwelle 21 in fester Verbindung stehende Eingangskammer 32 und aus dieser über periphere Öffnungen 33 in eine, erstere ringartig umgebende Verteilkammer 34, welche außenseitig einen Teil des Zugmittelgetriebes 6 bildet.
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Zur Förderung der zu filternden Flüssigkeit in die Eingangskammer 32 dient eine Pumpe 40, welche unter Zwischenanordnung eines Vorfilters 41 in die Leitung 31 eingesetzt ist. Die Pumpe 40 ist regulär für einen Druckbetrieb konzipiert und dazu bestimmt, die für die Filtration in dem Vorfilter 41 erforderliche Druckdifferenz bereitzustellen. Das Vorfilter 41 dient dazu, gröbere Verunreinigungen z. B. in der Form von Sand, Plastik- und Holzteilen an dieser Stelle zu entfernen, so dass diese den Filtrationsbetrieb innerhalb des Flüssigkeitsbades nicht durch Bildung von Ablagerungen beeinträchtigen können. Die in dem Vorfilter 41 abgetrennte Grobfraktion wird in einem Auffangbehälter 42 gesammelt und einer weiteren Verwendung zugeführt. Der über die Pumpe 40 bereitgestellte Druck ist mit der Maßgabe angelegt, dass eine Förderung der genannten Grobfraktion in den Auffangbehälter 42 ohne Zusatzmaßnahmen erreichbar ist.
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Die Pumpe 40 einschließlich des Vorfilters 41 bilden einen Teil der erfindungsgemäßen Filtrationsvorrichtung, durch welchen die Feststoffbelastung des Flüssigkeitsbades und damit eine Ausbildungen von Ablagerungen eingeschränkt werden, so dass insoweit ein Beitrag zur Darstellung eines im Zeitablauf stabilen Betriebes sowie zur Verbesserung der durchschnittlichen Filterleistung gegeben ist.
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Außenseitig an die Verteilkammer 34 angeschlossen, und zwar vorzugsweise in gleichförmiger Umfangsverteilung sowie sich parallel zu der Achse 5 erstreckend sind außerhalb der Hohlwelle 21 eine Reihe von Verteilerlanzen 35 vorgesehen, die sich über die gesamte axiale Länge des Rotorsystems 2 erstrecken. Diese Verteilerlanzen 35 sind umfangsseitig mit Bohrungen versehen, die dazu bestimmt sind, die zu filternde Flüssigkeit aus den Verteilerlanzen 35 heraus und in das Becken 1 einzuführen.
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Wie 7 erkennen läßt, können einer jeden der Anordnungen 17 weitere Verteilerlanzen 23 zugeordnet sein. Diese sind durch Aunehmungen der Filterscheiben 22 hindurchgeführt und in diesen parallel zu und in der Nähe der Achse des jeweils tragenden Rohrzylinders 21 gehalten. Sie stehen in zeichnerisch nicht dargestellter Weise mit der Eingangskammer 32 in durchgängiger Verbindung. Diese weiteren Verteilerlanzen 23 sind in gleicher Weise wie die Verteilerlanzen 35 mit Austrittsöffnungen versehen, die in das Flüssigkeitsbad einmünden.
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Ein Flüssigkeitsaustritt aus diesen zusätzlichen Verteilerlanzen 23 kann über zwischengeordnete Absperrorgane steuerbar angelegt sein, so dass auf diesem Wege das Strömungsfeld innerhalb des Flüssigkeitsbades weiter beeinflußt werden kann.
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Der durch die Pumpe 40 bereitzustellende Druck ist in Abhängigkeit von dem benötigten Druckabfall in dem Vorfilter 41 mit der Maßgabe gewählt, dass die mit der Flüssigkeit geführten, aus den Verteilerlanzen 35 austretenden Verunreinigungen nicht in die Zwischenräume 24 zwischen den Filterscheiben eingepresst werden, sondern zunächst eine die Hohlwelle 21 umgebende beruhigte Strömungszone bilden, in der sie der Wirkung des aufsteigenden Luftblasenstromes ausgesetzt sind.
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Mit 36 ist ein bodenseitig innerhalb des Beckens unterhalb des Rotorsystems 2 angeordnetes Netzwerk an Rohrleitungen bezeichnet, welches beispielsweise auf den Längsstreben 12 aufgelagert sein kann und über gleichmäßig verteilte Bohrungen der Einführung von Druckluft in das Flüssigkeitsbad innerhalb des Beckens 1 dient. Das Netzwerk 36 und die genannten Bohrungen sind mit der Maßgabe angelegt, dass innerhalb der Zwischenräume 24 zwischen den Filterscheiben 22 ein Bereich dargestellt ist, in dem in gleichmäßiger Verteilung Luftblasen aufsteigen, welche eine nach oben gerichtetes Strömungsfeld erzeugen und eine auf ein Entfernen von Ablagerungen gerichtete Reinigungswirkung auf die Filterflächen der Filterscheiben 22 ausüben.
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Praktisch können die Rohrleitungen des Netzwerkes 36 aus gelochten Tragrohren bestehen, deren jedes mit einer über dieses gestülpten, perforierten, schlauchartigen Membran, bestehend beispielsweise aus einem elastomeren Werkstoff überzogen ist. Beim Einführen von Druckluft kommt es zu einer druckabhängigen Aufweitung der Membran und hiermit einhergehend zu einem Austritt von Luftblasen in das Flüssigkeitsbad.
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Grundsätzlich kann die durch das Einbringen von Druckluft in dem Flüssigkeitsbad induzierte Strömung auch zum Antrieb des Rotorsystems 2 benutzt werden. Dies setzt jedoch eine in einem bestimmten Bereich konzentrierte Strömung sowie konstruktive Maßnahmen an dem Rotorsystem vorraus, die zur Umsetzung der insoweit zu übertragenden Strömungsenergie bestimmt sind.
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Während des Betriebes wird der Filtrationsvorrichtung Schmutzwasser, z. B. eine Feststofffracht führendes Abwasser unter Mitwirkung der Pumpe 40 über die Leitung 31 über das Vorfilter 41 zugeführt.
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Das vorgefilterte Schmutzwasser gelangt über die Eingangskammer 32, die Verteilkammer 34 und die Verteilerlanzen 35 in das Flüssigkeitsbad des Beckens 1. In dem Becken 1 dreht das Rotorsystem 2 um die Achse 5, wobei sich der durch diese Drehbewegung ausgelösten Badbewegung infolge der aus dem Netzwerk 36 aufsteigenden Luftblasen eine aufwärts gerichtete Strömung überlagert.
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Über einen im Bereich der Sammelkammer 29 mittels der Pumpe 39 eingestellten Unterdruck, der über die Rohrzylinder 20, die Verbindungsstücke 28, die Sammelkammer 27, sowie die Filtratsammelleitung 26 auf die Innenseite einer jeden Filterscheibe 22 einwirkt, wird eine Druckdifferenz beiderseits der Membran oder eines an dieser Stelle befindlichen Filtergewebes erzeugt, so dass eine Filterwirkung dargestellt ist. Das gewonnene Filtrat sämtlicher Anordnungen 17 wird in Richtung auf die Sammelkammer 27 hin ausgetragen, wobei infolge der überlagerten Wirkung des sich drehenden Rotorsystems 2 sowie der durch die aufsteigenden Luftblasen ausgelösten Strömung zwischen den Filterscheiben 22 eine intensive, eine Ausbildung von Ablagerungen verhindernde Reinigungswirkung auf die Filterscheiben 22 ausgeübt wird. Eingebrachte Feststoffe werden somit in einem suspendierten Zustand gehalten.
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Während eines regulären Betriebes der Filtrationsvorrichtung wird eine zu filternde Flüssigkeit unter Druck der Eingangskammer 32 zugeführt, wobei sich bei drehendem Rotorsystem 2 sowie infolge der aufsteigenden, dieses gleichförmig durchziehenden Luftblasen die Bildung von Ablagerungen zumindest verzögert wird. Besonders vorteilhaft kann diese Wirkung dadurch weiter verbessert werden, dass die eingangsseitig angeordnete, die zu filternde Flüssigkeit fördernde Pumpe 40 von einem Druck- auf einen Saugbetrieb und gleichzeitig die das Filtrat fördernde Pumpe 39 von einem Saug- auf einen Druckbetrieb umgeschaltet werden. Dies bedeutet, dass nunmehr Schmutzwasser aus dem Flüssigkeitsbad über die Verteilerlanzen 35 angesogen wird. Dieser Vorgang wird unter Aufrechterhaltung der Drehbewegung des Rotorsystems 2 sowie der innerhalb des Flüssigkeitsbades aufsteigenden Luftblasen durchgeführt.
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Das System der Verteilerlanzen 23, 35 kann ferner dazu benutzt werden, ein solches chemisches Reagenz zusammen mit der zu filternden Flüssigkeit in das Flüssigkeitsbad, insbesondere die Zwischenräume zwischen den Filterscheiben 22 einzuführen, dessen Wirkung in der Eindämmung eines Bakterienwachstums beispielsweise im Bereich der Filterflächen oder auch Reinigungszwecken in diesem Bereich dient. Diese Reagenzien können in fester, flüssiger oder gasförmiger in der Flüssigkeit lösbaren Form eingesetzt werden.
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Insbesondere dann, wenn auf diese Weise durch entsprechende Ansteuerung der Pumpen 39, 40 ein Wechsel zwischen eingangsseitigen Druck- und Saugphasen eingerichtet ist, ergibt sich eine optimale, ein Ausbilden störender Ablagerungen, Verkrustungen usw. verhindernde Reinigungswirkung.
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Die erfindungsgemäßen Maßnahmen, nämlich Vorfilterung, gleichförmige Beaufschlagung des sich drehenden Rotorsystems mit aufsteigenden Luftblasen ausgehend von dem Bodenbereich des Flüssigkeitsbades in Verbindung mit der Einbringung vorgefilterter Flüssigkeit über Verteilerlanzen 35 zielen darauf ab, die Feststoffbelastung des Flüssigkeitsbades zu beschränken und innerhalb desselben gleichförmige Strömungsverhätnisse einzustellen, welche eingebrachte Feststoffe in einem suspendierten Zustand halten und so der Ausbildung von Ablagerungen entgegenwirken.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Becken
- 2
- Rotorsystem
- 3
- Flüssigkeitspegel
- 4
- Rahmengestell
- 5
- Achse
- 6
- Zugmittelgetriebe
- 7
- Elektromotor
- 8
- Lagereinheit
- 9
- Lagereinheit
- 10
- Lagerstütze
- 11
- Lagerstütze
- 12
- Längsstreben
- 13
- Boden
- 14
- Achse
- 15
- Achse
- 16
- Achse
- 17
- Anordnung
- 18
- Rohrzylinder
- 19
- Rohrzylinder
- 20
- Knotenstreben
- 21
- Hohlwelle
- 22
- Filterscheibe
- 23
- Verteilerlanze
- 24
- Zwischenraum
- 25
- Kupplungsstück
- 26
- Filtratsammelleitung
- 27
- Filtrataufnahmekammer
- 28
- Verbindungsstück
- 29
- Sammelkammer
- 30
- Leitung
- 31
- Leitung
- 32
- Eingangskammer
- 33
- Öffnung
- 34
- Verteilkammer
- 35
- Verteilerlanze
- 36
- Netzwerk
- 37
-
- 38
-
- 39
- Pumpe
- 40
- Pumpe
- 41
- Vorfilter
- 42
- Auffangbehälter
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102004063879 A1 [0004, 0006]
- EP 1433511 B1 [0006]
