DE102014111726A1 - Kläranlagenfilter - Google Patents

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Abstract

Es sind Kläranlagenfilter zum Abziehen von Flüssigkeit aus einem Arbeitsbereich einer Kläranlage bekannt. Diese umfassen einen Filterträger (10), der mit einem Filtertextil (30) überzogen sind, und Kanäle (12) zum Sammeln von Filtrat. Es ist ein Gehäuse (20) vorgesehen, in welchem die Filterträger (10) befestigt sind und in die die zu filternde Flüssigkeit einleitbar ist. Zur Verbesserung des Kläranlagenfilters wird vorgeschlagen, dass das Filtertextil als Vliesmaterial aus PP-Fasern ausgebildet ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Kläranlagenfilter nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
  • Ein derartiges Kläranlagenfilter ist beispielsweise aus der DE 10 2006 022 502 A1 bekannt. Hier sind Filterelemente vorgesehen, die im Nachklärbecken für Kläranlagen sowie im Arbeitsbereich der Kläranlagen zum Einsatz kommen. Es ist eine semipermeable Membran vorgesehen, die ein keramisches Filter umfasst.
  • Weiterhin sind Kläranlagenfilter bekannt, bei denen mehrere Lagen von Geweben oder Vliesen vorgesehen sind, die beidseitig mit einer Kunststoffbeschichtung, z.B. aus PES oder PVDF, versehen sind. Problematisch bei den bekannten Filtermembranen ist, dass sie zum einen kostenintensiv sind und zum anderen ihre Durchflussleistung bzw. Filterleistung relativ gering ist. Dies hat zur Folge, dass in den Abscheidern und Kläranlagen große Flächen mit diesen Filtermembranen besetzt werden müssen. Insbesondere im mobilen Einsatz für Kläranlagen, z.B. auf Schiffen, ist die Schaffung von ausreichend Raum für solche Filtermembranen sehr kostenintensiv und häufig nur schwer möglich. Als Richtwert wird ca. 1 m2 Filterfläche pro Person an Bord eines Schiffes gerechnet. Bei modernen Kreuzfahrtschiffen, die oftmals mehr als 3.000 Personen befördern, ist die Unterbringung von ausreichend Filterfläche insbesondere in Hinblick auf Platzbedarf und Kosten ein ernsthaftes Problem.
  • Ein weiteres Problem bei den bekannten Filtermembranen ist, dass sie nach einer gewissen Nutzungszeit aufwändig chemisch gereinigt werden müssen. Dies kann im Regelfall nicht vor Ort erfolgen, sondern muss in einer speziellen Einrichtung, z.B. beim Filterhersteller erfolgen.
  • Eine Zwischenreinigung kann durch Rückspülen mit gereinigtem Wasser durchgeführt werden. Bei den bekannten Filtermembranen funktioniert dies jedoch nur eingeschränkt. Darüber hinaus ist es wenig sinnvoll, gerade gereinigtes Wasser wieder zurück durch die Membran in den Schmutzwasserbereich zu führen, da dies negative Auswirkungen auf die Effizienz des Filterprozesses hat.
  • Schließlich werden die Reinheitsvorgaben für Abwasser aus Kläranlagen – auch an Bord von Schiffen – immer schärfer. Mit den bekannten Filtermembranen sind diese Vorgaben nur mit großem Aufwand erfüllbar.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen Kläranlagenfilter der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, dass in einfacher Weise eine verbesserte Filterleistung dauerhaft sicherstellbar ist.
  • Diese Aufgabe wird durch einen Kläranlagenfilter nach Patentanspruch 1 gelöst.
  • Insbesondere wird diese Aufgabe bei einem Kläranlagenfilter zum Abziehen von Flüssigkeit aus einem Arbeitsbereich oder Aktivierungsbereich einer Kläranlage, umfassend mindestens einen Filterträger, der mit einem Filtertextil überzogen ist, und Kanäle oder Öffnungen zum Ableiten von Filtrat, ein Gehäuse, in welchem der/die Filterträger befestigt sind und in das zu filternde Flüssigkeit einleitbar ist, dadurch gelöst, dass das Filtertextil als Vliesmaterial aus PP-Fasern ausgebildet ist.
  • Die Kanäle können ebenfalls zum Verteilen von Druckluft verwendet werden. Eine Kläranlage kann einen oder mehrere Arbeitsbereiche umfassen. Ein erster Arbeitsbereich kann dabei eine Sauerstoffstufe umfassen, in der Bakterien die Zersetzung der organischen Belastung besorgen. Dieser Arbeitsbereich wird auch als Belebtphase bezeichnet. Ein weiterer Arbeitsbereich kann eine sauerstofffreie Stufe sein, in der Nitrate aus den Abwässern abgebaut werden. Es ist möglich, dass sich beide Arbeitsbereiche in einem Gehäuse befinden. So kann beispielsweise der Arbeitsbereich der Sauerstoffstufe neben des Arbeitsbereiches der sauerstofffreien Stufe innerhalb desselben Gehäuses angeordnet werden. Eine Trennung durch z.B. eine Wand kann vorgesehen werden. Vorteilhafterweise ist es so möglich besonders platzsparende und kostengünstige Kläranlagen zu realisieren.
  • Überraschenderweise hat sich gezeigt, dass dieser Vliesstoff ausgezeichnete Filtereigenschaften bei der Verwendung im Arbeitsbereich oder im Nachklärbereich einer Kläranlage hat. Die Durchflussleistung von Filtermembranen aus diesem Vliesstoff ist um einen Faktor 20 oder mehr höher als bei den bekannten Filtermembranen. Es ist also entsprechend wenig Raum notwendig. Der Quadratmeterpreis dieser Vliesstoffe ist sehr gering im Vergleich zu den bisher verwendeten Filtermembranen. Darüber hinaus müssen diese Vliesstoffe nicht mit gereinigtem Wasser rückgespült werden, es ist eine Rückspülung mit Druckluft (bis 8 bar) möglich. Dieses Rückspülprinzip ist insbesondere bei mobilen Kläranlagen deutlich besser, da in der Regel Luft in ausreichenden Mengen vorhanden ist.
  • Vorzugsweise umfasst das Filtertextil 1 bis 5, vorzugsweise 1 bis 3 Lagen Vliesmaterial. Dadurch wird eine hohe Reinigungsleistung erzielt.
  • Das Vliesmaterial bzw. die Lagen sind vorzugsweise mittels Spunbond oder Spunbond Meltblown-Spunbond(Spinnvlies-Meltblown-Vlies-Spinnvlies; SMS)-Verfahren hergestellt.
  • Die Porengröße des Filtertextils beträgt vorzugsweise 10 bis 500 µm, Dadurch wird eine hohe Reinheit des abgezogenen Wassers erzielt.
  • Das Mittelmaß der Porengröße beträgt hierbei vorzugsweise 20 µm. Dadurch kann eine konstante Filterleistung erzielt werden. Es hat sich gezeigt, dass sich bei dieser mittleren Porengröße ein Bioflim auf dem Filtertextil bilden kann, der die Filterleistung des Filtertextils weiter steigert.
  • Die Fasern sind 1 bis 4 Tden, vorzugsweise 1,5 bis 3,2 Tden dick. Derartiges Material ist kostengünstig und als Hilfematerial sehr wirksam.
  • Das Flächengewicht des Filtertextils weist 40 bis 100 g/m2, vorzugsweise 70 bis 90 g/m2 auf.
  • Vorzugsweise ist eine Druckluftquelle zum Zuführen von Druckluft zu den Kanälen oder Öffnungen zum Rückspülen und Reinigen des Filtertextils und/oder zum Belüften des Arbeitsbereiches vorgesehen. Dies bedeutet, dass in einfacher Weise eine kostengünstige Zwischenreinigung durchgeführt werden kann. Des Weiteren kommt der Druckluftquelle eine Doppelfunktion zu. Zum einen sorgt sie für die Rückspülung und Reinigung des Filtertextiles und zum anderen kann sie zum Belüften des Arbeitsbereiches, insbesondere in der Sauerstoffstufe, verwendet werden. Vorteilhafterweise kann so eine zusätzliche Druckluftquelle eingespart werden. Dadurch werden die Herstellungs- und Wartungskosten sowie auch der Platzbedarf der Kläranlage verringert. Dies ist insbesondere beim Einsatz auf Schiffen ein deutlicher Vorteil gegenüber den Anlagen des Standes der Technik. Es ist auch denkbar, dass die Rückspülung und Reinigung des Filtertextils und die Belüftung des Arbeitsbereiches zeitgleich erfolgen. In diesem Fall wäre im unteren Bereich des Gehäuses der Arbeitsbereich mit der Sauerstoffstufe vorgesehen und oberhalb dieses Arbeitsbereiches kann zeitgleich oder auch mit einem definierten zeitlichen Versatz die Rückspülung und Reinigung des Filtertextils erfolgen. Vorteilhafterweise kann so die Effizienz der Kläranlage gesteigert werden.
  • Die Filterträger sind vorzugsweise am Gehäuse derart befestigt, dass sie von außerhalb des Gehäuses zugänglich und aus dem Gehäuse herausnehmbar sind. Dadurch ist es möglich, insbesondere im mobilen Einsatz einen Filterwechsel vorzunehmen. Dies gelingt dann besonders einfach, wenn die Filterträger oberhalb eines Flüssigkeitsspiegels innerhalb des Gehäuses aus diesem herausnehmbar sind. In diesem Fall muss dann keine Entleerung des gesamten Gehäuses vorgenommen werden.
  • Vorzugsweise ist zwischen dem Filtertextil und dem Filterträger mindestens eine Schicht aus einem weiteren Kunststofftextil zur verbesserten Wasserverteilung vorgesehen. Ein solches Textil kann ein Kunststoffgitter, vorteilhafterweise ein flexibles Kunststoffgitter sein. Wichtig ist hierbei eine relativ hohe Stabilität bei gleichzeitig guter Flüssigkeitsdurchlässigkeit. Das Kunststofftextil übt die Funktion eines Abstandshalter zwischen Filterträger und Filtertextil aus und verhindert, dass beim Anlegen eines Vakuums an den Filterträger beim Abziehen der gereinigten Flüssigkeit das Filtertextil Kontakt mit dem Grundkörper des Filterträgers erhält. Würde das Filtertextil in direktem Kontakt mit dem Grundkörper Filterträger stehen wäre in den Kontaktbereichen aufgrund des mangelnden Abstandes ein Flüssigkeits(ab)transport nur sehr eingeschränkt oder gar nicht mehr möglich. Die Reinigungsleistung der Kläranlage bzw. des Kläranlagenfilters würde in diesem Fall deutlich abnehmen.
  • Das Filtertextil ist vorzugsweise sackförmig ausgebildet und unter endseitiger Abdichtung über den Filterträger gezogen. Hierbei können Näh- oder Schmelzverfahren Anwendung finden. Die Abdichtung erfolgt vorteilhafterweise über eine Polymer- oder Gummidichtung. Wichtig ist, dass es sich um eine flexible Dichtung handelt, damit diese auch bei Druckschwankungen eine zuverlässige Abdichtung zwischen Gehäuse und Filterträger ermöglicht.
  • Besonders bevorzugt ist die Verwendung des beschriebenen Kläranlagenfilters in einer mobilen Kläranlage, insbesondere in einer Schiffskläranlage.
  • Nachfolgend werden Ausführungsformen der Erfindung anhand von (schematisierten) Abbildungen näher beschrieben. Hierbei zeigen:
  • 1 eine perspektivische Ansicht eines Filterträgers ohne Filtertextil,
  • 2 den Filterträger nach 2 mit aufgezogenem Filtertextil,
  • 3 einen Teilschnitt entlang der Linie III-III aus 2 (um 90° gedreht),
  • 4 eine Filteranlage, in welcher ein Filterträger nach den 1 und 2 Verwendung findet,
  • 5 eine weitere Ausführungsform einer Filteranlage mit teilweise eingesetzten Filterträgern und
  • 6 einen Filterträger, wie er in 5 im eingesetzten bzw. halb eingesetzten Zustand gezeigt ist.
  • In der nachfolgenden Beschreibung werden für gleiche und gleich wirkende Teile dieselben Bezugsziffern verwendet.
  • Wie in 1 und 2 gezeigt, ist ein Filterträger 10 vorgesehen, der einen (in diesem Ausführungsbeispiel) flachen Grundkörper 11 aufweist, in welchen Kanäle 12 eingefräst sind. Der Grundkörper 11 ist an einer Montageplatte 13 befestigt, die einen Handgriff 14 zum Herausnehmen und Einsetzen aus einem Gehäuse (siehe 4) aufweist.
  • Die Kanäle 12 sind mit Verbindungsstutzen 15 und 16 verbunden, über welche Filtrat abgesaugt bzw. Druckluft eingeblasen werden kann. An seinem dem Grundkörper 11 abgewandten Ende, weist der Filterträger 10 ein Endstück 17 auf. Über den Filterträger 10 kann ein Filtertextil 30, das sack- oder schlauchförmig ausgebildet wird, übergezogen werden. Dieses Filtertextil 30 wird einerseits am Endstück 17, andererseits an der Montageplatte 13 zum Grundkörper 11 abgedichtet aufgebracht.
  • Das Filtertextil 30 ist in 3 schematisiert in einem „aufgeblasenen“ Zustand gezeigt, wie er sich beim Rückspülen mittels Luft (oder natürlich auch Wasser) einstellt. Zwischen dem Filtertextil 30 und dem Grundkörper 11 sind Kunststofftextilschichten 31 vorgesehen, die gewährleisten, dass das Filtertextil 30 beim Absaugen von Filtrat (der Unterdruck kann bis zu 0,9 bar betragen) nicht die Kanäle 12 verschließt, sondern in einem gleichmäßigen Abstand zum Grundkörper 11 gehalten wird. Diese Kunststofftextilien 31 (z.B. Siebe) sind gut flüssigkeitsdurchlässig und so stabil, dass eine gute Durchströmung gewährleistet ist.
  • In 4 ist ein Gehäuse 20 gezeigt, in welches ein Filterträger 10 eingesetzt ist. Mit seiner Montageplatte 13 ist der Filterträger 10 über Schraubbolzen am Gehäuse 20 festgesetzt.
  • Der Verbindungsstutzen 15 ist mit einer Druckluftquelle 33 und der Verbindungsstutzen 16 mit einer Absaugpumpe 34 verbunden. Ventile 32 sind vorgesehen, um die Anlage zu steuern.
  • Nachfolgend wird eine weitere Ausführungsform der Erfindung anhand der 5 und 6 erläutert.
  • Das Gehäuse 20, das in 5 gezeigt ist, unterscheidet sich von demjenigen nach 4 in erster Linie dadurch, dass in seinem oberen Bereich die Gehäusewand abgeschrägt ist. Dieselbe Abschrägung weist – wie in 6 gezeigt – die Montageplatte 3 gegenüber dem Grundkörper 11 auf. Darüber hinaus ist der Grundkörper 11 über einen bogenförmigen Abschnitt mit der Montageplatte 13 verbunden, so dass dann, wenn man – wie in 5 gezeigt – den Filterträger 10 in das Gehäuse einsetzt und die Montageplatte 13 auf der (abgeschrägten) Gehäuseoberfläche liegt, der Grundkörper 11 relativ zu der Öffnung, durch welche der Filterträger 10 in das Gehäuse 20 eingesetzt werden kann, tieferliegt. Dadurch kann ein Herausnehmen und Wiedereinsetzen von Filterträgern 10 (an denen paarweise Grundkörper 11 montiert sind) ohne Ablassen der Flüssigkeit geschehen, die im Gehäuse 20 vorliegt.
  • Bezugszeichenliste
    • 10
    Filterträger
    11
    Grundkörper
    12
    Kanal
    13
    Montageplatte
    14
    Handgriff
    15
    Verbindungsstutzen
    16
    Verbindungsstutzen
    17
    Endstück
    20
    Gehäuse
    30
    Filtertextil
    31
    Kunststofftextil
    32
    Ventil
    33
    Druckluftquelle
    34
    Absaugpumpe
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102006022502 A1 [0002]

Claims (13)

  1. Kläranlagenfilter zum Abziehen von Flüssigkeit aus einer Kläranlage, insbesondere aus einem Arbeitsbereich oder Aktivierungsbereich einer Kläranlage, umfassend – mindestens einen Filterträger (10), der mit einem Filtertextil (30) überzogen ist, – Kanäle (12) oder Öffnungen zum Ableiten von Filtrat, – und ein Gehäuse (20), in welchem der/die Filterträger (10) befestigt ist/sind und in die die zu filternde Flüssigkeit einleitbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Filtertextil (30) als Vliesmaterial aus PP-Fasern ausgebildet ist.
  2. Kläranlagenfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Filtertextil 1 bis 5, vorzugsweise 1 bis 3 Lagen Vliesmaterial umfasst.
  3. Kläranlagenfilter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Vliesmaterial mittels Spunbond- oder Spunbond-Meltblown-Spunbond-Verfahren hergestellt ist.
  4. Kläranlagenfilter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Mittelwert der Porengröße des Filtertextils (30) 10 bis 500 µm beträgt.
  5. Kläranlagenfilter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Mittelwert der Porengröße 20 µm beträgt.
  6. Kläranlagenfilter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern 1 bis 4 Tden, vorzugsweise 1,5 bis 3,2 Tden dick sind.
  7. Kläranlagenfilter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Flächengewicht des Filtertextils (30) 40 bis 100 g/m2, vorzugsweise 70 bis 90 g/m2 beträgt.
  8. Kläranlagenfilter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Druckluftquelle (33) zum Zuführen von Druckluft zu den Kanälen (12) oder Öffnungen zum Rückspülen und Reinigen des Filtertextils (30) und/oder zum Belüften des Arbeitsbereiches vorgesehen ist.
  9. Kläranlagenfilter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Filterträger (10) am Gehäuse (20) derart befestigt sind, dass sie von außen außerhalb des Gehäuses (20) zugänglich und aus dem Gehäuse (20) herausnehmbar sind.
  10. Kläranlagenfilter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Filterträger (10) oberhalb eines Flüssigkeitsspiegels innerhalb des Gehäuses (20) aus diesem herausnehmbar sind.
  11. Kläranlagenfilter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Filtertextil (30) und dem Filterträger (10) mindestens eine eine Schicht eines weiteren Kunststofftextils (31), vorzugsweise eines Kunststoffgitters, zur verbesserten Wasserverteilung vorgesehen ist.
  12. Kläranlagenfilter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Filtertextil (30) sackförmig ausgebildet und unter endseitiger Abdichtung, vorzugsweise mit einer flexiblen Polymer- oder Gummidichtung, über den Filterträger (10) gezogen ist.
  13. Verwendung eines Kläranlagenfilters nach einem der Ansprüche 1 bis 12 in einer Schiffskläranlage.
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