DE102019116411B4

DE102019116411B4 - Verfahren und Vorrichtung zur kontinuierlichen Entnahme von Filtermaterialien aus Wasserfiltern

Info

Publication number: DE102019116411B4
Application number: DE102019116411.7A
Authority: DE
Inventors: Andreas Spreinat
Original assignee: Awia Umwelt GmbH
Current assignee: Awia Umwelt GmbH
Priority date: 2019-06-17
Filing date: 2019-06-17
Publication date: 2023-05-04
Anticipated expiration: 2039-06-18
Also published as: DE102019116411A1

Abstract

Verfahren zur Förderung von Filtermaterialien aus einem Flüssigkeitenfilter, bei dem in einem Behälter (10) befindliche Filtermaterialien mit vorbestimmten Inhaltsstoffen der Flüssigkeit beladen werden, enthaltend die Schritte:a) Zuführen eines ersten Volumenstroms von zu filternder Flüssigkeit in den Behälter (10) hinein, wobei die zu filternde Flüssigkeit in einem Hochkonzentrationsbereich (24) im Kontakt mit den Filtermaterialien steht, wodurch diese mit den Inhaltsstoffen beladen werden,b) Zuführen eines zweiten Volumenstroms von nicht mit den Inhaltsstoffen beladenen Filtermaterialien in den Behälter (10),c) Entnehmen eines dritten Volumenstroms eines sich in dem Hochkonzentrationsbereich (24) des Behälters (10) bildenden Gemisches, wenigstens enthaltend die Flüssigkeit und die mit deren Inhaltsstoffen beladenen Filtermaterialien, aus dem Behälter (10) heraus,d) Abführen eines vierten Volumenstroms von gefilterter Flüssigkeit aus dem Behälter (10),e) wobei die Volumenströme derart eingestellt sind oder sich auseinander ergeben, dass ein im Wesentlichen kontinuierlicher Filtrierbetrieb und eine im Wesentlichen kontinuierliche Entnahme von beladenen Filtermaterialien resultiert,f) Trennen der abgeführten, inhaltsstoffbeladenen Filtermaterialien von der Flüssigkeit undg) Rückführen der abgetrennten Flüssigkeit in den Filterbehälter (10).

Description

STAND DER TECHNIK
Die vorliegende Erfindung liegt auf dem Gebiet der Wasserfiltration mittels Filtermaterialien wie Granulaten, Aktivkohle oder Ionenaustauschern, wobei zu filterndes Wasser von diversen darin gelösten oder in anderer Form - beispielsweise in Partikelform - enthaltenen Stoffen befreit wird.
Die Internationale Patentanmeldung WO 2017/013566 A1 offenbart einen kontinuierlich arbeitenden Wasserfilter, bei dem Filtermaterialien, die das Wasser von darin enthaltenen Schadstoffen befreien, durch Oxidation regeneriert werden. Der gewünschte Output des Verfahrens ist die gereinigte Flüssigkeit, meist Wasser. Die Regenerierung erfolgt durch kontinuierliches Rückspülen. Eine Entnahme der Filtermaterialien und Ersetzen durch ungebrauchte Filtermaterialien würde einen kontinuierlichen Betrieb der Anlage verhindern. Daher wird das Filtermaterial kontinuierlich rückgespült.
Ein anderer Aspekt tritt hinzu, wenn das mit Wasserinhaltsstoffen beladene Filtermaterial selbst weiterverarbeitet werden soll. Dies ist der Fall, wenn die vorgenannten Wasserinhaltsstoffe bezüglich einer anderen Nutzung wertvolle Stoffe bilden. Das mit diesen Stoffen beladene Filtermaterial muss dann der Anlage entnommen werden.
Die Entnahme von Filtermaterialien aus Wasserfiltern (oder anderen Filtern zur Behandlung von Flüssigkeiten), wie z. B. Aktivkohle-, lonenaustausch- und andere Adsorptionsfilter bzw. Granulatfilter, erfolgt in der Regel mittels Saugvorrichtungen (Vakuumpumpen, z. B. Saugwagen), Ausspülen unter Einsatz von Wasser mittels Kreiselpumpen bzw. durch Austrag mit Hilfe einer Förderschnecke; in seltenen Fällen werden auch noch händische Verfahren (manueller Ausbau mittels Schaufel und Eimer), z. B. wenn die räumlichen Gegebenheiten keinen Einsatz der o. g. Apparatetechnik erlaubt, eingesetzt.
Ein Wechsel der o. g. Filtermaterialien erfolgt vornehmlich dann, wenn die Wirkung des betreffenden Filters nicht mehr gegeben ist, weil der Rückhalt der zu entfernenden Wasserinhaltsstoffe nicht mehr in ausreichendem Maße gewährleistet ist. Dies ist - neben der unten erwähnten Verblockung durch Präzipitate - der Fall, wenn die Bindekapazität, also die Bindefähigkeit bei Adsorptionsfiltern bzw. die Austauschkapazität bei Ionenaustauschern, erschöpft ist. Sofern eine „Regeneration“ derartiger Filtermaterialien nicht in situ im Filter möglich ist, sondern ex situ durchzuführen ist oder ein Austausch gegen neues Filtermaterial erforderlich ist, erfolgt der Wechsel der Filtermedien in der oben beschriebenen Art und Weise.
Ein Austausch der genannten Filtermaterialien ist auch dann notwendig, wenn eine Verblockung des Filtermaterials eintritt, die durch Rückspülung nicht mehr gelöst werden kann und die den Wasserdurchsatz im Filter soweit einschränkt, dass der gewünschte Zweck nicht mehr erreicht werden kann. Eine Verblockung kann z. B. durch die mechanische Einlagerung von Partikeln, aber auch durch chemische Prozesse, wie die Ausfällung von Kalziumkarbonat, bedingt durch das Ausgasen von Kohlenstoffdioxid, eine Störung des Kalk-Kohlensäure-Gleichgewichts oder die Ausfällung von Eisenoxihydraten aufgrund einer Oxidation durch Luftsauerstoff - Umwandlung in unlösliches Eisen-Ill-Hydroxid - entstehen.
Die Verblockung des Filtermaterials ist insbesondere auch bei sogenannten Entsäuerungsgranulaten, die im Trinkwasserbereich zur pH-Wert-Anhebung bzw. -Stabilisierung weite Verwendung finden und die insbesondere mit kalziumhaltigen Filtergranulaten zur Kohlenstoffdioxidbindung betrieben werden, ein Problem. Das Filtermaterial „verbackt“ mitunter zu einem einzigen Kalkblock, so dass nur noch eine geringe Wasserdurchlässigkeit gegeben ist - Druckanstieg - und demzufolge auch keine ausreichende pH-Wert-Anhebung mehr besteht.
Eine solche Vorrichtung ist beispielsweise in der deutschen Gebrauchsmusterschrift DE 200 11 300 U1 beschrieben.
Die genannten Verfahren wie Saugvorrichtungen und Förderschnecken werden üblicherweise diskontinuierlich eingesetzt -z. B. zwei Filtermaterialien-Wechsel pro Jahr - und führen insbesondere bei weichen Filtermaterialien zu Abrieb und mitunter zur Zerstörung der Filtermaterialstruktur, insbesondere bei Granulaten. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass der Betrieb des Filters während des Materialwechsels nicht möglich ist. Die Reinigung des Flüssigkeitsstroms ist zu unterbrechen.
Demgegenüber besteht die Aufgabe der Erfindung darin, die genannten Nachteile zu verringern, und darin, das Filtermaterial derart mit den Inhaltsstoffen zu beladen, dass man es zu einem neuen Zweck verwenden kann.
VORTEILE DER ERFINDUNG
Die erfindungsgemäßen Gegenstände mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche lösen diese Aufgabe.
In den jeweiligen Unteransprüchen finden sich vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des jeweiligen Gegenstandes der Erfindung.
Die vorliegende Erfindung enthält die Idee, einen Flüssigkeitenfilter, insbesondere einen Wasserfilter, zu schaffen, der die Entnahme von beladenem Filtermaterial ermöglicht, der kontinuierlich betrieben werden kann und bei dem das Filtermaterial vor mechanischem Abrieb und Zerkleinerung weitgehend geschont wird, sowie ein entsprechendes, kontinuierlich arbeitendes Verfahren zum Filtern von Flüssigkeiten und zur Entnahme von beladenem Filtermaterial zu schaffen.
Gemäß einem ersten verfahrensbezogenen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Förderung von Filtermaterialien aus einem Flüssigkeitenfilter, insbesondere einem Filter für wässrige Lösungen, offenbart, bei dem in einem Behälter befindliche Filtermaterialien vorbestimmte Inhaltsstoffe der Flüssigkeit an sich binden, das folgende Schritte enthält:

a) Zuführen eines ersten Volumenstroms von zu filternder Flüssigkeit in den Behälter hinein, Einhalten einer vorgegebenen Zeitspanne, in der die zu filternde Flüssigkeit in einem Hochkonzentrationsbereich im Kontakt mit den Filtermaterialien steht, wobei die Filtermaterialien mit den Inhaltsstoffen beladen werden,
b) Zuführen eines zweiten Volumenstroms von unbeladenen, also frischen oder neuen Filtermaterialien in den Behälter,
c) Abführen eines dritten Volumenstroms eines sich in dem Hochkonzentrationsbereich des Behälters bildenden Gemisches, wenigstens enthaltend die Flüssigkeit und die mit deren Inhaltsstoffen beladenen Filtermaterialien aus dem Behälter heraus,
d) bei Bedarf Trennen der abgeführten, inhaltsstoffbeladenen Filtermaterialien von der Flüssigkeit,
e) Abführen eines vierten Volumenstroms von gefilterter Flüssigkeit aus dem Behälter, wobei die Volumenströme derart eingestellt sind oder sich auseinander ergeben, dass ein kontinuierlicher Filtrierbetrieb und eine kontinuierliche Entnahme von beladenen Filtermaterialien resultiert,
f) Trennen der abgeführten, inhaltsstoffbeladenen Filtermaterialien von der Flüssigkeit und
g) Rückführen der abgetrennten Flüssigkeit in den Filterbehälter.

Die zu filternde Flüssigkeit ist bevorzugt eine wässrige Lösung mit darin in Partikelform bzw. als Suspension enthaltenen oder darin gelösten Inhaltsstoffen, die je nach Anwendung des vielseitig einsetzbaren erfindungsgemäßen Verfahrens als Nutzstoff oder als Schadstoff behandelt werden. Diese gelösten Stoffe lagern sich durch Adsorption oder durch vergleichbare andere chemisch-physikalische Reaktionen an den Filtermaterialien an, die passend zum jeweiligen gelösten Stoff ausgewählt werden. In dem Filterbehälter wird eine Strömung erzeugt, die die Filtermaterialien mit den angelagerten Inhaltsstoffen aus dem Filterbehälter wieder herausbefördert. Entsprechend muss auch unbeladenes, frisches Filtermaterial nachgefüllt werden. Die zu filternde Rohflüssigkeit wird in Abhängigkeit von der Aufnahmegeschwindigkeit des Granulats - also der Leistungsfähigkeit des Filters - die auch eine Funktion der Konzentration des aufzunehmenden Wasserinhaltsstoffes ist, zugeführt.
Bei genau eingestellten Volumenströmen kann in vorteilhafter Weise ein kontinuierlich ablaufendes Verfahren durchgeführt werden, sei es, um Wasserinhaltsstoffe zurückzugewinnen oder um eine Regeneration von Granulaten einzuleiten oder um einen klassischen, unterbrechungsfreien Wasserreinigungsprozess zu gewährleisten.
Als Filtermaterialien kommen prinzipiell alle bekannten Filtermaterialien in Frage, insbesondere Aktivkohle, Ionenaustauscher oder Granulate, die die betreffenden Inhaltsstoffe adsorbieren oder anderweitig binden.
Eine besonders vorteilhafte Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Herstellung von Kalzium-Phosphat-Granulat, das als Düngemittel eingesetzt werden kann, aus phosphathaltigem Kläranlagenwasser und einem kalkhaltigen Granulat - nachfolgend auch „Kalkgranulat“ genannt, das als Filtermaterial verwendet wird. Es werden dabei zwei Vorteile erzielt. Zum Einen wird das Kläranlagenwasser vom Phosphat befreit und damit gereinigt, und zum Anderen wird aus reinem Kalkgranulat mit dem Kalk-Phosphat-Granulat ein wertvolles Düngemittel hergestellt.
Gemäß einem zweiten, vorrichtungsbezogenen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Förderung von Filtermaterialien aus einem Filterbehälter für Flüssigkeiten offenbart, enthaltend:

einen gemeinsamen Behälter als Filterbehälter zur Aufnahme der Filtermaterialien und der Flüssigkeit, wobei die Filtermaterialien derart ausgewählt sein sollten, dass sie vorbestimmte Inhaltsstoffe der Flüssigkeit an sich binden,
eine Zuführungsvorrichtung in den Behälter hinein für die Flüssigkeit,
eine Austragsvorrichtung aus dem Behälter heraus für den Austrag eines im Behälter befindlichen Gemisches aus Flüssigkeit und Filtermaterialien,
eine strömungserzeugende Vorrichtung, zum Beispiel eine Pumpe oder ein Luftheber oder
eine relativ zum Niveau der Wasseroberfläche im Filterbehälter tieferliegende Austragsvorrichtung, die dazu eingerichtet ist, das im Behälter befindliche Gemisch durch die Austragsvorrichtung hindurch aus dem Behälter heraus zu transportieren, insbesondere dann, wenn eine sehr gleichmäßige, stationäre Betriebsweise des Filters angestrebt wird, eine Zuführvorrichtung für die gleichmäßige Zufuhr gering beladener oder unbeladener Filtermaterialien,
eine Ablaufeinrichtung, durch die überschüssige und von den Inhaltsstoffen gereinigte Flüssigkeit aus dem Behälter ablaufen kann,
eine Vorrichtung zum Trennen der abgeführten, inhaltsstoffbeladenen Filtermaterialien von der Flüssigkeit und
eine Vorrichtung zum Rückführen der abgetrennten Flüssigkeit in den Filterbehälter.

Die Austragsvorrichtung sollte so gebaut und im Filterbehälter platziert sein, dass sie möglichst stark mit Inhaltsstoffen des Rohwassers beladenes Filtermaterial aus dem Filterbehälter herausleiten kann. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel wird ein Rohr offenbart, das auch als Förderrohr oder Steigrohr bezeichnet wird, mit einer verbreiterten Einlassöffnung für das Gemisch aus Flüssigkeit und beladenem Filtermaterial. Die Flüssigkeit dient allein als Transportmedium für das beladene Filtermaterial. Die Einlassöffnung ist in einem angemessenen Abstand zum Boden des Filters angebracht, um eine quantitativ ausreichende Aufnahme des beladenen Filtermaterials zu erreichen
In einen Filterbehälter wird von oben her frisches Kalkgranulat beispielsweise mittels einer langsam arbeitenden Förderschnecke oder einer Zellenradschleuse eingefüllt, unten in den Behälter wird das phosphathaltige Rohwasser eingefüllt und aus dem unteren Bereich des Behälters werden die phosphatbeladenen Granulatkörner nach oben durch ein Rohr ausgetragen. Von seinen Inhaltsstoffen weitgehend befreites Wasser kann oben aus dem Behälter über einen freien Überlauf oder eine entsprechende Ablauföffnung austreten. Wenn eine Zielvorgabe des Verfahrens die Reinigung des Wassers von den Inhaltsstoffen sein soll, ist eine gewisse Filterstrecke bzw. Filterhöhe notwendig, damit sich im Filterbehälter ein räumlich verwertbarer Gradient der Konzentration der Inhaltsstoffe im Wasser ausbilden kann.
Ein zusätzlicher Vorteil des Verfahrens besteht darin, eine gleichmäßige Durchströmung des Filterbetts sicherzustellen, indem die einzelnen Bestandteile des Filtermaterials, also die Filterkörner oder Granulatkörner, bedingt durch eine sehr langsame Bewegung nach unten die Ausbildung von Kanälen und Wegigkeiten verhindern und eine stetige Vergleichmäßigung des Filterbetts im Sinne einer gleichmäßigen Anordnung und Nivellierung der Abstände des Filterkorns erreicht wird.
In vorteilhafter Weise erfolgt eine geringe, kontinuierliche Entnahme des Filtermaterials mit dem Ziel, eine Verblockung des Filterbetts, bedingt durch Ablagerung von Kalk - meist in Form von Kalziumkarbonat - oder vergleichbare chemische Reaktionen, die zu einer mechanischen Verbindung zwischen einzelnen Filterkörnern bzw. -Bestandteilen führen würden, zu unterbinden. Dies ist dadurch bedingt, dass die gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren bewirkte, langsame Bewegung der Filterbestandteile nach unten eine Ausbildung von Verbindungsbrücken zwischen einzelnen Filterbestandteilen verhindert.
Eine Unterbrechung des Filterprozesses, wie sie vielfach im Stand der Technik notwendig ist, um Verblockungen zu lösen, ist nicht mehr erforderlich, weil das Filtermaterial laufend in langsamer Bewegung ist bzw. erneuert wird, also nicht ortsfest „verbacken“ kann. Dennoch kann für Ausnahmefälle die Filteranlage gemäß der erfindungsgemäßen Vorrichtung rückgespült werden, wie es im Stand der Technik bekannt ist. In dem Fall ist allerdings die Zufuhr der Filtermaterialien für den Zeitraum der Rückspülung zu unterbrechen, um Kurzschluss des austragenden Rückspülwasserstroms mit den Filtermaterialienzufuhrstrom zu vermeiden.
Gemäß einem bevorzugten Aspekt kann eine erfindungsgemäße Anlage eine gleichmäßige, kontinuierliche Entnahme des Filtermaterials über die Ausführung und Einstellung eines Lufthebers steuern, indem der Volumenstrom an Luft, die Steigrohrlänge und dessen Durchmesser sowie die Höhe des Steigrohrausgangs über dem Wasserspiegel im Filter, vorzugsweise über eine in seiner Höhe gegenüber dem Wasserspiegel verstellbare Austragsvorrichtung, exakt eingestellt und gesteuert werden kann.
Figurenliste
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

1 zeigt eine Vorrichtung zur Filtrierung von phosphathaltigem Wasser zum Zwecke der Gewinnung von Dünger auf Kalk-/Phosphat-Basis.
2 zeigt die Vorrichtung aus 1 mit einer nachgeschalteten Vorrichtung zum Abscheiden der Flüssigkeit von den phosphatbeladenen Granulatkörnern und zu deren Trocknung.
3 zeigt ausschnittweise die Vorrichtung aus 1 mit einem höhenverstellbaren Endstück des Förderrohrs.

BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Komponenten.
1 zeigt eine Vorrichtung zur Filtrierung von phosphathaltigem Wasser zum Zwecke der Gewinnung von Dünger auf Kalk-/Phosphat-Basis.
Ein zylinderförmiger Behälter 10 besitzt ein Bodenteil 12, das im Wesentlichen kegelförmig ausgebildet ist. Er wird als Filterbehälter 10 in einem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens benutzt, bei dem phoshathaltigem Kläranlagenwasser der Phosphatanteil weitgehend entzogen wird, wobei das Phosphat auf der Oberfläche eines Granulats adsorbiert wird bzw., genauer gesagt, in Form von Kalziumphosphat gebunden und das mit Phosphat beladene Granulat auf schonende Weise aus dem Filterbehälter 10 entfernt und in weiteren Verarbeitungsschritten getrocknet wird. Das getrocknete Filtergranulat kann als Wertstoff betrachtet werden, weil es als Dünger verwendet werden kann.
Die Zuführung von phosphathaltigem Rohwasser geschieht über eine Zuführleitung 14 in den Behälter hinein, wobei ein Verteilstück 16 der Zuführleitung am unteren Rand des Behälters ringförmig verläuft und mit einer Vielzahl von Öffnungen versehen ist, über die das Rohwasser zirkular gleichmäßig verteilt von außen nach innen in das Bodenteil 12 einströmen kann. Der Anschlussflansch für die Zuführleitung kann wie abgebildet am unteren Bereich des zylindrischen Teils vorgesehen sein. Alternativ kann jedoch auch ein Schlauch oder ein Rohr von oben in den Filterbehälter 10 eingeführt werden, der bzw. das dann mit der untenliegenden Ringleitung 16 verbunden ist.
Ein Steigrohr 18 ist vertikal nach oben verlaufend zentral im Behälter 10 angebracht. Es weist an seinem unteren Ende einen sich trichterförmig erweiternden Einlassabschnitt 20 auf, dessen vertikale Position so eingestellt ist, dass er im laufenden Filterbetrieb das am meisten mit Phosphat beladene Granulat zusammen mit phosphathaltigen Wasser aufnimmt, wenn im Steigrohr 18 eine aufwärts gerichtete Strömung erzeugt wird. Der Einlassabschnitt 20 sollte nicht zu weit oben platziert sein, damit man keine „toten Bereiche“ im Filterbehälter 10 erhält, zu denen dieser „Ansaugtrichter“ keine ausreichende Saugkraft mehr entwickeln kann. Das wäre der Fall, wenn er zu weit oben angebracht wäre. Andererseits macht es auch keinen Sinn, die Ansaugöffnung zu weit unten zu positionieren, denn dann würde die seitlich wirkende Saugkraft verloren gehen. Das beladene Granulat-Wasser-Gemisch tritt durch eine Austrittsöffnung 33 des Steigrohrs wieder aus dem Filterbehälter 10 aus.
Eine Druckluftzuführleitung 22 verläuft parallel zum Steigrohr 18 und mündet in den unteren Endabschnitt des Steigrohrs 18. Steigrohr 18 und Druckluftzuführung 22 wirken als Luftheber für die Flüssigkeit im Steigrohr 18, wenn Luft in das Steigrohr 18 eingeblasen wird.
Der Filterbehälter 10 ist mit einem kalkhaltigen Granulat gefüllt, wobei das Granulat eine Korngröße hat, wie sie bei Düngemitteln üblich ist, also zwischen ca. 3 mm und etwa 12 mm. Das kalkhaltige Granulat dient als Adsorbersubstanz für das im Rohwasser gelöste Phosphat. Phosphat fällt dann aus dem Rohwasser aus und lagert sich an der Oberfläche der Granulatkörner unter Bildung von Kalziumphosphat an.
Mit Bezug zum erfindungsgemäßen Verfahren wird nach einer anfänglichen Zeitdauer, die nötig ist, bis das im unteren Bereich des Filters befindliche Granulat mit Phosphat vollständig beladen ist, der Luftheber in Betrieb genommenen und das unten liegende, beladene Granulat wird aus dem Filter stetig hinausgefördert. Weniger stark beladenes Granulat rutscht dadurch nach unten. Von oben wird neues, unbeladenes Granulat über eine Granulatzufuhrvorrichtung 29 auf das Filterbett zugegeben, beispielsweise mit einer Zellenradschleuse. Es bildet sich ein Granulatspiegel 31 in der Flüssigkeit im Filterbehälter 10 aus. Das hinausgeförderte, phosphatbeladene Granulat wird auf ein Siebfilter 32 - zum Beispiel ein Bogensieb / Spaltsieb, siehe 2 - geleitet und von dort zum Beispiel mittels Transportband zur weiteren Bearbeitung weitergeleitet, bei der es getrocknet und abgefüllt wird. Im Falle eines kalkhaltigen Granulats liegt wertvoller Kalk-/Phosphatdünger vor.
Der Filterbehälter 10 weist an seinem oberen Endabschnitt als sogenannten Reinwasseraustritt eine Überlauföffnung 27 auf, durch die vom Phosphat im Wesentlichen befreites Wasser ablaufen kann.
In vorteilhafter Weise kann nun das erfindungsgemäße Verfahren vollständig kontinuierlich und mit konstanten Steuer- oder Regelparametern betrieben werden.
Wesentliche Faktoren sind folgende:

1. Phosphat-Konzentration des Rohwassers,
2. Volumenstrom des phosphatbeladenen Rohwassers in den Behälter hinein,
3. Phosphat-Aufnahmekapazität des kalkhaltigen Granulats,
4. Volumenstrom des zugeführten kalkhaltigen Granulats.

Die Steuerung des Verfahrens erfolgt - wenn zumindest ein Ziel des Verfahrens auch die Beseitigung von Phosphat aus dem Rohwasser ist - bevorzugt und primär über die Phosphat-Konzentration im Filterausgangswasserstrom des „Reinwasseraustritts“ 27. In Abhängigkeit von der Phosphat-Konzentration im Rohwasser und der erforderlichen Kontaktzeit (in Minuten) des Rohwassers mit dem Granulat bis zur möglichst vollständigen Anlagerung des Phosphats an das Granulat, wird der Rohwasserzustrom (in Kubikmeter pro Stunde bzw. Liter pro Minute) eingestellt.
Die Zufuhr neuen Granulats von oben in den Filter hinein wird dagegen nicht über die erforderliche Kontaktzeit, sondern über die maximale Aufnahmekapazität des Granulats für Phosphat eingestellt bzw. geregelt.
Im Folgenden wird ein Beispiel für eine Anlagensteuerung einer Anlage gegeben, die in etwa gemäß 1 aufgebaut ist und phosphathaltiges Rohwasser zugeführt bekommt:

In einer Kläranlage fällt beim Dekantieren des Klärschlamms sogenanntes Zentratwasser an mit einer Phosphat-Konzentration von durchschnittlich 125 mg/l. Das Zentratwasser ist ein sogenanntes Überstandswasser aus einer Zentrifuge zur Klärschlammabtrennung. Der Dekanter ist mehr oder weniger kontinuierlich im Betrieb, und so werden durchschnittlich 5 m³ Zentratwasser pro Stunde über 24 Stunden und 7 Tage pro Woche erzeugt, die in einem 200 Kubikmeter großen Zentratsammelbecken gespeichert werden.

Um das Phosphat aus diesem Zentratwasser zurückzugewinnen, muss die Filteranlage gemäß der erfindungsgemäßen Vorrichtung in der Lage sein, durchschnittlich 5 m³ Zentratwasser rund um die Uhr zu verarbeiten. Durch Laborversuche wurde herausgefunden, dass die Kontaktzeit des Zentratwassers mit dem Kalkgranulat in einem Adsorptionsfilter, gefüllt mit dem besagten Granulat, zwischen 30 und 60 min betragen muss, um die Phosphatkonzentration von 125 mg/l auf < 5 mg/l zu senken. Geht man sicherheitshalber von 60 min Kontaktzeit aus, muss der benötigte Adsorptionsfilter - vereinfacht betrachtet - ein Granulatvolumen von 5 m³ aufweisen, um bei einem Rohwasserzustrom und einem Volumenstrom von 5 m³/h die gewünschte Kontaktzeit zu gewährleisten. Stellt sich heraus, dass 30 min Kontaktzeit auch unter Praxisbedingungen völlig ausreichend sind, reicht eine Filterfüllung von 2,5 m³ aus.
Aus praktischen Gründen bietet es sich an, die Filteranlage auf zwei - je 2,5 m³ große - oder vier - je 1,5 m³ große - Filter aufzuteilen, die parallel durchströmt werden und jeweils funktionelle Einheiten darstellen, so dass z. B. bei Reparaturarbeiten an einem Filter immer noch der gesamte Wasserstrom behandelt werden kann.
In der Praxis empfiehlt es sich, die Phosphat-Konzentration mittels einer z. B. photometrischen on-line-Messung kontinuierlich im Reinwasserstrom - also am Reinwasseraustritt 27 zu messen. Über diesen Messwert wird der Rohwasserzustrom in einen jeweiligen Filter gesteuert. Das heißt, dass, wenn zeitlich gesehen stationäre oder quasistationäre Verhältnisse vorliegen, die Rohwasserzufuhr gedrosselt wird, sofern der Reinwasser-Phosphatwert über 5 mg/l ansteigt. Solange dieser Wert unter 5 mg/l (bzw. einem gewünschten Zielwert) liegt, kann die Rohwasserzufuhr „hochgefahren“ werden. Sofern die Rohwassergehalte schwanken sollten, könnte man zusätzliche Filtereinheiten bei Bedarf automatisch zuschalten.
Wie oben bereits erwähnt, wird die Granulatzufuhr in einen jeweiligen Filter dagegen über die maximale Belade- bzw. Adsorptionskapazität des Granulats bezüglich des zu entfernenden Wasserinhaltsstoffs gesteuert. Diese wird üblicherweise zuvor im Rahmen eines Labor- oder Vorversuchs (Säulen- oder Kleinfilterversuche) ermittelt und in Prozent angegeben: Im vorliegenden Fallbeispiel bindet ein Liter eines Kalkgranulats rund 60 g Phosphat; danach ist die Aufnahmekapazität erschöpft. Zu diesem Ergebnis kommt man, wenn im Laborversuch ein mit einem Liter Granulat gefüllter Kleinfilter in der Lage ist, rund 500 Liter Zentratwasser soweit von Phosphat zu reinigen, dass die Reinwasserkonzentration < 5 mg/l beträgt (Differenz: 125-5 mg/l = 120 mg/l; 120 mg/l × 500 I = es wurden 60.000 mg Phosphat = 60 g Phosphat von einem Liter Granulat gebunden). Die Beladekapazität beträgt folglich 6 % (w/v, weight/volume; Gewicht Phosphat pro Volumen Granulat). Da das Granulat im trockenen Zustand eine Dichte von 0,4 kg/dm³ bzw. t/m³ aufweist, lässt sich dieser Wert umrechnen in einen Phosphatgehalt des Granulats in Höhe von 15 % bzw. 150 g Phosphat/kg Granulat.
Aus diesem im Labor für einen bestimmten Wasserinhaltsstoff ermittelten Beladekapazitätswert lässt sich nun der Granulatbedarf (= Granulatzufuhr in das Filter) pro Zeit unter Berücksichtigung des zu behandelnden Rohwasserstroms und der gegebenen Phosphat-Konzentration berechnen. Im o. g. Beispiel ergeben sich aus 5 m³ Rohwasserzustrom pro Stunde und einer zu entfernenden Phosphat-Konzentration von 120 mg/l (= 120 g/m³) eine Phosphat-Jahresfracht von rund 5,3 t (5 m³/h mit 120 g Phosphat/m³ = 0,6 kg Phosphat/h = 14,4 kg/Tag = 5.256 kg/Jahr). Bei einer Beladekapazität von 6 % (w/v) ergibt sich eine Jahres-Granulat-Bedarf von 87,6 m³ bzw. 35 t (bei einer Dichte von 0,4 t/m³).
Die Pfeile verdeutlichen die Strömungsrichtungen der einzelnen Stoffe.
Die dünnen Pfeile A bezeichnen die Strömungsrichtung des Filtermaterials in Granulatform im Behälter 10 von oben nach unten und im Förderrohr 18 von unten nach oben. Die dickeren Pfeile B geben die Richtung der Wasserströmung an.
Bezogen auf einen Tag bzw. eine Stunde ist folglich ein Granulat-Volumen von 240 Liter/Tag (87.600 L / 365 Tage) bzw. 10 Liter pro Stunde der Filteranlage zuzuführen. Besteht die Filteranlage, wie oben beschrieben, aus mehreren Einzelfiltern, ergibt sich pro Filter eine entsprechend geringere Granulatzufuhr.
Es empfiehlt sich, die Beladung des aus der Filteranlage entnommenen Granulats in regelmäßigen Abständen analytisch zu prüfen, um sicherzustellen, dass die gewünschte Beladung nach wie vor erreicht wird. Die Beladekapazität von Granulaten (insbesondere auch von Aktivkohle) hängt auch von den chemisch-physikalischen Eigenschaften des Wassers (u. a. pH-Wert und elektrische Leitfähigkeit bzw. Mineraliengehalt) ab, so dass eine Veränderung der Wasserzusammensetzung unmittelbar eine Veränderung der Beladekapazität für die zu entfernenden Wasserinhaltsstoffe bewirken kann.
Sofern die angestrebte Beladung des Granulats nicht erreicht wird, sollte die Granulatzufuhr gedrosselt werden. Für den Betreiber ist dabei entscheidend, welche Priorität gesetzt wird. Sofern es in erster Linie von Bedeutung ist, den Phosphatgehalt unter 5 mg/l zu senken - etwa um gesetzlichen Anforderungen bei der Einleitung des Wassers zu genügen - und die Erzeugung von Phosphatdünger als untergeordnet zu sehen ist, wird der Betreiber eine qualitative Einbuße beim erzeugten Phosphatdünger in Kauf nehmen, wenn dieser nicht ganz so viel Phosphat enthält.
Sofern die Anforderungen bezüglich der Einleitung des Wassers problemlos eingehalten werden und die Phosphatdünger-Produktion im Vordergrund steht, kann die Granulatzufuhr gedrosselt werden, wodurch zwar der Reinigungseffekt sinkt - Phosphat wird nicht mehr vollständig entfernt, weil zu wenig „frisches“ Granulat zur Verfügung steht und dadurch der „Schlupf“ im Filter steigt - das Granulat aber bis zum Maximum beladen wird.
Im günstigsten Fall wird die Anlage aber so gesteuert, dass das gesamte Phosphat entfernt wird und die Granulatzugabe so eingestellt wird, dass gleichzeitig die unter den gegebenen Voraussetzungen maximal mögliche Beladung erreicht wird. Dies wird über die on-line-Messung des Phosphatgehalts im Reinwasser sowie über analytische Kontrolle des Beladungszustands des Granulats erreicht.
Im stationären Zustand bildet sich im Filterbehälter 10 ein Gradient des Phosphatgehalts im Wasser aus. In dem im Filterbehälter 10 unten liegenden sogenannten Hochkonzentrationsbereich 24, in der Nähe der Einlauföffnungen für das phosphathaltige Rohwasser, ist das Granulat mit der höchsten Phosphat-Konzentration im Kontakt. Daher erfolgt dort dessen Beladung mit Phosphat am schnellsten und das Granulat ist hier am schnellsten „gesättigt“ bzw. hat seine maximale Beladekapazität erreicht. Von dort wird die Granulat-Wasser-Mischung in den Einlassabschnitt 20 des Steigrohrs 18 gesaugt, um das am meisten mit Phosphat beladene Granulat aus dem Filter hinaus zu befördern. Zum oberen Ende des Filterbehälters 10 hin nimmt der Phosphatgehalt im Wasser ab. Daher ist oben eine Ablauföffnung 27 vorgesehen, durch die das Wasser vom Phosphat weitgehend befreit den Filterbehälter 10 wieder verlassen kann.
In 2 sind weitere Einzelheiten einer erfindungsgemäßen Anlage zur Phosphatdüngergewinnung dargestellt.
2 zeigt die Vorrichtung aus 1 mit einer nachgeschalteten Vorrichtung zum Abscheiden der Flüssigkeit von den phosphatbeladenen Granulatkörnern und zu deren Trocknung.
Der Filterbehälter 10 ist aufgebaut, wie mit Bezug zu 1 beschrieben wurde. Das Steigrohr 18 besitzt in seinem oberen Bereich etwas oberhalb des Wasserspiegels 26 einen horizontal verlaufenden Endabschnitt 28, der durch die Wandung des Filterbehälters 10 geführt ist und mit einer Austragsöffnung 33 versehen ist.
Durch diese Öffnung 33 wird das Gemisch aus Luft, Wasser und phosphatbeladenem Granulat herausgebracht und fällt auf die Siebfläche 32 einer gestrichelt umrandet gezeichneten Siebvorrichtung 30, die als bogenförmiges Spaltsieb ausgebildet ist. Das noch mit Phosphat beladene Wasser tropft durch die Siebfläche, wird in einer Auffangschale 34 aufgefangen und von dort durch eine Rückführleitung 36 mittels einer Pumpe 40 dem Rohwasserzulauf 14 wieder zugeführt.
Das phosphatbeladene Granulat fällt entlang der Siebflächen 32 nach unten und gelangt auf einen Bandförderer (Trocknungsband) 42. Dort wird es mit Heißluft getrocknet und fällt dann als in einen Auffangbehälter 44, von dem aus es als Wertstoff und Granulatdünger auf Kalk-Phosphat-Basis in verkaufsgerechte Packungen abgefüllt werden kann.
Der Fachmann erkennt, dass auf die geschilderte Weise eine automatisierbare, kontinuierlich ablaufende Rückgewinnung von Phosphat und gegebenenfalls anderen Wasserinhaltsstoffen aus Kläranlagen- und sonstigen Wässern möglich ist, die mithilfe von Adsorptionsfiltern aus dem Wasser entfernt werden können. Eine Unterbrechung des Filterbetriebs inklusive einer aufwändigen herkömmlichen Filterentleerung und Neubefüllung entfällt.
3 zeigt die Vorrichtung aus 1 mit einem höhenvariabel einstellbaren Endstück 50 des Förderrohrs 18, dessen Austrittsöffnung 33 unterhalb des Wasserspiegels 26 im Filterbehälter 10 liegt, wodurch allein durch den dadurch bedingten hydraulischen Druckunterschied eine Strömung im Förderrohr 18 erzeugt wird. Daher wird eine Druckluftzuleitung und das Lufthebeprinzip im Förderrohr 18 nicht benötigt. Gleichwohl kann die Druckluftzuleitung oder auch eine Pumpe zur Strömungserzeugung zusätzlich vorhanden sein und damit die strömungserzeugenden Mechanismen in Kombination implementiert sein.
Das Förderrohr 18 ist mit seinem horizontalen Abschnitt 28 im Vergleich zu 1 an einem etwas niedriger gelegenen Punkt durch die Wandung des Filterbehälters 10 hindurchgeführt. Außerhalb des Behälters ist ein im Wesentlichen S-förmiges Rohrendstück 50 an den horizontalen Abschnitt 28 angeschlossen, das in einem vertikal verlaufenden mittleren Abschnitt des „S“ einen Faltenbalg 52 aufweist, der gestaucht und gedehnt werden kann, wodurch sich die Höhe des Ausgangs des Endstücks entsprechend verändert, so dass sich die Druckdifferenz zwischen Wasserspiegel im Filter und Förderrohrausgang stufenlos und somit sehr fein einstellen lässt. Damit lässt sich der Volumenstrom des mit den Inhaltsstoffen beladenen Granulat-Wassergemisches bei sonst gleichen Steuerparametern sehr fein einstellen. Es wird keine Pumpe benötigt, denn der Austrag des Gemisches erfolgt nach rein hydraulischen Gesichtspunkten, weil er unter dem Wasserspiegel im Filterbehälter 10 liegt. Eine Regulierventil-/Schieberkombination 54 ist vorgesehen, um den Volumenstrom des Gemisches innerhalb gewisser durch die Korngröße vorgegebener Grenzen zu regulieren oder den abfließenden Volumenstrom des Gemisches ganz zu stoppen.
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels vorstehend beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Weise modifizierbar. Im Folgenden sind dafür ohne Anspruch auf Vollständigkeit einige Beispiele gegeben:

Das Adsorbermaterial kann für die Phosphatfällung auch ein Eisenoxyhydrat oder ein anderes geeignetes Adsorbens sein.

Es können auch andere im Rohwasser gelöste Stoffe adsorbiert werden, indem man zu dem auszufällenden Stoff passende Adsorbermaterialien verwendet.
Beispielsweise seien hierzu genannt:

Diverse Schwermetalle (z. B. Zink, Blei, Kupfer, Nickel) können in der Regel ebenfalls mit Granulaten auf Kalkbasis aus wässrigen Lösungen entfernt werden. Inwieweit eine Rückgewinnung wirtschaftlich sinnvoll ist, hängt von jeweiligen Preisen ab, zu denen ein jeweiliges Metall gehandelt wird.

Aktivkohle bindet eine Fülle von Wasserinhaltsstoffen, insbesondere organische Verbindungen, beispielsweise Mineralöle und Lösungsmittel wie chlorierte Kohlenwasserstoffe, monoaromatische Kohlenwasserstoffe, zum Beispiel Benzol, Toluol, Ethylbenzol, Phenole etc., aber auch Anionen, zum Beispiel Nitrate, die sich auf diese Weise zurückgewinnen ließen.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch zwei chemisch verschiedene Adsorber vorzugsweise in jeweils unterschiedlichen Korngrößenbereichen oder mit unterschiedlichen spezifischen Dichten in einem einzigen Behälter verarbeiten, um Rohwasser zu filtrieren, in dem zwei wesentliche Inhaltsstoffe gelöst sind. Dabei lagert sich der eine Inhaltsstoff an dem ersten und der andere Inhaltsstoff an dem zweiten Adsorber an. Die Adsorber können nachfolgend mittels passender Siebe oder aufgrund unterschiedlichen Sedimentationsverhaltens bedingt durch die unterschiedlichen spezifischen Dichten voneinander getrennt werden. Beispielsweise könnte auf diese Weise ein Rohwasser, das nitrat- und phosphatbelastet ist, gereinigt werden, indem für die Entfernung des Nitrats ein spezieller Ionenaustauscher und für die Adsorption des Phosphats ein Granulat auf Kalkbasis eingesetzt werden.
Anstelle von Luft kann im Ausführungsbeispiel auch ein anderes Gas verwendet werden, wenn dies sinnvoll erscheint, zum Beispiel Kohlendioxid oder Distickstoff. Zum Beispiel dann, wenn das Wasser hohe Konzentrationen von Eisen-II enthält, welches durch den eingetragenen Luftsauerstoff zu Eisen-III oxidiert würde. Eisen-III ist im Gegensatz zu Eisen-II nur schlecht löslich und würde sofort als Flocken-Niederschlag ausfallen und die Filteranlage verstopfen.
Anstelle eines Lufthebers kann auch eine Pumpe mit fein einstellbarer hydraulischer Leistung eingesetzt werden, um ein Gemisch aus Wasser und beladenem Filtermaterial aus dem Filterbehälter heraus zu fördern. Die Pumpe wird dann vorzugsweise als Saugpumpe am Ausgang des Förderrohrs angeschlossen. Dabei ist beispielsweise durch Einsatz einer Membranpumpe dafür gesorgt, dass die Pumpe das Granulat zerstörungsfrei fördert, sofern dies für die weitere Verarbeitung notwendig ist.
Auf den Einsatz eines Lufthebers oder einer Saugpumpe kann auch verzichtet werden oder deren Einsatz zusätzlich hinzugezogen werden, wenn der Ausgang des Förderrohrs unterhalb des Wasserspiegels im Filter liegt. Dann wird durch die hydraulische Druckdifferenz zwischen Wasserspiegel und Förderrohrausgang ein Wasserstrom nach außerhalb des Filters erzeugt, der das Granulat aus dem unteren Filterbereich, also dem Hochkonzentrationsbereich 24, je nach Strömungsgeschwindigkeit austrägt. Die Strömungsgeschwindigkeit lässt sich über einen Schieber oder ein anders gebautes Regulierventil am Ausgang des Förderrohrs über eine einfache Querschnittsverengung steuern. Alternativ dazu oder in Kombination damit kann das Endstück des Förderrohrausgangs mit einem höhenverstellbaren Rohr verbunden sein, so dass sich die Druckdifferenz zwischen Wasserspiegel im Filter und Förderrohrausgang stufenlos und somit sehr fein einstellen lässt - siehe 3.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch mittels eines Druckfilters verwirklicht werden. Dabei werden beispielsweise die Volumenströme der Flüssigkeiten Rohwasser und gefiltertes Wasser genau durch Drosselventile eingeregelt, und die Granulatzugabe wird mittels einer einen entsprechenden Druck erzeugenden Fördervorrichtung vorgenommen.
Welches Austragsverfahren letztlich gewählt wird, hängt auch von der Dichte und somit der Aufstiegsneigung des verwendeten Granulats bzw. Filtermaterials ab und ist für eine jeweilige Anwendung zu optimieren.
Auch eine Umkehrung der Fließrichtung der flüssigen Komponente im Filterbehälter 10 von oben nach unten anstatt, wie bisher beschrieben, von unten nach oben ist grundsätzlich ohne weiteres möglich. Unter Verwendung der Vorrichtung nach den 1 bis 3 entfällt dabei der Hochkonzentrationsbereich 24 an der Einsaugstelle 20 des Förderrohrs 18. Rohwasser wird oben auf das Filterbett aufgegeben, wodurch das Filtermaterial zuerst oben mit Inhaltsstoffen beladen wird. Das Rohwasser, welches den Filterbehälter 10 von oben nach unten durchläuft, tritt in die Ringleitung 16 ein und durch die Öffnung 14 aus. Die Öffnung 14 ist mit einem Drosselventil versehen, so dass der Wasserdurchsatz und damit die Reinheit des Wassers eingestellt werden kann. Die Inbetriebnahme der Granulataustragsvorrichtung fördert zunächst unbeladenes Granulat, bis das beladene Granulat unten angekommen ist. Das nachrückende Granulat ist dann aber ebenfalls hoch beladen.
Ein wesentlicher Aspekt hierbei ist, dass die Wassergeschwindigkeit im Filter um ein Vielfaches höher ist als die gleichgerichtete Granulatbewegung bedingt durch den geringen Austrag mittels Förderrohr.
Vorteile dieser Anwendungsvariante sind eine verbesserte Rückspülungsmöglichkeit des Filtermaterials und die Vermeidung eines Kurzschlusses zwischen Rohwasserzuführung und dem vom Förderrohr unten aufgenommenen Wasser. Bei letzterem handelt es sich dadurch um Reinwasser, so dass dieses nach Abtrennung der Filtermaterialien keiner Rückführung oder Nachbehandlung bedarf.
Für den Fall, dass die Konzentration der zu entfernenden Wasserinhaltsstoffe nur sehr gering ist, zum Beispiel im Bereich von einigen µg/l, bzw. die Beladekapazität des eingesetzten Filtermaterials für den betreffenden Stoff sehr hoch ist, kann sich der Fall ergeben, dass nur sehr geringe Granulatmengen pro Tag aus dem Filter entnommen werden können, um zu vermeiden, dass nur teilweise beladenes Granulat aus dem Filter herausgefördert wird. In solchen Fällen kann es sinnvoll sein, die Granulatförderung nur über einen bestimmten Zeitraum eines Tages (z. B. wenige Stunden) in Betrieb zu nehmen, weil die Einstellung einer sehr kleinen Granulat-Förderrate an technische Grenzen stößt. Diese Verfahrensweise wäre eine „semikontinuierliche“ Granulatentnahme. Gleichwohl liegt ein kontinuierlicher Betrieb der Filteranlage vor.
Auch die Grundgeometrie des Filterbehälters kann anders als zylindrisch sein. Auch das Bodenteil kann anders als nach unten spitz zulaufend sein, zum Beispiel kann es eben sein.
Bei ausreichend großer Grundfläche kann es sich auch empfehlen, mehrere Förderrohre über der Grundfläche des Filterbehälters verteilt zu installieren, damit die Strecken, die das Filtermaterial bis zur Einsaugöffnung des Förderrohrs zurücklegt, zumindest für die Filtermaterialien, die auf einer Horizontalebene liegen, einigermaßen gleichmäßig sind, und damit die gewünschte Kontaktzeit für die Beladung der Filtermaterialien mit den Inhaltsstoffen leichter eingestellt werden kann.
Schließlich können die Merkmale der Unteransprüche im Wesentlichen frei miteinander und nicht durch die in den Ansprüchen vorliegende Reihenfolge miteinander kombiniert werden, sofern sie unabhängig voneinander sind.

10: zylinderförmiger Behälter, Filterbehälter
12: Bodenteil
14: Zuführleitung, Rohwasserzulauf, Zuführungsvorrichtung
16: Verteilstück, Ringleitung
18: Steigrohr, Austragsvorrichtung, Förderrohr
20: Einlassabschnitt, Einströmöffnung
22: Druckluftzuführleitung
24: Hochkonzentrationsbereich
26: Wasserspiegel
27: Überlauföffnung, Reinwasseraustritt, Ablaufeinrichtung
28: horizontaler Endabschnitt
29: Granulatzufuhrvorrichtung
30: Siebvorrichtung
31: Granulatspiegel, Flüssigkeitsoberfläche
32: Siebfilter, Siebfläche
33: Austrittsöffnung des Steigrohrs
34: Auffangschale
36: Rückführleitung
40: Pumpe
42: Bandförderer
44: Auffangbehälter
50: S-förmiges Rohrendstück
52: Faltenbalg
54: Regulierventil-/Schieberkombination

Claims

Verfahren zur Förderung von Filtermaterialien aus einem Flüssigkeitenfilter, bei dem in einem Behälter (10) befindliche Filtermaterialien mit vorbestimmten Inhaltsstoffen der Flüssigkeit beladen werden, enthaltend die Schritte: a) Zuführen eines ersten Volumenstroms von zu filternder Flüssigkeit in den Behälter (10) hinein, wobei die zu filternde Flüssigkeit in einem Hochkonzentrationsbereich (24) im Kontakt mit den Filtermaterialien steht, wodurch diese mit den Inhaltsstoffen beladen werden, b) Zuführen eines zweiten Volumenstroms von nicht mit den Inhaltsstoffen beladenen Filtermaterialien in den Behälter (10), c) Entnehmen eines dritten Volumenstroms eines sich in dem Hochkonzentrationsbereich (24) des Behälters (10) bildenden Gemisches, wenigstens enthaltend die Flüssigkeit und die mit deren Inhaltsstoffen beladenen Filtermaterialien, aus dem Behälter (10) heraus, d) Abführen eines vierten Volumenstroms von gefilterter Flüssigkeit aus dem Behälter (10), e) wobei die Volumenströme derart eingestellt sind oder sich auseinander ergeben, dass ein im Wesentlichen kontinuierlicher Filtrierbetrieb und eine im Wesentlichen kontinuierliche Entnahme von beladenen Filtermaterialien resultiert, f) Trennen der abgeführten, inhaltsstoffbeladenen Filtermaterialien von der Flüssigkeit und g) Rückführen der abgetrennten Flüssigkeit in den Filterbehälter (10).
Verfahren nach dem vorstehenden Anspruch, wobei die Volumenströme so eingestellt sind, dass eine zeitlich konstante Entnahme von beladenen Filtermaterialien resultiert.
Verfahren nach dem vorstehenden Anspruch, wobei die Volumenströme so eingestellt sind, dass die inhaltsstoffbeladenen Filtermaterialien auf ihrem Weg bis zur Trennung von der Flüssigkeit nicht durch Abrasion beschädigt werden.
Verfahren nach dem vorstehenden Anspruch, wobei die Flüssigkeit im Wesentlichen Wasser ist, in dem ein Schadstoff oder ein Nutzstoff, insbesondere Phosphat, gelöst ist.
Verfahren nach dem vorstehenden Anspruch, wobei als Filtermaterial ein Phosphatadsorber, insbesondere ein kalziumhaltiger Adsorber in Granulatform, verwendet wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, weiter enthaltend den Schritt, das in dem Hochkonzentrationsbereich (24) vorhandene Gemisch aus Flüssigkeit und Filtermaterialien mittels Luftblasen nach dem Lufthebeverfahren in einem Steigrohr (18) nach oben aus dem Behälter (10) heraus zu transportieren.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, weiter enthaltend den Schritt: Trocknen der inhaltsstoffbeladenen Filtermaterialien.
Vorrichtung zur kontinuierlichen Förderung von Filtermaterialien aus einem Filterbehälter für Flüssigkeiten, enthaltend: a) einen gemeinsamen Behälter (10) als Filterbehälter zur Aufnahme der Filtermaterialien und der Flüssigkeit, b) eine Zuführungsvorrichtung (14) in den Behälter (10) hinein für die Flüssigkeit, c) eine Austragsvorrichtung (18) aus dem Behälter (10) heraus für den Austrag eines im Behälter (10) befindlichen Gemisches aus Flüssigkeit und Filtermaterialien, d) eine strömungserzeugende Vorrichtung, die dazu eingerichtet ist, das im Behälter (10) befindliche Gemisch durch die Austragsvorrichtung (18) hindurch aus dem Behälter (10) heraus zu transportieren, wobei die strömungserzeugende Vorrichtung d1) eine Pumpe sein kann oder d2) dadurch realisiert ist, dass die Austrittsöffnung (33) der Austragsvorrichtung (18) unterhalb des Niveaus der Flüssigkeitsoberfläche (31) angeordnet ist, e) eine Ablaufeinrichtung (27), durch die von Inhaltsstoffen befreite Flüssigkeit aus dem Behälter ablaufen kann, gekennzeichnet durch f) eine Vorrichtung (30) zum Trennen der abgeführten, inhaltsstoffbeladenen Filtermaterialien von der Flüssigkeit und g) eine Vorrichtung (36, 40) zum Rückführen der abgetrennten Flüssigkeit in den Filterbehälter (10).
Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Austragsvorrichtung (18) ein Rohr enthält, das eine Einlassöffnung aufweist, die an einer Stelle (24) im Behälter (10) platziert ist, an der die Konzentration der Inhaltsstoffe in der Flüssigkeit während eines stationären Förderbetriebs besonders hoch ist.
Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei die Austragsvorrichtung ein Steigrohr (18) und eine in dessen unteren Endabschnitt einmündende Druckluftzuführung (22) enthält.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche 9 bis 10, wobei die Einlassöffnung der Austragsvorrichtung (18) eine sich nach unten trichterförmig öffnende Einströmöffnung (20) aufweist, die im unteren Teil des Behälters (10) befindlich ist, und eine oder mehrere Zuführungsöffnungen für die zu filternde Flüssigkeit im unteren Teil des Behälters (10) vorgesehen sind.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche 8 bis 11, wobei eine Steuereinrichtung oder eine Regeleinrichtung vorgesehen ist, die den Volumenstrom durch die Austragsvorrichtung (18) steuern bzw. regeln kann.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche 8 bis 12, wobei der Behälter (10) im Wesentlichen eine zylinderförmige Form besitzt, wobei eine Mehrzahl an Zuführungsöffnungen für die zu filternde Flüssigkeit in einer Ringleitung (16) vorgesehen sind, die im unteren Bereich des Behälters (10) so platziert ist, dass das Filterbett gleichmäßig von unten nach oben durchströmt wird.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche 8 bis 13, wobei eine Zuführvorrichtung (29) für den Transport von wenig beladenen oder unbeladenen Filtermaterialien in den Filterbehälter (10) hinein vorgesehen ist.