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Verfahren zur Filtration von Flüssigkeiten durch eine Schicht körnigen
Filtermaterials Bei der Filtration von Wasser und anderen Flüssigkeiten über Filterschichten
aus körnigem Filtermaterial sind für den Zeitpunkt der Unterbrechungen der Filtration
und Entfernung der abfiltrierten Stoffe aus der Filterschicht hauptsächlich zwei
Erscheinungen bestimmend. Entweder hat das Filtrat nicht mehr den erforderlichen
Reinheitsgrad oder der Widerstand der Filterschicht ist zu groß geworden. Die erstgenannte
Erscheinung wird meist dadurch verursacht, daß die Aufnahmefähigkeit des Porenraumes
in der körnigen Filtermasse erschöpft ist, die zweite durch die Verstopfung der
obersten Filterschichten und die Bildung einer sogenannten Filterhaut auf der Oberfläche
der Filterschicht.
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Von der Art der abzuffitrierenden Stoffe hängt es hauptsächlich ab,
ob die eine oder andere Erscheinung den Zeitpunkt für die notwendige Reinigung der
Filtermasse bestimmt. Enthält das Wasser überwiegend Stoffe, die größer sind als
die Poren der Filtermasse, so verstopfen sich hauptsächlich die Poren der oberen
Filterschicht, und es bildet sich eine Filterhaut, die einen hohen Filterwiderstand
verursacht, wobei die Aufnahmefähigkeit der Filtermasse in den tieferen Schichten
noch nicht ausgenutzt ist.
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In solchen Fällen würde es genügen, nur die oberen Schichten der
Filtermasse zu reinigen, um das Filter noch weiter benutzen zu können, bis seine
Aufnahmefähigkeit auch in den unteren Schichten erschöpft ist. Da aber bei den üblichen
Filterbauarten die Reinigung durch Rückspülung vorgenommen wird, also dadurch, daß
man Filtrat im Gegenstrom zum Filtervorgang, überwiegend also von unten nach oben,
durch die Filtermasse leitet, und es für die Dauer des Reinigungsvorganges sowie
für den Verbrauch an Spülwasser praktisch belanglos ist, ob man die gesamte Filtermasse
oder nur deren obere Schichten reinigt, macht man keinen Gebrauch von der Möglichkeit,
die Filterperioden dadurch zu verlängern, daß man nur die auf der Schichtoberfläche
und in den oberen Schichten abgelagerten Stoffe entfernt und dann das Filter weiter
betreibt, bis seine Aufnahmefähigkeit vollständig erschöpft ist.
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Aus der deutschenAuslegeschrift K16389IVc/12d ist eine Filterbauart
bekannt, bei der gleichfalls Filter mit körnigem Filtermaterial durch Rückspülung
gereinigt werden sollen, ohne dabei die Filtration zu unterbrechen, doch wird bei
der bekannten Arbeitsweise das zu filtrierende Rohwasser oberhalb der Filterschicht
zugeführt, so daß die durch die Rückspülung aufgewirbelten Ablagerungen wieder teilweise
durch die filtrierte Flüssigkeit nach unten abgeführt werden und sich in der Filterschicht
wieder ablagern.
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Das nachstehend beschriebene Verfahren gibt die Möglichkeit, auch
bei Filtern, die unter ungünstigen Voraussetzungen arbeiten, die Leistungsfähigkeit
voll auszunutzen, dadurch, daß ohne Unterbrechung des Filterbetriebes einmal oder
mehrmals während einer Filterperiode die in den oberen Schichten und auf der Oberfläche
abgelagerten, den Widerstand erhöhenden Stoffe entfernt werden. Das Verfahren besteht
darin daß während des Rückspielens, beispielsweise durch ein Rohrsystem, ohne Unterbrechung
der Filtration die zu filtrierende Flüssigkeit unterhalb der der Rückspülung unterworfenen
oberen Filterschichten in die Filterschicht eingeleitet wird, so daß einerseits
die Filtration ununterbrochen weitergeht, andererseits in der über der Einführungsebene
der zu filtrierenden Flüssigkeit liegenden Schicht ein aufwärts gerichteter Flüssigkeitsstrom
erzeugt wird, der das Filtermaterial auflockert und den abgelagerten Filterrückstand
herausspült, der dann mit dem Spülwasserstrom nach außen abgeleitet wird. Hierbei
kann die dem Filter zugeführte Flüssigkeitsmenge so weit erhöht werden, daß die
Filtration mit ungeminderter Geschwindigkeit weitergeführt wird.
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Die Wirkung des aufsteigenden Spülwassers kann in an sich bekannter
Weise durch Luft unterstützt werden, die gleichzeitig mit dem Wasser in die Filterschicht
eingeleitet wird.
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Eine für die Durchführung des Verfahrens geeignete Einrichtung ist
in vereinfachter Form in der Abbildung dargestellt. In einem Behälter1 ruht die
körnige Filtermasse 2 auf dem durchlässigen Zwi-
schenboden 3. Das
zu filtrierende Wasser wird durch die Leitungen 4 und 6 über das Ventil 5 in den
oberen Teil des Behälters eingeleitet und durchströmt in bekannter Weise von oben
nach unten die Filterschicht und den Zwischenboden 3, wird unter diesem zusammengefaßt
und über das Ventil 8 durch die Leitung 7 abgeführt.
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Bei der Reinigung der Filterschicht durch Rückspülung wird das Spülwasser
über die Leitung 7 und das Ventil 8 unter den Zwischenboden 3 geleitet und durchströmt
die Schicht 2 von unten nach oben. Das mit den Ablagerungen beladene Spülwasser
wird durch eine Rinne oder Rohrsystem 12, Ventil 13 und der Leitungl4 abgeleitet.
Die Spülung mittels Wasser wird durch Luft unterstützt, die über die Leitungen 15
und 19 und Ventill8 dem Luftverteilungssystem 20 unter dem Zwischenboden 3 zugeleitet
wird.
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An die Leitung 4 für die Wasserzuführung ist eine Zweigleitung 10
mit Ventil 9 angeschlossen, durch welche das dem Filter zugeführte Wasser einem
in die Filterschicht eingebetteten Verteilungssystem 11 zugeleitet werden kann.
Über dem Verteilungssystem 11 liegt ein zweites, 17, für die Zuführung von Luft,
das über das Ventil 16 an die Luftzuleitung 15 angeschlossen ist.
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Hat infolge der abgelagerten Verunreinigungen der Filterwiderstand
das zugelassene Maß erreicht, bevor die Aufnahmefähigkeit der unteren Schichten
erschöpft ist, so wird das Ventil 5 geschlossen und gleichzeitig das Ventil 9 so
weit geöffnet, daß über die Leitung 10 und das Rohrsystem 11 das Wasser in erhöhter
Menge in die Filterschicht eingeleitet wird.
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Dabei wird auch das Ventil 13 geöffnet und der Wasserzulauf so eingestellt,
daß das zufließende Wasser in gleicher Menge wie bisher die unterhalb des Verteilersystems
11 liegende Filterschicht durchströmt und außerdem zusätzlich eine Strömung von
11 in Richtung nach oben entsteht, welche die über 11 liegende Filterschicht auflockert
und die darin und
darüber liegenden Verunreinigungen über die Leitung 12, das Ventil
13 und die Leitung 14 abführt.
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Durch die Leitung 15 kann in bekannter Weise Luft in die Filterschicht
eingeblasen werden, die den Spülstrom des Wassers unterstützt und dann in geeigneter
Weise aus dem Oberteil des Filterbehälters abgelassen wird.
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Nachdem die störenden Verunreinigungen aus dem Wasser entfernt sind,
werden die Ventile9, 13 und 16 geschlossen und Ventil 5 geöffnet, so daß die Filtration
in der normalen Art weitergeht.
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Wenn die Gesamtkapazität des Filters einschließlich der unteren Schichten
erschöpft ist, wird es in der üblichen Weise dadurch gereinigt, daß über die Leitung
7 durch das Ventil 8 Wasser in erforderlicher Menge eingeleitet und zusammen mit
den herausgespülten Verunreinigungen über die Leitung 12, das Ventil 13 und die
Leitung 14 abgeführt wird.
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Zur Unterstützung der Wasserspülung kann in bekannter Weise über
die Leitung 15, Ventill8, Leitung 19 und das Luftverteilersystem 20 Luft eingeblasen
und in geeigneter Weise aus dem Oberteil des Filterbehälters abgeführt werden.