DE1436327C3

DE1436327C3 - Mehrstoff-Filter für Flüssigkeiten und Verfahren zu dessen Herstellung

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Publication number: DE1436327C3
Application number: DE19641436327
Authority: DE
Inventors: Archie Homer; Conley jun Walter Robertson; Corvallis Oreg. Rice (V.St.A.)
Original assignee: Neptune Microfloc, Ine, Corvallis, Oreg. (V.StA.)
Priority date: 1964-02-17
Filing date: 1964-09-16
Publication date: 1978-02-09

Description

besteht.

5. Filter nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Betthöhe von 150 cm das Teilchengemisch aus etwa

16 Gewichtsprozent Granatstein,

21 Gewichtsprozent Graphitgestein und

63 Gewichtsprozent Anthrazit

besteht.

6. Verfahren zur Herstellung eines Mehrstoff-Filters nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Filter mit senkrechtem Filterdurchgang nach Einbringen des Filterteilchengemisches ein derart starker, dem beabsichtigten Filterdurchgang entgegengesetzt gerichteter Wasserstrom so lange aufrechterhalten wird, daß die in Bewegung geratenen Teilchen eine konstante Lage zueinander und im Filtergehäuse eingenommen haben, worauf die zu filtrierende Flüssigkeit in der entgegengesetzten Richtung durchgeleitet wird.

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Die Erfindung betrifft ein Mehrstoff-Filter für Flüssigkeiten mit einem Filterbett aus ohne Trennböden gelagerten Filterstoffteilchen, die aus mindestens drei

65 unterschiedlichen Stoffarten unterschiedlicher Korngröße und unterschiedlichen spezifischen Gewichts bestehen, wobei in Richtung des Filterdurchgangs die Korngröße der Teilchen abnimmt, jedoch das spezifische Gewicht der Teilchen zunimmt, sowie ein Verfahren zum Herstellen derartiger Filter.

Von den bekannten schnell durchströmten Filtern enthalten die am weitesten verbreiteten ein Filterbett aus einheitlichem Material, vorzugsweise Sand oder Anthrazit, einer Korngröße zwischen 0,3 bis 0,8 mm. Derartige Einstoff-Filter arbeiten aber bekanntlich nur bei einer sehr geringen Trübung der zu filtrierenden Flüssigkeiten zufriedenstellend.

Zur Erhöhung der Filterleistung wurden bereits Mehrschichtenfilter mit mehreren durch keine Trennböden voneinander getrennten Schichten aus Filterstoffteilchen jeweils gleicher Stoffart, wie Sand, Anthrazit oder Pyrit, jedoch in Richtung des Filterdurchganges fortlaufend, z. B. von 15 bis 0,2 mm, abnehmender Korngröße entwickelt. Eine Vermischung der unterschiedlichen Filterstoffteilchen der Schichten findet bei der Rückspülung dieser bekannten Filter nicht statt.

Ein Filter der eingangs angegebenen Art ist in der USA.-Patentschrift 2 93 745 beschrieben, bei dem jedoch die aus mindestens drei unterschiedlichen Stoffarten bestehenden Filterstoffteilchen mit unterschiedlicher Korngröße und unterschiedlichem spezifischem Gewicht nicht gemischt werden, sondern in einzelnen definierten Schichten das Filterbett bilden. Das Filterbett dieses bekannten Mehrstoff-Filters besteht beispielsweise aus sorgfältig getrennt aufeinandergeschichteten Lagen aus Teilchen hohen spezifischen Gewichts, wie feiner Baryt (spezifisches Gewicht] 4,0 bis 4,865), mittleren spezifischen Gewichts, wie Sand' (spezifisches Gewicht 1,4 bis 1,8) oder Quarz (spezifi-i sches Gewicht etwa 2,65), und niedrigen spezifischen^; Gewichts, wie Koksmehl (1,0). In der Patentschrift ist; besonders darauf hingewiesen, daß durch das unterschiedliche spezifische Gewicht gewährleistet ist, daß beim Rückspülen des Filters die Filterstoffteilchen der, einzelnen Schichten zwar begrenzt bewegt werdenJ jedoch lediglich in einem Maße, daß die Trennung der. Schichten nach der Rückspülung erhalten bleibt (Seite l,i rechte Spalte, Zeilen 96, bis Seite 2, Zeile 6). |

Bekannt sind auch Zweischichtenfilter, deren Schien-j ten durch einen Siebboden voneinander getrennt sind und aus zwei verschiedenen Stoffarten mit in Richtung des Filterdurchganges unterschiedlichem spezifischem Gewicht bei annähernd gleichartiger Korngröße bestehen, nämlich aus je einer Schicht aus Lavakies i (spezifisches Gewicht 2,2; Korngröße 0,5 bis 3,0) und; Polystyrol (spezifisches Gewicht 0,9; Korngröße 1 bis 2).!

Ferner ist ein mit Fallstrom arbeitendes und im! Steigstrom rückspülbares Flüssigkeitsfilter mit zwei oder mehr übereinander gelagerten Schichten aus losem, körnigem Filtermaterial bekanntgeworden, bei welchem — betrachtet in der Filtrationsrichtung von oben nach unten — von Schicht zu Schicht die Sinkgeschwindigkeit des Materials größer, die Korngröße aber kleiner wird (deutsche Patentschrift 11 25 889). Bei dem verwendeten Filtermaterial, bei dem die gröbsten Körner die kleinste, die kleinsten Körner dagegen die größte Sinkgeschwindigkeit haben, stellt sich die vorgesehene Schichtung während der Rückspülung selbsttätig ein.

Es sind auch bereits Filter unterschiedlichen Aufbaus, nämlich reine Sandfilter, reine Anthrazitfilter und Sand-Anthrazit-Filter, in -Vergleichsversuchen unter-

sucht worden (Journal American Water Works Association, Vol. 52, Nr. 2, Februar 1960, S. 205 bis 214), wobei sich herausgestellt hat, daß bei Sand-Anthrazit-Filtern der Filterwiderstand über die Filterlaufzeit dadurch günstig beeinflußt wird, wenn sehr grober Anthrazit und feiner Sand als Filterstoffteilchen verwendet werden, da hierbei die Sandteilchen keine undurchdringliche Schicht bilden, sondern zwischen die Anthrazitteilchen der groben Anthrazitschicht eindringen können.

Bei einer weiteren Untersuchung von Sand-Anthra- fo zit-Filtern (Journal American Water Works Association, Vol. 52, Nr. 12, 1961, S. 1473 bis 1483) gelangte man jedoch zu einem abweichenden Ergebnis. Aufgrund der Mischung zwischen Sand und Anthrazit arbeitete das Filter nicht so gut, wie erwartet (Seite 1475, linke Spalte). Aus diesen Versuchen wurde gefolgert (Seite 1479 bis Seite 1480), daß die Mischung der verwendeten Filterstoffe an der Zwischenschicht nachteilig ist und daß die bei den zuerst erwähnten Versuchen erzielten, trotz der Vermischung annehmbaren Ergebnisse hauptsächlich auf die zugesetzten Chemikalien und die genaue chemische Überwachung des Filtervorganges zurückzuführen seien.

Versuche haben ferner gezeigt, daß auch den bisher bekannten Mehrstoff-Filtern hinsichtlich ihrer Leistung eine Grenze gesetzt ist. Die höchste Trübung, die von diesen Filtern beseitigt werden kann, hängt nämlich von der gewünschten Durchflußmenge, von der Länge des Filters und von der Vermeidung schwallartiger Belastungen ab. Wenn die Durchflußmengen ziemlich niedrig liegen (7,5 l/Min, auf 1000 cm²) und kurze Filterlaufzeiten genügen sowie keine wechselnden Durchflußmengen oder schwallartige Belastungen auftreten, arbeiten diese Filter bei Trübungen bis zu 300 ppm zufriedenstellen. Wenn indessen die Durchflußmengen höher liegen (etwa 18 l/Min, auf 1000 cm²) und wenn keine wechselnde Durchflußmengen oder schwallartigen Belastungen auftreten, liegt die äußerste Obergrenze der Trübung im Bereich von etwa 100 ppm. Im Gegensatz dazu können unter vergleichbaren Strömungsbedingungen und Trübungsbedingungen Filter der erstgenannten Art, die aus einem einheitlichen Material, entweder Sand oder Kohle, hergestellt sind, nicht mehr als etwa 25 bis 50 ppm der auszufiltrierenden Trübung bei einer Durchflußmenge 18 l/Min, auf 1000 cm² bewältigen.

Wenn die von Mehrstoff-Filtern bewältigbare Trübung wesentlich höher liegen kann, wird dadurch selbstverständlich ein bedeutender wirtschaftlicher Vorteil erzielt. Es besteht dann die Möglichkeit, bei bereits vorhandenen Anlagen die Durchflußmenge zu erhöhen. Darüber hinaus wird dann der Vorteil erreicht, daß die Arbeitsverfahren verbessert werden können, ohne daß die Notwendigkeit besteht, in neuen Anlagen Klärbecken od. dgl. installieren zu müssen. Da derartige Anlagen einen großen Teil der Kosten für eine j Filteranlage darstellen, können die Gesamtkosten durch [Verwendung verbesserter Filter erheblich gesenkt [werden.

I Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Mehrstoff-Filter der eingangs genannten Art zu schaffen, welches bei gesteigerter Durchflußmenge und größeren Filterlaufzeiten Flüssigkeiten höherer Trüjbung als bisher filtern kann und gegen plötzlich wechselnde Durchflußmengen verhältnismäßig unempfindlich ist.

Diese Aufgabe wird bei einem Mehrstoff-Filter der obengenannten Art dadurch gelöst, daß in einem hinsichtlich des spezifischen Gewichtes aus dem mindestens drei verschiedenen Stoffarten zusammengesetzten, als Filterbett dienenden Teilchengemisch in Richtung des Filterdurchganges kontinuierlich die durchschnittliche Korngröße der Teilchen abnimmt, dessen spezifisches Gewicht dagegen ansteigt.

Der mit der Erfindung erreichte Vorteil besteht darin, daß die vorstehende Aufgabe gelöst wird.

Die Korngröße der Filterstoffteilchen liegt vorzugsweise zwischen etwa 0,15 und 2,0 mm. '

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Ansprüchen 3 bis 5 gekennzeichnet.

Das Verfahren zum Hersteilen eines Mehrstoff-Filters nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß in einem Filter mit senkrechtem Filterdurchgang nach Einbringen des Filterteilchengemisches ein derart starker, dem beabsichtigten Filterdurchgang entgegengesetzt gerichteter Wasserstrom so lange aufrechterhalten wird, daß die in Bewegung geratenen Teilchen eine konstante Lage zueinander und im Filtergehäuse eingenommen haben, worauf die zu filtrierende Flüssigkeit in der entgegengesetzten Richtung durchgeleitet wird.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Hinweis auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine graphische Darstellung der prozentualen Teilchenverteilung über der Filterbetthöhe und

Fig.2 eine schematische Darstellung eines Mehrstoff-Filters nach der Erfindung.

Bei dem erfindungsgemäßen Filter sind die verschiedenen Stoffe miteinander vermischt, und der Mischungsaufbau ist derart, daß das Filterbett in Durchflußrichtung eine wachsende Zahl von Teilchen pro Volumeneinheit enthält. Diese Abnahme der Teilchengröße wird dadurch erzielt, daß die Teilchen der Stoffe, die das Filterbett bilden sollen, hinsichtlich ihrer Größe und ihres spezifischen Gewichtes ausgewählt und in das Filtergehäuse eingefüllt werden. Anschließend wird das Filterbett durch Rückspülen wiederholt aufgewirbelt, bis eine konstante Lage der Filterteüchen erreicht ist. Wenn als Filterteilchen beispielsweise vergleichsweise große Teilchen mit relativ geringem spezifischem Gewicht, verhältnismäßig kleine Teilchen verhältnismäßig hohen spezifischen Gewichtes und Teilchen mittlerer Größe mit einem mittleren spezifischen Gewicht gewählt werden, enthält das Filterbett nach dem Rückspülen im oberen Bereich eine relativ große Zahl großer Teilchen, eine kleinere Zahl Teilchen mittlerer Größe und eine noch kleinere Zahl der kleinen Teilchen. In einem Zwischenbereich des Filterbettes werden die Teilchen mittlerer Größe überwiegen, und die größeren und kleineren Teilchen werden in einer geringeren Anzahl vorhanden sein, wobei die Zahl der kleinen Teilchen größer sein wird als im oberen Bereich des Fiiterbettes. Im Bereich des Füterbodens werden die kleinen Teilchen zahlenmäßig überwiegen, wohingegen weniger Teilchen mittlerer Größe und noch weniger große Teilchen vorhanden sind. In Fig. 1 ist in der graphischen Darstellung die Verteilung der Teilchen annähernd wiedergegeben.

Die genaue Verteilung der Teilchen hängt von den spezifischen Gewichten, Teilchengrößen und Formen der Teilchen sowie der Intensität der Rückspülung ab.

Im Rahmen der Erfindung werden mit besonderem Vorteil Stoffe mit kleiner Teilchengröße verwendet, wobei ein bevorzugter Bereich der Teilchengröße zwischen etwa 2,000 mm und 0,149 mm liegt und

mindestens einige Teilchen in der Größenordnung zwischen 0,420 mm und 0,149 mm liegen. Jedes Filterbett sollte im Minimum 5% einer jeden Stoffart enthalten.

Beispiele für Stoffarten, die bei dem erfindungsgemäßen Filter als Filtermaterial zur Anwendung gelangen, sind folgende:

Magneteisenstein

ein natürliches schwarzes Eisenmineral mit der Formel Fe3O4, das in großem Umfang zur Verfügung steht.

Eisentitan

ein natürliches schwarzes Mineral mit der Formel FeO · T1O2, das in großem Umfang zur Verfügung steht.

Granatstein

ein komplexes silikathaltiges Mineral mit der folgenden angenäherten Analyse:

Tabelle I

Härte (Mohrsche Skala)	7,4 bis 7,8
Spezifisches Gewicht	4,5
Eisenoxyd	24%
Manganoxyd	11%
Aluminiumoxyd	15%
Siliziumdioxyd	36%
Magnesiumoxyd	3%

Blättrige Tonerde

im Warmprozeß gewonnenes Aluminiumoxyd, im großen Umfang verfügbar.

Graphitgestein

eine Graphit enthaltende Kieselerde.

Quarzsand

der Sand, welcher zum Filtrieren von Wasser in großem Umfang Verwendung findet.

Anthrazit-Kohle

die Kohle, welche zum Filtrieren von Wasser ebenfalls in großem Umfang verwendet wird.

Beispiel 1

Das Filtermaterial 12 wird in einen Behälter 10 gegeben, wie es in F i g. 2 veranschaulicht ist. Der Behälter ist mit einer Zuleitung 14 ausgerüstet, durch welche das rohe, ungereinigte Wasser zugeführt werden kann, sowie einer Ausflußleitung 16, durch welche das gefilterte Wasser abfließen kann. Die Leitungen 18, 20 sind vorgesehen, um eine Rückspülung durchführen zu können.

Das Filterbett hatte folgende Zusammensetzung in Gewichtsprozenten:

a) 19,3% Granatstein mit einem spezifischen Gewicht von 4,5 und einer Korngröße von 0,420 bis 0,177 mm,

b) 21,0% Graphitgestein mit einem spezifischen Gewicht von 2,45 und einer Korngröße von 0,840 bis 0,297 mm,

c) 59,7% Anthrazit-Kohle mit einem Spezifischen ■Gewicht von 1,55 und einer Korngröße von 2,000 bis 0,840 mm.

Die gesamte Höhe des Filtermaterials betrug 92 cm.

Bei der mit einer Flüssigkeitsmenge von 55 l/Min, auf 1000 cm² erfolgenden Rückspülung werden die Filtermaterialien gemischt und näherungsweise derart verteilt, wie dies in der Tabelle I veranschaulicht ist, in der die Gehalte in Gewichtsprozenten angegeben sind.

	cm	cm	Kohle	Granat	Graphit
	15,0	cm		stein	gestein
Deckschicht 15,0	15,0	cm	95	3	2
Nächste Schicht	15,0	cm	92	5	3
Nächste Schicht	15,0	cm	88	8	4
Nächste Schicht	15,0	78	14	8
Nächste Schicht		5	35	60
Nächste Schicht		1	49	50

Das Filter dieses Beispiels wurde in einem Parallelversuch mit einem Kohle-Sand-Filter mit einer 64 cm starken Schicht Kohle (Korngröße 2,000 bis 0,840 mm) und einer 15 cm starken Sandschicht (Korngröße 0,590 bis 0,420 mm) verglichen. Das Wasser hatte eine Trübung von 140 Einheiten und wurde mit 35 ppm Alaun und 0,5 ppm eines Acrylamidpolymers mit wiederholt ionisierbaren Amidgruppen behandelt und durch die Filter in einer Menge von 17 l/Min, auf 1000 cm² geleitet. Das Kohle-Sand-Filter brach nach sechs Stunden durch (das hindurchgeleitete Wasser wie eine Trübung von mehr als 0,4 Einheiten auf), wobei mit einer Flüssigkeitsmenge von 18 l/Min, auf 1000 cm gearbeitet wurde. Das Filter des Beispiels 1 war unter gleichen Bedingungen elf Stunden lang in Betrieb, ehe die Trübung des durchlaufenden Wassers 0,4 Einheiten überschritten hatte.

Ein weiterer Versuch wurde mit Rohwasser mit einer Trübung von 330 ppm durchgeführt. Das Kohle-Sand-Filter erzielte eine Standzeit von 2⁵/β Stunden, das Filter gemäß Beispiel 1 eine Standzeit von 5 Stunden, ehe die Trübung 0,4 Einheiten erreichte. In diesem Beispiel wurde das Rohwasser mit 50 ppm Alaun und 1,0 ppm des zuvor erwähnten Polymers angereichert, wobei da Wasser wiederum in einer Menge von 18 l/Min, aul 1000 cm² hindurchgeleitet wurde.

Ein weiterer Versuch wurde mit dem Filter gemäß Beispiel 1 mit Rohwasser mit einer Trübung von 630 ppm durchgeführt. Es wurde eine Standzeit von 3 Stunden erreicht, ehe der Filterdurchbruch erfolgte. Der Alaunzusatz betrug in diesem Falle 70 ppm, der Polymerzusatz 1,0 ppm und die Flüssigkeitsmenge 18 l/Min, auf 1000 cm².

Beispiel 2

Ein Filter, wie es in der F i g. 2 veranschaulicht ist, wurde hergestellt, indem die folgenden Stoffe in Gewichtsprozenten gemischt wurden:

a) 21% Granatstein mit einem spezifischen Gewicht von 4,5 und einer Korngröße von 0,420 bis 0,590 mm,

b) 35% stückiges Graphitgestein mit einem spezifischen Gewicht von 2,45 und einer Korngröße von 0,840 bis 0,297 mm,

c) 44% Anthrazit-Kohle mit einem spezifischen Gewicht von 1,55 und einer Korngröße von 2,000 bis 0,840 mm.

Die Gesamthöhe des Filtermaterials betrug 77 cm Nachdem die oben angegebenen Bestandteile derj Masse des Filters beigegeben waren, wurde eine Rückspülung mit einer Flüssigkeitsmenge von 55 l/Min auf 1000 cm² durchgeführt, bis beobachtet werdet konnte, daß eine im wesentlichen konstante Orientie rung der Partikeln erzielt worden war. Die Teilchenver teilung, in Gewichtsprozenten ausgedrückt, war etwi die in der Tabelle II angegebene.

Tabelle II

	cm	cm	Kohle	Granat	Graphit
	15,0	cm		stein	gestein
Deckschicht 15,0	15,0	cm	92	3	5
Nächste Schicht	15,0	cm	88	5	7
Nächste Schicht	15,0	37	12	51
Nächste Schicht		2	43	55
Nächste Schicht		1	42	57

Dieses Filter wurde in Parallelversuchen mit einem Sandfilter einer Filterschichthöhe von 77 cm aus Muscanitsand einer Korngröße von 2,000 bis 0,420 mm und einem Kohle-Sand-Filter wie im Beispiel 1 verglichen. Die Trübung des Rohwassers betrug 150 Einheiten, der Alaunzusatz 35 ppm, der Zusatz an oben beschriebenem Polymer 0,4 ppm und die Flüssigkeitsmenge 18 l/Min, auf 1000 cm² bei allen drei Filtern. Das Sandfilter lief 2 Stunden, bis die Verlusthöhe 20 cm Quecksilbersäule erreichte. Nach 3·/2 Stunden war die Strömung durch das Sandfilter gänzlich zum Erliegen gekommen, da das Filter völlig verstopft Rohwassertrübung lief 6V2 Stunden, bis die Trübung des Filters 0,4 Einheiten erreichte. Demgegenüber lief das erfindungsgemäße Filter 11¹A. Stunden, und es wurde immer noch gutes Wasser bei einer Verlusthöhe von 17,3 cm Quecksilbersäule erzeugt. Der Versuch wurde nach dieser Zeit abgebrochen.

Tabelle III

10

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20

25

Beispiel 3

Es wurde ein weiteres Filter der folgenden Zusammensetzung erprobt:

a) 7,8% Granatstein mit einem spezifischen Gewicht von 4,5 und einer Korngröße von 0,420 bis 0,297 mm,

b) 6,1% Magneteisenstein mit einem spezifischen Gewicht von 5,1 und einer Korngröße von 0,420 bis 0,210 mm,

c) 8,2% Titaneisenerz mit einem spezifischen Gewicht von 4,7 und einer Korngröße von 0,420 bis 0,210 mm,

d) 29,3% blättrige Tonerde mit einem spezifischen Gewicht von 3,8 und einer Korngröße von 0,297 bis 0,210 mm,

e) 18,6% Quarzsand mit einem spezifischen Gewicht von 2,6 und einer Korngröße von 0,420 bis 0,297 mm,

f) 30% Anthrazitkohle mit einem spezifischen Gewicht von 1,55 und einer Korngröße von 0,420 bis 0,840 mm.

Die Gesamthöhe des Filterbettes betrug 90 cm. Wiederum wurde das Filtermaterial bei einer Flüssigkeitsmenge von 55 l/Min, auf 1000 cm² rückgespült, worauf eine Untersuchung eine Teilchenverteilung zeigte, wie sie in Tabelle III dargestellt ist, wobei die Gehalte in Gewichtsprozent angegeben sind.

	Kohle	Granat	Kieselerde	Tonerde	Ilmenit	Magnezit
		stein
Deckschicht 15,0 cm	83	1 '	9	7	0	0
Nächste Schicht 15,0 cm	57	5	22	16	0	0
Nächste Schicht 15,0 cm	20	10	45	25	0	0
Nächste Schicht 15,0 cm	3	9	23	65	0	0
Nächste Schicht 15,0 cm	2	8	4	46	20	20
Nächste Schicht 15,0 cm	0	20	0	4	50	26

Dieses Filter zeigte hervorragende Eigenschaften, aus der Flüssigkeit ohne Durchbruch die Trübung auszufiltern. Die Verlusthöhe war jedoch verhältnismäßig hoch. Das Filter lief 9' Ii Stunden lang mit Rohwasser mit einer Trübung von 150 Einheiten. Die Trübung des Filtrates betrug 0,1 Einheiten selbst am Ende des Versuches, als eine Verlusthöhe von 41 cm Quecksilbersäule erreicht war.

Beispiel 4

50

Ein weiteres Filter wurde aus folgenden in Gewichtsprozent angegebenen Stoffen hergestellt:

a) 60% Nylon mit einem spezifischen Gewicht von 0,99 und einer Korngröße von 2,000 bis 0,840 mm,

b) 20% Polyäthylen mit einem spezifischen Gewicht von 0,94 und einer Korngröße von 0,590 bis 0,297 mm,

c) 20% Polyäthylen mit einem spezifischen Gewicht von- 0,92 und einer Korngröße von 0,590 bis 0,297 mm.

Dieses Filter wurde als Filter eingesetzt, bei dem die zu filternde Flüssigkeit von unten nach oben durch das Filterbett strömt. Die Materialien wurden gemischt aufgeschichtet und durch die Rückspülung (die selbstverständlich von oben nach unten erfolgte) geordnet, um ein Filterbett herzustellen, dessen unterster Teil hauptsächlich aus Nylon bestand, woran sich eine Mischung aus Nylon und Polyäthylen anschloß. Es wird angenommen, daß sich die Polyäthylenarten verschiedener Dichte in gewissem Maße mischten, es wurde dies jedoch nicht mehr untersucht. Das Filter wurde mit einer Flüssigkeitsmenge von 18 l/Min, auf 1000 cm² betrieben, wobei die Strömung von unten nach oben durch das Filterbett gerichtet war. Die Rohwassertrübung betrug dabei 150 Einheiten, und es wurden Alaun und das obenerwähnte Polymer in Mengen von 35 ppm bzw. 0,5 ppm zugegeben. Die Trübung des Filtrates betrug danach weniger als 1,0 Einheiten, der untersten mit dem verfügbaren Gerät meßbaren Grenze. Das Filter wurde zwei Stunden lang mit einer Verlusthöhe von weniger als 1,25 cm Quecksilbersäule betrieben, worauf der Versuch abgebrochen wurde.

Beispiel 5

Die erfindungsgemäßen Filter widerstehen einem öfteren und schnelleren Wechsel der Durchflußmenge, d. h. einer schwallartigen Belastung, weit besser als alle bekannten Filter. Um den Schwallbelastungswiderstand des erfindungsgemäßen Filters mit herkömmlichen Filtern zu vergleichen, wurden Vergleichsversuche durchgeführt, bei denen ein erfindungsgemäßes Filter mit einer Gesamthöhe des Filterbettes von 77 cm aus

709686/6

30% Granatstein einer Korngröße von 0,297 bis 0,210 mm, 63% Kohle einer Korngröße von 2,000 bis 0,840 mm und 7% Graphitgestein einer Korngröße von 0,840 bis 0,297 mm mit einem Sandfilter einer Filterbetthöhe von 77 cm und einer Korngröße von 0,44 mm sowie mit einem Kohle-Sand-Filter aus einer Kohleschicht von 61,6 cm Höhe mit einer Korngröße von 2,000 bis 0,840 mm und einer 15 cm hohen Sandschicht einer Korngröße von 0,590 bis 0,420 verglichen wurde.

Alle drei Filter wurden genau den gleichen Bedingungen unterworfen. Die Trübung des Rohwassers betrug 135 Einheiten, der Alaunzusatz 35 ppm und der Zusatz an oben beschriebenem Polymer 0,8 ppm. Die Filter wurden 3³A Stunden lang mit einer Flüssigkeitsmenge von 17 l/Min, auf 1000 cm² betrieben. Die Flüssigkeitsmenge wurde auf Null verringert und anschließend auf

3.6 l/Min, auf 1000 cm² erhöht, danach wieder auf

1.7 l/Min, auf 1000 cm² abgesenkt, wobei diese Änderungen innerhalb einer Minute durchgeführt wurden. Die hierbei erzielten Ergebnisse sind in der Tabelle IV zusammengefaßt.

Tabelle IV	Filtrattrübung	(Nephelometer-Einheiten)	Erfindungs-
	Sandfilter	Sand-Kohle-	gemäßes
Schwall-Belastungs- Versuch		Filter	Filter
Zeit in Minuten			0,09
IlaCn UCl Schwallbelastung	0,11	0,11	0,35
	10 +	10 +
	über den	über den
0	Meßbereich	Meßbereich	0,30
1	10 +	10+	0,20
	10 +	10 +	0,15
	10 +	10 +	0,10
2	10 +	10 +
3
4
10

Der Tabelle IV kann entnommen werden, daß das Sandfilter und das Kohle-Sand-Filter dieser schweren Belastung nicht gewachsen waren. Die Trübung des Filtrates ging über 10 Einheiten, d.h. über den Meßbereich, hinaus. Demgegenüber zeigte das erfindungsgemäße Filter zeitweilig einen geringen Anstieg der Trübung (von 0,09 auf 0,35 Einheiten) und erreichte innerhalb von 10 Minuten wieder die normale Trübung.

Beispiel 6

Es wurde eine weitere Reihe von Versuchen durchgeführt, um den Widerstand gegen Schwallbelastung eines erfindungsgemäßen Filters, wie es unter Beispiel 2 beschrieben ist, mit einem Kohle-Sand-Filter zu vergleichen, das aus einer 62 cm hohen Kohleschicht mit einer Korngröße von 2,000 bis 0,840 mm und einer 17 cm hohen Sandschicht einer Korngröße von 0,590 bis 0,420 mm bestand. Beide Filter wurden vollständig gleich betrieben. Der Alaunzusatz betrug 35 ppm, der Zusatz an oben beschriebenem Polymer 0,4 ppm, und die Rohwassertrübung betrug 150 Einheiten. Nachdem die Filterung 9³A Stunden lang mit einer Flüssigkeitsmenge von 18 l/Min, auf 1000 cm² durchgeführt worden war, wurde die schwallartige Belastung analog zu Beispiel 5 durchgeführt. Die Ergebnisse sind in Tabelle V zusammengefaßt.

Tabelle V
Schwall-Belastungs-Versuch

Zeit in Minuten	Trübung des Filtrates	Erfindungsgemäßes
nach der Cn V, ii>n 11	(Nephelometer- Einheiten)	Filter
ocnwaii- belastung	Sand-Kohle-	0,10
	Filter	0,40
0	2,1	0,30
1	10 +	0,20
2	10 +	0,20
3	10 +	0,10
4	10 +
10	10 +

Vor der schwallartigen Belastung hatte das Sand-Kohle-Filter bereits über 3 Stunden lang getrübtes Wasser abgegeben, wohingegen das erfindungsgemäße Filter noch klares Wasser abgab. Anschließend an die schwallartige Belastung lag die Trübung des Filtrates des Kohle-Sand-Filters außerhalb des Meßbereiches (über 10 Einheiten). Die Trübung des Filtrates beim erfindungsgemäßen Filter stieg geringfügig an (von 0,1 auf 0,4 Einheiten) und erreichte nach 10 Minuten wieder den Normalzustand.

Die Fähigkeit des erfindungsgemäßen Filters, derartige schwallartige Belastungen ohne Anstieg der Trübung des Filtrates zu überstehen, kommt eine besondere Bedeutung zu, da in den meisten Anlagen schwallartige Belastungen dieser Art auftreten und durch sie in herkömmlichen Filtern eine schlechte Wasserqualität erzeugt wird. Die Vorteile des erfindungsgemäßen Filters, was die Verbesserung der Wasserqualität betrifft, sind offensichtlich.

Beispiel 7

Ein Filter folgender Zusammensetzung wurde vorbereitet: 16% Granatstein mit einer Korngröße von 0,420 bis 0,149 mm, 21% Graphitgestein mit einer Korngröße von 0,840 bis 0,297 mm und 63% Kohle mit einer Korngröße von 2,000 bis 0,840 mm, wobei die Gesamthöhe des Filterbettes 152 cm betrug. Nach der Rückspülung zur Herstellung der gewünschten Teilchenverteilung wurde Wasser mit einer Trübung von 1100 ppm durch das Filter in einer Menge von 18 l/Min, auf 1000 cm² geleitet, nachdem 90 ppm Alaun und 0,5 ppm des obenerwähnten Polymers beigegeben worden waren. Der Versuch wurde 4 Stunden lang durchgeführt, ehe ein Durchschlagen des Filters erfolgte, wobei zu diesem Zeitpunkt die Verlusthöhe 38,5 cm Quecksilbersäule betrug. Dieser Versuch zeigt die Fähigkeit des Filters, Wasser mit sehr hoher Trübung verarbeiten zu können.

In der vorstehenden Beschreibung ist die Trübung in mit dem Nephelometer ermittelten Einheiten angegeben.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Mehrstoff-Filter für Flüssigkeiten mit einem Filterbett aus ohne Trennböden gelagerten Filter-Stoffteilchen, die aus mindestens drei unterschiedlichen Stoffarten mit unterschiedlicher Korngröße und unterschiedlichem spezifischem Gewicht bestehen, wobei in Richtung des Filterdurchgangs die Korngröße der Teilchen abnimmt, das spezifische Gewicht der Teilchen jedoch zunimmt, dadurch gekennzeichnet, daß in einem hinsichtlich des spezifischen Gewichtes aus den mindestens drei verschiedenen Stoffarten zusammengesetzten, als Filterbett dienenden Teilchengemisch in Richtung des Filterdurchganges kontinuierlich die durchschnittliche Korngröße der Teilchen abnimmt, dessen spezifisches Gewicht dagegen ansteigt.

2. Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchen eine Korngröße von etwa 0,15 bis 2,0 mm aufweisen.

3. Filter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Teilchengemisch

a) als Teilchen höchster Wichte Granatstein einer Korngröße von etwa 0,15 bis 0,4 mm,

b) als Teilchen geringster Wichte Anthrazit mit einer Korngröße von etwa 0,84 und 2,0 mm und

c) als Teilchen mittlerer Wichte Graphitgestein einer Korngröße von etwa 0,3 bis 0,84 mm dienen.

4. Filter nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Betthöhe von 62 cm das Teilchengemisch aus etwa

7 bis 30 Gewichtsprozent Granatstein,
7 bis 35 Gewichtsprozent Graphitgestein und 30 bis 65 Gewichtsprozent Anthrazit

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