DE19534102A1

DE19534102A1 - Ein System der Flüssigkeits-Aufbereitung

Info

Publication number: DE19534102A1
Application number: DE19534102A
Authority: DE
Inventors: Peter Anthony Miller
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1995-09-14
Filing date: 1995-09-14
Publication date: 1997-03-20
Anticipated expiration: 2015-09-15
Also published as: DE19534102C2

Description

Flüssigkeitsfiltration kann in zwei Bereichen eingegliedert werden und zwar Sieb- und Tiefenfiltration. Ein Beispiel der Siebfiltration stellt der Feststoffrückgewinnung als Filterkuchen dar, während die Filtration mittels Sandfilter ein Beispiel der Tiefenfiltration darstellt.

Die Technik der Sandfiltration, wie bei der Anwendung der kommunalen Wasseraufbereitung, hat sich seit Jahrhunderte kaum geändert. Zunehmend werden die Anforderungen der Umwelt bestimmungen nicht oder nur mit großen Aufwand erfüllt. Ein Hauptgrund dafür ist die Anordnung des Festbetts bei dem Stand der Technik, wobei eine Rückspülung oder eine aufwendige Entfernung und Erneuerung des Betts praktiziert wird. Die benötigte Anpassungsfähigkeit, um die Vielfalt von gelösten und schwebenden Substanzen zu entfernen, ist nicht vorhanden. Eine plötzliche Änderung der Konsistenz der Verunreinigung führt oft zu Verstopfung des Betts oder einen Durchbruch von schädlichen Substanzen.

Ein Ziel dieser Erfindung ist ein Filtersystem vorzuschlagen, daß die benötigste Anpassungsfähigkeit verschafft um die vielfältigen Anforderungen der o.g. Anwendungen zu erfüllen. Ein weiteres Ziel ist Filtersysteme mit regenerierbaren Filterbetten für die breite Anwendung bei der Veredelung von Flüssigkeiten in der Chemie-, Pharma- und Lebensmittelindustrie, sowie für die Reinigung von allen Arten von kommunalen und industriellen Bäder zu verschaffen.

Abb. 1 zeigt eine schematische Darstellung der Hauptkriterien der Erfindung.

Da spezifische Filtrationsdurchsätze von 50-150 m³/m²/h vorgesehen sind, kann das System als eine Hochleistungs einrichtung präsentiert werden.

Die Neuerung ist ein universal anwendbares System, da nicht nur schwebende Feststoffe sondern auch gelöste und emulgierte Verunreinigung entfernt werden.

Der Kern des Systems ist das Filtergerät 1, dessen bevorzugte Ausführungsart in UK Patent GB 2280857 beschrieben ist. Eine Besonderheit ist jedoch der Verteilter 9, der sich aufgrund des hohen vorgesehenen Durchsatzes und Feststoffanteils der zugeführten Flüssigkeit über den gesamten horizontalen Querschnitt des oberen Trüberaums erstreckt und mehrfache düsenartige Perforierungen aufweist.

Zunächst wird eine vorbestimmte Slurrymenge eines feinverteilten Filterhilfsmittels wie Kieselgur, Zellulose-Fasern, etc., aus Behälter 2 dem oberen Trüberaum geführt. Nach einem in GB- PS-2280857 beschriebenen Verfahren, werden während sich einer dünnen Schicht (ca. 50 gm/m²) dieses Mittels auf der Oberfläche des abgedichtetes Filterbands bildet, aus Becken 7 die zu filtrierende Flüssigkeit durch Pumpe 8 zusammen mit der zudosierten Elektrolyt aus 14 sowie einer Suspension des oberflächenaktivierten grobkörnigen Materials mit einer mittleren Korngröße von 400-800 Mikron aus dem Vorratsbehälter 13 durch Dosierpumpe 10 dem oberen Trüberaum geführt, wobei sich eine Schicht mit einer Stärke von ca. 20 mm auf der Grundschicht bildet. Während dieses Gesamtvorgangs, der nur ca. 60 Sekunden in Anspruch nimmt, fließt das Filtrat durch Leitung 28 in das Becken 7 zurück. Anschließend wird zusätzlich eine oder mehrere Suspensionen aus feinverteilten, aktiven oder ober flächen aktivierten Feststoffen wie Bleicherde, Aktivkohle, Ionenaustauchmittel, Molekularsieben, Zeoliten, etc.l., mit mittlerer Korngröße von 1-30 Mikron aus einem oder mehreren Vorratsbehälter 4 durch Dosierpumpe dem obereren Trüberaum geführt. Dieses Material haftet auf der Oberfläche des sich bildenden Betts von grobkörnigem Material dessen Oberflächenladung dafür sorgt, daß die feinverteilten Verunreinigungen, die durch die zudosierte Elektrolyt aus Behälter 14 auch eine entsprechende Oberflächenladung besitzen, angezogen und festgebunden werden.

Durch die Fortsetzung der Zufuhr der feinverteilten, aktivierten Feststoffe, sowie der oberflächenaktivierten grobkörnigen Materialien, können ideale Bedingungen für die Entfernung von allen Verunreinigungsarten, ob Schwebestoffe oder gelöste Substanzen, erreicht werden. Der herausragende Vorteil dieses Verfahrens berührt auf der Tatsache, daß das aufbauende Filterbett während der Filtration "offen" gehalten wird, wodurch der übliche schnelle Zuwachs der Filtrationsdruckdifferenz und Verstopfung des Filterbetts vermieden werden. Die beanspruchten hohen Werte der spezifischen Durchsatzleistung sind auf dieses Verfahren zurückzuführen.

Nach dieser Erfindung, und im Gegensatz zu dem Stand der Technik, wobei die Beendigung der Filtration normalerweise durch Erreichen eines Höchstdifferenzdruckwerts signalisiert wird, wird die Beendigung des Filtrationszyklus entweder durch die Signalisierung eines Überschreitens des Sollwerts der Filtratqualität oder durch das Erreichen eines Höchstwerts der Filterbettstärke (ca. 100 mm) ausgelöst. Die sich in der zu filtrierenden Flüssigkeit befindlichen Makroteilchen, die normalerweise zu einer Druckdifferenz führen, sind durch die Hohlräume des Filterbetts so verteilt, daß nur eine geringfügige Druckdifferenz verursacht wird.

Am Anfang des Filtrationsvorgangs vergleicht die Steuereinheit 30 die signalisierten Meßwerte der Meßeinheiten 15, 16, von pH, Trübungsgrad, Schwermetallkonzentration, Konzentration von spezifischen organischen Verbindungen, Art und Konzentration von Ionen, etc. der zufiltrierenden Flüssigkeit mit den Werten des abfließenden Filtrats und regelt somit Menge und Art der zudosierten Materialien. Nachdem die Sollwerte der Qualität des Filtrats erreicht werden, fließt das Filtrat über die Leitung 9 zu einem nicht dargestellten Filtratbecken oder -empfänger. Nach der bevorzeugten Ausführungsart wird nach Beendigung des Filtrationszyklus die Restflüssigkeit in der oberen Trüberaum durch Druckgas über Leitung 22 als Filtrat ausgeblasen. Nach der Trennung des Filterbehälters auf die Hohe der Filter- oder Stützfläche 21 wird das entwässerte Filterbett aus dem Filterbehälter in die Bettregenerierungs-Vorrichtung 5 eingeführt. Daraufhin, nach einer Verzögerung von ca. 90 Sekunden, wird das Hauptfilter 1 wieder in Betrieb genommen.

Die Bettregenerierung und Rückstandaufbereitung wird wie folgt durchgeführt:
Der Inhalt des Behälters 5, der vorher mit Waschflüssigkeit und der benötigten Menge der feinverteilten Materialien aus den Behältern 2, 4 beschickt wurden, wird durch ein Rührwerk mit hoher Beschleunigung behandelt. Dadurch werden die an der Oberfläche des grobkörnigen Trägermaterials angehafteten Feinteilchen abgelöst, wobei die freigesetzte Verunreinigung durch die zudosierten, aktiven Feinteilchen wieder gebunden wird. Ziel dieses Vorgangs ist die Oberfläche des grobkörnigen Materials sauber und ladungsfrei zu gestalten. Danach wird durch einen Klassifizierungsvorgang das gesamte grobkörnige Material von den übrigen Partikeln getrennt und gewaschen. Saubere Flüssigkeit über Leitung 24 wird dem unteren Teil des Behälters 5 zugeführt und durch eine perforierte Trennplatte 19 verteilt. Die feinverteilten Schwebeteilchen oberhalb der Platte werden durch die aufsteigende Strömung mitgerissen und durch eine Überlaufleitung 23 in die obere Filterkammer eines Rückstandsaufbereitungsfilters 6 geführt und zu einem deponierbaren Filterkuchen und Filtrat aufbereitet. Um die erwünschte Oberflächenladung auf dem grobkörnigen Material wieder herzustellen, wird Elektrolytlösung aus dem Behälter 3 mittels Pumpe 20 durch das Bett zirkuliert. Anschließend, nach Drainage und Waschung, wird das Bett in sauberer Flüssigkeit über Leitung 18 wieder aufgerührt und über Pumpe 26 dem Vorratsbehälter 13 zugeführt.

Claims

1. Eine Filtrationsvorrichtung mit einem auf einer durchlässigen Filterfläche liegenden Regenerierbaren Tiefbett aus grob körnigem Material als Filtermedium bestehend aus einem Behälter, der durch die Filterfläche in einen oberen Trüberaum und einen unteren Filtratraum dichtend unterteilt ist, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Filtrationsvorgang die Einrichtung vorhanden ist, der Behälter zu trennen und das auf der Filterfläche (21) liegende Filterbett aus dem Behälter zu entfernen.

2. Eine Filtrationsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Filterbett nach dem Filtrationsvorgang in eine außerhalb des Behälters befindliche Bettregenerierungs-Vorrichtung (5) geleitet und anschließend wieder in den Trüberaum geführt wird.

3. Eine Filtrationsvorrichtung mit einem regenerierbaren Tiefbett als Filtermedium bestehend aus einem Filterbehälter durch den ein Filterband über eine durchlässige Stützfläche absatzweise transportierbar ist und der durch die Stützfläche in einen unteren Filtratraum und einen oberen Trüberaum unterteilt ist, wobei das Filterband dichtend zwischen dem Filtratraum und dem Trüberaum geführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Filtrationsvorgang die Einrichtung vorhanden ist, der Filterhalter oberhalb der Stützfläche zu trennen und das auf dem Filterband liegende Filterbett in eine Bettregenerierungs- Vorrichtung (5) zu leiten und anschließend wieder in den Trüberaum zu führen.

4. Eine Filtrationsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der gesamte horizontale Querschnitt des oberen Trüberaums durch einen Verteiler (9) mit düsenartigen Perforierungen ausgestattet ist.

5. Eine Filtrationsvorrichtung nach Ansprüche 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bettregenerierungsvorrichtung (5) aus einem Behälter ausgestattet mit einem Rührwerk und einer Wasch- /Klassifizierungsvorrichtung (19), besteht.

6. Eine Filtrationsvorrichtung nach den Oberbegriffe von Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß um das Filterbett in dem Trüberaum aufzubauen, ein Vorratsbehälter (13) ausgestattet mit einem Rührwerk und Dosiervorrichtung (10), vorgesehen ist.

7. Eine Filtrationsvorrichtung nach den Oberbegriffe von Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß um feinverteilte Aktiv- oder aktivierte Stoffe wie Aktivkohle, Bleicherde, Ionenaustauschmittel, etc. dem Trüberaum zuzuführen, die benötigte Einrichtung wie Vorratsbehälter (4), ausgestattet mit Rührwerk und Dosierpumpe (11), vorhanden ist.

8. Ein Verfahren der Filtration nach Ansprüche 2, 3, 5, 6, 7, dadurch gekennzeichnet, daß während der Filtration, grobkörniges Material und feinverteilte Aktiv- oder aktivierte Stoffe wie Aktivkohle, Bleicherde, Ionenaustauschmittel, etc., Kontinuierlich die dem Trüberaum zugeführten, zu filtrierenden Flüssigkeit dosiert werden.

9. Ein Verfahren der Filtration nach Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Tiefbett in dem Trüberaum während der Filtration durch das zudosierte grobkörnige Material gebildet wird.

10. Ein Verfahren der Filtration nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß während sich das Filterbett bildet, die zudosierten feinverteilten Stoffe sowie die in der zugeführten zu filtrierenden Flüssigkeit befindlichen Schwebestoffe durch die an der Oberfläche erzeugten elektrischen Ladungen an der Oberfläche des zudosierten, grobkörnigen Materials haften.

11. Ein Verfahren der Filtration nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge und Art der während der Filtration zudosierten Materialien durch die an die Leitungen der zu- abfließenden Flüssigkeit angeschlossenen Meßeinheiten (15, 16) über die Steuerungseinheit (30) geregelt werden.

12. Ein Verfahren der Filtration nach Anspruch 9, wobei das Filterbett aus grobkörnigem Material auf einer vorher aufgeschwemmten Schicht des feinverteilten Filterhilfsmittels aufgebaut ist.