DE19632447A1 - Beseitigungsvorrichtung - Google Patents
BeseitigungsvorrichtungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Filtrieren von Flüssigkei
ten, welche einen aufrechtstehenden im Querschnitt rechteckig ausgebildeten Behälterab
schnitt mit einer im Querschnitt rechteckig ausgestalteten Innenwand umfaßt, dessen Filter
raum körniges Schüttgut als Filterbett aufnimmt, und ein Verfahren zum kontinuierlichen
Filtrieren von Flüssigkeiten insbesondere zum Reinigen von Abwässern mit hohem Fest
stoff- und Schwebstoffanteil wie industrielle Abwässer, zur Aufbereitung von Brauchwasser
aus Grund- und Oberflächenwasser, Kreislaufwasser, Kühlwasser und Schwimmbeckenwas
ser sowie zur Trinkwasseraufbereitung.
Im Stand der Technik sind kontinuierliche Sandfilter bekannt, welche z. B. eine radiale
Filtration z. B. des Rohwassers durch das Filterbett aufweisen. Das Rohwasser wird in einer
mittig angeordnete Verteilerkammer geleitet, strömt über Lamellen in die Filterschicht, wo
bei diese von innen nach außen durchflossen wird. Das Filtrat verläßt die Filterschicht über
in der Behälteraußenwand angeordnete Spezialfilterdüsen und wird in einer außenliegenden
Ringkammer als Filtrat gesammelt.
So offenbart die EP-A 0 291 538 ein an der Innenwand des zylindrischen Ringraumes
angeordnetes Siebgewebe mit einer Maschenweite von 10-200 µm als Mikrofilter; hierbei
werden die an diesen Mikrofilter sich absetzenden, schweren, ausgeflockten Schmutzteil
chen nach unten abgeführt und in einem konusförmigen Abzugsraum in das fließende Filter
bett eingeleitet werden. Das Mikrofilter wird vom inneren Hohlraum aus laufend hydrau
lisch gereinigt unter Verwendung einer Mammutpumpe, die durch pulsierende Zugaben von
Druckluft betrieben wird. Es zeigt sich jedoch, daß der apparative Aufwand des herkömmli
chen Sandfilters wegen des hydraulischen Reinigungssystems sehr hoch ist, welches aus mit
gleichem Abstand voneinander angeordneten achsparallelen Rohren besteht, die an ihrem
oberen Ende an einem drehbar gelagerten Stern befestigt sind. Jedes der Rohre enthält zu
dem eine Anzahl von Austrittsdüsen, die mit einer leichten Neigung auf die Mantelfläche des
Siebgewebes gerichtet sind.
Darüber hinaus zeigt sich, daß der herkömmliche Sandfilter zwar kurzfristig eine Aus
flockung des Rohwassers verkraften kann, jedoch bei lang andauernder Ausflockung sowohl
die Austrittsdüsen des hydraulischen Reinigungssystems zu verstopfen vermögen als auch
Verschlüsse der Öffnungen des Siebgewebes im inneren Hohlraum des ringzylindrischen
Behälterabschnittes beobachtet werden können. Gleichfalls ist es möglich, daß Ausflockun
gen des Rohwassers im Filterbett des herkömmlichen Sandfilters auftreten, die zu Verstop
fung desselben führen, so daß in der Filterschicht ein Druckverlust zu beobachten ist und die
Gefahr des Durchbruchs bei der Filtration besteht, bei dem die Schmutzteilchen auf die Fil
tratseite gelangen. Häufig zeigt sich bei der Ausflockung des Rohwassers die Verstopfung
gerade in dem Bereich des Filterbettes, welcher sich nahe des hydraulischen Ringsystems
befindet.
Die in den Poren des Filterbettes zurückgehaltenen Feststoffpartikel verringern ver
ständlicherweise die Durchlässigkeit der Filterschicht, so daß bei gleicher Beschickungs
menge der Druckverlust in der Filterschicht des herkömmlichen Sandfilters ansteigt. Diesen
Vorgängen sind jedoch Grenzen gesetzt, da weder der Druckverlust beliebig steigerbar ist,
noch die Durchlässigkeit unendlich verringert werden kann. Falls die Poren durch Anlage
rungen verstopfen, wird hinzukommend der freie Porendurchmesser derart klein, daß die
abgelagerten Schmutzteilchen durch Scherkräfte losgerissen und mit dem strömenden Filtrat
auf die Filtratseite getragen werden, ein Umstand also, der unter allen Umständen zu ver
meiden ist.
Um eine Verstopfung des herkömmlichen Sandfilters z. B. gemäß EP-A 0 291 538 zu
vermeiden, sind Sedimentationsstufen dem herkömmlichen Sandfilter vorgeschaltet, um eine
Vorreinigung und damit die Gefahr der Ausflockung des Rohwassers in dem herkömmli
chen Sandfilter zu verhindern, die hingegen eine weitere Steuerung und zusätzliche Koordi
nation der Filtrationsschritte erfordern, ein Aufwand, der zu vermeiden gilt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es folglich, die Nachteile des Stands der Tech
nik zu beseitigen. Zudem ist es wünschenswert, eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Fil
trieren von Flüssigkeiten bereitzustellen, welche insbesondere zur Reinigung von Industrie
abwässern oder Rohabwässern mit hohen Feststoffrachten jeglicher Art geeignet ist. Unter
Feststoffrachten werden im Sinne der Erfindung beispielsweise neben festen Stoffen auch
großvolumige Flocken oder flockenartige Teilchen verstanden, die recht schnell insbesonde
re den dem Einlauf von Abwässern zugewandten Filterschichtbereich herkömmlicherweise
zu verstopfen vermögen.
Darüber hinaus ist es wünschenswert, wenn der apparative Aufwand der Vorrichtung
zum kontinuierlichen Filtrieren von Flüssigkeiten gering gehalten wird, um sowohl eine ho
he Betriebssicherheit derselben zu gewährleisten, ohne den Einsatz von aufwendigen Steu
ereinrichtungen der Filtrationsschritte. Hinzukommend wäre eine Vorrichtung mit hinrei
chend konstantem dauerhaftem Filtrationsvermögen weitgehend unabhängig von der Art
und der Zusammensetzung der zu filtrierenden Abwässer besonders vorteilhaft.
Die Aufgabe wird gelöst durch den Hauptanspruch und die Nebenansprüche. Die Un
teransprüche betreffen bevorzugte Ausführungen und Weiterentwicklungen der Erfindung.
Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Filtrieren von Flüssig
keiten, welche einen aufrechtstehenden im Querschnitt rechteckig ausgestalteten Behäl
terabschnitt mit einem Filterraum zur Aufnahme von körnigem Schüttgut umfaßt, dessen
im Querschnitt rechteckig ausgebildete Innenwand eine Einlaufseite und eine der Einlauf
seite gegenüberliegenden Auslaufseite aufweist, die dadurch gekennzeichnet ist, daß
- a) die flüssigkeitsdurchlässige Einlaufseite von einer flüssigkeitsundurchlässigen Außenwand unter Bildung einer Zulaufkammer umgeben ist und Öffnungen zur Einleitung der zu fil trierenden Flüssigkeit von der Zulaufkammer in den Filterraum aufweist,
- b) die flüssigkeitsdurchlässige Auslaufseite eine flüssigkeitsundurchlässige Außenhülle unter Bildung einer Filtratsammelkammer und Öffnungen zur Ableitung des Filtrats aus dem Filterraum in die Filtratsammelkammer aufweist,
- c) an das untere Ende des Filterraums sich ein konusförmig ausgebildeter Abzugsraums mit Trichterwand und an das obere Ende des Filterraums sich ein Berieselungsraum zur Aufnahme einer Schüttguttrennapparatur zum Abtrennen von Schmutzteilchen von dem Schüttgut (25) anschließen,
- d) die Schüttguttrennapparatur mit einem Ableitungsrohr eines Hebesystems in Verbindung steht, welches mit seinem unteren Saugende in den unteren Abschnitt des Abzugsraums hineinragt und das Ableitungsrohr sich in das obere Ende des Berieselungsraums hin er streckt, sowie
- e) die Schüttguttrennapparatur mit einem Schüttgutverteiler verbunden ist, die oberhalb der Oberseite des Filterbettes und im wesentlichen an der Auslaufseite angeordnet sind, wo bei der Schüttgutverteiler eine oder mehrere Schüttgutberieselungseinrichtungen, wobei die Schüttgutberieselungseinrichtung eine Austrittsöffnung und/oder ein Verteilerblech sein kann, zur Berieselung der Oberfläche der Oberseite des im Filterraums sich befindlichen Fil terbettes mit dem in der Schüttguttrennapparatur abgetrennten Schüttgut unter Bildung min destens eines im wesentlichen ungleichseitigen Schüttguthaufens aufweist.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum kontinuierlichen Filtrieren
von Flüssigkeiten, insbesondere zum Reinigen von Abwässern, welches dadurch gekenn
zeichnet ist, daß
- a) eine zu filtrierende Flüssigkeit durch eine Seite als Einlaufseite eines rechteckig aus gestalteten Behälterabschnitts in dessen Filterraum, welcher körniges Schüttgut als Filter, bei spielsweise Sand, aufnimmt, über die ganze Höhe des Filterraums und über die ganze Breite der Einlaufseite eingeleitet und das Filtrat durch die der Einlaufseite gegenüberliegende Aus laufseite über die ganze Höhe des Filterraums und über die ganze Breite der Auslaufseite ab geleitet werden,
- b) der Filterraum an seinem unteren Ende in einen konusförmigen Abzugsraum und an seinem oberen Ende in einen Berieselungsraum übergeht,
- c) das Schüttgut dem Filterraum nach unten quer zu der Fließrichtung der zu filtrieren den Flüssigkeit im Filterraum bewegt wird und
- d) welches im unteren Abschnitt des Abzugsraums mittels eines Hebesystems abgezogen und der Oberfläche der Oberseite des Filterbettes durch Berieselung der Oberfläche der Ober seite des Filterbettes mit Schüttgut unter Bildung mindestens eines ungleichseitigen Schütt guthaufens zugeführt wird, wobei das Schüttgut im wesentlichen mit zunehmender Korngrö ße bzw. Korndurchmesser in Richtung zu der Einlaufseite verteilt wird.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist auf die Verwendung der erfindungsgemäßen
Vorrichtung gerichtet zur Reinigung von Abwässern, vorzugsweise industrieller Art, zur
Aufbereitung von Brauchwassern aus Grund- und Oberflächenwasser, von Kreislaufwasser,
von Kühlwasser und von Schwimmbeckenwasser, sonstiger Prozeßflüssigkeiten, wie Salzso
le, Schwefelsäure etc., sowie zur Trinkwasseraufbereitung.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird die zu filtrierende Flüssigkeit beispiels
weise industrielle Abwässer, Grundwasser, Oberflächenwasser, Kreislaufwasser, Kühlwas
ser und Schwimmbeckenwasser durch die eine Seite als Einlaufseite eines aufrechtstehenden
im Querschnitt rechteckigen Behälterabschnitts eines Filtrationsbehälters in dessen Filter
raum geleitet. Der Filterraum weist als körniges Schüttgut beispielsweise feinkörniges Ma
terial wie mindestens einen Vertreter der Sand, Kohle, Anthrazit, Lava, Bimsstein, Glas,
Kunststoff, Ton und Materialien aus Cellulose usw. umfassenden Gruppe vorzugsweise in
Granulatform auf. Die zu filtrierende Flüssigkeit wird vorzugsweise über die ganze Höhe
des Filterraumes und über die gesamte Breite der Einlaufseite in den Filterraum eingeleitet
und/oder vorzugsweise über die ganze Höhe des Filterraumes und über die gesamte Breite
der Auslaufseite aus dem Filterraum abgeleitet.
Im Sinne der Erfindung wird unter Filterraum derjenige Raum des Behälters bezeichnet,
welcher das Filterbett mit dem körnigen Schüttgut aufweist und von der zu filtrierenden
Flüssigkeit wie Abwasser, vorzugsweise der industriellen Art, von Brauchwasser aus
Grund- und Oberflächenwasser, von Kreislaufwasser, von Kühlwasser und von Schwimm
beckenwasser von der Einlaufseite zu der Auslaufseite durchflossen wird. Unter Filtration
wird auch Reinigung verstanden.
Die zu filtrierende Flüssigkeit wie Haushaltsabwasser oder auch Industrierohabwasser
mit hohem Feststoff- und/oder Schwebstoffanteil fließt von der Einlaufseite auf die der
Einlaufseite gegenüberliegende Auslaufseite des Behälterabschnitts. Unter kontinuierliches
Filtrieren wird im Sinne der Erfindung ebenso verstanden, daß zumindest auch ein Teil des
Schüttgutes während der Beschickung mit der zu filtrierenden Flüssigkeit dauernd regene
riert, d. h. von den Schmutzteilchen befreit wird, und dem Filtrationsverfahren erneut zuge
führt wird. Schmutzteilchen betreffen auch Feststoff-, Schwebstoffteilchen und während der
Filtration ausflockende Teilchen.
Durch die Auslaufseite gelangt die filtrierte Flüssigkeit auch Filtrat genannt in eine Fil
tratsammelkammer und wird nach außen über einen vorzugsweise am oberen Ende der Fil
tratkammer angeordneten Stutzen oder einen Ablauf abgeführt. Der Stutzen oder Ablauf
kann auch einer anderen Stelle der Außenhülle angeordnet sein. Das Filtrat durchströmt
vorzugsweise die Auslaufseite über die ganze Höhe des Filterraumes und über die ganze
Breite der Auslaufseite. Durch die Durchströmung der Einlaufseite und der Auslaufseite
über die ganze Höhe des Filterraums und deren Breiten mittels einer Vielzahl von Öffnun
gen wird gewährleistet, daß das Filterbett im wesentlichen gleichmäßig und ganzflächig von
der zu filtrierenden Flüssigkeit durchströmt wird. Die gleichmäßige und ganzflächige
Durchströmung des Filterbettes gewährt ebenso, daß in der erfindungsgemäßen Vorrichtung
unter Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens im wesentlichen eine homogene Fil
trationsfläche ohne Filtrationstoträume in Fließrichtung sowie eine gleichmäßige Verteilung
der z. B. zu entfernenden Schmutzteilchen und Schwebstoffe geboten wird, so daß sich das
erfindungsgemaße Verfahren auch durch höhere und konstante Durchsatzleistungen und
geringe Filtrationswiderstände wegens Fehlens lokaler Verstopfungen im Gegensatz zum
Stand der Technik auszeichnet. Auch finden sich keine Unregelmäßigkeiten in der Durch
strömung des Filterbettes, da vorzugsweise das Ausmaß der Fläche der durchströmten
Auslaufseite dem der Fläche der Einlaufseite entspricht.
Das körnige Schüttgut des Filterbettes wird kontinuierlich quer zur Richtung der Strö
mung der zu filtrierenden Flüssigkeit von oben nach unten in dem Filtrationsbehälter be
wegt. Das untere Ende des Filtrationsbehälters ist vorteilhafterweise konusartig ausgestal
tet. Jedoch ist der trichterförmigen Ausbildung des Abzugsraums keine Grenzen gesetzt
der Abzugsraum kann auch oktogonal trichterförmig sein. Die konusartige oder trichter
förmige Ausbildung der Trichterwand des Behälters umgibt den Abzugsraum. Der Abzugs
raum ist mit Schüttgut gefüllt, in welchem im unteren Abschnitt des Abzugsraum das
Schüttgut mittels eines herkömmlichen Hebesystems gleichförmig oder pulsierend durch den
bei Betrieb des Hebesystems hervorgerufenen Sog eingesaugt wird. Das eingesogene
Schüttgut wird mit Hilfe des Hebesystems zusammen mit Luft und/oder Waschmedium,
z. B. Wasser, zu filtrierende Flüssigkeit und/oder Filtrat, zu einer Schüttguttrennapparatur
gefördert, welche sich in dem oberen Ende des Behälters befindet. Jedoch wird in einer be
vorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform das Hebesystem mit Luft betrieben. Das
Waschmedium kann auch Gas wie Luft sein. Das obere Ende des Filtrationsbehälters wird
als Berieselungsraum bezeichnet. In der Schüttguttrennapparatur erfolgt die Regenerierung
und die Abscheidung des Schüttgutes von den Schmutzteilchen.
Als Schüttgutguttrennapparatur ist z. B. ein dem Fachmann bekannter Aufstromklassie
rer verwendbar, in welchen das Hebesystem hineinbefördert. Das Prinzip dieses Aufstrom
klassierers beruht auf der unterschiedlichen Sedimentationsgeschwindigkeit von verschieden
großen Schmutzteilchen. Das bedeutet, daß die Sinkgeschwindigkeit des Schüttgutes hier
beispielsweise die der Sandkörner größer ist als die der Schmutzteilchen. Entgegen der Se
dimentationsrichtung der Sandkörner, also senkrecht nach oben, strömt andauernd das
Waschmedium z. B. Wasser. Die Strömungsgeschwindigkeit dieses Volumenstromes ist ge
ringer als die Sedimentationsgeschwindigkeit der Sandkörner, jedoch um ein Vielfaches
größer als die der Schmutzteilchen. Dazu kommt es, daß die Schmutzteilchen mit dem auf
strömenden Volumenstrom mitgenommen werden und mit dem Schmutz-Waschmedium
ausgeschieden werden. Dieses Schmutz-Waschmedium setzt sich vorwiegend aus dem
Waschmedium wie Wasser, Filtrat und/oder zu filtrierende Flüssigkeit und den Schmutz
teilchen zusammen. Die von den Schmutzteilchen befreiten Sandkörner sedimentieren oder
rieseln auf das Filterbett.
An die Schüttguttrennapparatur kann ein Schüttgutverteiler gekoppelt sein. Der
Schüttgutverteiler umfaßt ein oder mehrere Schüttgutberieselungseinrichtungen und gege
benenfalls Leitungen, über die das Schüttgut von der Schüttguttrennapparatur zu der oder
den Schüttgutberieselungseinrichtungen gelangt. Die Schüttgutberieselungseinrichtung kann
eine Austrittsöffnung und/oder ein Verteilerblech sein.
Da der Schüttgutverteiler oder die Schüttgutberieselungseinrichtung z. B. die Aus
trittsöffnung der Schüttguttrennapparatur sich in der erfindungsgemäßen Vorrichtung auf
dem der Auslaufseite zugewandten Bereich oberhalb der Oberfläche der Oberseite des Fil
terbettes befinden, sedimentiert oder rieselt das Schüttgut unter Bildung eines Schüttguthau
fens auf die Oberfläche der Oberseite des Filterbettes. Die Oberseite des Filterbettes ist die
dem Abzugsraum abgewandte Seite des Filterbettes. Der Schüttguthaufen ist von ungleich
seitiger Gestalt. Der Schüttguthaufen befindet sich somit nicht zentriert mittig auf dem Fil
terbett sondern nahe dem der Auslaufseite zugewandten Bereich. Beispielsweise können ei
ne oder mehrere Austrittsöffnungen vorhanden sein, die vorzugsweise in Reihe parallel zu
der Auslaufseite angeordnet sind. Die Austrittsöffnungen können oval, rund, eckig, und/
oder länglich ausgebildet sein. Längliche Austrittsöffnungen erstrecken sich parallel zu der
Auslaufseite des Behälters - vorzugsweise über die gesamte Breite der Auslaufseite - und er
zeugen einen ungleichseitigen Schüttguthaufen auf der Oberfläche der Oberseite des Filter
bettes, dessen Spitze in der Draufsicht auf die erfindungsgemäße Vorrichtung im wesentli
chen sich parallel zu der Auslaufseite des Filtrationsbehälter hin erstreckt. Das bedeutet, daß
die Spitze des Schüttguthaufens in der Draufsicht im wesentlichen quer zu der Fließrichtung
der zu filtrierenden Flüssigkeit im Filterbett angeordnet ist. Auch im Falle der Anordnung
von mehreren runden Austrittsöffnungen in Reihe parallel zu der Auslaufseite wird im we
sentlichen ein ungleichseitiger Schüttguthaufen erzeugt, wobei die Spitze des Schüttguthau
fens - als Schüttguthaufenkamm sich erstreckend - in der Draufsicht parallel zu der Auslauf
seite verläuft.
Durch die Anordnung der z. B. länglichen Austrittsöffnung des Schüttgutverteilers be
wegen sich im wesentlichen auf der Oberseite der Filterbettes die Teile des Schüttgutes mit
größerem Korndurchmesser in Richtung Einlaufseite des Filtrationsbehälters, wohingegen
im wesentlichen auf der Oberseite der Filterbettes die Teile mit geringerem Korndurchmes
ser weniger sich in Richtung Einlaufseite bewegen und vielmehr im Bereich der Spitze des
Schüttguthaufens verbleiben. Das bedeutet, daß im Falle der Verwendung von z. B. körni
gem Sand die größeren Körner im wesentlichen in Richtung Einlaufseite rollen und die klei
neren vorwiegend in den Bereich der Spitze des Schütthaufens verbleiben. Hierdurch wird
eine andauernde Aufschüttung des Sandes bei Betrieb des erfindungsgemäßen Verfahrens in
der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit unterschiedlichem Korndurchmesser z. B. Sand
korndurchmesser erreicht, wobei der Korndurchmesser von der Einlaufseite hin in Richtung
Schüttguthaufenspitze im wesentlichen geringer wird. Der Zusatz nämlich im wesentlichen
wird angegeben, da die Sandkörner in Richtung zu der Einlaufseite je nach ihrem Korn
durchmesser rollen und nicht auszuschließen ist, daß möglicherweise ein verschwindend ge
ringer Teil mit großem Korndurchmesser bereits in der Nähe der Schüttguthaufenspitze
verbleibt; es zeigt sich jedoch, daß dieser Teil zu vernachlässigen ist und die überragenden
Erfolge der Erfindung nicht beeinträchtigt.
Die Schüttgutberieselungseinrichtung wie Austrittsöffnung oder Verteilerblech sind von
der Oberfläche der Oberseite des Filterbettes beabstandet angeordnet. Der Abstand der bei
spielsweise Austrittsöffnung von der Oberfläche der Oberseite des Filterbettes und/oder
der Abstand der Austrittsöffnung oder des Verteilerblechs zu der Einlaufseite können leicht
gewählt werden, da der Abstand lediglich von wenigen physikalischen Größen wie Breite
zwischen Einlauf- und Auslaufseite und erwünschter Korndurchmesser auf der Einlaufseite
abhängig und je nach Erfordernis an die Filtration einstellbar sein kann. So kann der Ab
stand der Lotrechten der Austrittsöffnung zu der Einlaufseite vorzugsweise ein Vielfaches
des Abstands zwischen der Lotrechten und der Auslaufseite sein, so daß ein ungleichseitiger
Schüttguthaufen bei der Berieselung der Oberfläche der Oberseite des Filterbettes erzeugt
wird. Die Lotrechte der Austrittsöffnung ist im Sinne
der Erfindung auch die Gerade, welche parallel zu der Berieselungsrichtung des Schüttguts
ausgerichtet ist und den Mittelpunkt der zum Beispiel kreisrund ausgebildeten Austrittsöff
nung schneidet.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren mit dem in Fließrichtung abnehmendem Korn
durchmesser des Filtersandes lagert sich ein Großteil der abzufiltrierenden Schmutzteile ge
radewegs auf der Einlaufseite an, so daß beim Ausflocken von Industrierohwassers die bei
herkömmlichen Sandfiltern der kontinuierlichen Art zu beobachtende Verstopfung im Be
reich der der Zuleitung des zu filtrierenden Industrierohabwassers zugewandten Seite des
Filterbettes im wesentlichen nicht zu beobachten ist. Ein weiterer Vorteil des erfindungsge
mäßen Verfahrens ist, daß im Gegensatz zu herkömmlichen kontinuierlich betriebenen
Sandfiltern das Erfordernis des Vorschaltens von Sedimentationsstufen entfallen kann. Das
Vorschalten der Sedimentationsvorstufen ist beim erfindungsgemäßen Verfahren nicht un
bedingt erforderlich, da durch die spezielle Anordnung des Schüttgutes mit großem Korn
durchmesser vorwiegend im Bereich des dem Einlauf des mit Schmutzteilchen wie
Schwebstoffen und/oder Feststoffen angereicherten Abwassers zugewandten Filterbettes
eine Verstopfung weder ganzflächig noch lokal aufgrund der Grobkörnigkeit des Filterbet
tes zumeist zu beobachten ist.
Das Fehlen der Sedimentationsstufen führt sonach zu einem weit geringeren apparati
ven Aufwand sowohl bei der Herstellung und dem Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrich
tung als auch beim Betreiben des erfindungsgemäßen Verfahrens. Das erfindungsgemäße
Verfahren zum kontinuierlichen Filtrieren zeichnet sich auch dadurch aus, die zu filtrierende
Flüssigkeiten mit hohen Feststoffrachten oder Schwebstoffanteil in einem Filtrationsschritt
zu reinigen zu vermögen, ohne daß plötzlich ansteigende Druckverluste in dem Filterbett,
wie sie üblicherweise im Stand der Technik bei der Verstopfung gerade bei der Ausflockung
zu finden sind, auftreten.
Hinzukommend führt der Aufwand beim erfindungsgemäßen Verfahren wegen des
Fehlens des Erfordernisses der Rückspülung und der dadurch bedingten Betriebsunterbre
chung zu einer weit höheren Betriebssicherheit und Senkung der Betriebskosten im Gegen
satz zu der herkömmlichen Mehrschichtfiltration. Hinzukommend erfordert das erfindungs
gemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung weniger Pumpen, Steuerungs
steme, Rohrleitungen etc.; ein Aufwand also, der weit geringer ist als der des Stands der
Technik.
Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Filtrieren von Flüssig
keiten, welche einen aufrechtstehenden im Querschnitt rechteckig ausgestalteten Behälterab
schnitt mit einer im Querschnitt rechteckig ausgebildeten Innenwand, dessen Filterraum kör
niges Schüttgut als Filter oder Filterbett aufnimmt, mit einer Einlaufseite und einer der Ein
laufseite gegenüberliegenden Auslaufseite umfaßt, welche dadurch gekennzeichnet ist, daß
- a) die flüssigkeitsdurchlässige Einlaufseite von einer flüssigkeitsundurchlässigen Außen wand unter Bildung einer Zulaufkammer umgeben ist, welche an ihrem oberen Ende eine Zulautöffnung zur Einleitung der zu filtrierenden Flüssigkeit in die Zulaufkammer aufweist, wobei die Einlaufseite Öffnungen zur Einleitung der zu filtrierenden Flüssigkeit von der Zu laufkammer in den Filterraum aufweist,
- b) die flüssigkeitsdurchlässige Auslaufseite eine flüssigkeitsundurchlässige Außenhülle unter Bildung einer Filtratsammelkammer, welche an ihrem oberen Ende mit einem Ablauf zur Ableitung des in der Filtratsammelkammer gesammelten Filtrats verbunden ist, und Öff nungen zur Ableitung des Filtrats aus dem Filterraum in die Filtratsammelkammer aufweist,
- c) an das untere Ende des Filterraums sich ein trichterförmig ausgebildeter Abzugsraums mit einer Trichterwand und an das obere Ende des Filterraums sich ein Berieselungsraum zur Aufnahme einer Schüttguttrennapparatur zum Abtrennen von Schmutzteilchen von Schüttgut anschließen,
- d) die Schüttguttrennapparatur mit einem Ableitungsrohr eines Hebesystems in Verbin dung steht, welches mit seinem unteren Saugende in den unteren Abschnitt des Abzugsraums hineinragt und das Ableitungsrohr sich in das obere Ende des Berieselungsraums hin er streckt, und
- e) die Schüttguttrennapparatur eine Ableitung zum Abführen der Schmutzteilchen und eines Waschmediums aufweist und an einen Schüttgutverteiler mit einer Schüttgutberiese lungseinrichtung zur Berieselung der Oberfläche der Oberseite des im Filterraum sich be findlichen Filterbettes mit dem in der Schüttguttrennapparatur abgetrennten Schüttgut unter Ausbildung eines oder mehrerer ungleichseitiger Schüttguthaufen, wobei die Schüttgutbe rieselungseinrichtung oberhalb der Oberfläche der Oberseite des Filterbettes und an der Auslaufseite oder nahe der Auslaufseite sich befindet und die der Einlaufseite zugewandte Hangseite länger ist als die der Auslaufseite zugewandte Hangseite des Schüttguthaufens ist. Unter Berieselung wird auch im Sinne der Erfindung der Vorgang verstanden, welcher betrifft das Verlassen der Schüttgutberieselungseinrichtung durch regeneriertes Schüttgut bis zum Auftreffen desselben auf die Oberfläche der Oberseite des Filterbettes. In einer Ausführungsform kann die Zulaufkammer an ihrem oberen Ende eine Zulauföffnung zur Einleitung der zu filtrierenden Flüssigkeit in die Zulaufkammer aufweisen; jedoch kann die Zulauföffnung je nach Erfordernis an der Außenwand angeordnet sein.
Der Schüttgutverteiler kann eine oder mehrere Schüttgutberieselungseinrichtungen
umfassen. Die Schüttgutberieselungseinrichtung kann als Austrittsöffnung oder als Vertei
lerblech zur Berieselung der Oberfläche der Oberseite des Filterbettes Verwendung finden.
Wesentlich ist, daß zumindest die Schüttgutberieselungseinrichtung oberhalb der Oberfläche
der Oberseite des Filterbettes angeordnet ist, so daß der ungleichseitige Schüttguthaufen
ausgebildet wird; das bedeutet, daß in einer Ausführungsform die Schüttguttrennapparatur
nicht unbedingt oberhalb der Oberfläche der Oberseite des Filterbettes anzuordnen ist, falls
die Schüttgutberieselungseinrichtung oberhalb der Oberfläche der Oberseite des Filterbettes
angeordnet ist.
Als Schüttgutberieselungseinrichtung des Schüttgutverteilers werden beispielsweise ei
ne oder mehrere längliche Austrittsöffnungen verwendet, die sich parallel zu der Auslaufsei
te und an der Auslaufseite sich erstrecken. Durch Berieseln der Oberfläche der Oberseite
des Filterbettes werden ein oder mehrere ungleichseitige Schüttguthaufen erzeugt, deren
Spitze bzw. Spitzen parallel zu der Auslaufseite erstrecken. Durch die Vielzahl an Aus
trittsöffnungen entstehen im wesentlichen jedoch ein Schüttguthaufen, da zu beobachten ist,
daß die vielen genau unterhalb der Austrittsöffnungen sich befindlichen Schüttguthaufen mit
Spitzen zu einem einheitlichen Schüttguthaufen mit lediglich einer länglich ausgebildeten
Spitze in der Draufsicht parallel zu der Auslaufseite durch z. B. geringe Erschütterungen
während der Berieselung miteinander verschmelzen. Unter Spitze ist daher auch zu verste
hen die aufgrund der Vielzahl an Austrittsöffnungen erzeugten unterhalb von diesen sich
befindlichen Spitzen, die zu einem länglich ausgestalteten Kamm oder Schüttguthaufen
kamm genannt verschmelzen können.
Jedoch kann es auch je nach Anforderungen der Reinigung der zu filtrierenden Flüssig
keit erforderlich sein, nur wenige Austrittsöffnungen oder Verteilerbleche z. B. zwei zu ver
wenden, so daß während der Berieselung zwei große ungleichseitige Schüttguthaufen er
zeugt werden, die nicht miteinander verschmelzen. In der Regel kann die Gestalt der un
gleichseitigen Schüttguthaufen mittels der Anordnung der Schüttgutberieselungseinrichtung,
wie Austrittsöffnung oder Verteilerblech, zueinander, der Ausgestaltung der Schüttgutberie
selungseinrichtung wie länglich oder rund, und/oder der Anzahl der Schüttgutberiese
lungseinrichtungen verändert werden.
Überdies ist zu beobachten, daß die z. B. Austrittsöffnung des Schüttgutverteilers derart
nahe der Auslaufseite des Filterraums angeordnet sein kann, daß die durch Aufschüttung
des Schüttgutes zu einem Schüttguthaufen erfolgte Klassierung des Schüttgutes hin zur
Einlaufseite des Filterraums durch den zwischen der Spitze des Schüttguthaufens und der
Auslaufseite befindlichen Bereich nicht wesentlich gestört wird. Hierbei ist sogar zu beob
achten, daß auch die in diesem Bereich befindlichen Sandkörner größeren Korndurchmes
sers aufgrund der fortwährenden Berieselung und wegen geringen Erschütterung der Ober
fläche des Filterbettes unter Umständen in Richtung der Einlaufseite sich zu bewegen ver
mögen.
Bei der herkömmlichen Mehrschichtfiltration, bei der die Filtration im Abstrom erfolgt,
befindet sich das grobkörnige Material oberhalb der Sandschicht mit feinkörnigem Material,
so daß ein Großteil der abzufiltrierenden Schmutzteilchen bereits an das großkörnige Mate
rial angelagert wird und die unter dem großkörnigen Materialschicht befindliche feine Sand
schicht lediglich zur Abscheidung von feineren Schmutzteilen zur Verfügung steht. Diese
Mehrschichtfiltration eignet sich zwar zur Reinigung von Industrieabwässern wie die erfin
dungsgemäße Vorrichtung, hat jedoch den Nachteil der lediglich diskontinuierlichen Verfah
rensweise, da nach hinreichender Beladung der Filterschicht mit grobkörnigem Material eine
zeitaufwendige Regenierung des Mehrschichtfiltrationsbettes durch Rückspülung desselben
und der damit verbundenen Unterbrechung der Filtration die Folge sind. Die Apparatur zur
Regenerierung ist ein erheblicher.
Als körniges Material können solche entsprechend der DIN 19 623 verwendet werden;
hierbei eignen sich Filtersand als auch Filterkies gleichermaßen.
Die Vielseitigkeit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist auch daran zu erkennen, daß
diese im Überdruck- oder Unterdruckverfahren betrieben werden kann. Die herkömmlichen
kontinuierlichen Filtrationsverfahren können lediglich den Erfolg der Mehrschichtfiltration
dadurch ausnutzen, daß statt Verwendung einer Sandschicht mit grobkörnigem Material auf
dem Filterbett eine kontinuierliche Filtration mit lediglich grobem Korn als Vorstufe Ver
wendung findet. Hierdurch ist jedoch im Gegensatz zu dem erfindungsgemäßen Verfahren
der Aufwand an Apparatur und Steuerungseinrichtungen zur Kontrolle der Filtration mittels
der Vorstufe und der Nachreinigungsstufe ein sehr erheblicher.
Ebenso können diese Nachteile durch die erfindungsgemäße Vorrichtung beseitigt wer
den, da die Vorreinigung und die Nachreinigung von Industrieabwässern in einem Reini
gungsschritt vereint durchgeführt werden können. Vorteilhaft erweist sich auch die erfin
dungsgemäße Vorrichtung in bezug auf die geringen Anforderungen an die Kontrolle der
Auffüllung des Filterraums mit körnigem Schüttgut, da die Anordnung bzw. Klassierung des
Schüttgutes nach Korndurchmesser selbsttätig aufgrund der Schwerkraft ohne das Erfor
dernis eines Eingriffs von außen durch einseitige Berieselung der Oberfläche des Filterbettes
erfolgt.
Sonach vereint das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrich
tung erstmals in gelungener Weise die Vorteile der Mehrschichtfiltration, nämlich die Ver
einigung von Vor- und Nachreinigung, mit den Vorzügen des kontinuierlichen Filtrations
verfahrens, nämlich das dauernde Abführen von belastetem Schüttgut und der Zuführung
von regeneriertem, in einer für den Fachmann als unerwartet zu betrachtenden Ausgewo
genheit erfolgt.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum kontinuierlichen Filtrieren von Flüssigkeiten
umfaßt ein Hebesystem, vorzugsweise eine mittels Luft betriebene Mammutpumpe auf, de
ren unteres Saugende in dem unteren Abschnitt des Abzugsraums angeordnet ist. In einer
weiteren Ausführungsform können an der dem Abzugsraum begrenzenden Trichterwand
Einlaßdüsen, Injektoren angebracht sein, die beispielsweise Waschmedium wie Filtrat oder
Wasser in den Abzugsraum spülen. Durch die kombinierte Wasser-Spülung des Filterbettes
im Abzugsraum wird ein Wirbelbett erzeugt, welches ein Verbacken des Schüttgutes oder
eine Brückenbildung desselben in dem Bereich des Abzugsraum zu verhindern vermögen.
Zudem erfolgt durch die insbesondere Luft-Wasser-Spülung im Hebesystem eine eingehen
dere Reibung und Reinigung des Schüttgutes sowie eine Ersparnis von Waschwasser ge
genüber der Methode, welche statt Luft lediglich Wasser als Waschmedium verwendet. Der
Erfolg liegt offenbar darin, daß die nach oben gerichtete Wasserfließgeschwindigkeit inner
halb des Filterbettes örtlich kurzfristig Beschleunigungen und Richtungsänderungen im Ab
zugsraum erfährt, die aus der plötzlichen Wasserverdrängung durch aufsteigende große
Luftblasen entstehen.
Die Zulaufkammer weist eine Zulauföffnung auf, diese ist vorzugsweise von dem Be
reich der Zulaufseite mit Öffnungen beabstandet z. B. am oberen Ende der Zulaufkammer
angeordnet. Die Filtersammelkammer weist einen Ablauf auf; dieser ist vorzugsweise von
dem Bereich der Auslaufseite mit Öffnungen beabstandet z. B. am oberen Ende der Filtrat
sammelkammer angeordnet. Die Zulaufkammer kann mit dem Filterraum über Düsen, Ja
lousien, Lamellen, Spaltsiebe und/oder siebförmig angeordnete Öffnungen flüssigkeitsmä
ßig in Verbindung stehen. Ebenfalls ist es möglich, wenn die Filtratsammelkammer mit dem
Filterraum über Düsen, wie Filterdüsen, Jalousien, Lamellen, Spaltsiebe und/oder siebför
mig angeordnete Öffnungen filtratmäßig in Verbindung steht.
Der Filtrationsbehälter, der kubisch oder quaderförmig ausgebildet sein kann, umfaßt
den mittleren Behälterabschnitt mit dem Filterraum, den unteren mit dem Abzugsraum und
den oberen Behälterabschnitt mit dem Berieselungsraum. Durch das herkömmliche Hebesy
stem wird über ein Ableitungsrohr das mit Luft zusammen mit einem Teil der zu filtrieren
den Flüssigkeit vermischte Schüttgut in einen Aufstromklassierer als Schüttguttrennappara
tur aufwärts gefördert. Durch das vorzugsweise in der Draufsicht mittig angeordnete Ablei
tungsrohr sind wesentlich die Filtration störende Filtrationstoträume nicht zu beobachten.
Es kann auch, falls erwünscht, zusätzlich Waschmedium in das Hebesystem und/oder in das
im Abzugsraum befindliche Filterbett zugeführt werden. Die Schüttguttrennapparatur ist ei
ne dem Fachmann bekannte, wobei nach Trennung der Schmutzteilchen von dem Schüttgut
die Schmutzteilchen mit dem Teil der zu dem Aufstromklassierer beförderten zu filtrieren
den Flüssigkeit die erfindungsgemaße Vorrichtung über den Stutzen verläßt. Das gereinigte
Schüttgut rieselt erneut wie oben angegeben einseitig auf die Oberfläche des Filterbettes
bzw. auf die Oberfläche der Oberseite des Filterbettes. Unter Rieseln ist auch Sedimentieren
zu verstehen. Vorzugsweise umfaßt der von dem Hebesystem und in den Aufstromklassierer
beförderte Strom Schmutzteilchen und zu filtrierende Flüssigkeit. Hierbei ist verständlich,
daß aus dem auf der Auslaufseite zugewandten Bereich des Abzugsraums statt zu filtrieren
de Flüssigkeit vornehmlich Filtrat aufgesaugt wird.
Die Zeichnung zeigt aufgrund der zeichnerischen Vereinfachung in schematischer stark
vergrößerter Weise ohne Anspruch auf eine maßstabgesteuerte Wiedergabe eine Ausfüh
rungsform ohne Beschränkung der Erfindung auf diese in
Fig. 1 den Längsschnitt durch die erfindungsgemäße Vorrichtung
zum kontinuierlichen Filtrieren.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum kontinuierlichen Filtrieren von Flüssigkeiten
umfaßt einen aufrecht stehenden Filtrationsbehälter 1, welcher im Querschnitt rechteckig
ausgebildet ist. Der Filtrationsbehälter 1 kann kubisch oder quaderförmig ausgestaltet sein.
Der Behälter 1 umfaßt eine Innenwand, welche gleichfalls im Querschnitt rechteckig ausge
staltet ist. Eine Seite der Innenwand ist als Einlaufseite 5 für die zu filtrierende Flüssigkeit
mit Öffnungen 23 versehen. Die Einlaufseite 5 des Behälters 1 ist von einer Außenwand 6
umgeben, welche von der Einlaufseite 5 beabstandet unter Bildung der Zulaufkammer 7 an
geordnet ist. Die Zulaufkammer 7 ist an ihrem unteren Ende und oberen Ende abgeschlos
sen. Das obere Ende der Zulaufkammer 7 weist eine Zulauföffnung 8 auf, über die die Zu
laufkammer 7 mit einer Zulaufleitung flüssigkeitsmäßig verbunden ist. Die zu filtrierende
Flüssigkeit fließt über die Zulaufleitung und Zulauföffnung 8 in die Zulaufkammer 7.
Auf der der Einlaufseite 5 gegenüberliegenden Seite als Auslaufseite 9 sind gleichfalls
Öffnungen 23 vorhanden, welche die Filtratsammelkammer 11 mit der Filterraum 3 flüssig
keitsmäßig verbinden. Die Öffnungen 23 der Ablaufseite 9 verbinden filtratmäßig die Filter
raum 3 mit der Filtratsammelkammer 11. Die Einlaufseite 5 kann man in Gestalt von Jalou
sien oder Lamellen ausbilden. Die Auslaufseite 9 kann z. B. als Spaltsieb oder Filterdüsen
ausgestaltet sein. Im vorliegenden Fall erstrecken sich die Öffnungen 23 im wesentlichen in
der ganzen Höhe der Filterraum 3 und in der ganzen Breite der Einlaufseite 5 und in der
ganzen Breite der Ablaufseite 9. Die Filterraum 3 ist der Bereich des Filterbettes, welcher
zur Filtration der zu filtrierenden Flüssigkeit dient. Das Ausmaß der Erstreckung der Öff
nungen 23 der Einlaufseite 5 entspricht vorzugsweise dem der Öffnungen 23 der Auslaufsei
te 9, um eine gleichmäßige Verteilung der zu filtrierenden Flüssigkeit auf die gesamte
Filterfläche zu ermöglichen.
Durch das Einleiten der zu filtrierenden Flüssigkeit hier Industrieabwasser mit Feststoff
teilchen erfolgt der Fluß der Flüssigkeit durch das Filterbett im wesentlichen horizontal und
ist als ganzflächige Strömung ausgebildet. Um ein ständiges Abscheiden des Schüttgutes 25
von Feststoffteilen, welche sich in dem Abwasser befinden, zu erreichen, wird das Schüttgut
25 in dem Abzugsraum 13 mit Hilfe einer Mammutpumpe 20 über das untere Saugende der
selben abgesaugt. Der Abzugsraum 13 des Behälters 1 ist als vorzugsweise konisch ausge
stalteter und trichterförmiger ausgebildet, wobei die den Abzugsraum 13 begrenzende
Trichterwand 14 Injektoren 24 zur zusätzlichen Einleitung von Filtrat zur Auflockerung des
mit Schmutzteilchen beladenen Schüttgutes und zwecks Vermeidung von Brückenbildungen
vorgesehen sein können. Als körniges Schüttgut wird herkömmlicher Filtersand beispiels
weise nach DIN 19 623 verwendet.
Die Mammutpumpe 20 wird mit Luft betrieben, wobei das Abziehen des Schüttgutes
pulsierend in einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt. Bezüglich der herkömmlichen
Mammutpumpe als Hebesystem 20 wird eine dem Fachmann vertraute verwendet und be
zug genommen auf die EP-A 0 291 538. Das mit Feststoffteilchen beladene über ein Ablei
tungsrohr 19 nach oben in dem Berieselungsraum 15 des Behälters 1 beförderte Schüttgut
wird in dem Aufstromklassierer 18 von den Feststoffteilchen getrennt und die aufgesaugte
zu filtrierende Flüssigkeit gegebenenfalls mit Filtrat und mit den Feststoffteilchen im we
sentlichen quantitativ über die Ableitung 21 nach außen abgeführt. Der Berieselungsraum
15 enthält den Schüttguthaufen und vorzugsweise Wasser als Waschmedium.
In einer Ausführungsform kann statt des über Injektoren 24 eingeführten Waschwasser
gleichfalls über die Injektoren 24 ein Teil des über den Ablauf 12 nach außen abgeführten
Filtrats in den Abzugsraum 13 eingeleitet werden.
Der Schüttgutverteiler umfaßt eine Vielzahl an Schüttgutberieselungseinrichtungen. Je
de Schüttgutberieselungseinrichtung 22 ist als runde Austrittsöffnung ausgestaltet. Die
Austrittsöffnungen 22 sind in Reihe angeordnet, wobei die Reihe parallel zu der Auslaufsei
te 9 über die ganze Breite der Auslaufseite 9 verläuft. Die Reihe ist in unmittelbarer Nähe zu
der Auslaufseite 9 angeordnet, so daß während der Berieselung der Oberfläche der Obersei
te des Filterbettes ein ungleichseitiger Schüttguthaufen mit im wesentlich einer Spitze er
zeugt wird, zumal die Austrittsöffnungen 22 nahe aneinander angeordnet sind. Da viele
Austrittsöffnungen 22 in Reihe nahe aneinander angeordnet sind, verschmelzen die durch
die Berieselung aus jeder Austrittsöffnung 22 erzeugten Spitzen zu einem einheitlichen
Schüttguthaufen mit einer Spitze bzw. Schüttguthaufenkamm. Unter Spitze ist also auch im
Sinne der Erfindung ein quasi länglich ausgebildeter Schüttguthaufenkamm zu verstehen.
Dieser Schüttguthaufenkamm bzw. Spitze verläuft in der Draufsicht quer zu der Fließrich
tung der zu filtrierenden Flüssigkeit im Filterbett. Unmittelbare Nähe bedeutet auch, daß
durch die Berieselung der Oberfläche der Oberseite des Filterbettes ein ungleichseitiger
Schütthaufen entsteht, bei dem die der Einlaufseite 5 zugewandte Hangseite 26 um ein
Vielfaches länger ist als die der Auslaufseite 9 zugewandte Hangseite 27. Länge bedeutet
hierbei, das Ausmaß der Hangseite von der Spitze des Schütthaufens in Richtung Einlauf- 5
bzw. Auslaufseite 9. In der Draufsicht auf das Filterbett verläuft die Spitze oder Spitzen
kamm des Schüttguthaufens annähernd parallel zu der Auslaufseite 9, also quer zu der
Fließströmung der zu filtrierenden Flüssigkeit im Filterbett.
In einem Ausführungsbeispiel der besonderen Art kann statt der Vielzahl der Aus
trittsöffnungen 22 eine längliche Anwendung finden. Ebenfalls können statt dessen ein oder
mehrere Verteilerbleche beispielsweise zur gesteuerten Erzeugung eines oder mehrere
Schüttguthaufen, so daß die Lage der Spitze des Schüttguthaufens von außen, falls erfor
derlich und erwünscht, verändert werden kann zum Beispiel zur Erzeugung von mehreren
Filtrationsschichten innerhalb des Filterbettes (nicht gezeigt).
Durch die parallel zu der Auslaufseite 9 angeordneten Austrittsöffnungen 22 nahe bei
der Ablaufseite 9 wird der ungleichseitige Schüttguthaufens erzeugt; nach Auftreffen auf
den ungleichseitigen Schüttguthaufen bewegen sich die Sandkörner mit großem Korn
durchmesser im wesentlichen in Richtung hin zu der Einlaufseite 5, die mit kleinerem
Durchmesser verbleiben eher in der Nähe der Schüttguthaufenspitze. Hierdurch wird ein
Filterbett ausgestaltet, bei welchem die Korngröße oder Korndurchmesser des Sandes in
FIießrichtung der zu filtrierenden Flüssigkeit im Filterbett weitgehend gleichmäßig abnimmt.
Es zeigt sich, daß durch das erfindungsgemäße Verfahren bei der Reinigung vom Indu
strieabwasser mit einem hohen Feststoffteilchenanteil der größte Teil der abzufiltrierenden
Feststoffe - auch im Falle der Ausflockung, was bei herkömmlichen Sandfiltern zu Verstop
fung des Filters und Durchschlagen der Feststoffe führt - sich an den grobkörnigeren Sand
anlagert, wohingegen die feineren Schmutzteilchen des Industrieabwassers von dem Sand
mit dem kleineren Korndurchmesser in hinreichender Weise abgeschieden werden.
Gerade durch die Bildung des Filterbettes mit in Fließrichtung des Industrieabwassers
abnehmender Korngröße bzw. Korndurchmesser zeigen sich im Vergleich zu dem her
kömmlichen Mehrschichtverfahren als auch in dem kontinuierlich zu betreibenden Filtrati
onsverfahren gemäß EP-A 0 291 598 weitgehend keine Verschlüsse durch Ausflockungen,
kein Durchschlagen von Feststoffen oder Auftreten derselben auf der Auslaufseite 9. Daher
sind ebenso die üblicherweise bei Verstopfung auftretende Druckverlustschwankungen in
dem Filterbett nicht meßbar. Durch das kontinuierliche Abziehen, Regenerieren und Berie
seln des Filterbettes in der oben angezeigten Art zeigt sich, daß das auf der Auslaufseite 9
austretende Filtrat von weitgehend gleichbleibender Zusammensetzung trotz langer Be
triebsdauer der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist. Abgesehen davon ist es möglich, daß
außerdem die erfindungsgemäße Vorrichtung im Gegensatz zu der in der EP-A 0 291 538
beschriebenen Vorrichtung die Vorschaltung einer Sedimentationsvorstufe als Vorklärung
des Industrieabwassers überwiegend überflüssig macht. Darüber hinaus zeichnet sich die er
findungsgemäße Vorrichtung unter anderem auch dadurch aus, daß deren Ausstattung an
Pumpen, Gebläse, Steuerungseinrichtung etc. auf ein sehr geringes Maß beschränkt ist.
Zudem ist im Gegensatz zu dem herkömmlichen Mehrschichtsfiltrationsverfahren eine
ständige Kontrolle des Aufbaus aus Filtrationsschichten mit grobkörnigem und feinkörnigem
Sand nicht erforderlich, da unerwünschte Durchmischungen regelmäßig nicht zu beobachten
sind. Die unerwünschte Durchmischung des Filterbettes der Mehrschichtfiltration ist näm
lich das Ergebnis unzureichender Rückspülungen ihres Filterbettes.
Der Vorteil des kontinuierlich betriebenen Filtrationsverfahrens wie fehlende Betriebs
unterbrechung und der Vorzug des herkömmlichen Mehrschichtfiltrationsverfahrens wie
Entfall einer externen Sedimentationsvorstufe werden mit der erfindungsgemäßen Vorrich
tung und Verfahren in einer hinreichend als gelungen anzusehenden Weise kombiniert, die
für den Fachmann als unerwartet zu betrachten sind, da nicht nur aufgrund des geringen ap
parativen Aufwandes die Herstellungskosten der erfindungsgemäßen Vorrichtung gering
und die Betriebskosten wegen der geringen Wartung und der hohen Betriebssicherheit
niedrig sind, sondern auch die erfindungsgemäße Vorrichtung Filtrationen unabhängig von
der Zusammensetzung und der Art der Abwässer aufgrund der speziellen Anordnung des
Schüttgutes im Filterbett ermöglicht, so daß die Anforderungen an die Filtration nahezu in
idealer Weise durch dieselbe erfüllt wird; hierdurch kann man hochbelastete, stark mit Fest
stoff- oder Schwebstoffteilchen belastetete Industrieabwässern filtrieren sowie Brauchwas
ser, Kühlwasser, Kreislaufwasser und Schwimmbeckenwässer etc. reinigen, ohne wesentli
che apparative Anpassungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung vornehmen zu müssen;
Umstände also, die für die ubiquitäre Einsetzbarkeit der erfindungsgemäßen Vorrichtung
deutlich sprechen.
Claims (21)
1. Vorrichtung zum kontinuierlichen Filtrieren von Flüssigkeiten, welche einen aufrechtste
henden im Querschnitt rechteckig ausgestalteten Behälterabschnitt (1) mit einem Filter
raum (3) zur Aufnahme von körnigem Schüttgut (25) umfaßt, dessen im Querschnitt
rechteckig ausgebildete Innenwand eine Einlaufseite (5) und eine der Einlaufseite (5) ge
genüberliegenden Auslaufseite (9) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß
- a) die flüssigkeitsdurchlässige Einlaufseite (5) von einer flüssigkeitsundurchlässigen Außen wand (6) unter Bildung einer Zulaufkammer (7) umgeben ist und Öffnungen (23) zur Einleitung der zu filtrierenden Flüssigkeit von der Zulaufkammer (7) in den Filterraum (3) aufweist,
- b) die flüssigkeitsdurchlässige Auslaufseite (9) eine flüssigkeitsundurchlässige Außenhülle (10) unter Bildung einer Filtratsammelkammer (11) und Öffnungen (23) zur Ableitung des Filtrats aus dem Filterraum (3) in die Filtratsammelkammer (11) aufweist,
- c) an das untere Ende des Filterraums (3) sich ein konusförmig ausgebildeter Abzugsraums (13) mit Trichterwand (14) und an das obere Ende des Filterraums (3) sich ein Beriese lungsraum (15) zur Aufnahme einer Schüttguttrennapparatur (18) zum Abtrennen von Schmutzteilchen vom Schüttgut (25) anschließen,
- d) die Schüttguttrennapparatur (18) mit einem Ableitungsrohr (19) eines Hebesystems (20) in Verbindung steht, welches mit seinem unteren Saugende in den unteren Abschnitt des Abzugsraums (13) hineinragt und das Ableitungsrohr (19) sich in das obere Ende des Berieselungsraums (15) hin erstreckt, sowie
- e) die Schüttguttrennapparatur (18) mit einem Schüttgutverteiler verbunden ist, die oberhalb der Oberseite des Filterbettes und im wesentlichen an der Auslaufseite (9) angeordnet sind, wobei der Schüttgutverteiler eine oder mehrere Schüttgutberieselungseinrichtungen (22) zur Berieselung der Oberfläche der Oberseite des im Filterraums (3) sich befindli chen Filterbettes mit dem in der Schüttguttrennapparatur (18) abgetrennten Schüttgut (25) unter Bildung mindestens eines im wesentlichen ungleichseitigen Schüttguthaufens aufweist.
2. Vorrichtung zum kontinuierlichen Filtrieren von Flüssigkeiten nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Schüttgutberieselungseinrichtungen (22) in Reihe im wesentli
chen quer zu der Fließrichtung der zu filtrierenden Flüssigkeit im Filterbett ausgerichtet
sind.
3. Vorrichtung zum kontinuierlichen Filtrieren von Flüssigkeiten nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die Schüttgutberieselungseinrichtungen (22) der Schütt
guttrennapparatur (18) zur Berieselung des im Filterraums (3) sich befindlichen Filterbet
tes mit dem in der Schüttguttrennapparatur (18) abgetrennten Schüttgut (25) in Reihe
parallel zu der Auslaufseite (9) ausgerichtet sind.
4. Vorrichtung zum kontinuierlichen Filtrieren von Flüssigkeiten nach einem der Ansprüche 1
bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schüttgutberieselungseinrichtung (22) eine
oder mehrere Austrittsöffnung und/oder Verteilerblech ist.
5. Vorrichtung zum kontinuierlichen Filtrieren von Flüssigkeiten nach Anspruch 4, dadurch
gekennzeichnet, daß die Austrittsöffnungen oval, rund und/oder länglich ausgebildet
sind.
6. Vorrichtung zum kontinuierlichen Filtrieren von Flüssigkeiten nach einem der Ansprüche 1
bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaufseite (5) auf der ganzen Höhe des Filter
raums (3) und der ganzen Breite der Einlaufseite (5) Öffnungen (23) zur Einleitung der
zu filtrierenden Flüssigkeit von der Zulaufkammer (7) in den Filterraum (3) aufweist.
7. Vorrichtung zum kontinuierlichen Filtrieren von Flüssigkeiten nach einem der Ansprüche 1
bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaufseite (9) auf der ganzen Höhe des Fil
terraums (3) und der ganzen Breite der Auslaufseite (9) Öffnungen (23) zur Ableitung
des Filtrats aus dem Filterraum (3) in die Filtratsammelkammer (11) aufweist.
8. Vorrichtung zum kontinuierlichen Filtrieren von Flüssigkeiten nach einem der Ansprüche 1
bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Hebesystem (20) mit Luft und/oder einem
Waschmedium, insbesondere Filtrat, zu filtrierende Flüssigkeit und/oder Wasser, befah
ren ist.
9. Vorrichtung zum kontinuierlichen Filtrieren von Flüssigkeiten nach einem der Ansprüche 1
bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Zulaufkammer (7) an ihrem oberen Ende und/
oder an der Außenwand (6) eine Zulauföffnung (8) zur Einleitung der zu filtrierenden
Flüssigkeit in die Zulaufkammer (7) aufweist.
10. Vorrichtung zum kontinuierlichen Filtrieren von Flüssigkeiten nach einem der Ansprüche
1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Filtratsammelkammer (11) an ihrem oberen
Ende und/oder an der Außenhülle (10) mit einem Ablauf (12) zur Ableitung des in der
Filtratsammelkammer (11) gesammelten Filtrats verbunden ist.
11. Vorrichtung zum kontinuierlichen Filtrieren von Flüssigkeiten nach Anspruch 10, da
durch gekennzeichnet, daß das Waschmedium Gas, insbesondere Luft, Wasser, zu fil
trierende Flüssigkeit und/oder Filtrat ist.
12. Vorrichtung zum kontinuierlichen Filtrieren von Flüssigkeiten nach einem der Ansprüche
1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Zulaufkammer (7) mit dem Filterraum (3)
über Düsen, Jalousien, Lamellen, Spaltsiebe und/oder siebförmig angeordnete Öffnun
gen (23) flüssigkeitsmäßig in Verbindung steht.
13. Vorrichtung zum kontinuierlichen Filtrieren von Flüssigkeiten nach einem der Ansprüche
1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Filtratsammelkammer (11) mit dem Filter
raum (3) über Düsen, Jalousien, Lamellen, Spaltsiebe und/oder siebförmig angeordnete
Öffnungen (23) filtratmäßig in Verbindung steht.
14. Vorrichtung zum kontinuierlichen Filtrieren von Flüssigkeiten nach einem der Ansprüche
1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Abzugsraum (13) mit Injektoren (24) zur
Einleitung von Lösungen, Waschmedium und/oder Gasen in Verbindung steht.
15. Verwendung der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14 zur Reinigung von Ab
wässern, vorzugsweise der industriellen Art, zur Aufbereitung von Brauchwasser aus
Grund- und Oberflächenwasser, Kreislaufwasser, Kühlwasser und Schwimmbeckenwas
ser, Prozeßflüssigkeiten sowie zur Trinkwasseraufbereitung.
16. Verwendung der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15 im Überdruck- oder
Unterdruckverfahren.
17. Verfahren zum kontinuierlichen Filtrieren von Flüssigkeiten, insbesondere zum Reinigen
von Abwässern, dadurch gekennzeichnet, daß
- a) eine zu filtrierende Flüssigkeit durch eine Seite als Einlaufseite eines rechteckig ausgestal teten Behälterabschnitts in dessen Filterraum, welcher körniges Schüttgut als Filter, ins besondere Sand, aufweist, über die ganze Höhe des Filterraums und über die ganze Breite der Einlaufseite eingeleitet und das Filtrat durch eine der Einlaufseite gegenüber liegende Auslaufseite über die ganze Höhe des Filterraums und über die ganze Breite der Auslaufseite abgeleitet werden,
- b) der Filterraum an seinem unteren Ende in einen konusförmigen Abzugsraum und an seinem oberen Ende in einen Berieselungsraum übergeht,
- c) das Schüttgut dem Filterraum nach unten quer zu der Fließrichtung der zu filtrierenden Flüssigkeit im Filterraum bewegt wird,
- d) welches im unteren Abschnitt des Abzugsraums mittels eines Hebesystems abgezogen und der Oberfläche der Oberseite des Filterbettes durch Berieselung der Oberfläche der Oberseite des Filterbettes unter Bildung mindestens eines ungleichseitigen Schüttguthau fens zugeführt wird, wobei das Schüttgut im wesentlichen mit zunehmender Korngröße in Richtung zu der Einlaufseite verteilt wird.
18. Verfahren zum kontinuierlichen Filtrieren von Flüssigkeiten, insbesondere zum Reinigen
von Abwässern nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der
Oberseite des Filterbettes mit Schüttgut unter Bildung mindestens einer Schüttguthau
fenspitze berieselt wird.
19. Verfahren zum kontinuierlichen Filtrieren von Flüssigkeiten, insbesondere zum Reinigen
von Abwässern nach Anspruch 18 , dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der
Oberseite des Filterbettes mit Schüttgut unter Bildung mindestens einer Schüttguthau
fenspitze berieselt wird, die im wesentlichen parallel zu der Auslaufseite sich erstreckt.
20. Verfahren zum kontinuierlichen Filtrieren von Flüssigkeiten, insbesondere zum Reinigen
von Abwässern nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die
der Einlaufseite zugewandte Hangseite des Schüttguthaufens länger ist als die der Aus
laufseite zugewandte.
21. Verfahren zum kontinuierlichen Filtrieren von Flüssigkeiten, insbesondere zum Reinigen
von Abwässern nach einem der Ansprüche 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß das
Schüttgut im wesentlichen mit größer werdendem Korndurchmesser zur Einlaufseite hin
auf der Oberseite des Filters verteilt wird.
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