DE202004009347U1 - Komprimierungs-/Expansions-Filtrationsvorrichtung zur Flüssigkeits-Feinfiltration - Google Patents

Abstract

Komprimierungs-/Expansions-Filtrationsvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass das zu filtrierende Medium durch einen Zulauf (1) über eine Einlauf (2) in einen Überstauraum (3) gelangt und von dort durch eine flexible Lochplatte (4) durch eine Grobfilterschicht (5) auf eine Feinfilterschicht (6) gelangt, von dort durch einen Stütz-Lochboden (7) in den Filtratsammelraum (9) gelangt und von dort über die Filtrat-Ablaufleitung (10) zum Filtrat-Auslauf (11) gelangt.

Description

• Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung mit Anordnungen, die der Abtrennung von Feinstpartikeln aus flüssigen Medien, wie z.B. Wasser, dient. Aus der Patentliteratur sind viele Beispiele bekannt, die mit verschiedenen Matrices und Verfahrensvarianten versuchen, dieses Problem der Abtrennung von Feinstpartikeln zu lösen. Nachteilig ist oft die zu geringe Trennleistung oder die zu geringen Betriebszeiten (durch Verstopfung oder Durchsatzvolumina pro Zeiteinheit) dieser Verfahren.
• Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung mit Anordnungen zur Verfügung zu stellen, die diese Nachteile kompensiert und zudem in einer großen Variationsbreite – von klein- bis großkalibrigen Vorrichtungen – den unterschiedlichen Bedürfnissen gerecht wird.
• Erfindungsgemäß wird die hohe Effizienz dieser Vorrichtungen mit Anordnungen dadurch gelöst, dass ein Wechselspiel zwischen Komprimierung und sukzessiver Expansion der Filtermatrices, je nach Beladungsdichte (Verstopfung mit Partikeln) realisiert wird.
• Erfindungsgemäß arbeitet diese Komprimierungs-/Expansions-Filtrationsvorrichtung nach dem Prinzip eines Kornmassenfilters, wobei die aktive Filtermatrix (z.B. Quarzsand) durch synthetische Mikrofaserkomponenten, z.B. aus Polypropylen, Polyester u.a., die nach dem Lebensmittel-Bedarfsgegenstände-Gesetz zugelassen sind, auch im Gemisch oder lagenweise, ersetzt wird und durch Komprimierung/Expansion in seinem Dichtegefüge so geregelt werden kann, dass ein optimaler Filtrationsprozess mit hoher Effizienz betrieben werden kann.
• Die aus Edelstahl, GFK oder einen anderen z.B. für die Trinkwasseraufbereitung zugelassenen Werkstoff gefertigte Filtervorrichtung ist z.B. mit einem Rohwasserzulauf (1) und Rohwassereinlauf (2) versehen und befüllt den Rohwasser-Überstauraum (3). Von hieraus gelangt das Rohwasser durch die flexible Lochplatte (4) auf die Grob-Mikrofaser/Vlies-Filterschicht (5) und dann auf und durch die hauptaktive Fein-Mikrofaser/Vlies-Filterschicht (6). Als gefiltertes Reinwasser gelangt es durch den Stütz-Lochboden (7) in den Filtrat-Sammelraum (9) und von dort über die Filtrat-Ablaufleitung (10) in den Filtrat-Auslauf (11).
• Während des aktiven Filtrationsprozesses können z.B. die Grob- (5) und Fein-Filterschicht (6) durch die Vlies-Filter-Expander (13) über den Spindelwellen-Hub (14) soweit zusammen gepresst werden, dass die sphärischen Dreiecken gleichenden Poren- und Durchtrittsöffnungen ein Minimum erreichen.
• Nach Anstieg eines zu definierenden Betriebs-(Filter-)Widerstandes können die Vlies-Filter-Expander (13) variabel (auch manuell) über Näherungs-Sensorik gesteuert werden. Der Filtrationsprozess kann solange aufrechterhalten werden, bis eine zu definierende effiziente Durchflussmenge oder Filtratqualität (z.B. Trübung/Partikelzahl) nicht mehr gewährleistet ist.
• Nach Erreichen eines zu definierenden End-Qualitäts/Quantitäts-Zustandes kann ein Rückspülprozess eingeleitet werden, wobei die aktive Filtermasse durch Dekompression aufgelockert wird und mit (oder ohne) Ultraschall vom Suspensat befreit wird, wobei letzte Komponente mit dem Spülwasser über den Spülwasserablauf (15) abgeführt wird.
• Über die Spülwasser- und Vorfiltrat-Verbindung (12) kann das Vorfiltrat auf das Filter rückgeführt werden und bei Erreichen der zu definierenden Qualitätsparameter der ordnungsgemäße Filtrationsprozess aufgenommen werden.
• Für die Einsatzbereiche, der nach der Erfindung beschriebenen Vorrichtung, sind folgende zu nennen:
• Trink- und Abwasseraufbereitung, Bio- und Pharmatechnologie, Rückgewinnung von Flockungsmitteln und Wirkstoffkomponenten, Lebensmittel- und Getränketechnologie.

1

Rohwasser-Zulauf

2

Rohwasser-Einlauf

3

Rohwasser-Überstawaum

4

flexible Lochsiebplatte

5

Grob-Mikrofaser-/Vlies-Filterschicht

6

Fein-Mikrofaser-/Vlies-Filterschicht

7

Stütz-Lochboden

8

Spindelwelle

9

Filtrat-Sammelraum

10

Filtrat-Ablaufleitung

11

Filtrat-Auslauf

12

Spülwasser- und Vorfiltrat-Verbindung

13

Vlies-Filter-Expander

14

Spindelwellen-Hub

15

Spülwasserablauf

16

Wellen-Lager

• 

Claims (9)

1. Komprimierungs-/Expansions-Filtrationsvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass das zu filtrierende Medium durch einen Zulauf (1) über eine Einlauf (2) in einen Überstauraum (3) gelangt und von dort durch eine flexible Lochplatte (4) durch eine Grobfilterschicht (5) auf eine Feinfilterschicht (6) gelangt, von dort durch einen Stütz-Lochboden (7) in den Filtratsammelraum (9) gelangt und von dort über die Filtrat-Ablaufleitung (10) zum Filtrat-Auslauf (11) gelangt.
2. Filtervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Grobfilterschicht (5) und die Feinfilterschicht (6) über eine Spindelwelle (8), zusammen mit einer flexiblen Lochsiebplatte (4) und den Expandern, Federn, oder hydraulischen Einrichtungen (13), abgesenkt (Kompression) oder angehoben (Expansion) werden kann.
3. Filtervorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die gesamte Filtervorrichtung in quadratischer, rechteckiger oder runder Form ausgeführt wird.
4. Filtervorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sämtliche mechanischen, beweglichen und stationären Teile aus Metall, wie Korrosion resistente Metalle oder Kunststoffen, wie z.B. Polypropylen (PP), Polyvinylidenfluorid (PVDF) sowie Verbundwerkstoffen, wie Metall/Kunststoff, Kohlefaser/Kunststoff, Kunststoff/Zellulose oder Kohlefaser/Kunststoff/Zellulose/Meta11 sowie Teile der Vorrichtung (z.B. Aussenhüllbehälter der Vorrichtung) Keramik, Stein, Beton, Glas oder glasfaserverstärkten Kunststoffen gefertigt sind.
5. Filtervorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass diese Vorrichtung stehend oder liegend betrieben werden kann.
6. Filtervorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Grobfilterschicht (5) aus Flocken oder Vlies-Grobkomponenten, vorzugsweise aus Polypropylen oder anderen filteraktiven Kunststofffasern bestehen, die auch aus einem Gemisch verschiedener Qualitäten und Faserstärken zusammengesetzt sein kann, besteht.
7. Filtervorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Feinfilterschicht (5) aus Mikrofasern-Flocken, vorzugsweise aus Polypropylen oder anderen filteraktiven Kunststofffasern bestehen, die auch aus einem Gemisch verschiedener Qualitäten und Faserstärken zusammengesetzt sein kann, besteht.
8. Filtervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Grobfilterschicht (5) und die Feinfilterschicht (6) durch Ultraschall, mechanische Rüttlung oder durch kombinierte Luft/Wasserspülung zum Austrag der Schmutzpartikel rückgespült werden kann.
9. Auskleidung der Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dieses mit dem Kunststoff Material ETFE (Ethylen-Tetra-Fluor-Ethylen) oder einem anderen UV-durchlässigen Kunststoff, zur Vermeidung der Biofilmbildung, bei UV-Kontakt-Bestrahlung, zur Ausführung gelangt.