DE2303657C3

DE2303657C3 -

Info

Publication number: DE2303657C3
Application number: DE2303657A
Authority: DE
Inventors: Leif Dragoer Holmberg (Daenemark)
Original assignee: EUROPEAN PLASTIC MACHINERY MANUFACTURING KOPENHAGEN AS
Current assignee: Holmberg Leif Kopenhagen/koebenhavn Dk
Priority date: 1972-01-26
Filing date: 1973-01-25
Publication date: 1979-06-21
Also published as: DK140876B; NL180385B; GB1408235A; BE870622Q; DE2303657B2; CA997995A; FR2169266B1; JPS5720007B2; NL7301059A; SE370635B; DE2303657A1; FR2169266A1; DK140876C; JPS4883075A; NL180385C

Description

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Die Erfindung betrifft einen Apparat zum Zustandebringen einer Berührung zwischen einer Flüssigkeit und einem Gas, welcher Apparat einen einen Zylindermantel und Stirnwände aufweisenden Behälter umfaßt, der Füllkörper mit einer niedrigeren Dichte als die der einzusetzenden Flüssigkeit enthält und zum Umlauf um eine waagerechte Achse angeordnet ist, wobei zumindest der Zylindermantel des Behälters durchbrochen ist, so daß die Flüssigkeit und das Gas durch den Mantel fließen können.

Bei der Abwasserreinigung läuft das Abwasser gewöhnlich erst durch einen Sandfang, wo die Fließgeschwindigkeit derart abgemessen wird, daß schwere Teilchen, hauptsächlich vom Abwasser mitgerissener Sand, abgetrennt werden. Mit dem Sandfang gelangt ein Gitter zur Anwendung, das größere Gegenstände zurückbehält, die Störungen in der Reinigungsanlage verursachen könnten. Auf dem Sandfang folgt die Vorklärung, die in einem Absetztank erfolgt, durch den das Wasser mit derari niedriger Geschwindigkeit fließt, daß der im Abwasser Vorhände- < >o nc Schlamm zu Boden sinkt. In der Vorkläranlage werden meistens zwischen 95 und 100% der absetzbaren Verunreinigungen ausgeschieden, was aber in den meisten Fällen nur 20 bis 30% der Gesamtmenge organischer Stoffe im Wasser entspricht. Die übrigen hi — 80% kommen in gelöster oder kolloidaler Form vor und können nicht durch Ausflockung abgetrennt werden.

Eine vollständigere Reinigung des Abwassers läßt sich dadurch erzielen, daß das vorgereinigte Abwasser einer aeroben mikrobiologischen Reinigung unterzogen wird, wobei ein Teil der gelösten und kolloidalen organischen Stoffe von den Bakterien in Schlamm umgewandelt wird, welcher in einem Nachklärbehältwr entfernt wird. Um eine bessere Wirkung zu erzielen, wird oft ein Teil des geklärten Wassers zu dem Eintritt der mikrobiologischen Reinigungsstufe zurückgeführt Ein Teil des Schlamms aus der biologischen Reinigung, gewöhnlich 50%, wird üblicherweise zu der Vorklärstufe zurückgeleitet und der Schlamm aus der letzeren wird einem anaeroben Gärvorgang, sog. Fäulen, unterzogen.

Eine übliche Form der biologischen Reinigung wird in einem sog. biologischen Filter ausgeführt, der aus einem BeU aus Granitsplitt besteht, das als Unterlage für Bakterien dient, die an den Oberflächen der Steine Halt finden.

Die oben kurz beschriebene, übliche Reinigung des Abwassers ist indessen unvollständig und mit anderen Nachteilen behaftet Somit erfordern die Reinigungsanlagen eine große Anlagefläche. Die Filter können leicht durch Schlamm verstopft werden und die Durchströmung des Abwassers wird kanalisiert, woraus eine Herabsetzung der Leistung folgt Bei großer Kälte kann der Filter zufrieren, und lange Zeit verstreicht, bevor der Filter wieder seine volle Kapazität erreicht Ferner wird eine beschränkte Reinigung des Abwassers im Filter erzielt Der als Füllkörper angewendete Granhsplitt stellt ein schweres und schwer zu hantierendes Material dar.

Aus der US-PS 35 40 589 ist ein Apparat der genannten Gattung bekannt Dieser ist mit Füllkörpern vom Typ der Raschig-Ringe gefüllt und bei der Bewegung der Füllkörper werden die erwünschten Bakterienkulturen auf der Außenseite der Füllkörper beschädigt bzw. vollständig entfernt Als Material für die Füllkörper kann ein Stoff verwendet werden, der leichter als Wasser ist (z. B. gewisses Polyäthylen), die Auftriebskräfte dieser Füllkörper sind vber recht gering. Außerdem ist der Behälter nicht vollständig gefüllt. Aus der DE-OS 19 43 848 ist es bekannt. Hohlkörper in Form einer Schüttung in stationären Tropfkörpern zu verwenden. Jedoch weisen diese Hohlkörper ein größeres Raumeinheitsgewicht als die wäßrige Lösung, in der sie sich befinden, auf.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen zylinderischen Behandlungsapparat zu schaffen, der frei auf der Oberfläche der zu behandelnden Flüssigkeit schwimmen kann, so daß keine Lagerung für die Achse des Apparates erforderlich ist, der den Änderungen des Flüssigkeitsspiegels folgen kann und dem nur das erforderliche Drehmoment mitgeteilt zu werden braucht. Ferner soll eine möglichst gute und vollständige mikrobiologische Reinigung des verunreinigten Wassers mit diesem Apparat erreicht werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Apparat der genannten Gattung dadurch gelöst, daß die Füllkörper Hohlkugeln sind und eine derart niedrige Dichte haben, daß sie den Behälter tragen können, wenn dieser teilweise in die Flüssigkeit eingetaucht ist, und daß der Behälter vollständig mit den Kugeln gefüllt ist.

Gemäß einer Ausführungsform weist der erfindungsgemäße Apparat innerhalb oder außerhalb oder sowohl innerhalb als auch außerhalb des Zylindermantels des Behälters mit Öffnungen versehene Rohre auf, die beim Umlauf des Behälters periodisch Flüssigkeit aufnehmen, anheben und über die Kugeln gießen.

Gemftß einer weiteren Ausführungsform sind innerhalb oder außerhalb oder sowohl innerhalb als auch außerhalb des Zylindermantels des Behälters mit öffnungen versehene Rohre vorgesehen, die beim Umlauf des Behälters periodisch Luft in die Flüssigkeit eintragen und an die Flüssigkeit unter den Kugeln abgeben.

Das Material für die Hohlkugeln ist vorzugsweise Kunststoff.

Wenn erfindungsgemäß die zylinderische Trommel vollständig mit den Hohlkugeln gefüllt ist, ist sie zu jedem Zeitpunkt einwandfrei ausgewuchtet. Ferner nehmen die Kugeln gegeneinander stabile Lagen ein und scheuern nicht aneinander, was die während des Betriebes auf den Kugeln aufgebaute Bakterienschicht oder eine anders beschaffene Ablagerungsschicht beschädigen würde. Dagegen muß die aus der US-PS 35 40 589 bekannte Trommel, die durch die relativ schweren Füllkörper nicht im schwimmenden Zustand gehalten wird, tragende Lagerungen aufweisen und kann somit den Änderungen des Flüssigkeitsspiegels nicht folgen. Da die bekannte Trommel nicht vollständig mit den Füllkörpern gefüllt ist, wird einerseits eine Unwucht hervorgerufen, andererseits die erwünschte Ablagerung von Bakterienkulturen auf den Füllkörperflächen verhindert

Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Apparats läßt sich eine vollständigere Reinigung von Abwasser erzielen als man üblicherweise in den bisher bekanntgewordenen Reinigungsanlagen erreichen kann. Reinigungsanlagen, die auf erfindungsgemäße Filterapparate bauen oder solche enthalten, können kompakter gestaltet werden und nehmen somit weniger Raum in Anspruch als die üblichen Reinigungsanlagen.

Infolge des kontinuierlichen Umlaufs des erfindungsgemäßen Filterapparates wird die Strömungsrichtung des durch den Apparat fließenden Wassers unaufhörlich geändert und es wird hierdurch erreicht, daß der Filter nicht so leicht verstopft wird und daß eine Kanalisierung des den Filter durchsetzenden Flüssigkeitsstromes nicht Zustandekommen kann.

Einer der mit dem erfindungsgemäßen Filterapparat erzielten Vorteile liegt darin, daß durch das Eintauchen der Füllkörpermasse ins Wasser während des kontinuierlichen Umlaufs des Filters eine vollständige Anfeuchtung des an den Füllkörpern gebildeten Biofilms sichergestellt wird. Diese Wirkung v»ird durch die obenerwähnten Rohre noch gesteigert, welche beim Umlauf des Filters Flüssigkeit über die Flüssigkeitsoberfläche hochheben und sie über die Füllkörper gießen.

Durch den Umlauf des Filicrapparates wird weiterhin frische Luft stets auf derjenigen Seite des Filters, wo die Füllkörper die Flüssigkeit verlassen, eingesaugt. Gleichfalls wird Luft auf derjenigen Seite des Filters hinausgepreßt, wo die Füllkörper in die Flüssigkeit hinuntergeführt werden. Eine gute Belüftung des Filters wird demnach sichergestellt, wodurch der Zuwachs der Mikroorganismen gefördert wird, die für die biochemische Reinigung des Abwassers sorgen.

Durch Änderung der Umlaufgeschwindigkeit läßt sich die Spülwirkung vermindern oder erhöhen, so daß die Reinigungswirkung der Mikroorganismen in optimaler Weise ausgenützt wird.

Ein erfindungsgemäßer Filterapparat hat einen sehr niedrigen Energieaufwand, da der Filter meistens in die zu reinigende Flüssigkeit teilweise eingetaucht ist und deshalb nur einen schwachen Druck auf die Lagerungen ausübt, so daß für das erforderliche, verhältnismäßig

langsame Herumdrehen des Filters lediglich geringe Energie benötigt wird.

Die Gefahr, daß der Filter im Winter gefriert, wird

durch den kontinuierlichen Umlauf des Filters vermindert und läßt sich dadurch noch weiter vermindern, daß vorgewärmte Luft durch Löcher in der Hohlwelle des Filters eingeführt wird.

Ferner erübrigt sich der schwere und schwer zu hantierende Granitsplitt, wie er in den üblichen ίο biologischen Filtern zur Anwendung kommt Die erfindungsgemäß bevorzugten leichten Kunststoffbälle, die viel leichter zu hantieren sind, gewähren den für die biologische Reinigung des Abwassers sorgenden Mikroorganismen einen guten Halt

Im folgenden wird im Anschluß an die Zeichnung ein erfindungsgemäßer Filterapparat beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 einen Querschnitt durch einen Filterapparat

und

F i g. 2 hauptsächlich einen Schnitt nach der Linie U-II in F ig. 1.

Bei dem in der Zeichnung dargestellte" zylindrischen Filter ist jede Stirnwand aus einem in Kreisform gebogenen Rohr 11 und sechs zwischen diesem Rohr und der hohlen Mittelwelle 12 des Filterzylinders ähnlich wie die Speichen eines Rades angeordneten rohrförmigen Stützen 13 sowie einem die Zwischenräume zwischen den genannten Rohren abdeckenden Netz 14 aufgebaut Auch die Mantelfläche des Zylinders ist, wie dies in dem oberen rechten Teil der F i g. 2 gezeigt ist, mit einem Netz 15 abgedeckt, das mit Hilfe von in gleichen Abständen untereinander über die Mantelfläche des Zylinders verteilten und zur Zylinderachse parallelen Streben 16 in Lage gehalten wird. Innerhalb und in unmittelbarer Nähe jeder Strebe 16 ist ein zur Strebe paralleles Rohr 17 vorgesehen. Sämtliche Rohre 17 haben öffnungen 18, die in der durch einen Pfeil in F i g. I angegebenen Umlaufrichtung des Zylinders gerichtet sind. Die Hohlwelle 12 des Zylinders hat in ihrem innerhalb des Zylinders gelegenen Teil eine Anzahl Löcher 19, die zum Einblasen von Luft in den Filter dienen. Der Filter ist mit hohlen Füllkörperkugeln 20 gep-nckt Die Öffnungen in den Netzen 14 und 15, die öffnungen 18 in den Rohren 17 und die Löcher 19 in der Zylinderwelle sind alle von kleineren Abmessungen als die Füllkörper 20, um die letzteren nicht durchzulassen. Die außerhalb der Stirnwände vorragenden Enden 21 der Zylinderwelle sind mit Flanschen 22 versehen, die zum Anschluß an einen Antrieb für den Umlauf des Filters und zum etwaigen Zusammenkuppeln zweier oder mehrerer gemeinsam anzutreibender Filter vorgesehen sind. Der Filterzylinder kann mit seinen Wellenenden 21 drehbar in Lagerungen aufgehängt sein, oder auch kann der Filter direkt auf der Flüssigkeitsoberfläche ruhen, wobei das eine Wellenende 21 an einen Antrieb angeschlossen ist.

Die Form des Filierzylinders kann variieren. Eine zweckmäßige Form des Zylinders ist eine solche, wo die Breite und der Durchmesser des Zylinders gleich groß sind, jedoch lassen sich auch andere Verhältnisse zwischen Breite unr¹ Durchmesser anwenden. Die Größe des Zylinders läßt sich gleichfalls variieren. Ein Zylinder, der mit leichten Kunststoffbällen gepackt ist und als biologischer Filter angewendet werden soll, kann eine Breite und einen Durchmesser von 2—3 m, zweckmäßigerweise 2,5 m, besitzen, jedoch können auch andere Größen in Trage kommen.

Anstelle der kreisförmigen Rohre Il und der rohrförmigen Stützen 13 kann man Konstruktionsmate-

rial anderer Form als Rohrform anwenden. Ferner sind keine Löcher 19 in der Zylinderwelle nötig, falls es nicht beabsichtigt ist, Luft durch die Welle in den Filter einzublasen, und die Welle braucht in diesem Falle auch nicht hohl zu sein. Die Öffnungen 18 in den Rohren 17 können als über hauptsächlich die ganze Länge der Rohre laufende Schlitze ausgeführt werden; um aber die Festigkeit der Rohre zu erhöhen, werden sie zweckmäßigerweise als kurze Schlitze ausgebildet.

Der Zylindermantel und die Stirnwandflächen können mit Metallnetz oder durchlöchertem Blech oder anderem durchbrochenem Material mit hinreichend großen Öffnungen abgedeckt sein, um die Flüssigkeit und das Gas leicht durchzulassen, die im Filter miteinander in Berührung gebracht werden sollen. In gewissen Fällen können die Stirnwandflächen aus ganzem Blech bestehen. Beispielsweise kann ein Metallnetz für die Mantel- und Stirnwandflächen des Zylinders 30-rnm-öfftiungeii aufweisen, wci'ifi ΠΊαΠ als Füllung im Filter Kunststoffbälle mit einem Durchmesser von 38 mm verwendet.

Anstelle der innerhalb des Zylindermantels angeordneten Rohre 17, die dazu dienen, Flüssigkeit hochzuheben und sie über die Füllkörper zu gießen und Luft in die Flüssigkeit hinunterzutragen, kann man ähnliche rohr- 2> förmige Glieder, die die gleichen Funktionen haben, außerhalb der Mantelfläche des Zylinders anbringen. Gegebenenfalls kann man besondere Bauteil»· vorsehen, die die Flüssigkeit hochheben, und andere Bauteile, die Luft in die Flüssigkeit hinuntertragen. v<

Wie früher angegeben, läuft der erfindungsgemäße Filterapparat in diejenige Flüssigkeit zweckmäßigerweise zum Teil eintauchend um, die mit einem Gas in Berührung gebracht werden soll, beispielsweise in Abwasser, das zur biologischen Reinigung des Abwas- r> sers mit Luft in Berührung gebracht werden soll. Hierbei taucht der Filter zweckmäßigerweise so weit in die Flüssigkeit ein, daß die Flüssigkeitsoberfläche gleich unterhalb der Zylinderwelle liegt. Die Filtervorrichtung kann jedoch auch oberhalb der Flüssigkeitsoberfläche in Lagern aufgehängt werden und die Flüssigkeit über das Filter gesprüht werden. In diesem Falle werden die über den Umfang des Zylinders verteilten Rohre 17 weggelassen, da sie dabei keine Funktion erfüllen.

Die Umlaufgeschwindigkeit des erfindungsgemäßen Filterapparats wird für verschiedene Zwecke variiert. Für einen biologischen Filter mit 2,5 m Durchmesser kann eine Umlaufgeschwindigkeit von z. B. 1 — 2 U/min, jedoch auch eine höhere oder niedrigere Geschwindigkeit angewendet werden. Zweckmäßigerweise verwen- w det man einen Antrieb mit regelbarer Drehzahl, so daß die Umlaufgeschwindigkeit des Filters erforderlichenfalls auch im Betrieb geändert werden kann.

In dem erfindungsgemäßen Filterapparat können Füllkörper verschiedener Art angewendet werden. Es werden leichte hohle Kunststoffbälle, zweckmäßigerweise mit einem Durchmesser von 30 bis 60 mm, bevorzugt Die Kunststoffkörper können aus Polyäthylen, insbesondere Hochdruckpolyäthylen, Polypropylen oder anderen Kunststoffen bestehen. Der Zylinder wird ganz mit den Füllkörpern ausgefüllt

Der erfindungsgemäße Apparat kann auf verschiedenen Gebieten zum Zustandebringen einer Berührung zwischen einer Flüssigkeit und einem Gas, insbesondere als biologischer Filter zur Reinigung von organisch <>5 verunreinigtem Wasser, als Filter zur Reinigung von Rauchgasen, zur Kühlung von wärmen Gasen und zu anderen industriellen Gebrauchszwecken angewendet werden, in denen eine Flüssigkeit und ein Gas miteinander in Berührung gebracht werden sollen.

Zur Reinigung von verunreinigtem Wasser kann der erfindungsgemäße Filterapparat nicht nur in dem eigentlichen biologischen Filter angewendet werden, sondern auch beispielsweise zur Verminderung des Verunreinigungsgrades in stark verunreinigtem Abwasser vor der normalen Reinigung oder zur Nachreinigung von Abwasser, das anderen Reinigungsprozessen unterzogen worden ist, dienen. Der Apparat kann zur Verbesserung der Reinigungswirkung alter Reinigungsanlagen verwendet werden. Er kann in eutrophen Seen und langsam fließenden Wasserzügen, die über ihr Sclbstreinigungsvermögen hinaus verunreinigt sind, zur Anwendung gelangen.

Einige Beispiele der Anwendung des erfindungsgemäßen Apparats auf verschiedenen Gebieten sind nachstehend erwähnt.

kann als umlaufender Filter zur biologischen Reinigung von Abwasser teilweise in das Abwasser in einem Behälter eintauchend angebracht werden, welcher Behälter in seinem oberen Teil einen Eintritt für das Abwasser und einen am Boden des Behälters angeordneten Austritt für unter dem Filter sich angesammelnden Schlamm aufweist. Entweder kann die an einen Motor gekuppt! ic Welle des Filters in Lagern aufgei 2ngt sein oder auch kann der Zylinder mit Hilfe der hohlen Füllkörper und ohne Zuhilfenahme von Lagervorrichtungen in dem zu reinigenden Wasser teilweise eintauchend getragen sein Hie Wellen zweier oder mehrerer erfindungsgemäßer Fiiterapparate können derart gekuppelt sein, daß die Apparate von einem gemeinsamen Motor angetrieben werden können. In einem oder demselben Behälter oder Becken lassen sich zwei oder mehrere Reihen von gekuppelten Filterapparaten anordnen, so daß man einen biologischen Filter von großer Kapazität erhält.

Der erfindungsgemäße Filterapparat kann auch in einer Absorptionsanlage, beispielsweise zur Reinigung von Rauchgasen, zur Anwendung kommen. Eine jolche Anlage kann aus einem geschlossenen Behälter bestehen, welcher eine Anzahl reihengeschalteter Filter enthält, die teilweise in eine durch den unteren Teil des Behälters geleitete Wassermasse eintauchen und deren Mantelflächen sich in unmittelbarer Nähe der Haube des Behälters drehen, so daß in den oberen Teil des Behälters durch die eine Stirnwand eingeführtes Rauchgas gezwungen wird, die Filter in deren Achsrichtung zu durchströmen, um durch eine öffnung in der anderen Stirnwand des Behälters wegge'.itet zu werden. Hierbei wird das Rauchgas in inniger Berührung mit dem Wasser gebracht, das von den Füllkörpern aus der Wassermasse hochgehoben wird, und die Feststoffe im Rauchgas werden von dem Wasser zu der Wassermasse im unteren Teil des Behälters mitgerissen, um mit ihr entfernt zu werden.

Zur Rauchgasreinigung kann man das Rauchgas durch die durchlöcherte Welle eines erfindungsgemäßen Filterapparats einblasen, welcher zum Teil ins Wasser eintauchend umläuft, wobei das Rauchgas zwischen die Füllkörper hochströmt und vom Wasser reingewaschen wird. Hierbei können die Stirnwände des Filterzylinders undurchlöchert sein. Alternativ kann das Rauchgas durch einen oberhalb des Filters angeordneten Austritt hinausgesaugt werden.

Schließlich kann der erfindungsgemäße Filierapparat auch in einer Kühlanlage zum Kühlen von warmen

Gasen angewendet werden, die durch die durchlöcherte Welle des in die Kühlflüssigkeit zum Teil eintauchenden umlaufenden Filters hineingeblasen werden. Auch in diesem Falle können die Stirnwände des Filterzylinders undurchlöchert sein.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Apparat zum Zustandebringen einer Berührung zwischen einer Flüssigkeit und einem Gas, welcher Apparat einen einen Zylindermantel und Stirnwände aufweisenden Behälter umfaßt, der Füllkörper mit einer niedrigeren Dichte als die der einzusetzenden Flüssigkeit enthält und zum Umlauf um eine waagerechte Achse angeordnet ist, wobei zumindest der Zylindermantel des Behälters durchbrochen ist, so daß die Flüssigkeit und das Gas durch den Mantel fließen können, dadurch gekennzeichnet, daß die Füllkörper Hohlkugeln (20) sind und eine derart niedrige Dichte haben, daß sie den Behälter tragen können, wenn dieser teilweise in die Flüssigkeit eingetaucht ist, und daß der Behälter vollständig mit den Kugeln gefüllt ist.

2. Apparat nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb oder außerhalb oder sowohl innerhalb als auch außerhalb des Zylindermantels (15) des Behälters mit öffnungen (JS) versehene Rohre (17) vorgesehen sind, die beim Umlauf des Behälters periodisch Flüssigkeit aufnehmen, anheben und über die Kugeln (20) gießen.

3. Apparat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb oder außerhalb oder sowohl innerhalb als auch außerhalb des Zylindermantels (15) des Behälters mit öffnungen (18) versehene Rohre (17) vorgesehen sind, die beim Umlauf des Behälters periodisch Luft in die Flüssigkeit einlagen und an die Flüssigkeit unter den Kugeln (20) abgeben.