DE2434968C3 - Verfahren und Vorrichtung zum Filtrieren einer Flüssigkeit - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Filtrieren einer Flüssigkeit unter Verwendung eines Bettes von Teilchen verschiedener Größe, die von der Basis des Bettes abgezogen werden, welchem an seinem oberen Ende Ersatzteilchen so zugeführt werden, daß es zur Bildung freier Böschung unter Klassierung der Teilchen kommt, wobei dem Bett die zu filtrierende Flüssigkeit über die Böschung zugeführt wird.

Außerdem betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens, mit einem das Bett enthaltenden Filtriergefäß und mit einer Einrichtung zum Abziehen derTeilchen von der Basis des Bettes.

Verfahren und Vorrichtungen dieser Art werden insbesondere benutzt, um schwebende Feststoffe aus in Stufen zur tertiären Abwasserbehandlung vorgereinigten Abwässern zu entfernen.

Bei einem aus der DE-PS 1 01 096 bekannten Sandfilter sind ringförmige Rinnen so über einem nach oben offenen Becken angeordnet, daß die bei dem Einschütten von Sand entstehenden Schüttkegel eine geschlossene vertikale Sandsäule bilden, die von dem zu filtrierenden Wasser horizontal durchflossen wird. Die Sandsäule hat eine relativ geringe Wanddicke und es stehen nur ziemlich schmale, vertikal übereinanderliegende Streifen der Säule als Durchlässe für das zu filtrierende Wasser zur Verfügung. Der Zufluß des zu filtrierenden Wassers erfolgt entweder von außen nach innen oder umgekehrt von innen nach außen. Dieser bekannte Sandfilter arbeitet nicht zufriedenstellend, da das durch die relativ dünne Wand des Filterbettes austretende Wasser unvermeidlich Sandteilchen aus dem Bett mitreißt, was schließlich zu Durchbrechungen des Bettes führt, durch die das zu filtrierende Wasser ungehindert hindurchfließen kann, mit dem Ergebnis, daß überhaupt keine Filtrierung mehr stattfindet. Darüber hinaus setzen sich bei diesem Sandfilter die kleinen Böschungsfliichen, über die das zu filtrierende Wasser zugeführt wird, schnell zu, weil sich der feinere Sand außen und der gröbere Sand mehr im Zentrum der Schüttkegel befindet. Es erfolgt somit zwar eine Klassierung der Teilchen, diese trägt aber in keiner Weise zur Verbesserung der Filterleistung bei. Sie könnte es nur, wenn das /u filtrierende Wasser zuerst den gröberen Sand und dann den feineren Sand durchströmen würde, was aber bei diesem bekannten Sandfilter unmöglich ist.

Bei einem aus der US-PS 20 57 887 bekannten Filtrierverfahren wird ein Filtriergefäß benutzt, in welchem ein nach unten offener Kegel angeordnet ist, Sand, der unter Druck oben in das Filtriergefäß eingeleitet und an dessen Basis abgezogen wird, bildet unter dem Kegel eine nahezu horizontale Sandfläche. Die unter Umständen auch etwas konisch und damit eine Böschungsfläche sein kann. Über diese Sandflächc, die aus sich ständig änderndem Material besteht, wird die zu filtrierende Flüssigkeit in das Bett eingeleitet. Die

sich auf der Sandfläche bildende Sedimentschicht dient dann zur Vorfiltrierung der Flüssigkeit. Bei diesem bekannten Verfahren erfolgt keine Klassierung der Teilchen des Bettes.

Aus der US-PS 22 87 983 ist ein Killer bekannt, bei welchem es ebenfalls zur Bildung freier Böschung kommt, und zwar unter Umständen auch unter Klassierung der Teilchen des Bettes. Diese könnte aber keinesfalls zur Verbesserung der Filterleisiung ausgenutzt werden, da die oberste Schicht der Böschungen ständig abgestreift wird, um an anderer Stelle gewascljen zu werden.

Bei einem aus der DE-PS 2 47 143 bekannten Filter kommt es zwar zu einer Böschungsbildung, die Zuführung der zu filtrierenden Flüssigkeit erfolgt jedoch erstens nicht an dieser Stelle und zweitens zusammen mit dem zurückgeführten Teilchenmaterial. Da die flüssigkeit dem Bett zusammen mit dem Teilchenmaterial zugeführt wird, kann es aufgrund der Turbulenz auch zu keiner Klassierung kommen.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Filtrieren einer Flüssigkeit und eine Vorrich'jng zur Durchführung desselben zu schaffen, mittels welchen sich eine höhere Filterleistung, insbesondere auch bei stark verschmutzten Flüssigkeiten erzielen läßt.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist das Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gekennzeichnet, daß eine einzige große Böschung derart klassiert wird, daß die zu filtrierende Flüssigkeit im wesentlichen zuerst eine Zone größerer, anschließend eine Zone kleinerer Teilchen und zum Schluß eine nichtklassierte Zone durchläuft.

Bei dem Verfahren nach der Erfindung wird also anstelle der zahlreichen kleinen Böschungsflächen bei dem aus der DE-PS 1 01 096 bekannten Sandfilter lediglich eine Böschungsfläche verwendet, die groß genug ist, damit es zu einer Klassierung kommt, aufgrund deren sich die größeren Teilchen außen an der Böschungsfläche sammeln. Diese größeren Filterteilchen halten c"'e größeren Schmutzteilchen zurück und verbessern dadurch die Filterleistung erheblich.

Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung ist gekennzeichnet durch eine schräge Fläche zum Versorgen des Bettes mit Ersatzteilchen derart, daß das Bett eine einzige große Böschungsfläche hat, die sich von der Kante der schrägen Fläche aus abwärts erstreckt, über die Ersatzteilchen dem Bett zugeführt werden, und durch eine mit Zulauf versehene Wehrkammer, die die zu filtrierende Flüssigkeit dc:n Bett so zuführt, daß sie durch die Böschungsfläche und durch das Bett hindurch zu einem Fil'ratauslaufsieb slrömt.

Bei der Filtriervorrichtung nach der Erfindung wird aufgrund der Strömungsrichtung der zu filtrierenden Flüssigkeit von der Böschungsfläche zu dem Filtratauslaufsieb das Bett stets dicht gepackt gehalten und es kann zu keinen Durchbrechungen des Bettes kommen.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 einen Verlikalschnitt durch eine erste Ausführungsform der Filtriervorrichtung nach der Erfindung, die ein Filtriergefäß rechteckigen Querschnittes aufweist, und

F i g. 2 eine teilweise aufgeschnittene perspektivische Ansicht einer zweiten Ausführungsform der Filtriervorrichtung nach der Erfiidung, die ein Filtriergefäß kreisförmigen Querschnittes aufweist.

Die in Fig. I dargestellte Filtriervorrichtung besieht im wesentlichen aus einem vertikalen Filtriergefäß, das in seiner Gesamtheit mit der Bezugszahl 10 bezeichnet ist. Das Filtriergefäß 10 hat einen im wesentlichen

■> rechteckigen Querschnitt, der an dem äußersten unteren Gefäßende H kleiner wird und mit einem Rohr 12 in Verbindung steht, dessen Zweck weiter unten erläutert ist.

Ein geneigtes Ablenkblech, das eine schräge Fläche

i'i 13 bildet, ist innerhalb des Filtriergefäßes 10 zwischen dessen gegenüberliegenden Seilenwänden 15, 17 so angeordnet, daß seine untere Kante 14 Abstand von der Seitenwand 15 hat. Seine obere Kante 16, die von der ihr gegenüberliegenden Seitenwand 17 Abstand hat, isi mit

ι⁵ einer vertikalen Platte 18 verbunden, die sich von dieser Kante aus aufwärts über die restliche Höhe des Filtriergefäßes 10 erstreckt. Oberhalb der schrägen Fläche 13 und innerhalb des Raumes 20 an der Oberseite des Filtriergefäßes 10 ist eine Reinigungskammer 19

2C> vorgesehen. Die Unterseite der Reinigungskammer 19 ist durch Platten 21 und 22 begrenzt, die sich vnn gegenüberliegenden Rändern eines Reinigungskammerauslasses 23 aus zu der Seitenwand 15 des Filtriergefäßes 10 bzw. zu der schrägen Fläche 13

->"> erstrecken.

Das Filtriergefäß 10 enthält ein Bett 24 von Filterteilchen, welche bei dem hier beschriebenen Beispiel aus Sand bestehen. Die Teilchen werden über die Reinigungskammer 19 in dab F'ltriergefäß 10

H' eingeleitet. Die in das Filtriergelaß 10 gelangenden Teilchen vereinigen sich mit einem über der schrägen Fläche 13 angehäuften Vorrat an Ersatzteilchen 25 und von der Unterseite dieses Vorrats aus fließen Teilchen an der unteren Kante 14 der schrägen Fläche 13 vorbei,

'■> was bewirkt, daß das Bett 24 eine große Böschungsfläche 26 hat. Die Teilchen rollen über die Böschungsfläche 26 abwärts und werden dadurch klassiert.

Kleinere Teilchen neigen dazu, in dem oberen Bereich der Böschungsfläche zu bleiben, während größere Teilchen die Böschungsfläche hinunterrollen. Teilchen, die neben der Seitenwand 15 in das Filtriergefäß 10 gelangen, fließen im wesentlichen unklassiert vertikal abwärts.

Im Gebrauch gelangt zu filtrierende Flüssigkeit, die

r, der Filtriervorrichtung über einen Zulau' 27 zugeführt wird, über eine Wehrplatte 28 in das Filtriergefäß IiO und unter die Schrägfläche 13, so daß sie über die Böschungsfläche 26 in das Bett 24 eindringt. Die Flüssigkeit wird durch Hindurchleiten durch das Bett 24

■"'" filtriert. Anschließend strömt die Flüssigkeit durch ein Filtratauslaufsieb 29 in der Seitenwand 15 des Filtriergefäßes 10 hindurch in ein Filtratablaufrohr 30.

Während der Filtrierung werden die Teilchen fortwährend von der Basis des Bettes 24 aus in das Rohr

">"> 12 gezogen und mittels Druckluft, die durch tine Zuführleitung 32 in das Rohr 12 eingeleitet wird, durch ein Rohr 31 nach oben zu der Oberseite des Bettes 24 befördert. Entsprechend bewegt sich das Bett 24 verhältnismäßig Ingsam fortwährend abwärts. Die

M' Zuführleitung 31 mündet in die Reinigungskammer 19. Ein Teil der zu filtrierenden Flüssigkeit, bei welcher es sich bei dem beschriebenen Beispiel um W.-issur handelt und welche über den Zulauf 27 zugeführt wird, wird von der von den Ersatzteilchen 25 abgewandten Seile der

·■' schrägen Fläche 11 aus durch ein Rohr 33 als Waschflüssigkeit in den Raum oberhalb des Vorrats an Ersatzteilchen 25 über der schrägen Fläche 13 an einer Stelle unterhalb des Auslasses 23 der Reinigungskam-

mer 19 eingeleitet. Diese Waschflüssigkeitszufuhr ist mittels eines Absperrorgans 34 steuerbar. Die Waschflüssigkeit fließt durch die Reinigungskammer 19 hindurch aufwärts und wäscht die Teilchen, die der Reinigungskammer 19 durch das Rohr 31 zugeführt -, werden. Die Waschflüssigkeit, die aus den Teilchen herausgewaschene Schmutzstoffe enthält, überflutet ein Staubecken 40 der Reinigungskammer 19 und läuft in den Raum 20. welchen sie durch ein Abflußrohr 35 verläßt. m

Aufgrund des oben beschriebenen Klassiervorganges werden die Teilchen in dem Bett 24 entmischt, so daß sich größere Teilchen an der Flüssigkcitscinlaßscite. kleinere Teilchen einwärts derselben und unklassiertc Teilchen, deren Größe in dem gesamten Größenbereich ι liegt, an der Filtratauslaufseitc befinden. Die angenäherten Grenzen zwischen diesen Zonen sind in den Zeichnungen durch strichpunktierte Linien angegeben, wegen dieser Klassierung uiirehiäufi die /u Hmicicnuc Flüssigkeit am Anfang eine Zone größerer, anschlie- _> < ßend eine Zone kleinerer Teilchen und zum Schluß cine nichtklassierte Zone, in der die Teilchen auf ihrem Weg abwärts durch das Filtriergefäß 10 verhältnismäßig sauber bleiben. Der Filtrierprozeß ist infolgedessen sehr wirksam, und es kommt zu keiner schnellen Verstopfung _-- des Bettes 24. die den freien Du;; Mluß der Flüssigkeit zn Ληηι Filtratauslaufsieb 29 verhindern würde.

Bei Bedarf wird eii. weiteres Ablenkblech rl a« _uine weitere schräge Fläche 36 bildet, so angebracht, daß eine weitere Böschungsfläche 37 geschaffen wird, die i< bewirkt, daß eine Schicht von vorherrschend größeren Teilchen abwärts über das Filtratauslaufsieb 29 geleitet wird.

Die in F i g. 2 dargestellte Filtriervorrichtung gleicht insgesamt der von Fig. 1 und gleiche Teile sind mit , gleichen Bczugszahlcn versehen. Bei dieser Ausführungsform hat das Bett 24 einen im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt und in seinem Zentrum eine Böschungsfläche 26. die insgesamt die Form eines auf der Spitze stehenden Kegels hat. Die zu filtrierende n Flüssigkeit fließt somit von dem Zentrum des Bettes 24 aus nach außen und wird an dem Umfang de; Filtriergefäßes 10 gesammelt. Das die schräge Fläche Ii bildende Ablenkblech der zuvor beschriebenen Ausfüh rungsform ist durch einen geraden Kegelmantel ersetzt der eine schräge Fläche 38 bildet. Zu filtrierende Flüssigkeit wird dem Raum innerhalb des Kegelmantel· durch ein Rohr 39 zugeführt.

Die Teilchen des Bettes 24 werden von dessen Basi; aus durch mehrere winkelversetzt angeordnete Rohre 12, 31 abgezogen, die jeweils in die Reinigungskammci 19 münden. Die Waschflüssigkeit, bei welcher es sich ir dem hier beschriebenen Beispiel ebenfalls um Wassci handelt, überflutet das Staubecken 40 und läuft in der ringförmigen Raum 20. den sie durch das Abflußrohr Y verläßt.

Wenn das Bett 24 bei beiden Ausführungsformen au; irgendeinem Grund übermäßig verschmutzt werder sollte, ist es selbstverständlich niöf'ich. eine Rückspü iung dessemeii vor/iine'innen. iiiueiii mm iici Basis lic: Bettes 24 oder durch die Filtratablaufrohre 30 Wassei eingeleitet "ird.

Die Teilchen können von der Basis des Bettes auet intermittierend statt kontinuierlich abgezogen werden Fbenso kann zu filtrierende Hüssigkcit intermitticrem eingeleitet werden.

Wenn dem Bett frische F.rsatzteilchen zugefiihr werden, brauchen die von der Basis des P^tte abgezognen Teilchen nicht gewaschen und zurückgc leitet zu werden.

Wenn ein im Querschnitt kreisförmiges Filtriergefäl verwendet wird, kann die zu filtrierend" flüssigkeit ζι dem Zentrum des Filtriergefäßes Hießen und in diesen Fall hat das Bett eine konische Böschungsfläche.

Die hier beschriebene Fillriervorrichtung mag zwa bei bestimmten Arten von zu filtrierender Flüssigkei auch dann einwandfrei arbeiten, wenn ein Bett voi Teilchen gleicher Größe verwendet würde, ein Bett voi Teilchen unterschiedlicher Größe, die in der beschriebe nen Weise klassiert werden, wird jedoch bevorzugt.

Bei Bedarf können die Teilchen mit einem Teil de: Filtratsgewaschen werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnuncen

Claims (12)

Patentansprüche;

1. Verfahren zum Filtrieren einer Flüssigkeit unter Verwendung eines Bettes von Teilchen verschiedener Größe, die von der Basis des Bettes abgezogen werden, welchem an seinem oberen Ende Ersatzteilchen so zugeführt werden, daß es zur Bildung freier Böschung unter Klassierung der Teilchen kommt, wobei dem Bett die zu filtrierende Flüssigkeit über die Böschung zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine einzige große Böschung derart klassiert wird, daß die zu filtrierende Flüssigkeit im wesentlichen zuerst eine Zone größerer, anschließend eine Zone kleinerer Teilchen und zum Schluß eine nichtklassierte Zone durchlaufL

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die aus dem Bett abgezogenen Teilchen gewaschen und als die Ersatzteilchen zu dem Bett zurückgeleitet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchen mit Flüssigkeit gewaschen werden, die der Zufuhr von zu filtrierender Flüssigkeit entnommen wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchen mit einem Teil des Filtrats gewaschen werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Waschflüssigkeit einer Reinigungskammer zugeführt wird, die dem Bett die Teilchen zuführt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchen von der Basis des Bettes kontinuierlich al gezogen werden.

7. Verfahren nach einen der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchen von der Basis des Bettes intermittierend abgezogen werden.

8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7, mit einem das Bett enthaltenden Filtriergefäß und mit einer Einrichtung zum Abziehen der Teilchen von der Basis des Bettes, gekennzeichnet durch eine schräge Fläche (13, 38) zum Versorgen des Bettes (24) mit Ersatzteilchen (25), derart, daß das Bett (24) eine einzige große Böschungsfläche (26) hat, die sich von der Kante (14) der schrägen Fläche (13, 38) aus abwärts erstreckt, über die Ersatzteilchen (25) dem Bett (24) zugeführt werden, und durch eine mit Zulauf (27) versehene Wehrkammer (28, 18), die die zu filtrierende Flüssigkeit dem Bett (24) so zuführt, daß sie durch die Böschungsfläche (26) und durch das Bett (24) hindurch zu einem Filtratauslaufsieb (29) strömt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch eine weitere schräge Fläche (36) zum Erzeugen einer weiteren Böschungsfläche (37) und einer Schicht von vorherrschend größeren Teilchen vordem Filtratauslaufsieb(29).

10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, gekennzeichnet durch eine Reinigungskammer (19) zum Waschen der von der Basis des Bettes (24) abgezogenen Teilchen und zum Zurückleiten derselben als die Ersatzteilchen (25) zu dem Bett.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch ein Rohr (33) mit einem Absperrorgan (34) zum Zuführen von zu filtrierender Flüssigkeit als Waschflüssigkeit zu den Ersatzteilchen (25).

12. Vorrichtung nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch eine Verbindungsleitung zwischen einem Filtratablaufrohr (30) und der Reinigungskammer

(19) zum Zuführen eines Teils des Filtrats als Waschflüssigkeit.

13, Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die schräge Fläche (38) bei einem Filtriergefäß (10) mit kreisförmigem Querschnitt durch einen geraden Kegelmantel gebildet ist, dessen Maximaldurchmesser kleiner ist als der Durchmesser des Filtriergefäßes.