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Filtervorrichtung Die Erfindung betrifft eine Filtervorrichtung,
in welcher eine Flüssigkeit, die eine suspendierte Substanz enthält, durch ein Filterbett
gefiltert wird, das aus einer Packung von körnigem Filtermaterial besteht, wobei
dann, wenn die Filterfähigkeit des Filterbettes bis auf ein bestimmtes Naß abgesunken
ist, das körnige Filtermaterial des Filterbettes gewaschen wird, um seine Filterfähigkeit
wieder zu erlangen.
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Es ist bekannt, zur Filtration einer Flüssigkeit, welche durch ein
Filterbett hindurchgefuhrt wird, das aus einem körnigen Filtermaterial besteht,
ein Verfahren anzuwenden, nach dem die der Behandlung unterworfene Flüssigkeit durch
das Filterbett herunterströmt, welches aus gepacktem, körnigem Filtermaterial besteht,
welches beispielsweise auf eine Höhe von 60 bis 200 cm aufgeschüttet ist.
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&esem bekannten Filtrationsverfahren wird die suspenwerte Substanz
in der Flüssigkeit kauptsncr ich in der Oberflächenzone des Filterbe-ttes erfaßt
und werul die Ansammlung indem suspendierten Substanz in der Oberflachenzone bis
auf ein bestimmtes Naß fortgeschritten ist, so sinkt die Filtrierfähigkeit des Filterbettes
plötzlich stark ab, ungeachtet der Tatsache, daß die suspendierte Materie in dem
inneren 3ereich des Bettes nicht in einem nennenswerten Umfang enthalten ist. Folglich
ist es erforderlich, daß das körnige Filtermaterial häufig gewaschen wird. Im Falle
einer Flüssigkeit, die suspendiertes Material in hoher Konzentration enthält; wird
die Filtration äußerst schwierig. Weiterhin erfordert dieses bekannte Verfahren
eine spezielle Halterung für das Filterbett und benötigt weiterhin einen großen
Filtrierbehälter, welcher der; Filtrationswirkungsgrad pro Mengeneinheit des Filtermaterials
stark vermindert.
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Im Hinblick auf die Verbesserung des Filtrationswirkungsgrades sind
Filtereinrichtungen geschaffen worden, bei welchen in zwei Betten die Filtrierflüssigkeit
herunterströmt, wobei das Filterbett aus zwei Schichten aus Anthrazitkohle und Sand
besteht, und es ist weiterhin eine Filtriereinrichtung bekannt, bei welcher die
Filtrierflüssigkeit nach oben strömt, die derart ausgebildet ist, daß eine Flüssigkeit
durch das Filterbett nach oben Berichtet wird. Durch diese Vorrichtungen ist es
gelungen, den Filtrationswirkungsgrad pro Mengeneinheit des Filtermaterials zu erhöhen.
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Bei solchen statischen Filterbetten, wie sie oben erwähnt sind, besteht
jedoch der Nachteil, daß die suspendierte Materie, welche von dem Filtermaterial
erfaßt wird, zu Schlammzusammenballungen führt. Solche Schlammzusammenballungen
bleiben auch trotz aller Versuche bestehen, sie auszuwaschen, und folglich wird
der Reinheitsgrad der gefilterten Flüssigkeit
eein-trchtigt rs sind
auch mannigfache weitere Verfahren bekannt, bei welchen Wasser unter Druck ausgesprüht
wird, bzw. eine Luftbehandlung stattfindet. 3ei solchen Verfahren besteht jedoch
der Nachteil, daß sie seHr teuer sind und große Wassermengen verbrauchen. Sie bringen
nur unwesentliche Vorteile mit sich und lösen das Problem nicht grundlegend.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Filtervorrichtung der
eingangs näher erläuterten Art zu schaffen, welche einen besonders hohen Filtrationswirkungsgrad
pro Mengeneinheit des Filtermaterials aufweist.
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Weiterhin soll gemäß der Erfindung eine Vorrichtung geschaffen werden,
bei welcher Schlammzusammenballungen leicht entfernt werden können und welche weiterhin
die Möglichkeit bietet, daß die Filtration zu allen Zeiten mit hohem Wirkungsgrad
ausgeführt werden kann.
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Weiterhin soll gemäß der Erfindung erreicht werden, daß die Filtration
bei allen Arten von Flüssigkeiten mit hohem Wirkungsgrad anwendbar ist.
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Weiterhin soll gemäß der Erfindung erreicht werden, daß die Filtration
zu allen Zeiten bei hohem Wirkungsgrad kontinuierlich fortgeführt werden kann.
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Um dies zu erreichen, hat die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Filtersäule,
die innerhalb einer vertikalen Säule angeordnet ist, wobei eine innere Zylinderkammer
vorgesehen ist, deren Achse vertikal gerichtet ist, wobei weiterhin eine äußere
Nantelkammer vorhanden ist, welche die innere Zylinderkammer konzentrisch einschließt,
und wobei ein Filterbett aus einem körnigen Filtermaterial vorgesehen ist, welches
den
dazu zwischen der äußeren Mantelkammer und ber inneren Zylinderkammer ausfüllt,
wobei weiterhin eine Zinrichtung vorhanden ist, welche dazu dient, die FlüssigirLt
zuzuführen, welche der Behandlung unterworfen werden soll, wobei weiterhin eine
Einrichtung vorhanden ist, um die gefilterte Flüssigkeit austreten zu lassen, wobei
diese Einrichtung zugleich > t der inneren Zylinderkammer und cer äußeren Nantelkammer
verbunden ist und wobei weiterhin zaireiche Perforationen vorhanden sind, um die
Möglichkeit zu schaffen, daß die Flüssigkeit in radialen Richtungen strömen kann,
und zwar entweder nach außen oder nach innen, von einer der Kammern durch das iilterbett
in die andere Kammer, wobei die Perforationen durch die Wände der Kammern in solchen
Bereichen hindurchgebohrt sind, die jeweils an das Filterbett angrenzen. Weiterhin
ist eine Waschsäule getrennt von der Filtersäule vorgesehen, und sie ist mit der
Oberseite und der Unterseite der Filtersäule Jewells durch eine entsprechende Strömungsleitung
verbunden.
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Wenn das körnige Fltermaterial, aus welchem das entsprechenden gepackte
Filterbett gebildet ist, seine Filtrierfähigkeit bis auf ein bestimmtes Naß eingebüßt
hat, so wird das Filterbett zerlegt, und die einzelnen Filterkörner werden durch
die Strömungsleitung in die Waschsäule hineingebracht, um dort gewaschen zu werden,
wonach die gewaschenen Filterkörner wieder in die Filtriersäule zurückgebracht werden
und dort erneut derart angeordnet werden, daß sie wieder ein neues Filterbett bilden
Während der Filtration werden bestimmte mengen des körnigen Filtermaterials und
aufgenommene suspendierte Materie aus der Flüssigkeit der inneren Zylinderkammer
und der äußeren Nantelkammer zugeführt. Diese eingebrachten Stoffe werden durch
die Öffnungen wieder abgeführt, die am Boden der entsprechenden Kammern vorgesehen
sind.
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Die erfindungsgemäße Waschsäule weist weiterhin eine Säule auf, die
aus einem Speicherbehälter besteht, der ein großes Innenvolumen hat und derart ausgebildet
ist, daß Waschwasser ausgesprüht :,ird, wobei weiterhin ein Waschkopf vorgesehen
ist, der auf dem Speicherbehälter angeordnet ist und eine Anordnung
aufweist,
die dazu geeignet ist, den Ye-lust von Filterkörnez während des Waschvorganges zu
verhindern.
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3in Erfindung wird nachfolgend beispielsweise anhand der Zeichnung
beschrieben; in dieser zeigen: Fig. 1 ein Systemdiagramm, welches eine Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung veranschaulicht, Fig. 2 einen Längsschnitt, der
eine Ausführungsform der Filtersäule veranschaulicht, Fig. 3 einen Längsschnitt,
der eine-weitere Ausführungs form der Filtersäule veranschaulicht, Fig. 4 ein Systemdiagram,
welches eine weitere Ausführungsform der eri'indirngsgemäßen Vorrichtung veranschaulicht,
Fig 5 einen Längsschnitts welcher eine weitere Ausführungsform der Filtersäule veranschaulicht,
und Fig. 6 einen tängsschnitt, der eine weitere Ausführungsform der Waschsäule veranschaulicht.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird nachfolgend anhand der Fig.
1 erläutert, die eine bevorzugte Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes darstellt,
In der Zeichnung ist mit 1 eine vertikale Säule bezeichnet und mit 2 ist eine innere
zylindrische Kammer bezeichnet, die innerhalb der vertikalen Säule 1 angeordnet
ist, deren Achse vertikal gerichtet ist und die mit einer Seitenwand 2' mit einer
Vielzahl von Perforationen 3 ausgestattet ist, um einen Flüssigkeitsdurchgang zu
ermöglichen, wobei am Boden eine Öffnung 4 vorgesehen ist. Das Bezugszeichen 5
bezeichnet
eine äußere Mantelkammer, die konzezrisch zu der inneren zylindrischen Kammer 2
derart angeordnet ist daß sie e innere zylindr~sche Kammer uLrz. cießt. Die äußere
Nanteler hat eine Außenwand 5', die einen Teil der vertikalen Säule bildet und eine
Wand 5" aufweist, welche der inneren zylindrischen Kammer mit einer Vielzahl von
Perforationen 6 gegenübersteht, um einen Flüssigkeitsft-rchgang zu ermöglichen,
wobei am Boden eine Öffnung 7 vorgeeren ist. Eine Filterkammer ist in dem Raum zwischen
der inneren zylindrischen Kammer 2 und der äußeren Mantelkammer 5 angeordnet und
mit einem körnigen Filtermaterial gefüllt, beispielsweise mit Sand, um ein 'ilter'bett
8 auszubilden.
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Rohre 9, 10, 11 und 12 sind derart mit der äußeren Mantelkammer oder
mit der inneren zylindrischen Kammer verbunden, daß die Flüssigkeit zugeführt werden
kann, welche der Behandlung unterworfen werden soll oder als gefilterte Flüssigkeit
abgeführt werden soll. Gemäß der Darstellung sind diese Rohre mit Ventilen 9', 10',
12', 12" und. 12"' ausgestattet. Durch die Betätigung einer Pumpe P kann die Flüssigkeit
nach Bedarf gefördert werden. Aus der Zeichnung ist ersichtlich, daß dann, wenn
die Ventile 9' und 12"' geöffnet sind und die Ventile 12" und 10' geschlossen sind,
die Flüssigkeit dazu gebracht wird, in die äußere Mantelkammer durch das Rohr 9
einzutreten, durch das Filterbett 8 hindurchzugehen und dann in die innere zWlindrische
Kammer einzutreten und schließlich durch die Rohre 11 und 12 auszutreten. Wenn die
Ventile 9' und 12"' geschlossen sind und die Ventile 12" und 10' geöffnet sind,
wird die Flüssigkeit jetzt dazu gebracht, in die innere- zylindrische Kammer durch
die Rohre 12 und 11 einzutreten, durch das Filterbett 8 hindurchzugehen, in die
äußere Mantelkammer einzutreten und schließlich durch die Rohre 10 auszutreten.
In jedem Falle wird die Flüssigkeit dazu gebracht, in radialen Richtungen zu strömen,
und zwar entweder auf das Zentrum zu oder von dem Zentr
weg, wobei
die Fl-ssieit durch us Filterbett zwischen der aßeren Mantelkammer und der inneren
zylindrischen Kammer inrchgeht. Durch Experimente hat sich gezeiÕJ, daß dann, wenn
cie Strömung der Flüssigkeit rac auswärts gerichtet ist, der Druckunterschied zwischen
oeX außeren Nantelkammer -Ead der inneren zylindrischen Kammer, der erforderlich
ist, nur klein ist, um eine zufriedenstellende Filtrierung zu erreichen, und zwar
kleiner als dann, wenn die Strömung nach innen gerichtet ist.
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In der Fig. 2 ist eine Ausführungsform der Filtersäule im einzelnen
dargestellt. Die vertikale Säule 1 ist eine in vertikaler Richtung langgestreckte
Zylindereinrichtung, die einen in vertikaler Richtung langgestreckten, hexagonalen
Querschnitt aufweist. Innerhalb dieses Zylinders 1 ist die innere zylindrische Kammer
2 angeordnet. Die äußere Nantelkammer 5 ist am zylindrischen Teil der vertikalen
Säule 1 angeordnet. Die Perforation, die in der inneren zylindrischen Kammer ausgebildet
sind, sind in einer begrenzten Zone verteilt, welche in der Höhe der Zone in der
äußeren Nantelkammer entspricht, in welcher die Perforationen 6 verteilt sind. Die
äußere Mantelkammer 5, deren Länge wesentlich kleiner ist als die Achse der inneren
zylindrischen Kammer, ist auf der Innenseite der Säule 1 ausgebildet. In dieser
veranschaulichten Ausführungsform sind die Perforationen 3 und 6 für den Flüssigkeitsdurchgang
alle um die gegenüberliegenden Seitenwände der inneren zylindrischen Kammer und
der äußeren Mantelkammer herum angeordnet. Mit 9 ist ein Rohr bezeichnet, welches
dazu dient, Flüssigkeit entweder in die äußere Mantelkammer hineinzubringen oder
aus derselben herauszubringen, und mit 11 ist ein Rohr bezeichnet, welches dazu
dient, Flüssigkeit in die innere zylindrische Kammer hineinzubringen oder aus derselben
herauszubringen.
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in de Dig. -3 ist eine weitere Ausführungsform aer Filterzur e veranschaulicht,
welche zu ster-renzung Lr 1 der erfindungsgemäßen Vorrichtung dient. Die Perforaticeen
3 und 6 Zee dazu, daß für die in der Behandlung befindliche Flüssigkeit ein Durchgang
geschaffen wird, der gemäß Fig. 2 kreisförmig ist oder eine beliebige andere Form
aufweist, beispielsweise die Form von Schlitzen, wie es in der Fig. 3 dargestellt
ist. Die Perforationen sollen die größtmöglichen Xbnessungen aufweisen, die gerade
noch das Eindringen von körnigem Filtermaterial in die äußere Nantelkammer oder
in die innere zylindrische Kammer durch diese Perforationen verhindern. Durch Vergrößerung
der Abmessungen dieser Perforationen kann ein möglicher Widerstand, der dem Durchgang
der Flüssigkeit bei der Flltrierung entgegengesetzt wird, sowie dem Durchgang von
Waschwasser beim Waschen entgegengesetzt wird, welches den körnigen Filterstoffen
zugesetzt wird, derart vermindert werden, daß der Flüssigkeitsdurchgang erleichtert
wird. Wenn die Perforation dazu dienen sollen, einen Flüssigkeitsdurchgang mit einer
kreisförmigen Konfiguration zu schaffen, so kann ihr Durchmesser etwas größer sein
als der Durchmesser der bei der Filterung verwendeten Körner. Dies ist deshalb möglich,
weil die einzelnen Körner im Bereich jeder Perforationsöffnung derart ineinandergefügt
sind, daß sie eine Brücke über die Perforationsöffnung bilden und folglich kaum
in der Lage sind, durch die Perforationsöffnung hindurchzugehen.
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Während einer langen Betriebszeit der Filtervorrichtung finden bestimmte
Teile von einzelnen zerkleinerten Filterkörnern sowie in Suspension befindliche
Substanz aus der in der Behandlung befindlichen Flüssigkeit ihren Weg in die innere
zylindrische Kammer oder in die äußere Nantelkammer, um sich dort anzusammeln. Die
Öffnungen 4 und 7, die jeweils in diesen Kammern vorgesehen sind, dienen dazu, die
dort angesammelten entsprechenden Partikeln ab zuführen, wobei dies ohne
errechung
geschehen kann.
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erimentell hat sich gezeigt, daß die Dicke des Filterbettes 8 in
radialer Richtung im Bereich von 20 bis 60 cm wiegen soll und daß die Dicke in vertikaler
Richtung größer sein soll, und zwar um wenigstens die DIcke in radialer Richtung,
und zwar größer als die vertikale länge der Zonen, in welchen die Perforationen
in der inneren zylindrischen Kammer sowie in der äußeren Mantelkammer verteilt sind.
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Wenn die vertikale Länge des Filterbettes 8 kleiner ist als dies erforderlich
ist, dann wird ein Teil der Flüssigkeit, welche in das Filterbett 8 eingedrungen
ist, durch die Perforationen abgeführt, und zwar in einer der zwei Kammern, und
sie strömt durch die Oberflächenzone des Filterbettes, wo ein geringerer Widerstand
geboten wird. Dieser Teil der Flüssigkeit tritt somit in die andere Kammer ein,
während er sich in einem noch nicht sorgfältig gefilterten Zustand befindet. Das
Vorhandensein eines derartigen, noch nicht ausreichend gefilterten Anteiles der
Flüssigkeit führt zu einer Verminderung des Gesamtfilterwirkungsgrades der Einrichtung.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat an sich einen sÃlßerordentlich
guten Filterwirkungsgrad. Die Filterkapazität der erfindungsgemäßen Vorrichtung
läßt sich erhöhen, indem die vertikalen Längen der äußeren Nantelkammer und der
inneren zylindrischen Kammer proportional vergrößert werden, wobei auch die Zonen
vergrößert werden, welche die Perforationen in den entsprechenden Wänden aufweisen
und wobei auch die Höhe des Filterbettes vergrößert wird.
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Die Filterfähigkeit des Filterbettes wird stark herabgesetzt, nachdem
das Bett bis zu einem bestimmten Grad mit Substanzen verunreinigt- ist, die aus
der Flüssigkeit ausgefiltert wurden.
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Das Fortschreiten der Verschmutzung des Filterbettes bis zu diesem
Ausmaß läßt sich leicht ermitteln, und zwar durch
St e, die in
wesentlichen darin bestehen, daß der Druckabfall zwischen der inneren zylindrischn
Kammer und der äuderen Mantelkammer zunimmt und das durch Filterbett iruurchgeführte
Wasser beginnt, eine geringere Qualität aufz >-*reisen.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist weiterhin eine Einrichtung
auf, welche dazu dient, das Bilterbett so zu behandeln, aaß es seine ursprüngliche
Filterfählgkeit wieder erhält. Diese Einrichtung ist eine Waschsäule.
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In der Fig. 1 ist die Waschsäule mit 13 bezeichnet. Der Boden der
Waschsäule und die Oberseite der Biltersäule sind miteinander durch ein Rohr 14
verbunden, welches ein Ventil 14' aufweist, während die Oberseite der Waschsäule
und der Boden der Filtersäule durch ein Rohr 15 miteinander verbunden sind, welches
ein Ventil 15' aufweist. An die Unterseite des Ventils 14' im Rohr 14 ist ein Rohr
16 angeschlossen, um eine Zwangsströmung des Wasser herbeizuführen. Das Rohr für
die oben genannte Zwangsströmung des Wassers kann in einer alternativen Ausführungsform
direkt mit der Filtersäule verbunden sein, in welcher das Filterbett ausgebildet
ist. Mit der Bezeichnung "Rohr für eine Zwangsströmung des Wassers" ist ein Weg
gemeint, durch welchen Wasser unter Druck in das Filterbett eingeführt werden kann,
nachdem die Filterkapazität einzelner Filterkörner beeinträchtigt wurde, so daß
das Filterbett zerlegt werden kann und die Filterkörner ausgewaschen werden können.
Dieses spezielle Rohr dient diesem Zweck an besten, wenn es unabhängig von den anderen
Rohren verlegt ist, wie es oben beschrieben ist. Wenn die Umstände es erlauben,
kann das Rohr 9, welches mit der äußeren Nantelkammer verbunden ist, oder das Rohr
11, welches mit der inneren zylindrischen Kammer verbunden ist, derart verlegt sein,
daß zusätzlich einem weiteren Zweck gedient wird, der darin besteht, einen Weg für
die Zuführung
von aser unter Druck zu bilden. Zu diesem Zweck ist
es noX-ewdig, daß die erforderlichen ventile derart betätigt werden, daß die in
der Behandlung neiindliche Flüssigkeit in das Rohr 15 strömen kann, welches mia
der Washäule verbunden ist, anstatt zwischen der äußeren Mantelkammer und der inneren
Zylinderkammer zu strömen. In diesem Zusammenhang ist zu bemerken, daß dann, wenn
die Perforationen 3 und 6 einen geringen Durchmesser aufweisen, der Druckabfall
erhöht wIrd, folglich der Wirkungsgrad vermindert wird. Ein. konkretes Beispiel
des Waschvorganges wird anhand der Fig. 1 erläutert.
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Während der Filtervorgang im Gange ist, sind die Ventile 1L' und 15',
die in den Rohren vorhanden sind, welche zu der Waschsäule führen, geschlossen gehalten.
Der Waschvorgang wird begonnen, nachdem der Filtervorgang unterbrochen wird. Genauer
gesagt, dem ilterbett wird Wasser unter Druck zugeführt, indem zuerst das Ventil
15' am Boden der Filtersäule geöffnet wird und dann Wasser unter Druck in das Filterbett
eingeführt wird.
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Dieses unter Druck stehende Wasser zerlegt das Filterbett in die einzelnen
Filterkörner und trägt die Körner durch das Ventil 15' und das Rohr 15 in die Waschsäule
13. Während die Filterkörner in dieser Weise transportiert werden, werden sie durche
inana ergewirb elt und derart aneinander gerieben, daß die an ihrer Oberfläche haftende
Substanz entfernt-wird. In der Fig. 1 bezeichnet 17 eine Einrichtung zur Fiischung
von Luft. Diese Einrichtung kann in einem Ejektor, einer Druckluftquelle usw. bestehen.
Wenn Luft in das Rohr 15 einströmt, durch welches austretende Filterkörner zusammen
mit unter Druck stehendem Wasser gefördert werden, so dient dies dem Zweck, die
Strömung der Körner in dem Rohr zu glätten, was die Durcharbeitung der Körner in
Bewegung fördert und die Trennung der anhaftenden suspendierten Substanz von der
Oberfläche der Körner zu fördern. Diese Ubertragung der Körner aus der Filtersäule
in die Washäule kann glatter dadurch erfolgen, daß ein gewisser Anteil des unter
Druck stehenden Wassers oder anderes Wasser dem Filterbett zugeführt wird,
welches
dem Weg nach dem Filterbett zugesetzt wird. In diesem Farn e kann die ober genannte
Zugabe von Luft in das Wasser, we res für die übertragung von ner verwendet wird,
sich arns wirksam erweisen, wenn dies im hinblick au das zusätzlich eingeführt Wasser
geschieht.
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Das unter Druck stehende Wasser, welches direkt in das Filterbett
eingeführt wird, und das andere -t;asser, welches dem Weg nach dem Filterbett zugeführt
wird, kann in geeigneter Weise aus entsprechenden Quellen zugegeben werden.
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Die Waschäule 13 ist an ihrer Oberseite mit einen Uberlauftrog 18
ausgestattet und weist in ihren unteren Bereich eine Einrichtung 20 auf, welche
mit einem Reinigungswasserrohr 19 verbunden ist. Diese Einrichtung, die als Sprüheinrichtung
ausgebildet sein kann, dient dazu, Wasser nach oben zu sprühen.
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Die Körner, die gemeinsam mit dem Wasser durch das Rohr 15 gefördert
werden, werden von der Oberseite der Waschäule nach unten geführt, und sie werden
gewaschen, während sie in Gegenströmberrührung mit dem Wasser gebracht werden, welches
durch die Sprüheinrichtung nach oben gespritzt wird. Folglich wird die an der Oberfläche
der Körner anhaftende suspendierte Substanz entfernt, wird von dem emporsteigenden
Wasser mitgeführt, gelangt in den Überlauftrog 18 und wird zusammen mit dem Wasser
durch das Rohr 21 abgeführt.
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Während des Waschens wird Wasser unter Druck dem Filterbett zugeführt,
wie es oben ausgeführt ist. Dies führt dazu, daß das unter Druck stehende Wasser
seinen Weg in die innere Zylinderkammer und in die äußere Nantelkammer findet. Beim
Eintreten in diese Kammern spült das unter Druck stehende Wasser diejenigen Körner
und diejenige suspensierte Substanz der in der Behandlung befindlichen Flüssigkeit
aus diesen rammern hinaus, welche in diese Kammern gelangt sind und sich dort gesammelt
haben, was zu dem Ergebnis führt, daß die
emdstoffe gleichzeitig
von der inneren Zylinderkammer und äußeren Nantelkammer in die lXlaschsäule avOelührt
werden.
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die Waschsäule 13 arbeitet in wirksamer Weise, wenn sie einen '^lfbau
hat, bei welchem die obere Hälfte verhältnismäßig schlank und die untere Hälfte
verhältnismäßig breit ausgebildet ist, wie es in der Fig. 1 dargestellt ist. Das
Waschwasser, welches nach oben durch die Sprüheinrichtung 20 austritt, hat eine
geringe Steiggeschwindigkeit in der unteren Hälfte und eine höhere Steiggeschwindigkeit
in der oberen Hälfte.
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Dies führt dazu, daß die Körner wirksam gewaschen werden, während
sie durch die obere Hälfte hinuntergehen und sich in der unteren Hälfte der Waschsäule
15 sammeln. Ein Prallplattenmantel 22, welcher dazu dient, die Körner daran zu hindern,
daß sie auseinanderspritzen, kann um den Trog 18 herum angeordnet sein.
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Wenn der Waschvorgang abgeschlossen ist, wird das Ventil 15' geschlossen,
und das Ventil 14' wird geöffnet, üm-den gewaschenen Körnern in der Waschsäule die
Möglichkeit zu geben, daß sie durch das Rohr 14 in die Filterkammer gebracht werden,
die zwischen der äußeren Nantelkammer und der inneren Zylinderkammer ausgebildet
ist, so daß die Körner die Filterkammer füllen, damit darin ein neues Filterbett
ausgebildet wird.
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Im Falle einer Anordnung, bei welcher die Waschsäule oberhalb der
Filtersäule angeordnet ist, wie es in der Fig. 1 dargestellt ist, erfolgt der Übergang
der gewaschenen Körner-aus der Waschsäule in die Filtersäule mittels der Schwerkraft
Bei einem System, bei welchem der Übergang der gewaschenen Körner nicht durch die
Schwerkraft hervorgerufen werden kann, kann in alternativer Weise vorgesehen sein,
daß Wasser unter Druck von der Oberseite der Waschsäule herabgeführt wird, um dadurch
die Körner aus der Waschsäule in die Filtersäule zu überführen Damit diese Uberführung
wirksam durchführbar ist, ist es
erforderlich, da3 der Trog, der
in der Anordnung vorhanden iso dau in der age ist, dicht verschlossen ~u werden
und so lange verschlossen gehalten zu werden, wie Körner übertragen werden. Gemäß
Fig. 1 dient das Rohr 23 dazu, Wasser unter Druck zuzuführen.
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In einer alternativen Ausführungsform kann vorgesehen sein, daß die
Waschsäule und die Filtersäule als integrale Bestandteile miteinander vereinigt
sind. Das Bezugszeichen 24 bezeichnet ein Wasseraustrittsrohr für die Waschäule.
Das Rohr kann gegebenenfalls dazu verwendet werden, wasser ab zuführen. Mit 25 ist
ein Auslaß bezeichnet , der dazu dient, Luft und Uberlaufwasser aus der Filtersäule
abzuführen. Der gesamte Waschvorgang des Filterbettes kann in festen Intervallen
durchgeführt werden.
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Wenn es erwünscht ist, die Unterbrechung des Filtervorganges durch
das Waschen zu verkürzen, ist es jedoch zulässig, daß das Waschen nur auf einen
Bruchteil, beispielsweise auf 10 bis 30 Vo, des gesamten Filterbettes zu einer bestimmten
Zeit erstreckt wird. Die in der Fig. 3 dargestellte F Filtersäule ist in ihrem Bodenbereich
mit einer perforierten Platte 26 ausgestattet. Diese perforierte Platte 26 dient
dazu, das Herabführen der Körner zu vereinheitlichen. Die Platte 26 erfüllt ihre
Form in wirksamer Weise, wenn das Offnungsverhältnis im Bereich von 10 % liegt.
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Die Fig. 4 zeigt eine Ausführungsform der erfindungsgerßen Vorrichtung,
in welcher eine Vielzahl von Filtersäulen derart angeordnet sind, und der Waschvorgang
sowie der Filtervorgang in diesen Säulen in der Weise ausgeführt werden, daß das
System insgesamt die Möglichkeit bietet, daß die Filtration kontinuierlich durchgeführt
wird. In der Zeichnung ist mit T ein Flüssigkeitsspeicherbehälter bezeichnet. Gemäß
der eichnung weist der Flüssigkeitsspeicherbehälter Rohrleitungen auf, welche dazu
dienen, Körner aus der Filtersäule in die
Waschsäule und aus der
WaschsuIe in die Filversaule zu vr~-cen. Es kann eine Vielzahl on Filtersäule n
einem J-nzigen System vorgesehen sein derart, , daß äe Filterkörner den Filterbetten
in diesen Fallen nacheinander einer egeneration zugeführt werden können, wobei zumindest
eine der Säulen eine Filtration jeweils in Betrieb bleiben kann.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann zur Filtration von Flüssigkeiten
aller Art eingesetzt werden. Wenn die suspendierten Stoffe, die in einer bestimmten
Flüssigkeit mitgeführt werden, derart beschaffen sind, daß sie ein Wasserbehandlungsmittel
wie ein koagulierendes Mittel enthalten und somit eine bestimmte Viskosität haben,
so besteht die Möglichkeit, daß kleine Teile der Filterkörner, die sich aus dem
Filterbett gelöst haben und ihren Weg in die innere Zylinderkammer 2 gefunden haben
oder in die äußere Nantelkammer 5 gefunden haben, sich mit der suspendierten Substanz
vermischen, was zu festen Partikeln führt. In diesem Falle werden diese festen Partikeln
im Laufe des Waschvorganges entfernt und sammeln sich allmählich in den entsprechenden
Behältern an, wobei sie der Filtrierung als Hindernis im Wege stehen. Die Fig. 5
zeigt eine Ausführungsform der Filtersäule gemäß der Erfindung, welche insbesondere
dazu ausgebildet ist, die Bildung von solchen festen Partikelnzzu verhindern.
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Innerhalb einer eigentlichen vertikalen Säule 1 ist eine innere Zylinderkammer
2 konzentrisch angeordnet, die eine Vielzahl von Perforationen 3 aufweist, um einen
Flüssigkeitsdurchgang zu schaffen, und zwar durch die Seitenwand 2', und es ist
eine äußere Nantelkammer 5 vorgesehen, der eine Vielzahl von Perforationen 6 aufweist,
um einen Flüssigkeitsdurch ang durch die Innenwand 5" zu ermöglichen Die innere
Zylinderkammer 2 hat eine offene Unterseite, die einen kreisförmigen Querschnitt
aufweist. Ein Bodenelement 27, welches koaxial
in bezug auf die
innere Zylinderkammer angeordn-et ist und eine konische Form aufweist, ist quer
über den Raum des kreisförgen unteren Endes angeordnet. Deshalb ist die Form des
Ilterkammerraumes zwischen dem Bodenelement und dem unteren sunde der inneren Zylinderkammer
rin5ig.
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Radiale Arme 28 sind an der Innenseite des unteren Abschnittes der
inneren Zylinderkammer angebracht, und ein Element 29, welches eine Schraubenmutter
aufweist, ist in der Mitte der radialen Arme angebracht.
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Ein Schraubenbolzen 30 ist an dem Scheitel des konischen Bodens 27
angebracht und dieser Schraubenbolzen ist im Eingriff mit der entsprechenden Schraubenmutter
gehalten. Aufgrund der oben beschriebenen Konstruktion kann das Bodenelement 27
um seine Achse gedreht werden und aufgrund dieser Drehung kann es in seiner vertikalen
Höhe entsprechend eingestellt werden. Diese Höhenverstellung des Bodenelementes
gestattet es, daß die Größe der ringförmigen Öffnung zwischen dem unteren Ende der
inneren Zylinderkammer und dem konischen Bodenelement nach den Erfordernissen justiert
werden kann. Da die Fläche der ringförmigen Öffnung so eingestellt werden kann,
daß sie der Art der speziellen Flüssigkeit angepaßt werden kann, die sich in der
Behandlung befindet, können Fremdstoffe beliebiger Form, die sich in der inneren
Zylinderkammer angesammelt haben, während. des Waschvorganges sorgfältig entfernt
werden.
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In der Zeichnung ist mit 31 ein Luftblasrohr bezeichnet. Druckluft,
die aus diesem Rohr ausgeblasen wird, dient dazu, alle festen Stoffe zu entfernen,
die innerhalb der Zylinderkammer erzeugt werden. In einer speziellen Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann dieses Luftblasrohr nur bei entsprechendem
Bedarf vorgesehen werden.
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Nachfolgend wird cie innere Struktur der äußerem Nantelkammer beschrieben,
welche derart ausgebildet ist, daS die festen tikeln entfernt werden können, die
innerhalb dieser Kammer bildet werden.
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Gemäß der Zeichnung hat die äußere EsnQelkammer ein offenes unteres
Ende, und das untere Ende des Zylinders 5", welches cle Innenwand der äußeren Mantelkammer
oildet, ist mit einer Führungstrommel 33 verbunden, die in der Höhe einstellbar
ist.
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Folglich kann eine konische ringförmige Öffnung zwischen der Unterseite
der Führungstrommel 33 und der Innenfläche des 3odens der Säule gebildet werden.
Gemäß der Zeichnung erstreckt sich das untere Ende der inneren Zylinderkammer unterhalb
der Höhe des unteren Endes des Zylinders 5", der die Innenwand der äußeren Mantelkammer
bildet und nähert sich dem Boden der vertikalen Säule. Die Führungstrommel 33 hat
die Form eines umgekehrten Kegelstumpfes und hat eine Öffnung unterhalb der Höhe
des Bodens des Filterbettes. Zum Zweck des Waschens werden daher die Filterkörner,
welche das Filterbett bilden, durch den Raum hindurchgeführt, der zwischen dem-unteren
Abschnitt der inneren Zylinderkammer und der Innenfläche der Führungstrommel liegt,
und dann durch die Öffnung 34 am unteren Ende der Führungstrommel und schließlich
durch die untere- Öffnung in der Säule. In der Zwischenzeit wird Wasser unter Druck
auch in die äußere Nantelkammer hineingeführt, so daß die festen Partikeln, die
sich innerhalb dieser Kammer gebildet haben, durch das offene Ende herausgespült
werden. Dies bedeutet, daß beim Waschen alle Substanzen, die sich in der inneren
Zylinderkammer und in der äußeren Mantelkammer angesammelt haben, vollständig herausgespült
werden können und zwar gleichzeitig, wenn die Filterkörner des Filterbettes aus
der Filterkammer herausgewaschen werden. Die Führung trommel 33 hat eine zusätzliche
Funktion, die darin besteht,
- - igei t während des Filtervorganges
daran zu hindern, die offenen Räune unterhalb der unteren ender- der äußeren :.sntelkaininer
und der inneren Zylinderkamoer kurzzuschlie0en, anstatt durch die Perforationen
hindurchzugehen, die auf den Wänden der äußeren Mantelkammer und der inneren Zylinderkammer
ausgebildet sind. Die festen partikeln, die sich innerhalb der äußeren Mantelkammer
gesainmelt haben, können wirksam zerlegt werden, und zwar mittels eines Luftblasrohres
35, welches zwischen der Führungstrommel 33 und dem Boden der Säule angeordnet ist.
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Damit die Führungstrommel leicht von dem Zylinder abgenommen werden
kann, der die Innenwand der äußeren Mantelkammer bildet, ist es ausreichend, daß
in vertikaler Richtung langgestreckte Schlitze auf einer der benachbarten Wände
ausgebildet sind und daß Schrauben auf der anderen Wand an entsprechenden Stellen
vorgesehen sind, so daß die Führungstrommel innerhalb der Länge der vertikal ausgedehnten
Schlitze bewegt und auf einer bestimmten Höhe innerhalb des Bereiches durch Festziehen
der Schrauben befestigt werden kann.
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Durch Verwendung der inneren Zylinderkammer und der äußeren Nantelkammer,
welche gemäß der Erfindung ausgebildet sind, können während des Waschvorganges Fremdstoffe,
die innerhalb dieser Kammern erzeugt werden, zuverlässig entfernt werden, ohne daß
der Filtervorgang behindert würde.
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In der Zeichnung ist mit 36 ein Flüssigkeitseinlaß in die äußere Nantelkammer
bezeichnet, und dieser ist mit einer Prallplatte 37 ausgestattet. Während die zu
filternde Flüssigkeit durch diesen Einlaß eingeführt wird, dient die Prallplatte
dazu, die eingeführte Flüssigkeit in das Innere der äußeren Mantelkammer zu verteilen,
und während die Flüssigkeit aus der inneren Zylinderkammer austritt, dient sie dazu,
die Filterkörner des Filterbettes daran zu hindern, in die Kammer
e-,z-reten
una In den Einlaß zusauen mit der zu filtrierennen Flüssigkeit hineingezogen zu
werden.
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die oben bereits ausgeführt wurde, is das erfindungsgemäße System
zum Waschen der Filterkörner, die in der Form eines Stromes angeliefert wurden,
und zwar lurch die kombinierte Lnwendung von Luft und Wasser, derart ausgebildet,
daß es mit einem Rückstau arbeitet, wobei am Boden ein Auslaß für das Versprühen
von Waschwasser vorgesehen ist und oben ein Uberlaufeinlaß vorgesehen ist, um das
zugeführte Waschwasser aufzunehmen. Wenn dieses System derart ausgebildet ist, daß
die Luft, das Wasser und die Filterkörner innerhalb des Systems in das Wasser einströmen
können, dann werden diejenigen Filterkörner, welche ein geringeres spezifisches
Gewicht aufweisen, von der aufsteigenden Luft durch das Wasser mit nach oben geführt
und schließlich durch den Uberlaufeinlaß ausgegeben.
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Um diesen Nachteil auszuschalten, ist bei der erfindungegemäßen Anordnung
vorgesehen, daß das Austrittsende des Zuführungsrohres sich in den Raum oberhalb
des Wasserpegels in dem System derart öffnet, daß die Filterkörner daran gehindert
werden, von der hochsteigenden Luft mitgeführt zu werden und durch den Überlaufeinlaß
verloren zu gehen. Diese Anordnung wird nachfolgend anhand der Fig. 6 beschrieben,
die eine entsprechende Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes darstellt.
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Die Waschsäule 13 weist einen Speicherbehälter 38 auf, der ein großes
Innenvolumen hat, und weiterhin einen Waschkopf 39, der auf dem Speicherbehälter
38 angeordnet ist, und es ist weiterhin ein Halsteil 40 zwischen dem Speicherbehälter
38 und dem Waschkopf 39 vorgesehen. Wenn die Umstände es erlauben, kann das Halsteil
40 entfallen, indem der Kopf 39 direkt auf
Zr, zehlter 38 angeordnet
wird.
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seInem Boden ist der Behälter 38 it einer Sprüheinrichtung 23 für
Waschwasser ausgestattet, so daß die Strüheinrichtung K3 Waschwasser versprüht,
welches durch den Einlaß 41 zugeführt wIrd. Die Sprüheinrichtung 20 dient dazu,
das Waschwasser nach oben zu versprühen.
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nnerhalb des Kopfes 39 ist konzentrisch ein äußerer Zylinder 42 mit
geringer Höhe angeordnet. Der rohrförmige Raum zwischen der äußeren Hülle des Kopfes
39 und den äußeren Zylinder 42 ist mit einem Boden ausgestattet, so daß ein Überlaufeinlaß
43 entsteht. Der tberlaufeinlaß nimmt das Waschwasser auf, welches über den äußeren
Zylinder 42 übergelaufen ist und führt es durch den Auslaß 44 ab. Innerhalb des
äußeren Zylinders 42 ist ein innerer Zylinder 46 mit einer großen Höhe konzentrisch
angeordnet und mittels radialer Arme 45 gehalten.
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Während das untere Ende dieses inneren Zglinders 46 mit dem unteren
Ende des äußeren Zylinders 42 fluchtet, steht das obere Ende des inneren Zylinders
46 von dem äußeren Zylinder 42 nach oben vor und reicht bis in die Nähe der geschlossenen
Decke des Kopfes 39.
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Ein Zuführungsrohr 15 durchdringt den Kopf 39 und den oberen Abschnitt
des inneren Zylinders 46 und reicht bis in die Mitte des Raumes, der mit dem inneren
Zylinder umschlossen ist, und das Austrittsende 47 dieses Zuführungsrohres 15 mündet
nach unten auf einer Höhe, die höher liegt als das obere Ende des äußeren Zylinders
42. Das Austrittsende 47 des Zuführungsrohres kann nach unten vor einer konischen
Prallplatte 48 münden, so daß die aus dem Austrittsende 4'/ austretenden Filterkörner
dazu gebracht werden, innerhalb des inneren Zylinders gleichförmig in alle Richtungen
zu fallen. Die
Filterkörner werden weiterhin behandelt, während
sie durch das Zufhrungsrohr 15 hindurchgeführt waren, und die Luft, welche in Verbindung
mit dem Drucka,asser und dem Zuführungswasser über das Austrittsende 47 aus-eszo3en
-»ird, gelangt durch ein Entlüftungsventil 49 in die ireie Atmosphäre, welches in
der Decke des Kopfes 39 oder in der Seitenwand des Kopfes auf einer Höhe angeordnet
ist, die gröber als das obere Ende des äußeren Zylinders, wie es in der Zeichnung
dargestellt ist.
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Gemäß dieser Ausführungsform der Erfindung kann das Wasser innerhalb
des Systems nicht über den Pegel des oberen Endes des äußeren Zylinders 42 ansteigen,
weil weiter ansteigendes Wasser über den oberen Rand des äußeren Zylinders in den
Uberlauf einlaß 43 gelangt und durch den Auslaß 44 austritt.
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Da weiterhin das Austrittsende 47 des Zuiührungsrohres 15 auf einer
Höhe mündet, die größer ist als diejenige des oberen Endes des äußeren Zylinders
42, fallen die Filterkörner, die durch das Rohr gefördert wurden, von dem Austrittsende
47 in Verbindung mit dem Wasser in dasjenige Wasser hinein, welches sich im inneren
Zylinder befindet und die Luft steigt nach dem Austreten aus dem Austrittsende 47
durch den oberen Teil des inneren Zylinders hindurch, tritt aus dem inneren Zylinder
durch die Öffnung zwischen dem inneren Zylinder und der zwecke des Kopfes aus und
findet ihren Weg in die freie Atmosphäre durch das Entlüftungsventil 49, welche
im Kopf vorgesehen ist.
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Aufgrund dieser Anordnung werden die Filterkörner, die aus dem Austrittsende
47 herausfallen, daran gehindert, von der Luft aus dem System herausgetragen zu
werden, und sie sind auch durch den inneren Zylinder gegen ein Herabfallen in den
Uberlaufeinlaß 43 geschützt.
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In der in der Zeichnung dargestellten Vorrichtung ist ein Raum zwischen
dem oberen Ende des inneren Zylinders und der Decke des Kopfes vorgesehen, damit
die durch das Innere des inneren Zylinders aufsteigende Luft ihren Weg zum Entlüftungs
ventil findet. In einer alternativen Ausführungsform kann das
der
dr Luft durch das Entlüftungsven%il in ähnlicher Weise dadurch erfolgen, daß ein
Fenster In den oberen Teil er ad des inneren Zylinders einge setzz wird, welches
sich unter das obere Ende des inneren Zylinders so weit erstreckt, ;ç-e sich die
Decke des Kopfes erstreckt, so daß der innere Zylinder durch die Decke des Kopfes
in seiner Stellung festgelegt sein kann.
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Folglich werden die Filterkörner, welche durch die kombinierte Bewegung
von Luft und Wasser weitergefördert werden, dazu gebracht, in den Behälter 38 hineizufallen
und sich dort zu sammeln, ohne daß sie aus dem Zysten herausgewaschen werden, und
das Waschwasser, welches durch die Sprüheinrichtung 20 versprüht wird, ruft bei
den Körnern eine Reinigung durch Rückstau hervor, während das verbrauchte Waschwasser,
welches jetzt die Fremdsubstanz enthält, die von der Oberfläche der Körner entfernt
wurde, über den oberen Rand des äußeren Zylinders überläuft und in die Überlaufleitung
43 gelangt um von dort aus dem System abgeführt zu werden. Wenn der Waschvorgang
abgeschlossen ist, wird Wasser durch den Einlaß 50 eingeführt, der unterhalb des
Kopfes angeordnet ist, oder in einer speziellen veranschaulichten Ausführungsform,
auf einer oberen Höhe des Halsteiles 40, und das untere Ende des Behalters 38 wird
geöffnet, so daß das eintretende Wasser die gewaschenen Körner hinausdrückt. Da
die Waschsäule mit der Filtersäule verbunden ist, wie es in den Fig. 1 und 4 dargestellt
ist, strömt das körnige Filtermaterial, welches aus dem Behälter hinausgedrückt
wurde, in die Filtersäule.
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Es ist aus der obigen Erläuterung ersichtlich, daß die Anwendung der
Waschsäule, welche den oben beschriebenen Aufbau aufweist, und zwar in der erfindungsgemäßen
Filtervorrichtung, die Körner, welche das Filterbett bilden, in die Lage versetzt,
daß sie mit einem außerordentlich guten Wirkungsgrad von den abgelagerten Fremdstoffen
gereinigt werden, ohne daß ein Verlust von Körnern auftritt. Im Falle der Vorrichtung
zur
kontinuierlichen filterung, welche zwei alternativ betreibbare
iltersäulen gemäß Fig. 4 aufweist, können cie Vorgänge des ilterns und des Waschens
mit verbesserter Wirksamkeit durchgeführt werden, indem die Filtersäulen angeordnet
werden, wie es in der obigen Konstruktionbeschri&en ist.
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Die erfindungsgemäße Filtervorrichtung ermöglicht eine Filterung für
alle Arten von Flüssigkeiten mit außerordentlich gutem Wirkungsgrad, unabhängig
von der Art der darin suspendierten Materie. Wenn die Körner, welche das Filterbett
bilden, bis auf ein bestimmtes Maß in ihrer Filterwirkung beeinträchtigt sind, weil
aus der behandelten Flüssigkeit darauf Fremdstoffe abgelagert sind, wird durch die
Filtervorrichtung des Filterbettes zerlegt, die einzelnen Filterkörner werden von
den darauf abgelagerten Fremdstoffen gereinigt, und die Körner werden erneut zu
einem Filterbett zusammengefügt. Somit unterscheidet sich das der erfindungsgemäßen
Vorrichtung zugrundeliegende Filterprinzip wesentlich von demjenigen einer herkömmlichen
Vorrichtung, bei welcher das Waschen des Filterbettes mittels eines bloßen Rückstaues
erfolgt. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung treten keine Schlammzusammenballungen
oder ähnliche Phänomene auf, und das nach der Filtrierung erhaltene Wasser ist von
konstantem Reinheitsgrad.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat einen einfachen Aufbau und erfordert
keine spezielle Halterungseinrichtung für die Filterkörner. Da die Filtration dadurch
erfolgt, daß die in der Behandlung befindliche Flüssigkeit in radialer Richtung
horizontal innerhalb der vertikalen Säule strömt, steht pro Einheit Bodenfläche
ein großes Filtervolumen zur Verfügung, welches durch Vergrößerung der Höhe der
Säule noch vergrößert werden kann.
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Da das Filterbett in der erfindungsgemäßen Vorrichtung aus einem
beliebigen geeigneten Material wie beispilesweise aus billigem Sand bestehen kann,
arbeit die erfindungsgemäße Vorrichtung äußerst wirtschftlich.
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- Patentansprüche -