DE2511632A1 - Self cleaning, filtration unit for suspended or dissolved matter - with swilling action on filter surface increased by rotor - Google Patents
Self cleaning, filtration unit for suspended or dissolved matter - with swilling action on filter surface increased by rotorInfo
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Abstract
Description
Vorrichtung zum abtrennen suspendierter und/oder gelöster Stoffe aus Flüssigkeiten Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abtrennen suspendierter und/oder gelöster Stoffe aus Flüssigkeiten, bestehend aus wenigstens einem Behälter, der durch eine Filteranordnung in einen mit dem zu filternden Medium beaufschlagbaren und eine Auslaßöffnung für das Konzentrat aufweisenden Filterraum un in einen Siltratraum unterteilt ist.Device for separating suspended and / or dissolved substances Liquids The invention relates to a device for separating suspended liquids and / or dissolved substances from liquids, consisting of at least one container, which can be acted upon by a filter arrangement in a with the medium to be filtered and an outlet opening for the concentrate having filter space un into a silt space is divided.
Der einwandfreien Abtrennung suspendierter und/oder gelöster Stoffe aus Flüssigkeiten kommt insbesondere im ZusammeKlang mit den steigenden Anforderungen bezüglich des Umweltschutzes stets größere Bedeutung zu. Im hinblick auf die anfallenden Mengen von Abwässern und Prozeßwässern, die gereinigt und entgiftet werden müssen, werden besonders leistungsfähige Filtriervorrichtungen benötigt.The proper separation of suspended and / or dissolved substances from liquids comes especially in connection with the increasing demands with regard to environmental protection is becoming increasingly important. With regard to the accruing Quantities of wastewater and process water that need to be cleaned and detoxified, will particularly powerful filtering devices are required.
Es ist auch bereits bekannt, die erwähnten Trennvorgänge unter Verwendung der bekannten Prinzipien der Umkehrosmose und Ultrafiltration vorzunehmen, welche ein Entfernen gelöster Stoffe aus Lösungen, ein Anreichern gelöster Stoffe in Lösungen und auch ein Trennen gelöster Stoffe verschiedenen Moleliulargewichts ermöglichen.It is also already known to use the separation processes mentioned the well-known principles of reverse osmosis and ultrafiltration, which a removal of solutes from solutions, an enrichment of solutes in solutions and also enable solutes of different molecular weights to be separated.
Die bisher bekannten Filtriervorrichtungen weisen jedoch insbesondere dann, wenn hohe Anforderungen an die Filtration gestellt werden, den wesentlichen Nachteil auf, daß sie trotz eines #nstruktions- und raummäßig aufwendigen Aufbaus nur relativ kleine Mengen an zu reinigendem Medium pro Zeiteinheit verarbeiten können und demgemäß ihr Wirkungsgrad relativ gering ist. Außerdem ist bei den bekannten Vorrichtungen störend, daß die Filter- oder Drennmembranen sehr schnell durch die ausgefilterten Feststoffe verstpft werden, wodurch der Wirkungsgrad stark zurückgeht.The previously known filter devices, however, have in particular when high demands are placed on the filtration, the essential one The disadvantage is that, despite a construction that is complex in terms of construction and space can only process relatively small amounts of medium to be cleaned per unit of time and accordingly their efficiency is relatively low. In addition, is with the well-known Disturbing devices that the filter or Drennmembranes very quickly through the filtered out solids are clogged, whereby the efficiency drops sharply.
Das aufgrund von Ablagerung von Schweb- und Feststoffteilchen erforderliche Auswechseln von Filtern oder umfangreiche und zeitraubende Rückspülvorgänge sind natürlich äußerst unerwünscht, da sie die Gesamtleistungsfähigkeit einer Filtriereinrichtung wiederum stark beeinträchtigen.This is necessary due to the build-up of suspended and solid particles Changing filters or extensive and time-consuming backwashing processes are extremely undesirable, of course, as they reduce the overall performance of a filtering device again severely impair.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art in ihrer Beistungsfähigkeit wesentlich zu verbessern, und insbesondere die sich aus der Ablagerung von Schweb- und Feststoffteilchen auf dem jeweiligen Filter ergebenden Beeinträchtigungen der Funktionsweise des Filters weitgehend auszuschalten.The object of the invention is to provide a device of the type mentioned at the beginning Art to improve significantly in their ability to work, and in particular to improve themselves resulting from the deposition of suspended and solid particles on the respective filter To largely eliminate impairments to the functioning of the filter.
Diese Aufgabe wird nach der erfindung dadurch gelöst, daß die Filteranordnung aus einem rotationssymetrischen, sich im wesentlichen über die Behälterhöhe erstreckenden Korb besteht, dessen Innenwandung mit Filtermaterial belegt ist, daß wenigstens eine Zuführleitung zur im wesentlichen tangentialen Einführung des unter Druck stehenden, zu reinigenden Mediums in den Filterraum vorgesehen ist, und daß die Auslaßöffnung für das Konzentrat im Bereich der Mitte des Boden des Filterraums angeordnet ist.This object is achieved according to the invention in that the filter arrangement from a rotationally symmetrical one that extends essentially over the height of the container There is a basket, the inner wall of which is covered with filter material, that at least a feed line for the essentially tangential introduction of the pressurized, medium to be cleaned is provided in the filter space, and that the outlet opening for the concentrate is arranged in the middle of the bottom of the filter space.
Diese Maßnahmen erbringen eine relativ großflächige Beauf schlagung einer Filterfläche mit einem Medium, das aufgrund seiner unter Druck erfolgenden tangentialen Zuführung sich spiralförmig vom höher gelegenen Einlaßbereich zum tiefer gelegenen Auslaßbereich bewegt und dabei gleichzeitig aufgrund der sich ergebenden turbulenten Stömung verhindert, daß Schweb- und Feststoffteilchen sich auf dem Filter absetzen und einen sperrenden Filterkuchen bilden. Diese Schweb- und Feststoffteilchen werden vielmehr durch die kräftige Spiral-Strömung zur Auslaßöffnung transportiert, während das Filtrat oder Permeat außerhalb des Filters in den Filtratraum gelangt und von dort abgeführt werden kann.These measures result in a relatively large exposure a filter surface with a medium that occurs due to its under pressure tangential feed spirals from the higher inlet area to the lower located outlet area moves and at the same time due to the resulting turbulent flow prevents suspended and solid particles from settling on the filter settle and form a blocking filter cake. These suspended and solid particles are rather transported to the outlet opening by the powerful spiral flow, while the filtrate or permeate reaches the filtrate space outside the filter and can be discharged from there.
Vorzugsweise münden mehrere im wesentlichen tangential und vorzugsweise bezüglich der Horizontalen etwas nach union geneigt verlaufende Zuführleitungen in unterschiedlicher Höhe in den Fi#rraum. Diese spezielle Beaufschlagung des Filters mit zu reinigendem Medium stellt auch in den tiefer gelegenen Bereichen des Filters eine ausreichend hohe Strömungsgeschwindigkeit sicher, wodurch der gleichzeitig mit dem Drennvorgang ablaufende Reinigungsvorgang wesentlich gefördert und damit die Funktionsfähigkeit der gesamten Filterfläche aufrechterhalten wird.Preferably, several open essentially tangentially and preferably with respect to the horizontal somewhat inclined towards union at different heights in the fi # room. This special application of the filter with the medium to be cleaned also in the deeper areas of the filter a sufficiently high flow rate, ensuring the same time with the drilling process running cleaning process significantly promoted and thus the functionality of the whole Maintain filter surface will.
Durch unterschiedliche Wahl der Durchsatzmengen der verschiedenen Zuführleitungen kann den jeweiligen Strömungsgegebenheiten an der inneren Filteroberfläche rechnung getragen werden, so daß sich optimale Trenn- und Reinigungsbedingungen einstellen lassen.By choosing different throughput rates for the various Feed lines can be adapted to the respective flow conditions on the inner filter surface be taken into account, so that there are optimal separation and cleaning conditions have it adjusted.
Ein besonders vorteilhaftes Merkmal einer Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß der den Filterkorb umschließende Filtratraum unter Unterdruck gesetzt wird.A particularly advantageous feature of an embodiment of the invention consists in the fact that the filtrate space surrounding the filter basket is under negative pressure is set.
Durch diese maßnahme kann der Druckverlauf im eigentlichen Filter vorteilhaft beeinflußt werden, so daß eine Erhöhung der Leistungsfähigkeit der Vorrichtung erreichbar ist.With this measure, the pressure curve in the actual filter be influenced advantageously, so that an increase in the performance of the device is attainable.
Zur Sicherstellung eines ausreichenden Unterdrucks im Filtratraum wird zweckmäßigerweise in die im Bodenbereich des Filtratraumes mündende Abzugsleitung eine Druckschleuse eingeschaltet.To ensure sufficient negative pressure in the filtrate space is expediently into the discharge line opening in the bottom area of the filtrate space a pressure lock switched on.
Der Filterkorb wird zweckmäßigerweise auswechselbar ausgebildet und angebracht. Dabei kann die praktische Ausgestaltung derart getroffen werden, daß der Filterkorb passend in eine perforierte Stützwand eingesetzt wird, so dlß an die mechanische Festigkeit des eigentlichen Filterkorbs keine besonders hohen Anforderungen gestellt werden müssen, da die im Betrieb auftretenden Kräfte dann von dieser Stützwand, an der der Filterkorb im eingesetzten Zustand voll anliegt, auf genommen werden.The filter basket is expediently designed to be replaceable appropriate. The practical configuration can be made such that the filter basket is inserted into a perforated support wall so that it fits the mechanical strength of the actual filter basket does not meet particularly high requirements must be provided, as the forces occurring during operation are then released from this supporting wall, to which the filter basket rests fully in the inserted state.
Gemäß einer weiteren besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist im Filterraum konzentrisch und in einem vorgebbaren allseitigen Abstand zum Filterkorb ein Verdrängerkörper angeordnet.According to a further particularly advantageous embodiment of the invention is concentric in the filter space and at a predeterminable distance on all sides to the Filter basket arranged a displacement body.
Durch diesen Verdrängerkörper kann zwischen dem filter und diesem Körper ein genau definierter Ringraum vorgegeben werden, durch den das zu reinigende Medium aufgrund der speziellen Zuführung spiralig geführt wird.Through this displacer between the filter and this Body a precisely defined annular space are given through which the to be cleaned Medium is guided in a spiral due to the special feed.
Der Verdrängerkörper unterstützt und fördert diese spiralförmige Strömung.The displacement body supports and promotes this spiral flow.
Vorzugsweise wird der freie Strömungsquerschnitt zwischen Filterkorb und Verdrängerkörper in Richtung des Auslasses für das Konzentrat kontinuierlich kleiner. Diese Maßnahme wirkt sich deshalb vor allem vorteilhaft aus, weil sich dadurch eine Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit zwangsläufig am auslaßseitigen Bereich ergibt, wo in gleicher Weise wie am einlaßseitigen Ende eine ausreichende -Reinigungswirkung der rotierenden Flüssigkeit gefordert werden muß.Preferably, the free flow cross-section between the filter basket and displacement body in the direction of the outlet for the concentrate continuously smaller. This measure is therefore particularly advantageous because this inevitably increases the flow velocity on the outlet side Area results where in the same way as at the inlet end a sufficient -Cleaning action of the rotating liquid must be required.
Nach einer zweckmäßigen Ausgestaltung ist der Filterkorb kegelförmig ausgebildet und verengt sich in Richtung des Konzentratauslasses. Der Verdrängerkörper ist dabei der Kegelform des Filterkorbes angepasst, und zwar derart, daß sich zwischen filterkorb und Verdrängerkörper ein relativ schmaler Zwischenraum ergibt, der besonders gute Strömung-Führungseigenschaften gewährleistet.According to an expedient embodiment, the filter basket is conical formed and narrows towards the concentrate outlet. The displacer is adapted to the conical shape of the filter basket, in such a way that between filter basket and displacement body results in a relatively narrow space, which is particularly good flow guidance properties guaranteed.
Vorteilhafterweise ist der kegelförmige Verdrängerkörper bezüglich des ilterkorbes axial verstellbar. Diese Haßnahme ermöglich:~t auf überraschend einfache Weise ein in Abhängigkeit von dem jeweils zu reinigenden Medium erfolgendes Einstellen der Strömungsgeschwindigke##n, durch die einfache Axialverstellung des kegelförmigen Verdrangerlförpers der Zwischenraum zwischen Filter und Verdränger'zörpei Jar;Liert und damit die Strömungsquerschnitte in jeweils optimaler Weise gewählt werden können.The conical displacement body is advantageously with respect to of the filter basket axially adjustable. This hatred makes: ~ t surprising simply one that takes place depending on the medium to be cleaned in each case Adjustment of the flow velocity ## n, through the simple axial adjustment of the conical displacement body, the space between the filter and displacement body Jar; Liert and thus the flow cross-sections in each case more optimally Way can be chosen.
Der Verdrängerkörper ist bevorzugt drehbar gelagert und weist am Außenumfang gegeneinander versetzte, vorstehende lWeile auf, die jedoch bezüglich des Filtermaterials beabstandet sind. Ferner kann der Verdrängerkörper über einen Motor angetrieben sein. The displacement body is preferably rotatably mounted and has on Outer circumference offset from one another, protruding while, however, with respect to of the filter material are spaced apart. Furthermore, the displacement body can have a Be motor driven.
Diese Maßnahmen ermöglichen wiederum eine auf einfache Weise erfolgende Beeinflussung der Strömung des zu reinigenden Mediums und damit eine gezielte Beaufschlagung des Filters sowohl hinsichtlich der rrrenn als auch der Reinigungsfunktion. Wesentlich ist dabei auch, daß die strömungsrichtenden und erwünschte Durbulenzen erzeugenden vorstehenden Geile nicht mit dem Filtermaterial in Berührung kommen, da die Reinigung des Filtermaterials allein durch Strömungseffekte und nicht durch mechanische Berührungen erfolgen soll, da nur auf diese Weise die volle FuSctionsfähigkeit des Filters über längere Zeiten gewährleistet werden kann. These measures, in turn, allow a simple manner Influencing the flow of the medium to be cleaned and thus a targeted application of the filter in terms of both the running and the cleaning function. Essential is also that the flow-directing and generating desired turbulence above horny do not come into contact with the filter material, as the cleaning of the filter material solely through flow effects and not through mechanical contact should take place, since this is the only way to ensure that the filter is fully functional longer times can be guaranteed.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß das Filtermaterial aus einer asymetrischen Membrane besteht, deren dem zu trennenden Medium zugewandte Fläche als Drennschicht ausgebildet ist, während die andere Fläche offenporig ist.Another embodiment of the invention is characterized by that the filter material consists of an asymmetrical membrane, the one to be separated Medium-facing surface is designed as a drainage layer, while the other surface is open-pored.
Bevorzugt ist oberhalb des Filterkorbs ein mit einer Druckquelle verbindbarer, einen Teil des Filterraums bildender Kopfraum vorgesehen. Auf diese Weise kann unabhängig von dem Druck des zugefühSen Mediums das Verhältnis der Drücke zwischen Filterraum und Filtratraum in der jeweils erforderlichen und geeigneten Weise eingestellt werden. A pressure source is preferred above the filter basket connectable head space forming part of the filter space is provided. To this The ratio of the pressures can be independent of the pressure of the medium supplied between the filter space and the filtrate space in the respective required and be adjusted appropriately.
In der Praxis wird im allgemeinen eine Mehrzahl einzelner Filtriervorrichtungen der beschriebenen Art in Reihe in einen Kreislauf geschaltet, und es werden Maßnahmen getroffen, um zu gewährleisten, daß an einer Auftrennstelle des Kreislaufs eine Schlammpresse anschaltbar ist. Bei einer Reihenschaltung mdrerer ï1'iltervorrichtungn kann zur Optimierung des Gesamtbetriebs vorgesehen sein, daß die Filter der einzelnen Vorrichtungen unterschiedliche Charakteristiken besitzen, um der Tatsache wiechnung zu tragen, daß beispielsweise der Verschmutzungsgrad der zu reinigenden Flüssigkeit im Verlauf des Durchlaufs durch die einzelnen Filtriervorrichtungen geringer wird.In practice, a plurality of individual filter devices will generally be used of the type described connected in series in a circuit, and there are measures taken to ensure that at a point of separation of the circuit a Sludge press can be switched on. With a series connection of several filter devices can be provided to optimize the overall operation that the filter of the individual Devices have different characteristics to reflect the fact to bear that, for example, the degree of pollution of the liquid to be cleaned decreases in the course of the passage through the individual filtering devices.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines einfachen Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.The invention is explained below using a simple exemplary embodiment explained in more detail with reference to the drawing.
Die einzige Figur der Zeichnung zeigt in stark schematisierter Form eine Vorrichtung zum Abtrennen suspendierter und/oder gelöster Stoffe aus Flüssigkeiten. Diese Vorrichtung umfaßt einen im wesentlichen zylindrischen Behälter 1, der durch einen allgemein mit dem Bezugszeichen 2 gekennzeichneten Filterkorb in einen innenliegenden Filterraum 4 und einen außenliegenden Filtratraum 3 unterteilt wird.The only figure of the drawing shows in a highly schematic form a device for separating suspended and / or dissolved substances from liquids. This device comprises a substantially cylindrical container 1, which by a filter basket, generally identified by the reference number 2, into an inner one Filter space 4 and an external filtrate space 3 is divided.
Das zu reinigende Medium wird über eine tangential in den Filterraum führende Leitung 5 zugeführt, die bei der dargestellten Ausführungsform in einen Kopfraum 7 mündet.The medium to be cleaned enters the filter chamber via a tangential leading line 5 supplied, which in the illustrated embodiment in a Headspace 7 opens.
Das untere Ende des trichter- oder kegelstumpfförmig ausgebildeten Filterkorbs 2 geht in ein Auslaßrohr 6 über.The lower end of the funnel-shaped or frustoconical The filter basket 2 merges into an outlet pipe 6.
Der Filtratraum 3 steht über Öffnungen 10 mit einem Vakuumraum 11 in Verbindung, der über einen Anschlußstutzen 9 mit einer Unterdruclq-elle verbunden ist.The filtrate space 3 stands above openings 10 with a vacuum space 11 in connection, which is connected via a connection piece 9 with a Unterdruclq-Elle is.
Im Filterraum 4 ist ein Verdrängerkörper 12 angeordnet, der kegelstumpfförmige Gestalt besitzt und zusammen mit dem Filterkorb 2 einen relativ schmalen Zwischenraum festlegt. Dieser Verdrängerkörper 12 ist vorzugsweise drehbar und axial verstellbar gelagert und mittels eines Motors angetrieben.In the filter space 4, a displacement body 12 is arranged, the frustoconical Has shape and together with the filter basket 2 a relatively narrow space specifies. This displacement body 12 is preferably rotatable and axially adjustable stored and driven by a motor.
Der Filterkorb 2 wird zweckmäßigerweise von einer mit Perforationsöffnungen 14 versehenen Stützwand 13 und einem Filtermaterial gebildet, das an der Innenwand anliegt. In der Praxis ist es günstig, wenn die eigentliche Stützwand fest in der Vorrichtung angebracht und der das Filtermaterial umfassende Korbteil auswechselbar ausgebildet wird.The filter basket 2 is expediently one with perforation openings 14 provided support wall 13 and a filter material formed on the inner wall is present. In practice, it is beneficial if the actual retaining wall is firmly in place Device attached and replaceable the basket part comprising the filter material is trained.
Obwohl in der Zeichnung die Außenfläche des Verdrängungskörpers 12 ohne irgendwelche vorstienden Teile dargestellt ist, können derartige Teile vorgesehen sein, um die Iteinigung fördernde Turbulenzen auf der Filterfläche 15 zu erzeugen.Although in the drawing the outer surface of the displacement body 12 is shown without any protruding parts, such parts can be provided in order to generate turbulence on the filter surface 15 which promotes the cleaning.
In Betrieb strömt das zu reinigende Medium in der bereits erwähnten Weise im wesentlichen tangential über die Zuführleitung in den Filterraum 4 ein und bewegt sich dann in Spiralform zwischen Filterkorb 2 und Verdrängerkörper 12 in Richtung des Auslasses 6. Augrund des gewährleisteten großflächigen Bespülens des Filtermaterials unter gleichzeitiger Sicherstellung einer ständigen Reinigung dieses Filtermaterials wird ein besonders guter Trenneffekt erzielt.In operation, the medium to be cleaned flows in the already mentioned Way into the filter space 4 essentially tangentially via the supply line and then moves in a spiral shape between filter basket 2 and displacement body 12 in the direction of the outlet 6. Due to the guaranteed large-area flushing of the filter material while ensuring constant cleaning this filter material achieves a particularly good separating effect.
Die sich auf dem Weg von der Zuführleitung 5 zum Auslaß 6 ergebende Verringerung des Strömungsquerschnitts einerseits und die Rotationsbewegung des Verdrängerkörpers 12 andererseits stellen sicher, daß nicht nur in den zuführseitigen Bereichen der Vorrichtung sondern auch in den auslaßseitigen Bereichen eine ausreichend hohe Strömung und Turbulenz gewährleistet ist, die eine Ablagerung von Scilveb- und Feststoffteilchen auf dem Filtermaterial praktisch weitgehend ausschaltet. Die Folge davon ist auch, daß mit einem einzigen Filtereinsatz relativ lange gearbeitet werden kann.The resulting on the way from the supply line 5 to the outlet 6 Reduction of the flow cross-section on the one hand and the rotational movement of the Displacer 12 on the other hand ensure that not only in the supply side Areas of the device but also in the outlet-side areas one sufficient high flow and turbulence is guaranteed, which causes a deposit of Scilveb- and solids particles on the filter material practically largely eliminated. the The consequence of this is that a single filter insert is used for a relatively long time can be.
Es ist verständlich, daß in der Praxis eine Mehrzahl von Vorrichtungen der dargestellten Art in Reihe in einen Kreislauf geschaltet werden kann, so daß bei Fertigung einer Grundeinheit einer Vielzahl von speziellen Anforderungen in der Praxis Rechnung getragen werden kann.It will be understood that in practice a plurality of devices the type shown can be connected in series in a circuit, so that when manufacturing a basic unit, a multitude of special requirements in practice can be taken into account.
Zu erwähnen ist auch noch, daß durch die axiale #erstellbarkeit des Verdrängerkörpers die Strömungs- und Turbulenzverhältnisse an der Filterfläche einfach und schnell beeinflußt werden können und somit ein Anpassen der Vorrichtung an unterschiedliche Einsatzzwecke, d.h. aich an stark unterschiedliche zu reinigende Medien problemfrei möglich ist.It should also be mentioned that due to the fact that the Displacement body, the flow and turbulence conditions on the filter surface simply and can be influenced quickly and thus an adaptation of the device to different Purpose of use, i.e. aich on very different media to be cleaned problem-free is possible.
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