DE2541147B2 - Vorrichtung zum Eindicken von Trüben - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Eindikken von Trüben mittels Druckfiltration mit in einem zum Durchleiten der einzudickenden Trübe geeigneten, sich in Richtung der Austrittsöffnung verjüngenden Gehäuse angeordneten Filterelement von sich verjüngender Gestaltung, deren Innenräume mit die filtrierte klare Flüssigkeit ableitenden Leitungen oder einem Rohrsystem verbunden sind.

Derartige Vorrichtungen werden in vielen Gebieten der Industrie benötigt, z. B. bei hydraulischen Fördervorrichtungen. Besonders bei der Förderung von Trüben über große Entfernungen oder in großen Höhen, d. h. bei hohem Betriebsdruck und unter Einschaltung von Hubstationen wird die Wirtschaftlichkeit des Trübetransports von der Dichte des zu transportierenden Schlamms beträchtlich beeinflußt. Deshalb wird die zu transportierende Trübe vorher auf den gewünschten Wert eingedickt oder verdünnt.

Bekannt ist eine Vorrichtung (US-PS 14 52 151), bei der das Gehäuse mit einem Zylinderschuß im Bereich der Filterelemente ausgebildet und am unteren Ende des Zylinderschusses in einen !Conus zusammengefaßt ist. Dabei erfolgt der Feststoffaustrag am Konusende mittels einer Schnecke. Zur Reinigung der Filterelemente ist eine Pumpe vorgesehen, die periodisch Druckdifferenzen zwischen der Trübeseite und der Wasserseite erzeugt. Das erfordert zusätzlichen konstruktiven und steuerungstechnischen Aufwand.

Ferner ist es bekannt, eine Vorrichtung zum Eindicken von Trüben so auszubilden, daß die Querschnitte der die Trübe führenden Kanäle mit zunehmender Entwässerung sich so verringern, daß die Geschwindigkeit konstant, d. h. im wesentlichen überkritisch bleibt (DE-AS 11 34 968). Unter überkritisch wird hier der turbulente Strömungszustand verstanden, der dadurch erreicht bzw. aufrechterhalten wird, daß die Trübe schlangenförmig durch einen Filterrahmen -an turbulenzerzeugenden Umlenkungen und Einbauten vorbeigeführt wird, wobei die dabei auftretenden Querkomponenten der Strömungsgeschwindigkeit ein

ίο Ansetzen stärkerer Feststoffschichten verhindern. Abgesehen von der ungünstigen Raumausnutzung stört bei dieser bekannten Vorrichtung, daß sie im wesentlichen nur für Trüben mit verhältnismäßig geringem Feststoffgehalt einsetzbar ist und daß sie sich schwer kontrollieren läßt.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art anzugeben, die einfacher aufgebaut ist und nichtsdesotweniger eine eine befriedigende Selbstreinigungswirkung besitzt.

M Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß sowohl der Querschnitt der Filterelemente wie auch die für die einzudickende und auch die eingedickte Trübe neben und zwischen den Filterelementen vorhandenen Durchtrittsquerschnitte ebenfalls in Richtung zur Austrittsöffnung stetig abnehmen.

Diese Vorrichtung eignet sich nicht nur zum Eindicken von Trüben mit verhältnismäßig geringem Feststoffgehalt, sondern auch zum Eindicken von Trüben mit verhältnismäßig großem Feststoffgehalt. Sie ist einfach aufgebaut und daher leicht zu kontrollieren. Überraschenderweise besitzt sie trotz Fehlens von turbulenzerzeugenden Umlenkungen oder Einbauten den gewünschten Selbstreinigungseffekt, der insbesondere darauf zurückzuführen ist, daß die Strömung der Trübe auf die Anordnung und Ausbildung von Gehäuse und Filterelementen sehr empfindlich reagiert, so daß Ablagerungen, die sich auf den Filterflächen bilden, unmittelbar zu einer Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit und damit zu einer Verbesserung des Selbstreinigungseffektes sowie des Transportmechanismus führen.

Zusätzlich können die Filterelemente in zwei oder

mehreren Gruppen angeordnet sein, wobei jede Gruppe unabhängig von der oder den anderen mit einer Rückspülvorrichtung verbindbar ist. Das ermöglicht in Sonderfällen die Reinigung der Filterelemente durch Rückspülen, wobei aber immer nur jeweils eine Gruppe rückgespült wird, während die übrigen ungestört weiterarbeiten können. Insbesondere können sich an den Leitungen des die filtrierte reine Flüssigkeit führenden Rohrsystems ein den Druck der filtrierten Flüssigkeit in der zugehörigen Filterelement-Gruppe anzeigender Druckmesser, eine Schließkonstruktion und ein die Menge der von der Filterelement-Gruppe gelieferten Flüssigkeit anzeigender Mengenmesser befinden, wobei am Gehäuse ein den Druck der Trübe anzeigender Druckmesser vorgesehen ist und die Leitungen des Rohrsystems in eine gemeinsame Sammelleitung münden.

Im Ergebnis kann durch kontinuierliches Filtrieren aus einer Trübe reines Wasser gewonnen werden, das ohne jede weitere Behandlung in Flüsse und Seen abgelassen oder anderweitig verwendet werden kann. Insbesondere eignet sich die beschriebene Vorrichtung zum kontinuierlichen Filtrieren von Trüben mit hohem

b^r> Feststoffgehalt. Als vorteilhaft hat sich dabei die Verwendung von perforierten, außen mit Stoff überzogenen Metallrohren oder von Keramikrohren als Filterelementen erwiesen.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnungen näher erläutert.

F i g. 1 zeigt die erfindungsgemäße Vorrichtung, im Längsschnitt;

Fig.2 stellt die Vorrichtung schematisch dar; während in

F i g. 3 das zum gruppenweisen Rückspülen erforderliche Rohrsystem gezeigt ist.

In F i g. 1 ist der schematische Schnitt durch eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung gezeigt. Die Konstruktion dieser Ausführungsform ermöglicht einesteils die beschriebene Selbstreinigung, zum anderen is? sie auch für das gruppenweise erfolgende Rückspülen eingerichtet, obwohl sowohl die Selbstreinigung allein wie auch das gruppenweise Rückspulen allein schon ausreichend sein kann, die erfindungsgemäße kontinuierliche Funktion zu gewährleisten. F i g. 2 zeigt die Draufsicht auf die Vorrichtung gemäß Fig. 1.

F i g. 3 zeigt das zum gruppenweisen Rückspülen erforderliche Rohrsystem in seiner Schaltanordnung.

Wie aus den die prinzipielle Konstruktion darstellenden F i g. 1 und 2 hervorgeht, hat das Gehäuse 1 eine sich kegelförmig verjüngende Gestalt. Das Gehäuse wird in Längsrichtung von der Trübe durchströmt. Die für die gesamte senkrecht nach unten strömende Trübemenge dimensionierte Eintrittsöffnung 8 befindet sich am oberen Ende des Gehäuses, während die der Menge an eingedickter Trübe entsprechende Austrittsöffnung 9 an dem verengten Teil, d. h. unten angebracht ist.

Die in dem Gehäuse 1 angeordneten rohrförmigen Filterelemente 2 bestehen aus den an ihrer kegelförmigen oder zylindermantelförmigen Oberfläche ausgebildeten Filterflächen. In den F i g. 1 und 2 sind kegelförmige Filterelemente dargestellt, in F i g. 3 werden die drei Gruppen der Filterelemente nur durch je einen Kreis angedeutet. Das untere Ende der Filterelemente ist geschlossen, oben schließt sich an sie das das filtrierte Wasser ableitende Rohrsystem 10 an. Die senkrechte Anordnung des Gehäuses 1 und der Filterelemente ist unter dem Gesichtspunkt des Funktionsprinzips vorteilhaft, jedoch kann in begründeten Fällen auch eine andere Anordnung gewählt werden.

Qualität, Material und Größe der Filterelemente sowie Form und Maße des Gehäuses werden den jeweiligen betrieblichen Umständen entsprechend gewählt, wichtig ist nur, daß die Flüssigkeit entlang der Filterelemente 2, d. h. parallel zu den Filterflächen mit dem notwendigen Druck und einer Geschwindigkeit strömt, daß sich auf den Filterflächen nach Möglichkeit keine Festsubstanz abscheiden kann beziehungsweise daß die Trübe eventuell abgelagerte Feststoffteilchen mit sich reißt. Aus der Austrittsöffnung 9 tritt die eingedickte Trübe aus, durch das Rohrsystem 10 entfernt sich das reine Wasser. Während die Trübe demnach an der Filterfläche entlang strömt, bewegt sich das aus der Trübe austretende reine Wasser senkrecht zu der Filterfläche und gelangt in das Innere des Filterelementes.

Als Material der Filterfläche kommen Textil-, Kunststoff- oder Drahtgewebe, ferner poröse Keramik, Metall, Kunststoff usw. oder deren Kombination in Frage. Auch das Maß der Porosität ist variabel und wird h5 der jeweiligen konkreten Aufgabe entsprechend gewählt.

Die in den Zeichnungen dargestellte Ausführungsform mit den in dem sich kegelförmig verengenden Eindickgefäß angebrachten kegelförmigen Elementen ermöglicht eine praktisch konstante Strömungsge schv/indigkeit entlang der äußeren Seite der Filterflächen. Diese Lösung ist vorteilhaft, weil sie eine gleichmäßige Geschwindigkeitsverteilung, einheitliche Verhältnisse gewährleistet. Die Selbstreinigung der Filterflächen kann jedoch auch mit abweisenden, zum Beispiel mit zylinderförmigen Filterelementen und einer anderen Form des Eindickbehälters erreicht werden. Eine annähernd gleichmäßige Geschwindigkeitsverteilung kann zum Beispiel mit in einem sich stufenweise verschmälernden Gehäuse angebrachten zylinderförmigen Filterelementen verwirklicht werden, deren Zylinderdurchmesser sich stufenweise ändert. In diesem Falle ist natürlich die Vorbedingung der Funktion, daß auch die kleinste der auftretenden Geschwindigkeiten den zur Selbstreinigung erforderlichen Wert erreicht.

Wenn sich auf den Filterflächen aus einem beliebigen Grunde Ablagerungen bilden, so steigt dadurch die Geschwindigkeit der Trübe in dem Gehäuse an und dies wiederum fördert die reinigende Wirkung, d. h., die Selbstreinigung erhält sich selbst aufrecht beziehungsweise reguliert sich selbst.

Zur Sauberhaltung der Filterflächen steht neben dem Selbstreinigungsprozeß noch die im kontinuierlichen Betrieb anwendbare Rückspülvorrichtung zur Verfügung, bei der die Ableitung der Filterelemente gruppenweise zusammengefaßt ist; die Zahl der Elemente der Gruppen ist ungefäh r gleich.

Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist die Anzahl der Filterelemente verhältnismäßig klein, und die Elemente können einzeln, unabhängig voneinander gereinigt werden. Das Wort »Gruppe« ist demnach so zu verstehen, daß die Gruppe aus einem oder mehreren Elementen bestehen kann.

In den F i g. 2 und 3 sind drei derartige Elementgruppen dargestellt, die durch Zusammenfassen der benachbarten Elemente zu stände kommen. Bei der Ausbildung der Elementgruppen ist die Nachbarschaft jedoch nicht Bedingung. Die durch die Filterflächen der zu einer Gruppe gehörenden Elemente hindurchtretende klare Flüssigkeit gelangt in die Ableitung der Gruppe. Die Ableitung führt durch die Schließkonstruktion 5 und die Mengenmesser 6 hindurch in die gemeinsame Sammelleitung 11.

Die Reinheit beziehungsweise der Verstopfungsgrad der Filterflächen wird während des Betriebes kontinuierlich kontrolliert, indem der Widerstand der Filterfläche und die durchgelassene Flüssigkeitsmenge gleichzeitig gemessen werden. Der Widerstand der Filterfläche ergibt sich als die Differenz zwischen dem an dem auf das Gehäuse 1 montierten Druckmesser 3 und dem an dem in die Gruppenleitung eingebauten Druckmesser 4 angezeigten Wert. Die Flüssigkeitsmenge wird mittels des in die Gruppenleitung 6 eingebauten Mengenmessers bestimmt.

Der Widerstand der Filterfläche ist charakteristisch für das Ausmaß der darauf befindlichen Ablagerung. Auf diese Weise können die Parameter der Notwendigkeit der Reinigung fixiert werden, und das An- und Abschalten des Reinigungsvorganges ist automatisisierbar.

Die Reinigungsvorrichtung wurde auf Grund der Erkenntnis konstruiert, daß zur schnellen und wirksamen Reinigung der Filterflächen ein fluktuierender Rückspülstrom notwendig ist, d. h. die kurzzeitige, sich wiederholende stoßartige Wirkune einer größeren

Wassermenge. Die Rückspülung erfolgt dementsprechend in einem (auf der Zeichnung nicht dargestellten) Behälter, in dem ein höherer Druck aufrechterhalten wird als der Betriebsdruck des Eindickbehälters. Der Druckunterschied zwischen Rückspülbehälter und Eindickbehälter ist gleich dem zur Reinigung der Filterflächen notwendigen sog. Rückspüldruck. Das Fluktuieren des Rückspüldruckes kann zum Beispiel so erreicht werden, daß sich über dem Wasser in dem Rückspülbehälter hochkomprimierte Luft befindet, d. h. nach dem plötzlichen Strömen des Spülwassers der Druck plötzlich absinkt, worauf der Behälter mit Druckluft aufgefüllt wird, usw.

Wenn bei Verstopfung einer Elementgruppe der Mengenmesser 6 ein Absinken der Menge an reiner Flüssigkeit anzeigt und der Druckunterschied zwischen dem Druckmesser 3 des Eindickbehälters und dem Druckmesser 4 der betreffenden Elementgruppe wächst, so wird die Schließkonstruktion 5 der betreffenden Gruppe geschlossen und sofort anschließend die Armatur 7 geöffnet, die die Elementgruppe mit der Spülleitung 12 verbindet. Sowohl diese wie auch die folgenden Arbeitsgänge beim Rückspülen können ganz oder teilweise automatisiert werden, denn die gemessenen Parameter sind für diesen Zweck ausreichend.

Mittels der beschriebenen Arbeitsgänge ist die zu reinigende Elementgruppe an die aus dem nicht dargestellten Rückspülbehälter kommende Spülleitung 12 angeschlossen, die beiden anderen Elementgruppe arbeiten indessen ungestört weiter. Während der Zeitdauer der stoßartig pulsierenden Reinigung tritt durch die Austrittsöffnung einesteils die durch die

to Filterwirkung der beiden arbeitenden Elementgruppe eingedickte Trübe und zum anderen der bei der Reinigung (dem Rückspülen) der dritten Elementgruppe abgelöste feste Stoff aus. Dies hat den Vorteil, daß das beim Filterreinigen anfallende Material keine besondere Behandlung erfordert, wie dies bei den bekannten Vorrichtungen der Fall ist.

Nach dem mittels aufeinander folgender, stoßartiger Reinigungsschläge durchgeführten wirksamen und schnellen Rückspülen wird die Verbindungsarmatur der entsprechenden Elementgruppe wieder geschlossen und die Schließkonstruklion 5 geöffnet. Auf diese Weise wird die gereinigte Elementgruppe erneut in Betrieb gesetzt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Eindicken von Trüben mittels Druckfiltration mit in einem zum Durchleiten der einzudickenden Trübe geeigneten, sich in Richtung der Austrittsöffnung verjüngenden Gehäuse angeordneten Filterelementen von sich verjüngender Gestaltung, deren Innenräume mit die filtrierte klare Flüssigkeit ableitenden Leitungen oder einem Rohrsystem verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl der Querschnitt der Filterelemente (2) wie auch die für die einzudickende und auch die eingedickte Trübe neben und zwischen den Filterelementen (2) vorhandenen Durchtrittsquerschnitte ebenfalls in Richtung zur Austrittsöffnung (9) stetig abnehmen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterelemente (2) in zwei oder mehreren Gruppen angeordnet sind und daß jede Gruppe unabhängig von der oder den anderen mit einer Rückspülvorrichtung verbindbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich an den Leitungen des die filtrierte reine Flüssigkeit führenden Rohrsystems (10) ein den Druck der filtrierten Flüssigkeit in der zugehörigen Filterelement-Gruppe anzeigender Druckmesser (4), eine Schließkonstruktion (5) und ein die Menge der von der Filterelement-Gruppe gelieferten Flüssigkeit anzeigender Mengenmesser (6) befinden, daß am Gehäuse (I) ein den Druck der Trübe anzeigender Druckmesser (3) vorgesehen ist und daß die Leitungen des Rohrsystems (10) in eine gemeinsame Sammelleitung (U) münden.