DE2628118A1 - Verfahren zur herstellung von aktivfiltern, vorzugsweise fuer die aufbereitung von wasser und abwasser - Google Patents

Verfahren zur herstellung von aktivfiltern, vorzugsweise fuer die aufbereitung von wasser und abwasser

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DE2628118A1 DE19762628118 DE2628118A DE2628118A1 DE 2628118 A1 DE2628118 A1 DE 2628118A1 DE 19762628118 DE19762628118 DE 19762628118 DE 2628118 A DE2628118 A DE 2628118A DE 2628118 A1 DE2628118 A1 DE 2628118A1
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Description

B LU M BAG H · WESER -BERGEN · KRAMER 26 2 8 1 ZWiFiNER - HIRSCH
PATENTANWALTF. IN MÜNCHEN UND WIESBADEN
Oi-tc München: Pal-~ntconi>ill S Munrliori f 1 Radecjceslia'ie 43 Tclnlon (059) έ·3ί403/83360·1 Telex 05 212513 Postadresse Wn.;badön: Petenlccnsu:: 67 Wiesbaden "o'ne.'iberger Straße 43 Teielon (0i1?1) 562943/561998 Telex 04-136237
Dr. Klaus Haberer
Obering. Ing. (grad.) Hans-Ulrich Klein
Chem. Ing. (grad,) Sabine Normann
Verfahren zur Herstellung von Aktivfiltern, vorzugsweise für die Aufbereitung von Wasser und. Abwasser
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Aktivfiltern, das vorzugsweise bei der Aufbereitung von Wasser Verwendung finden kann. Es gehört bereits zum Stand der Technik, Filter mit gekörnten physikalisch/chemisch wirksamen Stoffen zu betreiben. Dabei ist es insbesondere in der Wasseraufbereitung bekannt, Filter aus gekörnter Aktivkohle zu verwenden. In den Kohlefiltern finden neben der Adsorption und der katalytischen Oxidation häufig auch biologische Vorgänge statt, die für die Aufgaben der Wasseraufbereitung einerseits von Vorteil sein können, andererceit 3 aber auch die Gefahr der Filterverkeimung mit sich bringen. Auch kann es, beispielsweise bei Änderung der Wasserqualität, zu einer Verdrängung und damit zur plötzlichen Abgabe spezieller über längere Zeiten im Aktivkohlefilter angereicherter organischer Wasserinhaltsstoffe kommen.
K'iinchen: Kramer ■ pt. We*er ■ Hirsdi -- Wiesbaden: Bl'jribach - Dr. Bergen - Zwirner
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Bei der Wasseraufbereitung hat auch die Anwendung von Pulverkohle in sehr weitgehendem Maße Eingang gefunden, indem Pulverkohle kontinuierlich zudosiert wird. Dies erfordert nur geringe Investitionskosten und ermöglicht eine leichte Anpassung an veränderte Yiasserqualität. Jedoch ist bei einstufiger Anwendung nur eine schlechte Ausnutzung der Adsorptionskapazität, gegeben, die nur durch längere Kontaktzeiten, ggf. über Stunden hinweg, wesentlich verbessert werden kann, und ein weiterer Nachteil besteht darin, daß die nachgeschalteten Filter bei der Pulverkohleanv/endung zum Verstopfen neigen.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von Aktivfiltern, z.B. eines Aktivkohlefilters, verfügbar zu machen, das einerseits dio Anwendung von Pulverkohle ermöglicht, andererseits aber eine zufriedenstellende Ausnutzung der Adsorptionskapazität gewährleistet. Sollen gelöste polare organische Verbindungen, insbesondere organische Säuren, entfernt werden, so ist ein Aktivfilter mit dem aktiven Stoff Aluminiumoxid wünschenswert.
Die Erfindung besteht in einem Verfahren zur Herstellung von Aktivfiltern, vorzugsweise für die Aufbereitung von Wasser, das sich dadurch auszeichnet, daß pulverförinige oder sehr feinkörnige pliysikalisch/choaiißoh aktive Stoffe, in.sber.c
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Adsorbentien, die eine direkte Filtration in größerer Schichthöhe, etwa 1 -2m, nicht mehr erlauben, in einem ersten vorbereitenden Schritt vor jeder Arbeitsperiode auf ein die Filterstrukturen, bestimmendes Trägermaterial gleichmäßig aufgebracht werden.
Eine vorteilhafte Ausbildung des Verfahrens besteht dabei darin, daß die pulverförmigen Stoffe reversibel an das Trägermaterial angelagert werden, d.h. beim Umkehren der Strömungsrichtung von diesem wieder entfernt werden können.
Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung von Aktivkohlefiltern wird das Adsorbens Pulverkohle gleichmäßig an die Oberfläche des Filtermaterials eines aufwärts durchströmten offenen oder geschlossenen Filters angelagert. Als Trägermaterial für die pulverförmigen aktiven Stoffe werden in vorteilhafter Weise kleine, spezifisch leichte Kunststoff kugeln vorgesehen.
Eine besondere Ausbildung des Verfahrens, wodurch die erforderliche gute Verteilung der aktiven Stoffe im Filterbereich erreicht wird, ist dadurch gekennzeichnet, daß das Beladen und anschließende Konditionieren des Filters mit einer zur Arbeitsgeschwindigkeit vergleichsweise hohen Geschwindigkeit - bei Pulverkohle etwa 70 m/h - solange erfolgt, bis
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das Adsorbens fest an der Oberfläche dec Trägerifiatorials haftet und aus dem Filter nicht πehr austritt.
Eine Weiterbildung des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß das inaktive und mit den adsorbierten Inhaltsstoffen beladene pulverförmige Material bei der Rückspülung des Filters von den schwimmenden Filterstoffen getrennt und restlos entfernt wird.
Eine weitere Ausbildung des Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, daß während der Konditionierungsphase zur Vermeidung von Verlusten an teuren Adsortionsmitteln der im System vorhandene Flüssigkeitsinhalt im Kreislauf geführt und somit während dieser Konditionierungsphase kein Filtrat abgegeben wird, also keine Wasserverluste auftreten.
Die Erfindung macht gleichfalls Maßnahmen zur rationelleren Durchführung des Verfahrens verfügbar. Diese besteht darin, daß für mehrere Filter ein gemeinsamer, zu jedem Filter zu- oder abschaltbarer Kreislauf besteht, der mit einer Pumpe großer Durchflußleistung ausgestattet ist, um hohe Strömungsgeschwindigkeiten beim Einspülen und Konditionieren (Anlagern des pulverförmigen Materials an der Oberfläche des Filtermaterials) zu ermöglichen.
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Mit diesen erfindungsgemäßen Maßnahmen gelingt es, aktive Stoffe, insbesondere Aktivkehlepulver in größeren Mengen in einem Filterbett gleichmäßig einzulagern. Dadurch entsteht ein Filter hoher Wirksamkeit; dies ist darauf zurückzuführen, daß sich die Aktivkohlepartikel auf der Oberfläche der spezifisch sehr leichten Kunststoffkugeln gleichmäßig ablagern und so ein künstliches Aktivkohlefilter mit großer Oberfläche bilden, das so lange vom V/asser im Aufwärtsstrom durchfloßen wird, bis die Adsorptionskapazität der Kohle erschöpft ist. Im Vergleich zu herkömmlichen Aktivkohlefiltern besteht hier nur eine kurze Arbeitsperiode, an derem Ende durch einen starken abwärts gerichteten Spülwasserstrom die beladenen Aktivkohleteilchen wieder on der Filterschüttung abgetrennt und aus dem Filter entfernt werden. Hierdurch werden nachteilige Verdrängungseffekte an organischen Stoffen und stärkere Filterverkeimungen vermieden.
Der Einspül- und Konditionierungsvorgang hängt von den Konstruktionsmerkmalen des Filters (Art des Filtermaterials, dessen Schichthöhe, Filterabmessungen) und von der Art und Menge des verwendeten Pulvers ab. Bei einer vorhandenen Versuchsanordnung wurde für das Einspülen des Kohlepulvers mit einem Injektor ein Zeitraum von einer Minute benötigt und anschließend das Filter durch eine Umwälzung des Wassers bei einer Geschwindigkeit von 70 m/h 8 Minuten lang kondi-
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tioniert. Das Enae der Kondition! c-rung zeigt ,0ich durch den Rückgang des Trübungswertes an Filtcrausgang auf oder unter den des Rohwassers an.
Für den Filterbetrieb wird der Umv/älzkreislanf abgeschaltet und das Rohwasser mit der gewünschten, im Vergleich zur Einspülung im allgemeinen wesentlich verringerten Geschwindigkeit durchgesetzt. Bei der Rückspülung in Gegenrichtung v/erden die Kohleteilchen von der Filterschüttung abgetrennt. Die Kohle, die spezifisch schwerer als Wasser ist, wird rasch nach unten mitgerissen, während diese leichten Kunststoffkügelchen einen hohen Auftrieb besitzen und dem Wasserstrom bei der Rückspülung entgegenv/irken. Die Spülgeschwindigkeiten sollten so hoch sein, daß das Filterbett deutlich expandiert, etwa um 15 bis 20Jo. Es wurden bei Versuchen 5 bis 10 Minuten, lang mit einer Geschwindigkeit von etwa 100 m/h gespült. Die Kunststoffkügelchen befinden sich dann in einer Wirbelschicht, nehmen jedoch nach dem Abstellen des Spülwassers augenblicklich ihre Ausgangslage an.
Mit dem erfindungsgenäßen Verfahren können bochwirksame Aktivfilter mit guter Ausnutzung der Adsorptionskapazität hergestellt v/erden. Ohne Schwierigkeit ist eine Anpassung der wirksamen Materialien, vorzugsweise Adsorbent!en, an veränderte Erfordernisse, wie beispielsweise Wasserqualitätcn,
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jederzeit möglich und durch die Zugabe entsprechender Stoffe (möglicherweise im Gemisch) können die verschiedensten Wirkungen erreicht werden. So kann zur Entfernung von geruchs- und geschmacksbildenden Stoffen und insbesondere zur Entfernung von Chlor und unpolaren organischen Verbindungen Pulverkohle in das Filter eingelagert v/erden und zur Entfernung anderer organischer Verbindungen, insbesondere von organischen Säuren, pulverförmiges Aluminiumoxid auf das Trägermaterial im Filter aufgebracht vier den.
In entsprechender Weise ist es möglich, auch andere pulverförmige physikalisch/chemisch aktive Stoffe auf ein die Filterstruktureii bestimmendes Trägermaterial anzulagern, um auf diese Art und V/eise die entsprechenden Filterwirkungen zu erreichen.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren werden durch die kurzen Arbeitsperioden nicht nur hohe Kosten für die Vorhaltung großer Mengen teurer physikalisch/chemisch v/irksamer Stoffe vermieden. Gleichzeitig ist damit auf einfache Weise eine Anpassung an verschiedene Gegebenheiten und Erfordernisse durch den Einsatz verschiedener physikalisch/chemisch aktiver Stoffe möglich. Damit ergeben sich für das erfindungsgemäße Verfahren vielseitige Anwendungsmöglichkeiten.
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Claims (1)

  1. BLUMBACH -WESER · E3ERGEN · KRAMER 2628118 ZWlRN ER · HIRSCH
    PATENTANWÄLTE IN MÜNCHEN UND WIESBADEN
    Postadresse München: Palentconsul! 8 Münclirn ω Pjdeckestraßo -t3 telefon (089) 88 JoO6/883604 Telex 0.r,-212313 Postadresse Wiesbaden: Patenlconsult 62 Wiesbaden Sonnenbergnr SUnRt- 43 Telefon (06121) 562943/561998 Telex 04-1862V
    Dr. Klaus Haberer
    Obering. Ing. (grad.) Hans-Ulrich Klein
    Chem. Ing. (grad.) Sabine Normann
    Patentansprüche
    !I. Verfahren zur Herstellung von Aktivfiltern, vorzugsweise für die Aufbereitung von Wasser, dadurch gekennzeichnet, daß pulverförmige oder sehr feinkörnige, physikalisch/ chemisch aktive Stoffe, insbesondere Adsorbentien auf ein die Filterstrukturen bestimmendes Trägermaterial aufgebracht werden, indem die pulverförmigen Stoffe mit hoher Strömungsgeschwindigkeit dem Trägermaterial zugeführt werden, wodurch das Pulver möglichst gleichmäßig auf dessen Oberfläche verteilt wird und fest auf ihr haftet.
    2. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß die pulverförmigen Stoffe reversibel an das Trägermaterial angelagert werden, d.h. beim Umkehren der Ströraungsrichtung von diesem vollständig entfernt v/erden können.
    ri, \,>jei,,s . n;,-3rti -- Wic-ibad-.r;. E1J1WiC1I · Pr. Bcrcj-?n
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    J5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Filtrationsgeschwindigkeit durch die aufgebrachten pulverförmigen Stoffe hydraulisch weder nach oben noch nach unten begrenzt ist.
    4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, >
    dadurch gekennzeichnet,
    daß zur Bildung eines Aktivkohlefilters Pulverkohle j
    I auf der Oberfläche des Trägermaterials angelagert wird. '
    5. Verfahren nach Anspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Pulverkohle chargenweise in ein mit schwimmenden Filterstoffen gefülltes, aufwärts betriebenes, offenes oder geschlossenes Filter eingebracht wird.
    6. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung eines Aktivfilters zur Entfernung von organischen Verbindungen, insbesondere organischen Säuren, pulverförmiges Aluminiumoxid auf das Trägermaterial aufgebracht wird.
    7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
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    dadurch gekennzeichnet, daß als Trägermaterial vorzugsweise klein Kunststoffkugeln vorgesehen werden.
    8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7» dadurch gekennzeichnet, daß nach der Zugabe der aktiven Stoffe, ggf. als Suspension, das Wasser mit einer zur Arbeitsgeschwindigkeit vergleichsweise hohen Geschwindigkeit (bei Pulverkohle etwa 70 m/h) zur Konditionierung des Filters solange umgewälzt wird, bis keine Pulverteilchen mehr aus dem Filter ausgetragen werden.
    9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß inaktive und mit adsorbierten Inhaltsstoffcn beladene Pulverteilchen bei der Rückspülung des Filters von den schwimmenden Filterstoffen getrennt und restlos entfernt v/erden.
    10« Vorrichtung zur Durchfürung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
    dadurch gekennzeichnet, daß für mehrere Filtereinheiten ein gemeinsamer zu- und abschaltbarer Konditionierungskreislauf mit einer entsprechend stark ausgelegten Urn 1 aufpumpe zur Erzielung hoher Geschwindigkeiten vorgesehen ist.
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DE2628118A 1976-06-23 1976-06-23 Verfahren zur Herstellung eines regenerierbaren Aktivfilters Expired DE2628118C2 (de)

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