DE2647261C2

DE2647261C2 - Tiefbettfilter

Info

Publication number: DE2647261C2
Application number: DE2647261A
Authority: DE
Inventors: Gene Birmingham Mich. Hirs
Original assignee: Amsted Industries Inc Chicago Ill; Amsted Industries Inc
Current assignee: Mann and Hummel GmbH
Priority date: 1976-02-12
Filing date: 1976-10-20
Publication date: 1985-04-04
Also published as: FR2340759B1; IT1086852B; US4190533A; JPS5298270A; CA1080132A; FR2340759A1; DE2647261A1; GB1564812A

Description

Die Erfindung betrifft ein Tiefbettfilter mit zwei vertikal übereinander angeordneten, einander berührenden Filterschichten, wobei das Filtermedium der unteren Filterschicht aus Körnern eines spezifischen Gewichts von mehr als 1,4 kp/dm³ besteht und das Filtermedium der oberen Schicht aus weitgehend gleichformigen synthetischen Körnern besteht, die gröber als die Körner der unteren Schicht und wasserbenetzbar sind, und mit einer Rückspüleinrichtung zum Aufschwemmen der Filterschichten und Entfernen von Schmutz.

Ein Tiefbettfilter dieser Gattung ist aus der US-PS 38 14 247. Bei diesem Tiefbettfilter besteht die untere Filterschicht aus im wesentlichen gleichförmigen Körnern eines spezifischen Gewichts von mehr als 2,1, während die obere Filterschicht aus gröberen Körnern eines spezifischen Gewichts von 0,9 bis 1,6 besteht. Hierbei ist eine Rückspüleinrichtung vorgesehen, die die obere Filterschicht beim Rückspülvorgang aus dem Filterbett herausführt und in einem Kreislauf außerhalb des Filterbetts umlaufen läßt. Um ein Vermischen der beiden Filterschichten beim Rückspülvorgang zu vermeiden, darf die Rückspülgeschwindigkeit nicht zu hoch gewählt werden.

Dieser außerhalb des Filterbettes erfolgende Rückspülvorgang erfordert einen entsprechenden apparatemäßigen wie auch verfahrenstechnischen Aufwand, der sowohl die Herstellung wie auch die Benutzung des vorbekannten Tiefbettfilters verteuert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Tiefbettfilter der eingangs angegebenen Gattung so weiterzubilden, daß Herstellungsaufwand und Benutzung vereinfacht werden.

Dies wird bei einem Tiefbettfilter mit den eingangs angegebenen Merkmalen erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Körner der unteren Filterschicht ungleichförmig sind, daß die Körner der oberen Filterschicht im wesentlichen symmetrisch ausgebildet sind, ein spezifisches Gewicht haben, das zwischen 1,05 und 1,4 kp/dm³ liegt und in keinem Fall kleiner als das der zu filternden Flüssigkeit ist, und einen Gleichheitskoeffizienten von im wesentlichen 1 besitzen, daß die Rückspüleinrichtung beide Filterschichten innerhalb des Filterbettes derart rückspült, daß die beiden Filtermedien sich in getrennte Schichten rückbilden, jedoch sich innerhalb ihres Berührungsbereiches miteinander vermischen, und die Porosität der oberen FiKerschicht aufgrund der Gleichförmigkeit der Körner hinsichtlich Größe und Form im wesentlichen wieder dieselbe wird wie vor dem Filtern.

Der Gleichheitskoeffizient ist hierbei definiert als Verhältnis von der 60% der Kömer durchlassenden Sieböffnung (in mm) zu der 10% durchlassenden Sieböfihung (in mm).

Die vorliegende Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß bei Einhalten der oben angegebenen Parameter ein Rückspulen der oberen Filterschicht außerhalb des Filterbettes nicht erforderlich ist, daß vielmehr bei Einhalten dieser Parameter beide Filterschichten im Filterbett selbst gewaschen werden können. Wie sich in der Praxis gezeigt hat, ist dies deshalb möglich, weil selbst bei relativ hohen Durchsatzgeschwindigkeiten der Rückspülflüssigkeit eine Vermischung der beiden Filterschichten nur in ihrem Berührungsbereich stattfindet. Dennoch ist die Porosität aeroberen Filterschicht nach dem Rückspülvorgang im wesentlichen die gleiche wie bei Beginn des Filtervorganges. Durch die Erfindung lassen sich somit sowohl Herstellung wie auch Benutzung des Tiefbettfilters erheblich vereinfachen.

Um das Grundprinzip der vorliegenden Erfindung zu illustrieren, wurden verschiedene Versuche durchgeführt. Das Ergebnis dieser Versuche wird im folgenden erläutert.

Eine erste Versuchsserie wurde mit zwei Versuchsfiltem durchgeführt; hierbei wurde verschmutzte Flüssigkeit für einen direkten Vergleich von derselben Quelle gleichzeitig den beiden Filtern zugeführt. Die Verschmutzung der Flüssigkeit auf Wasserbasis betrug 50 ppm (Teile pro Million) Kaolin, j ppm Aium und 10 ppm Fasern (Baumwollfasern). Die Filtrierströmungsgeschwindigkeit betrug 40,5 l/m² min., bezogen auf die Filterfläche.

Das erste Filter dieser Versuchsreihe (Filter Nr. 1) bestand aus einer 60,9 cm dicken Bodenschicht aus Sand einer Korngröße von 30 bis 50 mesh (0,35 bis 0,55 mm) und einer 30,45 cm dicken oberen Schicht von Anthrazit einer Korngröße von 16 bis 20 mesh (0,8 bis 1,2 mm); die Schichten waren an ihrer Berührungsfläche miteinander vermischt.

Das zweite Filter (Filter Nr. 2) bestand aus einer 60,9 em dicken Bodenschicht aus Sand einer Korngröße von 30 bis 50 mesh, einer 30,45 cm dicken Zwischenschicht aus Anthrazit einer Korngröße von 16,20 mesh und einer 22,85 cm dicken Schicht aus zylindrischen Nitrilgummi-Perlen, die sowohl eine Länge wie auch einen Durchmesser von 4,77 mm haben. Die Schichten waren wiederum an ihrer Berührungsfläche miteinander vermischt.

Die folgenden Ergebnisse wurden aufgezeichnet: Filter Nr. 1

Gesamtvolumen

verschmutzter

Flüssigkeit Trübungsgrad

J.T.U.

Druckabfall Gesamtfilter

kp/cm²

Filter Nr. 2

0,67
0,70

0,35 1,47

Gesamtvolumen
verschmutzter
Flüssigkeit
1

Trübungsgrad

J.T.U.

Druckabfall Gesamtfilter

kp/cm²

ö,5Ö
0,46
0,49
0,42
0,44

u, I^

0,14

0,175

0,21 Die Ergebnisse waren wie folgt: Filter Nr. 3

15

²⁵ Gesamtvolumen
verschmutzter
Flüssigkeit

Trübungsgrad

J.T.U.

Druckabfall Gesamtfilter

kp/cm²

¹⁰ 378,5 757,0 1135,5 1512 1S90 Filter Nr. 4

0,50
0,34
0,30
0,26
0,73

0,07

0,105

0,21

1,54

Gesamtvolumen
verschmutzter
Flüssigkeit

Trübungsgrad

J.T.U.

Druckabfall Gesamtfilter

kp/cm²

Diese Ergebnisse zeigen, daß das Filter Nr. 2, das ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt, einen Druckabfall von nur 0,14 kp/cm² über dem gesamten Filter nach einer Flüssigkeitsströmung von 757,01 erzeugte, im Vergleich zu eitern Druckabfall von 1,47 kp/cm² bei dem FiiterNr. laach dergleichen Strömungsmenge. Dieselben Ergebnisse ,eigen ferner, daß das FiiterNr. 2 einen Druckabfall von nurO,21 cm² nach einer Gesamtströmungsmenge von 4542,0 1 erzeugte.

Die Vorzüge der vorliegenden Erfindung sind daher angesichts dieser ersten Versuchsreihe offensichtlich.

Eine zweite Versuchsreihe wurde mit zwei verschiedenen Versuchsfiltern durchgeführt, mit Ergebnissen, die wiederum die Vorteile der vorliegenden Erfindung klar zeigen. Bei dieser zweiten Versuchsreihe wurde wieder verschmutzte Flüssigkeit durch die beiden Filter gleichzeitig hindurchgepumpt. Die Verschmutzung der wäßrigen Flüssigkeit dieser Versuchsreihe bestand aus 50 ppm Kaolin, 5 ppm Alum, und 2 ppm Fasern. Die Strömungsgeschwindigkeit betrug 40,5 l/m² min.

Das erste Filter dieser Versuchsreihe, Filter Nr. 3, bestand aus einer 60,9 cm dicken Bodenschicht aus Sand einer Korngröße von 30 bis 50 mesh und einer 30,45 cm dicken Schicht aus Anthrazit einer Korngröße von 16 bis 20 mesh. Das zweite Filter dieser Gruppe, Filter Nr. 4, bestand aus einer 60,9 cm dicken Schicht aus Sand einer Korngröße von 30 bis 50 mesh und einer 15,22 cm dicken Schicht aus zylindrischen Nitrilgummiperlen, die sowohl eine Länge und einen Durchmesser von 4,77 mm hatten. Wieder waren in beiden Filterbetten die beiden Filterschichten an der Berührungsfläche miteinander vermischt.

378,5
757,0

1512

1890

3785

7570

1,1

0,55

0,42

0,40

0,38

0,31

0,22

0,18

0,07 0,07 0,07 0,07 0,07 0,07 0,14 0,245

Diese Ergebnisse zeigen, daß das Filter Nr.4, das ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt, nur einen Druckabfall von 0,07 kp/cn?² nach einer Flüssigkeitsströmung von 1890 1 erzeugte, im Vergleich zu einem Druckabfall von 1,54 kp/cm² bei dem FiiterNr. 3 nach der gleichen Flüssigkeitsmenge. Ferner zeigen diese Ergebnisse, daß das FiiterNr. 4 schließlich einen Druckabfall von nur 0,245 kp/cm² nach einer Gesamtmenge von 1135,51 erzeugte. Diese Ergebnisse verdeutlichen erneut die Vorteile der vorliegenden Erfindung, wie sie durch die zylindrischen Nitrilgummiperlen erzielt werden. Weitere ähnliche Versuche wurden mit Glasperlen durchgerührt, und derselbe Trend einer geringeren Geschwindigkeit des Druckaufbaus wurde beobachtet.

Weitere Beobachtungen können anhand dieser Versuche gemacht werden. Zunächst zeigte jedes Paar von Versuchsfiltern vergleichsweise gute Abflußeigenschaften. Zweitens wurde jedes der Versuchsfilter nach einem Filtrierzyklus rückgespült, und zwar durch eine rückwärts gerichtete, expandierende Rückspülströmung, nach der die Filter für eine nachfolgende Filtrierströmung neu geformt wurden. Bei beiden Vcrsuchsfiltern 2 und 4 wurden die zylindrischen Perlen der oberen Filterschicht im wesentlichen an Ort und Stelle rückgespült und dann neu geformt, um eine hochporöse Einlaßfläche für die Aufnahme weiterer verschmutzter Flüssigkeitsströmung zu erzeugen.

65

Claims

Patentansprüche:

1. Tiefbettfilter mit zwei vertikal übereinander angeordneten, einander berührenden FHteischichten, wobei das Filtermedium der unteren Filterschicht aus Kömern eines spezifischen Gewichtes von mehr als 1,4 kp/dm³ besteht und das Filtermedium der oberen Schicht aus weitgehend gleichförmigen synthetischen Körnern besteht, die gröberals die Körner der unteren Schicht und wasserbenetzbar sind, und mit einer Rückspüleinrichtung zum Aufschwemmen der Filterschichten und Entfernen von Schmutz, dadurch gekennzeichnet, daß die Körner der unteren Filterschicht ungleichförmig sind, daß die Körner der oberen Filterschicht im wesentlichen symmetrisch ausgebildet sind, ein spezifisches Gewicht haben, das zwischen 1,05 und 1,4 kp/dm³ liegt und in keinem Fall kleiner als das der zu filternden Flüssigkeit ist, und einen Gleichheitskceffizienten von im wesentlichen 1 besitzen» daß die Rückspüleinrichtung beide Filterschichten innerhalb des Filterbettes derart rückspült, daß die beiden Filtermedien sich ingetrennte Schichten rückbilden, jedoch sich innerhalb ihres Berührungsbereiches miteinander vermischen, und die Porosität der oberen Filterschicht aufgrund der Gleichförmigkeit der Körner hinsichtlich Größe und Form im wesentlichen wieder dieselbe wird wie vor dem Filtern

2. Tiefbettfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Körner der oberen Filterschicht zylindrisch ausgebildet sind.

3. Tiefbettfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Körner der oberen Filterschicht im wesentlichen kugelförmig ausgebildet sind.