DE2746280A1

DE2746280A1 - Fuellung fuer rieselfilter und eine oder mehr solche aufweisendes rieselfilter

Info

Publication number: DE2746280A1
Application number: DE19772746280
Authority: DE
Inventors: Gianfranco Dipl Chem D Liberti; Fabrizio Pedretti
Original assignee: Montedison SpA
Current assignee: Montedison SpA
Priority date: 1976-10-19
Filing date: 1977-10-14
Publication date: 1978-04-20
Also published as: BE859902A; FR2368442B1; GB1561199A; FR2368442A1; ES463329A1; IT1070936B; DE7731840U1

Description

DVi. STEPHAN G. BESZEDES PATENTANWALT

b060 DACHAU BEI MÜNCHEN

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Girozentral·, MOnchen)

P 1 011

Beschreibung

zur Patentanmeldung

MONTEDISON S.p.A

Milano, Italien

betreffend

Füllung für Rieselfilter und eine oder mehr solche aufweisendes Kieselfilter

Die Erfindung betrifft eine Füllung für Rieselfilter, insbesondere eine solche, welche sich zur biologischen Reinigung von Industrieabwässern beziehungsweise gemeindlichen Abwässern eignet, sowie ein eine oder mehr solche enthaltendes Rieselfilter.

Die Verwendung von Rieselfiltern zur Reinigung von Ab-

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wässern durch biologische Oxydation der in ihnen enthaltenen organischen Materialien ist wohlbekannt.

Rieselfilter bestehen im allgemeinen aus einem mit einem Material mit einer großen spezifischen Oberfläche gefüllten Turm.

Es werden regellos angehäufte Steine, Schlacken und Raschig-Ringen ähnliche Kunststoffelemente als Füllungen verwendet.

Es ist auch bekannt, als Füllungen Kunststoffelemente, die in einer besonderen Weise geformt und zusammengebaut sind, so daß sie verwickelte beziehungsweise komplexe Füllungsstrukturen bilden, zu verwenden.

Das zu reinigende Wasser wird vom oberen Ende des Turmes durch Zerstäuber oder durch Dreh- beziehungsweise Schwingarme auf die freiliegenden Oberflächen der Füllung hinuntergesprüht, wo es in Form eines Wasserfilmes in Berührung mit der Luft fließt.

Durch eine solche Berührung und infolge der im Wasser enthaltenen der biologischen Zersetzung zugänglichen organischen Materialien bildet sich spontan und wächst an den Füllungsmaterialoberflächen ein biologischer Filz, das heißt eine an der Füllungsoberfläche haftende Bakterienbevölkerung, welche unter Verwertung des im Wasser enthaltenen organischen Kohlenstoffes und Sauerstoffes wächst und sich fortpflanzt.

Daher wird der biologische Filz dicker und über einem bestimmten Wert verhindert er das Eindringen des Sauerstoffes in seine tieferen Schichten, die an der Füllungeoberfläche,

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die als Träger des biologischen Filzes wirkt, haften. Demzufolge beginnen sich diese untersten Schichten unter Erzeugung von Stickstoff und Methan anaerob zu zersetzen.

Die in dieser Weise gebildeten Stickstoff- und Methanblasen lösen den biologischen Filz ab und lassen so die Füllungsoberfläche zur Bildung eines neuen Filzes frei; so erneuert sich der biologische Filz ständig, weshalb das Rieselfilter sich automatisch regeneriert und seine Wirksamkeit beibehält.

Der von der Füllungsoberfläche losgelöste biologische Filz wird in Form von Flocken mit manchmal sogar verhältnismäßig großen Abmessungen vom Wasser mitgenommen und von diesem außerhalb des Turmes in einer geeigneten Klärvorrichtung getrennt.

Ein erheblicher Nachteil der bekannten Füllungen von Rieselfiltern besteht darin, daß ihre Hohlräume von den vom Wasser mitgenommenen biologischen Filzflocken leicht verstopft werden und so keine zur Sauerstoffzufuhr zum zu reinigenden Wasser notwendige Luftströmung erreicht wird. Auch läßt vielfach die mechanische Festigkeit gegenüber den Belastungen durch den biologischen Filz zu wünschen übrig. Ferner ist die Wasserverteilung an ihrer Oberfläche nicht gleich mäßig genug.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Behebung der Nachteile des Standes der Technik eine leicht und wirtschaftlich zu befördernde, aufzubauende und im Filterturm anzubringende überlegene Füllung für Rieselfilter mit einer großen spezifischen Oberfläche und einem hohen Naß von Hohlräumen, die als Ganzes eine Vielzahl von Hohlräumen mit solchen Abmessungen, welche ausreichen, um ihre Verstopfung durch die vom Wasser mitgenommenen biologischen Filzflocken

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zu verhindern und bo die zur Sauerstoffzufuhr zum zu reinigenden Wasser notwendige Luftströmung sicherzustellen, aufweist, eine mechanische Festigkeit, die hoch genug ist, um ein Zerquetschen beziehungsweise Brechen unter dem Gewicht des in seinen oberen Zonen gebildeten biologischen Filzes zu verhindern, hat, als Ganzes eine gleichmäßige Wasserverteilung an ihrer Oberfläche zustandezubringen vermag und so die unvermeidlichen Ungleichmäßigkeiten der Wasserverteilung bei der Zuführung am oberen Ende ausgleicht und einen niedrigen Druckabfall des Luftstromes herbeiführt und so eine hohe Verfügbarkeit von Sauerstoff bei allen Betriebsbedingungen sicherstellt, sowie ein ein oder mehr solche enthaltendes Rieselfilter zu schaffen.

Gegenstand der Erfindung ist eine Füllung aus mehreren mit Riffelungen versehenen Füllungselementen für Rieselfilter, welche dadurch gekennzeichnet ist, daß sie aus mindesten?? einem Paar von miteinander zu verbindenden Füllungsflächenelementen, von denen das eine auf seiner Oberfläche nur vertikale Riffelungen aufweist und das andere auf seiner Oberfläche horizontale Riffelungen in einer weiten mittleren Zone und vertikale Riffelungen in einer äußeren oberen Zone und einer äußeren unteren Zone hat, besteht.

Vorzugsweise haben die Riffelungen die Form von zickzackartigen griechischen Verzierungen (Greek fret) mit trapezförmigem Querschnitt.

Es ist auch bevorzugt, daß die vertikalen Riffelungen an mindestens einer ihrer Seiten Vorsprünge aufweisen.

Vorzugsweise ist die Füllung aus einem Kunststoff gefertigt.

Zweckmäßigerweise ist die Verbindung von ein Paar

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"* A

bildenden zwei Püllungsflachenelementen derart, daß ihre vertikalen Riffelungen zueinander parallel und spiegelsymmetrisch zur Verbindungsebene sind.

Es ist auch zweckmäßig, daß die Verbindung zwischen einer Mehrzahl von Paaren von Füllungsflächenelementen mittels Verbindungen jeweils zwischen einem Füllungsflächenelement mit horizontalen und vertikalen Riffelungen eines Paares und einem Füllungsflächenelement mit nur vertikalen Riffelungen eines anderen Paares ausgebildet ist, wobei die vertikalen Riffelungen dieser beiden benachbarten Füllungsflächenelemente zueinander parallel und spiegelsymmetrisch zur Verbindungsebene sind.

Gegenstand der Erfindung ist auch ein Rieselfilter, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß es eine oder mehr erfindungsgemäße Füllungen aufweist.

Die Erfindung wird an Hand der folgenden beispielhaften Darlegungen in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen näher erläutert.

Hierbei sind:

Figur 1 eine schematische Draufsicht einer Ausführungsform eines Püllungsflachenelementes der erfindungsgemäßen Füllung, dessen Oberfläche nur vertikale Riffelungen aufweist,

Figur 2 ein Schnitt durch die Figur 1 längs deren Linie II II,

Figur 3 ein Schnitt durch die Figur 1 längs deren Linie III III beziehungsweise III' III¹»

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Figur 4 eine Vergrößerung der Zone C der Figur 2,

Figur 5 eine schematische Draufsicht einer Ausführungsform eines Füllungsflächenelementes der erfindungsgemäßen Füllung, dessen Oberfläche horizontale Riffelungen in einer weiten mittleren Zone und vertikale Riffelungen in einer äußeren oberen Zone und einer äußeren unteren Zone hat,

Figur 6 ein Schnitt durch die Figur 5 längs deren Linie VI VI beziehungsweise VI¹ VI¹,

Figur 7 ein Schnitt durch die Figur 5 längs

deren Linie VII VII beziehungsweise

VIl' VII' und

Figur 8 eine schematische axonometrische beziehungsweise isometrische Ansicht, teilweise in senkrechtem Schnitt, einer Vielzahl von miteinander verbundenen Paaren von Füllungsflächenelementen der Figuren 1 und 5 im Zusammenbau zum Füllen eines Rieselfilters.

Die dargestellte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Füllung für Rieselfilter besteht aus einem Füllungsflächenelement 1 (Figuren 1, 2, 3 und 4) und einem anderen Füllungsflächenelement 2 (Figuren 5» 6 und 7)» die miteinander zu einem Paar 5, wie es in Figur 8 dargestellt ist, zu verbinden sind.

Das eine Füllungsflächenelement 1 hat an seiner Oberfläche nur vertikale Riffelungen 4, während das andere Füllungsflächenelement 2 an seiner Oberfläche mit horizontalen Riffelun gen 5 in einer weiten mittleren Zone A und mit vertikalen

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Riffelungen 6 in zwei äußeren Zonen, nämlich einer oberen Zone B und einer unteren Zone B¹, versehen ist.

Die hier verwendeten Ausdrücke "vertikal" und "horizontal" sind als sich auf die Betriebsstellung der Füllung im Rieselfilter, wie sie in Figur 8 axonometrisen dargestellt ist, beziehend zu verstehen.

Sowohl die vertikalen Riffelungen 4-, 6 als auch die horizontalen Riffelungen 5 haben vorzugsweise die Form von zickzackartigen griechischen Verzierungen mit trapezförmigem Querschnitt.

Die vertikalen Riffelungen 4, 6 haben an mindestens einer ihrer Seiten eine Reihe von Vorsprüngen 7 aus dem Material, aus welchem die Füllungsflächenelemente 1, 2 gefertigt sind. Diese Vorsprünge 7 vergrößern die spezifische Oberfläche und haben die Wirkung der Erleichterung der Verteilung der zu behandelnden Flüssigkeit über die ganze Oberfläche der Füllung und insbesondere der Erleichterung des Fließens der Flüssigkeit längs der horizontalen Riffelungen 5·

Die Füllungsflächenelemente 1, 2 sind aus einem mit der zu behandelnden Flüssigkeit zu vereinbarenden geeigneten Material gefertigt; so haben sich Kunststoffmaterialien, beispielsweise Polyvinylchlorid, Polyäthylen und Polystyrol, als für diesen Zweck geeignet erwiesen.

Die Riffelungen 4, 5» 6 sind nach herkömmlichen Verarbeitungßverfahren, beispielsweise nach dem Verfahren der Vakuumhitzeverformung von Kunststoffolien, gebildet worden.

Im allgemeinen haben die Füllungsflächenelemente 1, 2 eine quadratische oder rechteckige Form und die vertikalen

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Riffelungen 6 des zweiten Füllungsflächenelementes 2 erstrecken sich über eine Länge, die 1 bis 30% der Länge der vertikalen Riffelungen 4 des ersten Füllungsflächenelementes 1 betragen kann.

Die Abmessungen der Füllungsflächenelemente 1, 2 können je nach den Anforderungen variieren und dasselbe gilt für die Steigung und die Höhe ihrer Riffelungen 4, 5, 6.

Die Füllungsflächenelemente 1, 2 sind in der Weise miteinander verbunden (Figur 8), daß ihre vertikalen Riffelungen 4, 6 zueinander parallel und zur Verbindungsebene a a (Figur 8) spiegelsymmetrisch sind; so sind die

vertikalen Riffelungen 4 des einen Füllungsflächenelementes 1 senkrecht zu den horizontalen Riffelungen 5 des anderen Füllungsflächenelementes 2 angeordnet.

Eine solche an der Stelle der Verwendung der Füllung leicht durchzuführende Verbindung kann nach herkömmlichen Verfahrensweisen, wie durch Verkleben, bewerkstelligt worden sein.

Analog ist eine Mehrzahl von Paaren 3, 3'»..·· von

Füllungsflächenelementen 1, 2, V, 2', mi +einander

unter Bildung einer Füllungseinheit für Rieselfilter verbunden, wie es in der Figur 8 dargestellt ist.

Eine solche Verbindung (Figur 8) ist zwischen dem zweiten Füllungsflächenelement 2 mit horizontalen und vertikalen Riffelungen 5> 6 eines Paares 3 und dem ersten Füllungsflächenelement 1' mit nur vertikalen Riffelungen 4 eines anderen Paares 3'; so sind die vertikalen Riffelungen 4, 6 der beiden benachbarten Füllungsflächenelemente 2, V zueinander parallel und zur Verbindungsebene b b spiegelsymmetrisch, während die horizontalen

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Riffelungen 5 des zweiten Füllungsflächenelementes 2 des einen Paares 3 demgemäß zu den vertikalen Riffelungen 4 des ersten Füllungsflächenelementes T des ersteren Paares 3' senkrecht angeordnet sind.

So hat die in Figur 8 dargestellte Füllungsteileinheit, welche einen Teil der Füllung eines Rieselfilters darstellt, klar ersichtlich eine obere äußere Zone und eine untere äußere Zone, bestehend aus miteinander nicht verbundenen vertikalen Kanälen mit hexagonalem Querschnitt, und eine weite mittlere Zone, bestehend aus vertikalen und horizontalen Kanälen mit komplexen Querschnitten, die gegenseitig miteinander in Verbindung stehen, zwischen den jeweiligen Füllungsflächenelementen 2, V,

Der Querschnitt der in den äußeren Zonen der Füllungsteileinheit vorliegenden hexagonalen Kanäle ist etwa das 2-fache des Mindestquerschnittes der Kanäle in der mittleren Zone. Dies gestattet das Aufeinandersetzen der Füllungsteileinheiten beim Füllen des Kieselfilters ohne bedeutende Beschränkung des Durchschnittsquerschnittes der Kanäle und so die Verminderung der Möglichkeit der Verstopfung dee Filters durch die Flocken des biologischen Filzes. In den Rieselfiltern ist nämlich die etwaige Verstopfungszone im allgemeinen die Zone der Berührung zwischen den zwei aufeinandergesetzten Füllungsteileinheiten, wo die Kanäle nicht genau koaxial, sondern unvermeidlich gegeneinander versetzt sind.

Ferner wird die Erfindung an Hand des folgenden Beispieles näher erläutert.

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Beispiel

In diesem ist eine Reihe von Versuchen die biologische Reinigung eines Industrieabwassers unter Verwendung eines Laboratoriumsrieselfilters mit einer Füllung nach der Erfindung betreffend beschrieben.

Die Abmessungen des Filterturmes waren

19»5 cm χ 19»5 cm χ 300 cm entsprechend einem Querschnitt

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von 0,038 m und einem Volumen von 0,114 m .

Die Füllung bestand aus 15 aufeinandergesetzten Füllungsteileinheiten von 19,5 cm χ 19,5 cm χ 20 cm, welche durch Verbindung von Polyvinylchloridfüllungsflächenelementen mit einer Dicke von 0,25 mm und mit Riffelungen mit einer Steigung von 30 mm und einer Höhe von 17 nun erhalten wurden.

Die spezifische Füllungsoberfläche betrug 170 m /m .

Das Industrieabwasser bestand aus etwa 50 Gew.-# Hexamethylendiamin und 50 Gew.-% einer Mischung aus 2-Aminomethylcyclopentylamin und eis- und trans-1,2-Diaminocyclohexan; es zeigte als solches einen chemischen Sauerstoffbedarf (COD) von 1 800 g/l.

Fünf Anteile dieses Abwassers wurden mit mit Phosphorsäure versetztem Wasser als Nährmedium passend verdünnt, um sie auf die zur Zuführung zum Rieselfilter erforderlichen Werte des chemischen Sauerstoffbedarfes zu bringen, und ihr pH-Wert wurde mittels Salzsäure auf 7,2 bis 7»^ eingestellt.

Die Konzentrationen der Beschickungen am chemischen

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Sauerstoffbedarf sind in der zweiten Spalte der weiter unten folgenden Tabelle zusammengestellt, wobei in ihr in den einzelnen Spalten die Durchschnittswerte der Messungen, welche einmal täglich während der in der ersten Spalte angegebenen Anzahl von Tagen, während welcher der jeweilige Abwasseranteil dem Filter zur biologischen Reinigung zugeführt wurde, erfolgten, zusammengestellt sind.

Die Versuche wurden wie folgt durchgeführt.

Vor dem Beginn der Messungen wurde das Filter zwei Monate lang reifen gelassen.

Nach jeder Änderung der Konzentration des zugeführten Abwassers beziehungsweise der Beschickungsströmungsgeschwindigkeit desselben wurde das System etwa eine Woche sich stabilisieren gelassen.

Die zu behandelnde Flüssigkeit wurde dem Rieselfilter absatzweise zugeführt. Sie wurde mittels einer peristaltischen Pumpe aus einem Lagerbehälter kontinuierlich zu einem Zwischen- beziehungsweise Beruhigungsbehälter, in dem Mindest- und Höchstspiegel vorgesehen waren und weleher ein Nutzvolumen von etwa 250 cm hatte, gefördert. Durch die Berührung mit dem Höchstspiegel wurde eine Kreisel- beziehungsweise Zentrifugalpumpe, welche den Zerstäuber am oberen Ende des Filters versorgte, betätigt, während beim Erreichen des Mindestspiegels dieser Zerstäuber ausgeschaltet wurde.

Die Betriebezeiten betrugen 10 bis 40 Sekunden je nach dem

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Düsendurchmesser des verwendeten Zerstäubers und der vorgegebenen Beschickungsflüssigkeitskapazität der peristaltischen Pumpe, während die Beschickungszeiten des Zwischenbehälters 10 bis 30 Sekunden in Abhängigkeit nur von der Beschickungsflüssigkeitskapazität der peristaltiechen Pumpe waren.

Es wurden Vollstrahlzerstäuber mit quadratischem Sprühquerschnitt (1/8HH4, 8SQ-1/8HH6SQ - 1/4HH10SQ von Spray System Co.), die unter einem Druck von 0,4 Atm beschickt wurden, verwendet. Die behandelte Flüssigkeit wurde nicht im Kreislauf zurückgeführt.

Die bei den durchgeführten Versuchen erhaltenen Ergebnisse sind in der fünften Spalte der folgenden Tabelle zusammengestellt.

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- 13 Tabelle

80981	Anzahl der Tage ■	Konzentration der Beschickung am chemischen Sauer stoffbedarf in mg/1	Organische Ladung der Beschickung in kg chemischer Sauerstoff bedarf/m^ FiltBifülLung/rag	Flüssige Ladung der Beschickung in nr/far Filtefüllvr-g/a&g	Entfernter chemischer Sauerstoffbedarf in kg chemischer Sauerstoffbe darf/fcr Eüterflülung/Tag
CT) ^*	8	890	5,72	6,42	1,80
0872	11	445	5,64	12,68	1,76
	12	250	4,72	18,90	1,73
	28	1 475	9,14	6,21	1,89
10	713	13,45	18,94	2,17

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In der obigen Tabelle bedeutet also der Ausdruck "organische Ladung der Beschickung" die Menge des in der Beschickungsflüssigkeit enthaltenen chemischen Sauerstoffbedarfes in Kilogrammen, bezogen auf 1 m der Filterfüllung und 1 Tag. Der Ausdruck "flüssige Ladung der Beschickung" bedeutet die Menge der zu behandelnden Flüasigkeit in Kubikmetern, bezogen auf 1 nr Filterfüllung und 1 Tag. Schließlich bedeutet der Ausdruck "entfernter chemischer Sauerstoffbedarf" die Menge des aus der Beschickungsflüssigkeit durch die Behandlung entfernten chemischen Sauerstoffbedarfes in Kilogrammen, bezogen auf 1 nr Filterfüllung und 1 Tag.

Patentansprüche

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Claims

Patentansprüche

Füllung aus mehreren mit Riffelungen versehenen Füllungselementon für Rienelfilter, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus mindestens einem Paar (3) von miteinander zu verbindenden Füllungsflächenelementen (1, 2), von denen das eine (1) auf seiner Oberfläche nur vertikale Riffelungen (4) aufweist und das andere (2) auf seiner Oberfläche horizontale Riffelungen (5) in einer weiten mittleren Zone (Λ.) und vertikale Riffe lungen (6) in einer äußeren oberen Zone (B) und einer äußeren unteren Zone (B¹) hat, besteht.
2.) Füllung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Riffelungen (4-, 5, 6) die Form von zickzackartigen griechischen Verzierungen mit trapezförmigem Querschnitt haben.
3.) Füllung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die vertikalen Riffelung;en (4, 6) an mindestens einer ihrer Seiten Vorsprünge (7) aufweisen.
4.) Füllung nach Anspruch 1 bis 3% dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einem Kunststoff gefertigt ist.
5.) Füllung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung von ein Paar (3) bildenden zwei Füllungsflächenelementen (1, 2) derart ist, daß ihre vertikalen Riffelungen (4, 6) zueinander parallel und spiegelsymmetrisch zur Verbindungsebene sind.
6.) Füllung nach Anspruch 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen einer Mehrzahl von Paa-

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ORIGINAL INSPECTED

ren (3» 3' n ) ^von Füllungsflächenelemen-

ten (1, 2; 1', 2'....) mittels Verbindungen jeweils zwischen einem Püllungsflachenelement (2) mit horizontalen und vertikalen Riffelungen (5» 6) eines Paares (3) und einem Füllungsflächenelement (V) mit nur vertikalen Riffelungen (4) eines anderen Paares (3¹) ausgebildet ist, wobei die vertikalen Riffelungen (4, 6) dieser beiden benachbarten Püllungsflachene lerne nte (2, V) zueinander parallel und spiegelsymmetrisch zur Verbindungsobene sind.
7.) Bieselfilter, dadurch gekennzeichnet, daß es eine oder mehr Füllungen nach Anspruch 1 bis 6 aufweist

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