DE2758400C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Reinigen einer Schwebestoffe enthaltenden, im Gegenstrom zu einem partikelförmigen Filtermaterial geführten Flüssigkeit, bestehend aus einer das Filtermaterial enthaltenden Reinigungssäule, einem Einlaß für die Flüssigkeit im unteren Bereich der Reinigungssäule, einer Sammeleinrichtung für die Flüssigkeit im oberen Bereich der Reinigungssäule, einem Filtermaterial-Auslaß am unteren Ende der Reinigungssäule, der durch ein Rohr mit dem Filtermaterial-Einlaß der Regeneriersäule verbunden ist, und einer Rückführleitung von der Regeneriersäule zum oberen Ende der das Filtermaterial enthaltenden Reinigungssäule.

In der US-Patenschrift 35 12 640 wird ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Reinigen einer Flüssigkeit, wie etwa Abwasser oder industrielle Abwässer beschrieben, wobei die Flüssigkeit nach oben durch ein Bett eines Reinigungsmittels in einer Behandlungssäule geführt wird, eine gereinigte Flüssigkeit aus dem Bett vor dem Erreichen der Oberfläche des Bettes abgezogen und eine bestimmte Menge der abgezogenen Flüssigkeit von oben auf das Bett gepumpt wird, um eine möglicherweise eintretende Fluidisierung und/oder Expansion der das Bett bildenden reinigenden Partikel zu vermeiden. Weiterhin sind bereits Verfahren bzw. Vorrichtungen bekannt (US-PS 35 12 641 und DE-OS 25 40 020), bei denen eine Flüssigkeit im Gegenstrom-Filterbett- Verfahren gereinigt wird, wobei eine Regeneration bzw. Rückwaschung des in einer Reinigungssäule verschmutzten Filtermaterials in einer Regeneriersäule bzw. in einer Rückwaschkolonne erfolgt. Bei den Reinigungssäulen solcher Vorrichtungen tritt häufig das Problem auf, daß sich im Bereich des Zulaufs der zu reinigenden Flüssigkeit derart starke Verschmutzungen und Verklebungen des Filtermaterials ergeben, daß eine problemlose Abführung des zu erneuernden Filtermaterials nicht möglich ist. Darüber hinaus kann es auch an anderen Stellen der Reinigungssäule im Filtermaterial zu Stockungen kommen, die ein Nachrutschen des Filtermaterials von oben nach unten behindern. Schließlich ist es auch erforderlich, die zu reinigende Flüssigkeit derart in das Filtermaterial einzuspeisen, daß ein möglichst großflächiger Kontakt mit den Filterpartikeln erfolgt, ohne daß dabei jedoch das Filtermaterial durch eine zu große Verwirbelung fluidisiert wird.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Reinigungssäule der eingangs genannten Art derart auszubilden, daß ein Verkleben der verschmutzten Filterpartikel insbesondere im Zulaufbereich der zu reinigenden Flüssigkeit sicher vermieden wird, damit ein problemloser Abzug von verschmutztem Filmmaterial vom unteren Bereich der Reinigungssäule möglich ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß im unteren Bereich der Reinigungssäule ein Verteilerelement mit konischer - vorzugsweise doppelt konischer - Form angeordnet ist und der Einlaß für die Flüssigkeit als in der Längsachse der Reinigungssäule sich erstreckendes Zulaufrohr ausgebildet ist, das mit seiner Öffnung nach unten im Abstand zu der gegenüberliegenden, aufwärts weisenden Spitze des Verteilerelementes angebracht ist.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung können suspendierte Feststoffe, also vor allem, Schwebestoffe, von eine Korngröße von 2 bis 5 Mikrometer zufriedenstellend und wirksam aus der zu reinigenden Flüssigkeit entfernt werden, während bei bisher bekannten Reinigungssäulen die Entfernung von Schwebestoffen mit einer Korngröße von 10 bis 20 Mikrometer nur schwer möglich war.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigt:

Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt einer Reinigungsvorrichtung, in der die Erfindung anwendbar ist;

Fig. 2 ein Diagramm zur Erläuterung der Öffnungs- und Schließzeiten verschiedener in der Vorrichtung nach Fig. 1 verwendeter Ventile; und

Fig. 3 einen schematischen Längsschnitt einer Ausführungsform einer Reinigungssäule für die erfindungsgemäße Vorrichtung.

Die Reinigungsvorrichtung gemäß Fig. 1 weist eine Reinigungssäule, im Ganzen mit 10 bezeichnet, sowie eine Regeneriersäule auf, die im Ganzen mit 50 bezeichnet ist. Die Reinigungssäule 10 ist ein im wesentlichen langgestreckter Behälter mit an sich beliebigem Querschnitt, also beispielsweise kreisförmigen oder quadratischem Querschnitt, und beliebiger Form mit einem am Boden bei 12 nach unten konisch zulaufenden Abschnitt in im wesentlichen komplementärer Relation in der Querschnittdarstellung zu derjenigen des Rumpfes des Gefäßes. Die Reinigungssäule 10 besitzt eine Zufuhröffnung 14 am Kopf, durch welche eine Menge Reinigungsmittel wie weiter unten beschrieben kontinuierlich oder intermittierend in das Innere der Reinigungssäule 10 zugeführt wird. Die Reinigungssäule 10 weist ferner eine Übergabeöffnung 16 an der Spitze ihres nach unten abgeschrägten Abschnittes 12 auf, durch welche eine gewisse Menge Reinigungsmittel in die Regeneriersäule 50 abgegeben wird.

Die Reinigungssäule 10 besitzt ferner eine Flüssigkeits- Einlaßöffnung 18 an einer Stelle in der Nähe und oberhalb der Abgabeöffnung 16, welche mit dem Inneren der Reinigungssäule 10 über einen Flüssigkeits-Verteiler 20 in Verbindung steht. Die Reinigungssäule 10 weist ferner einen Flüssigkeitsauslaß 22 an einer Stelle in der Nähe des Kopfes und über dem Flüssigkeitseinlaß 18 auf, welche mit dem Inneren der Reinigungssäule 10 über einen Flüssigkeits- Sammler 24 etwa in Form eines siebartigen Rohres in Verbindung steht. Im Inneren der Reinigungssäule 10 befindet sich ein Bett an Reinigungsmittel M, das von einer Masse an reinigenden Partikeln gebildet wird, die Menge des verwendeten Reinigungsmittels wird noch später erläutert.

In der so weit beschriebenen Vorrichtung kann eine zu reinigende Flüssigkeit, welche beispielsweise aus einem Flüssigkeitsreservoir 30 über eine Zugabepumpe 28 und ein Zuleitungsrohr 26 über den Flüssigkeitseinlaß 18 zugeführt worden ist, durch den Flüssigkeits-Verteiler 20 gleichförmig verteilt werden, dann durch das Reinigungsmittel- Bett M nach oben strömen und nach Reinigung die Reinigungssäule 10 durch den Flüssigkeitsauslaß 22 über den Flüssigkeits- Sammler 24 verlassen.

Das das Bett bildende Reinigungsmittel kann ein beliebiges Filtermaterial sein, wie etwa Sand, Anthrazit, Glas oder Porzellan, oder kann ein absorbierendes Mittel sein, wie etwa Aktivkohle, aktivierte Tonerde, Silika-Gel, synthetischer Zeolit oder Kunstharz.

Bei einer Reinigungssäule 10 gemäß Fig. 3 für die erfindungsgemäße Vorrichtung wird das Reinigungsmittel in der Reinigungssäule in der Form eines Filmmaterials verwendet, dessen physikalische Eigenschaften sich sehr leicht verändern, wenn die in die zu reinigenden Flüssigkeit enthaltenen Schwebstoffe von den Filterpartikeln über längere Zeit hin aufgenommen werden, so daß die Möglichkeit besteht, daß das Bett an Filtermaterial in der Säule sich während der Abgabe durch die Auslaßöffnung 16 nicht gleichförmig nach unten bewegt. Diese Möglichkeit kann im wesentlichen dadurch ausgeschaltet werden, daß die Reinigungssäule 10 wie in Fig. 3 dargestellt ausgeführt wird.

Gemäß Fig. 3 enthält die Reinigungssäule 10 ein erstes Verteilerelement 78, das in der Reinigungssäule 10 in der Nähe ihres Bodens und in Ausrichtung mit der Abgabeöffnung 16 positioniert ist. Dieses erste Verteilerelement 78 wird in der Form eines sogenannten Rektifizierapparates von konischer, umgekehrt konischer oder doppelt konischer Form mit gemeinsamer Basis verwendet, der so gebaut ist, daß er die Flüssigkeit und/oder die Filterpartikel nicht hindurchläßt. Wie dargestellt, besteht das erste Verteilerelement 78 in der Form einer doppelt konischen Rektifiziervorrichtung.

Zusätzlich zur Verwendung des ersten Verteilerelementes 78 ist die Flüssigkeits-Zugabeöffnung 18, die in der Ausführungsform gemäß Fig. 1 in der Nähe des Bodens der Reinigungssäule 10 angeordnet ist, hier an einem oberen Abschnitt der Säule 10, und zwar insbesondere an einer Stelle im wesentlichen in der Mitte zwischen der Mitte der Reinigungssäule 10 und ihrem Kopf angeordnet. Ein Zulaufrohr 26 für die Flüssigkeit erstreckt sich in die Reinigungssäule 10 durch die Zufuhröffnung 18 wasserdicht und ist so abgebogen, daß sich ein Abschnitt 26′ abwärts in Ausrichtung auf die Längsachse der Reinigungssäule 10 erstreckt und an einer Stelle endet, die um einen vorbestimmten Abstand zu den gegenüberliegenden, aufwärts weisenden Spitzen des ersten Verteilerelementes 78 einhält. Ein Abschnitt 26′ des Zulaufrohrs 26 trägt ein zweites Verteilerelement 80, das fest an dem Abschnitt 26′ befestigt ist und eine ebene Platte oder eine im wesentlichen kegelförmige Platte wie dargestellt sein kann. Vorzugsweise besitzt das zweite Verteilerelement 80 mehrere Perforationen 80 a von solcher Größe, daß die Filterpartikel nur beschränkt hindurchtreten können. Wenn gewünscht, kann jedoch das zweite Verteilerelement 80 wie bei dem ersten Verteilerelement 78 so ausgeführt sein, daß weder die Flüssigkeit noch die Filterpartikel hindurchtreten können. Wenn das zweite Verteilerelement 80 in der Form einer im wesentlichen kegelförmigen Platte benutzt wird, sollte es an dem Abschnitt 26′ des Zulaufrohres 26 in solcher Weise befestigt sein, daß eine Spitze des kegelförmigen zweiten Verteilerelementes 80 wie dargestellt nach oben weist.

Es braucht auch nicht immer nur ein einziges Verteilerelement 80 vorgesehen sein, vielmehr liegt es auch im Rahmen der Erfindung, mehrere solcher Elemente zu verwenden. Wenn mehrere zweite Verteilerelemente verwendet werden, können sie mit Abstand zueinander an dem Rohrabschnitt 26′ befestigt sein, wobei ihre Anzahl mit Rücksicht auf die Höhe der Reinigungssäule 10, den Durchmesser der Reinigungssäule 10 und/oder der Eigenschaften des Filtermaterials und/oder der zu reinigenden Flüssigkeit gewählt werden kann.

Bei der Reinigungssäule in der Form nach Fig. 3 wird die durch den Rohrabschnitt 26′ des Zulaufrohres 26 herangeführte zu reinigende Flüssigkeit nach unten auf die aufwärts weisenden Spitzen des ersten Verteilerelementes 78 zu austreten und werden radial nach außen und oben bezüglich des unteren offenen Endes des Rohrabschnittes 26′ in einer Weise verteilt, wie sie durch die gestrichelte Linie 82 angedeutet ist. Einiges von dem in der Reinigungssäule im Eintrittsbereich der Flüssigkeit liegenden Filtermaterial wird schnell durch die in der Flüssigkeit enthaltenen Schwebstoffe verunreinigt, weil ein Teil des im Eintrittsgebiet der Flüssigkeit vorhandenen Filterbettes in erster Linie zur Filtration der zu reinigenden Flüssigkeit benutzt wird. Für den Fall, daß keine Erneuerung des verschmutzten Filtermaterials ausgeführt wird, vergrößert sich die verschmutzte Zone des Filterbettes graduell nach oben. Demzufolge wird der Teil des Filterbettes im Eintrittsbereich der Flüssigkeit kontinuierlich oder intermittierend durch die Abgabeöffnung 16 in die Regeneriersäule 50 weitergegeben, ehe es für das Filterbett schwer wird, sich abwärts zu bewegen aufgrund der hohen Konzentration der aus der Flüssigkeit abgetrennten Schwebstoffe, und ehe die Filterpartikel demzufolge aneinanderkleben oder hängenbleiben.

Wenn der Teil des Filterbettes im Eintrittsbereich der Flüssigkeit in die Reinigungssäule 10 durch den Rohrabschnitt 26′ in der vorstehend beschriebenen Weise wie bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 entnommen wird, bewegt sich das Filterbett als Ganzes nach unten und jetzt gleitet eine gewisse Menge der Filterpartikel, die über dem zweiten Verteilerelement 80 liegen, auf dem zweiten Verteilerelement 80 in einer durch die Pfeile 84 angedeuteten Weise nach unten. In ähnlicher Weise wird der Boden des Filterbettes in der Reinigungssäule 10 während seiner Abwärtsbewegung gleichzeitig mit der Entnahme verunreinigter Filterpartikel gezwungen, in radiale Abwärtsrichtung sich zu bewegen und dann auf die Abgabeöffnung 16 zuzufließen, und zwar durch einen ringförmigen Zwischenraum zwischen dem ersten Verteilerelement 78 und der den zulaufenden Konus 12 bildenden Wand der Reinigungssäule 10. Daher kann die verschmutzte Zone des Filterbettes in der Reinigungssäule 10 im Eintrittsbereich der Flüssigkeit leicht in Unordnung geraten und damit die nachfolgende Entnahme durch die Abgabeöffnung 16 erleichtern.

Da jedenfalls das erste Verteilerelement 78 zufriedenstellend und wirksam zur Veränderung der Art des Abwärtsfließens der verschmutzten Filterpartikel zur Abgabeöffnung 16 dient, ohne daß die verschmutzten Filterpartikel zusammenflocken und koagulieren aufgrund der Viskosität der an den Filterpartikeln hängenden Schwebstoffe, ist insgesamt eine Verwendung des zweiten Verteilerelementes 80 nicht stets notwendig.

Die Erfindung ist natürlich auf Einzelheiten der vorstehend beschriebenen Ausführungsform nicht beschränkt. Beispielsweise braucht bei der Reinigungssäule 10 gemäß Fig. 3 das Verteilerelement 80 nicht stets vorhanden zu sein. In diesem Falle kann die Einrichtung so getroffen sein, daß das Flüssigkeits-Zulaufrohr 26 sich durch den Flüssigkeitseinlaß 18 hindurch erstreckt, der in diesem Falle an einer unteren Stelle der Säule 10 wie in Fig. 1 dargestellt vorgesehen ist, und kann sich dann abwärts im Zentrum der Säule 10 wenden und sich zum Boden der Säule 10 im wesentlichen in Ausrichtung auf die Ablaßöffnung 16 öffnen.

Alternativ ist es auch möglich, das zweite Verteilerelement 80 so auszulegen, daß es an einer Stelle im Inneren der Reinigungssäule 10 mittels radial auswärts von jedem Element 80 und von der Wand der Säule 10 abstehenden Armen gehalten wird, während das Flüssigkeits- Zulaufrohr 26 sich durch den Flüssigkeitseinlaß erstreckt, der wie in Fig. 1 dargestellt positioniert ist und dann so gebogen ist, daß es sich zum Boden der Reinigungssäule 10 im wesentlichen in Ausrichtung auf die Ablaßöffnung 16 öffnet.

Das Reinigungsbett in der Reinigungssäule 10 ist in obere und untere Schichten Ma und Mb unterteilt, die übereinander auf den jeweiligen Seiten des Flüssigkeits-Sammlers 24 angeordnet sind. Die obere oder Setzschicht Ma, die sich über dem Flüssigkeits-Sammler 24 befindet, dient dazu, die untere Schicht Mb des Bettes niederzudrücken und dadurch jede mögliche Fluidisierung und/oder Expansion der reinigenden Partikel zu vermeiden, was nämlich sonst beim Aufwärtsströmen der Flüssigkeit durch das Bett eintreten könnte. Dies gilt insbesondere in solchen Fällen, bei denen die Reinigungspartikel, die das Bett bilden, relativ geringes spezifisches Gewicht haben.

Wie dem Fachmann jedenfalls klar ist, wird mit zunehmender Betriebsdauer das Reinigungsmittel M stark von Schwebstoffen durchwandert, speziell im Bereich des Flüssigkeitseinlasses und speziell neben und oberhalb des Verteilerelementes 78. Eine gewisse Menge des auf diese Weise durch Schwebstoffe verschmutzten Reinigungsmittels wird periodisch zur Regeneriersäule 50 über die Abgabeöffnung 16 mittels eines Verbindungsrohres 32 abgegeben. Dazu ist ein Abschlußventil B in dem Verbindungsrohr 32 vorgesehen und wird während einer vorbestimmten Zeitspanne bei einem bestimmten Zeitpunkt geöffnet, so daß eine bestimmte Menge an Reinigungsmittel der Regeneriersäule 50 zugeführt werden kann. Natürlich kann das Schließventil B ein spulenbetriebenes Ventil, ein pneumatisch oder hydraulisch betätigtes Ventil sein, so daß die vorbestimmte Zeitspanne, während der das Ventil B geöffnet ist, und der zeitliche Abstand der Öffnungs- und Schließzeiten des Ventils B durch geeignete Programmierung eines Zeitgebers gesteuert werden kann.

Man bemerke, daß während der Abgabe des verschmutzten Reinigungsmittels aus der Abgabeöffnung 16 zur Regeneriersäule 50 die Zufuhr von Flüssigkeit aus der Pumpe 28 zum Flüssigkeitseinlaß 18 durch die Zuleitung 26 unterbrochen oder reduziert werden kann. Dies kann durch Schließen oder Regeln eines anderen Schließventils A geschehen, das in der Zuleitung 26 vorgesehen ist.

Die Regeneriersäule 50 hat die Form eines im wesentlichen langgestreckten Behälters mit an sich beliebigem Querschnitt, also beispielsweise kreisförmigem oder quadratischem Querschnitt, dessen Boden bei 52 nach abwärts konisch zuläuft. Die Regeneriersäule 50 besitzt eine Aufnahmeöffnung 54 an der Spitze, die mit der Übergabeöffnung 16 der Reinigungssäule 10 über das Verbindungsrohr 32 verbunden ist, und besitzt eine Abgabeöffnung 56 an der Spitze des abwärts konisch zulaufenden Abschnittes 52, durch welche das Reinigungsmittel nach Regeneration in Form eines Schlammes nach außen abgegeben und dann der Reinigungssäule 10 in noch zu beschreibender Weise zugeführt werden kann.

Die Regeneriersäule 50 besitzt ferner einen Flüssigkeitsauslaß 58 im wesentlichen in der Mitte der Höhe der Säule 50, der mit einem Siphon-Rohr 60 von der Form eines umgekehrten U in Verbindung steht, dessen vom Flüssigkeitsauslaß 58 wegweisendes Ende mit Abstand über einer Abgabeleitung 62 endet. Ein Teil des Siphonrohres 60, das dem Boden des U entspricht, ist so unterhalb der Kopfhöhe der Regeneriersäule 50 und über dem Flüssigkeitsauslaß 58 positioniert, daß die Oberfläche der Waschflüssigkeit, die in das Innere der Regeneriersäule 50 in noch zu beschreibender Weise eingeführt wird, durch eine Lage L definiert werden kann, die einen vorbestimmten Abstand von der Spitze der Regeneriersäule 50 einhält. Mit anderen Worten, das Siphonrohr 60 ist so ausgelegt, daß dann, wenn die Oberfläche der Waschflüssigkeit die Höhe L, die mit dem Boden des U des Siphonrohres im wesentlichen ausgerichtet ist oder geringfügig höher ist als dieser, erreicht, eine gewisse Menge Waschflüssigkeit in der Regeneriersäule 50 nach ihrer Verwendung zum Waschen des verschmutzten Reinigungsmittels in noch zu beschreibender Weise automatisch aus der Regeneriersäule 50 durch den Flüssigkeitsauslaß 58 über das Siphonrohr 60 aufgrund der Heberwirkung abgegeben werden kann.

In der Regeneriersäule 50 ist in einem unteren Bereich in der Nähe der Abgabeöffnung 56 ein Rektifizierapparat 64, der in der dargestellten Ausführungsform die Form eines Ringes mit mehreren radial nach auswärts sich erstreckenden nicht dargestellten Armen hat, wobei jeder mit einem Ende integral mit dem Ring ist und das andere Ende fest mit der die Regeneriersäule 50 bildenden Wand verbunden ist. Der ringförmige Rektifizierapparat 64 kann eine kreisförmige, quadratische oder polygonale Form haben und dient zur Verbesserung der Fluidisierung der verschmutzten Reinigungspartikel, wenn Druckluft in die Regeneriersäule 50 vom Boden in noch zu beschreibender Weise zur Fluidisierung der verschmutzten Reinigungspartikel in der Säule 50 zugeführt wird. Da der Rektifizierapparat 64 in der Regeneriersäule 50 in Ausrichtung mit der Abgabeöffnung 56 angeordnet ist, strömt Druckluft nach Zugabe in die Regeneriersäule 50 durch die Abgabeöffnung 56 durch die hohle Mitte der Rektifiziervorrichtung 64 und bewirkt, daß die verschmutzten Reinigungspartikel in der hohlen Mitte des Rektifizierapparates 64 sich aufwärts bewegen und dann nach Abwärtsbewegung außerhalb des Rektifizierapparats 64 zurück zur hohlen Mitte des Rektifizierapparats 64 wie durch die Pfeile angedeutet strömen. Durch die Verwendung des Rektifizierapparates 64 können auf diese Weise die schmutzigen Reinigungspartikel positiv fluidisiert werden, wodurch die Trennung der Schwebstoffe von den verschmutzten Reinigungspartikeln, die aus der Reinigungssäule 10 zur Regeneriersäule 50 herangeführt worden sind, erleichtert wird.

Die Abgabeöffnung 56 der Regeneriersäule 50 steht mit der Zugabeöffnung 14 über ein sich zunächst abwärts erstreckendes Ablaßrohr 66 sowie eine Rückkopplungsleitung 68 in Verbindung, deren eines Ende mit der Zugabeöffnung 14 der Reinigungssäule 10 verbunden ist. Das andere Ende der Rückkopplungsleitung 68 ist mit einem Ende der Ablaßleitung 66 über eine Strahlpumpe 70 verbunden, die eine mit dem Ablaßrohr 66 verbundene Ansaugöffnung aufweist, über die regeneriertes Reinigungsmittel aus der Ablaßöffnung 56 während der Öffnungszeiten des Schließventils E abgesaugt wird, und die eine Einlaßöffnung aufweist, die mit einer Transportflüssigkeitsquelle über ein Schließventil F in Verbindung steht, und die eine Abgabeöffnung aufweist, die mit der Rückkopplungsleitung 68 verbunden ist. Diese Strahlpumpe 70 ist bei einer Anordnung der Reinigungssäule 10 und der Regeneriersäule 50 direkt untereinander in axialer Ausrichtung ebenfalls direkt unter der Regeneriersäule 50 angeordnet, wobei die Ablaßöffnung 56 im wesentlichen mit der Ansaugöffnung der Strahlpumpe 70 ausgerichtet ist.

Ein Teil des Ablaßrohres 66 zwischen der Ablaßöffnung 56 und dem Schließventil E steht mit einer nicht dargestellten Druckluftquelle und einer nicht dargestellten Waschflüssigkeitsquelle über jeweilige Zuführungsrohre 72 und 74 in Verbindung, von denen jedes mit einem Durchflußregler C und D bestückt ist.

Nachdem verschmutztes Reinigungsmittel aus der Abgabeöffnung 16 in die Regeneriersäule 50 durch die Aufnahmeöffnung 54 während der Öffnungszeit des Schließventils B übergeben worden ist, werden Druckluft und Waschflüssigkeit nacheinander oder gleichzeitig der Regeneriersäule 50 von ihrem Boden her zugeführt, d. h. durch die Ablaßöffnung 56, um die verschmutzten Reinigungspartikel, die in dem unteren Bereich der Regeneriersäule 50 sich aufhalten, zu fluidisieren und zu waschen, so daß die Schwebstoffe von den fluidisierten Reinigungspartikeln abgetrennt werden können. In dem dargestellten Beispiel werden gemäß dem in Fig. 2 dargestellten Diagramm Druckluft und Waschflüssigkeit gleichzeitig der Regeneriersäule 50 über eine vorbestimmte Zeitspanne während der Anfangsstufe der Waschoperation zugeführt.

Nach einer vorbestimmten Zeitspanne, während der Druckluft und Waschflüssigkeit gleichzeitig der Regeneriersäuile 50 in der oben erläuterten Weise zugeführt werden, wird die Zufuhr von Druckluft zur Regeneriersäule 50 unterbrochen, die Zufuhr von Waschflüssigkeit jedoch aufrechterhalten. Nach der Unterbrechung der Zufuhr von Druckluft zur Regeneriersäule 50 durch die Ablaßöffnung 56 wird die Waschflüssigkeit der Regeneriersäule 50 durch die Ablaßöffnung 56 in solcher Menge zugeführt, daß die reinigenden Partikel in der Regeneriersäule 50 fluidisieren. Jetzt hebt sich die Oberfläche der in die Regeneriersäule 50 eingeleiteten Waschflüssigkeit nach Art eines Kolbenschubes und daher kann die die Schwebstoffe von den Reinigungspartikeln in relativ hoher Konzentration enthaltende Waschflüssigkeit im wesentlichen vollständig durch die nachfolgend zugeführte frische Waschflüssigkeit ersetzt werden. Wenn die Waschflüssigkeit in der Regeneriersäule 50 weiter ansteigt, werden die abgetrennten Schwebstoffe gezwungen, sich in einen oberen Bereich der Regeneriersäule 50 zu bewegen und dann über das Siphonrohr 60 zusammen mit der benutzten Waschflüssigkeit die Regeneriersäule 50 zu verlassen.

Da das verunreinigte Reinigungsmittel, das von der Reinigungssäule 10 zur Regeneriersäule 50 in der Form eines Schlammes, der dreckige Reinigungspartikel in hoher Konzentration enthält, zugeführt worden ist, ist die gleichzeitige Zugabe von Druckluft und Waschflüssigkeit während der Anfangsstufe des Waschens vorteilhaft für das Erleichtern der Abtrennung der Schwebstoffe von den Reinigungspartikeln, so daß die Konzentration des Schlammes erniedrigt wird. Wenn der von der Reinigungssäule 10 zur Regeneriersäule 50 herangeführte Schlamm nur eine geringe Konzentraton an dreckigen Reinigungspartikeln enthält, mag die Zufuhr nur von Druckluft ausreichen, wonach dann Waschflüssigkeit zugeführt wird.

Nach Ausführung des Waschens in der vorstehend beschriebenen Weise wird der Durchflußregler D in noch zu beschreibender Weise geschlossen, das Schließventil E wird geöffnet, so daß das regenerierte Reinigungsmittel durch die Ablaßöffnung 56 zur Strahlpumpe 70 am Schließventil E vorbei abgezogen werden kann. Das regenerierte Reinigungsmittel wird nach seinem Vermischen mit der Transportflüssigkeit, die durch Öffnen des Schließventils F herbeigebracht worden ist, in der Form eines Schlammes zur Zugabeöffnung 14 der Reinigungssäule 10 transportiert, und zwar über die Rückkopplungsleitung 68.

Zur Steuerung des Durchflußreglers D, der die Form eines elektromagnetisch betätigten Ventils hat, ist die Regeneriersäule 50 mit einem von einem Zeitgeber gesteuerten Pegelfühler 76 ausgerüstet, der ein elektrisches Abschaltsignal nur dann erzeugt, wenn der Pegel der Waschflüssigkeit in der Regeneriersäule 50 unter einen vorbestimmten Pegel La, der in Höhe des Flüssigkeitsauslasses 58 liegt, gefallen ist nach Auslaufen einer vorbestimmten Zeitspanne des Zeitgebers für den Pegelfühler 76. Mit anderen Worten, während der in dem Zeitgeber zur Steuerung des Pegelfühlers 76 eingestellten vorbestimmten Zeitspanne wird der Pegelfühler 76 inoperativ gehalten und erzeugt daher kein Abschaltsignal; dies wird jedoch nach Auslaufen der vorbestimmten, in dem Zeitgeber eingestellten Zeitspanne erzeugt.

Bei Auftreten dieses Abschaltsignals aus dem Pegelfühler 76 kann der Durchflußregler D geschlossen werden. Der Durchflußregler D wird also als Reaktion auf das Abschaltsignal aus dem Pegelfühler 76 geschlossen, und zwar nach Auslaufen der vorbestimmten, in dem Zeitgeber für den Pegelfühler 76 eingestellten Zeitspanne.

Die vorbestimmte in dem Zeitgeber für den Pegelfühler 76 eingestellte Zeitspanne, d. h. die vorbestimmte Zeitspanne, während der der Pegelfühler 76 inoperativ gehalten wird, kann so gewählt werden, daß die Abgabe benutzter Waschflüssigkeit über die Siphonleitung 60 ein oder mehrere Male während der kontinuierlichen Zugabe von Waschflüssigkeit in die Regeneriersäule 50 durch die Ablaßöffnung 56 stattfinden kann.

Nimmt man an, daß die vorbestimmte Zeitspanne, während der der Pegelfühler 76 inoperativ gehalten wird, so gewählt ist, daß die Abgabe benutzer Waschflüssigkeit über das Siphonrohr 60 mehrmals während dieser Zeitspanne stattfinden kann, dann ist dies aus folgendem Grunde möglich. Wegen des Siphonrohres 60, durch das die die abgetrennten Schwebstoffe enthaltende benutzte Waschflüssigkeit gleichzeitig mit dem Ansteigen des Pegels der Waschflüssigkeit in der Regeneriersäule 50 über dem Pegel L abgegeben wird, fällt der oberste Pegel der Waschflüssigkeit in der Regeneriersäule 50 nach unten in Richtung auf den Pegel La in Höhe des Flüssigkeitsauslasses 58 bei Abgabe der benutzten Waschflüssigkeit über das Siphonrohr 60 und nach Erreichen des Pegels La steigt wieder in Richtung auf den Pegel L während der fortgesetzten Zugabe von Waschflüssigkeit in der Regeneriersäule 50 durch die Auslaßöffnung 56 an. Mit anderen Worten, jedesmal wenn der oberste Pegel der Waschflüssigkeit in der Regeneriersäule 50 den Pegel L während der vorbestimmten Zeitspanne, die im Zeitgeber für den Pegelfühler 76 eingestellt ist, erreicht, fällt die Oberfläche der Waschflüssigkeit plötzlich nach unten auf den Pegel La zu ab, wobei ein Teil der Waschflüssigkeit über dem Pegel La durch das Siphonrohr 60 abgegeben wird, selbst wenn die Waschflüssigkeit kontinuierlich der Regeneriersäule 50 durch die Abgabeöffnung 56 zugeführt wird. Dazu ist das Siphonrohr 60 so ausgelegt, daß die Durchflußrate an benutzter Waschflüssigkeit durch das Rohr größer ist als die Zugeberate an frischer Waschflüssigkeit in die Regeneriersäule 50 durch die Ablaßöffnung 56.

Aus dem Vorstehenden ist deutlich geworden, daß während der kontinuierlichen Zugabe von Waschflüssigkeit in die Regeneriersäule 50 durch die Ablaßöffnung 56 während der vorbestimmten in dem Zeitgeber für den Pegelfühler 76 eingestellten Zeitspanne ein Teil der benutzten Waschflüssigkeit über dem Pegel La periodisch aus der Regeneriersäule 50 aufgrund der Heberwirkung abgegeben wird. Daher haben die von den verunreinigten Reinigungspartikeln in die Waschflüssigkeit abgetrennten Schwebstoffe in der Regeneriersäule 50 keine Zeit, zum Boden der Regeneriersäule 50 und herabzusinken und werden folglich aus der Regeneriersäule 50 im wesentlichen vollständig zusammen mit der benutzten Waschflüssigkeit herausgefördert.

Wenn das Schließventil A und das Schließventil B elektromagnetisch so gesteuert werden, daß das Ventil B öffnet, wenn das Ventil A schließt und umgekehrt, wie man leicht aus dem Diagramm der Fig. 2 erkennt. Natürlich können die Ventile A und B auch mechanisch entsprechend gekoppelt sein. Entsprechend können die Schließventile E und F elektromagnetisch oder mechanisch so gekoppelt sein, daß bei Öffnen des Ventils E das Ventil F gleichzeitig öffnet. Unabhängig von der Kopplung des Ventils E mit dem Ventil F kann das Ventil E entweder mit dem Pegelfühler 76 oder dem Durchflußregler D in solcher Weise gekoppelt sein, daß das Ventil E öffnen kann, wenn der Durchflußregler D schließt. Es wird jedoch vorgezogen, daß die Ventile D, E und F durch das Ausgangssignal des Pegelfühlers 76 gleichzeitig oder sequentiell gesteuert werden, welches als Reaktion auf den Abfall des Oberflächenpegels der Waschflüssigkeit in der Regeneriersäule 50 unter dem Pegel La erzeugt wird, was nach Auslaufen der vorbestimmten, in dem Zeitgeber für den Pegelfühler 76 eingestellten Zeitspanne stattfindet.

Die Betriebsweise der Reinigungsvorrichtung gemäß Fig. 1 wird in den folgenden Beispielen erläutert.

Beispiel 1

In einer Vorrichtung gemäß Fig. 1, in welcher die Reinigungssäule aus einem zylindrischen Gefäß mit 365 mm Innendurchmesser und die Regeneriersäule aus einem zylindrischen Gefäß mit 100 mm Innendurchmesser und 2000 mm Höhe besteht, mit einem im wesentlichen ringförmigen Rektifizierapparat, der in der Regeneriersäule in der Nähe des Bodens der Regeneriersäule positioniert ist, sowie mit einem Siphonrohr ausgerüstet ist, wurde industrielles Abwasser, das 43 ppm hochviskose Schwebstoffe von 2 bis 30 Mikrometer Partikelgröße enthielt, aufwärts durch ein Bett von sphärischen absorbierenden Partikeln von 1,4 mm durchschnittlicher Partikelgröße in der Reinigungssäule nach oben geführt mit einer aufwärts gerichteten Geschwindigkeit von 20 m/h, während das absorbierende Material in dem Bett durch Zugabe regenerierten absorbierenden Materials aus der Regeneriersäule in den Kopf des Bettes in der Reinigungssäule in Form eines Schlammes in einer Menge von 3 Litern pro 1,4 m³ industriellen Abwassers (im wesentlichen in Intervallen von 40 Minuten) zugeführt wurde, und wobei gleichzeitig das schmutzige Absorbermaterial aus dem Boden des Bettes in der Reinigungssäule in die Regeneriersäule mit gleicher Rate wie die Zugabe regenerierten Absorbermaterials abgezogen wurde. Die Übergabe des verunreinigten Absorberstoffes aus der Reinigungssäule in die Regeneriersäule wurde durch Ausnutzen der Schwerkraft und in Form eines Schlammes ausgeführt. Das Absorbermaterial, das das Bett in der Reinigungssäule bildet, war eine Masse aus kugeligen Aktivkohlestücken.

Verschmutztes Absorbermaterial, 3,0 Liter in Form eines Schlammes, wurden in der Regeneriersäule auf folgende Weise gewaschen. Die Druckluft wurde zunächst durch ein Bett des verschmutzten Absorbermaterials in der Regeneriersäule mit einer Geschwindigkeit von 5 Liter pro Minute (d.h. einer aufwärts gerichteten Strömung mit einer Geschwindigkeit von 38,2 m/h) über zwei Minuten lang hindurchgeführt, so daß die verschmutzten Absorberpartikel aufschwemmten bzw. fluidisierten durch den Rektifizierapparat in der durch die Pfeile in Fig. 1 angedeuteten Weise. Danach wurde Waschwasser nach aufwärts durch das verschmutzte Absorberbett mit einer Geschwindigkeit von 5 Litern pro Minute zur Fortsetzung der Waschung der beschmutzten Absorberpartikel in der Regeneriersäule hindurchgeführt. Das Waschwasser, das die Schwemmstoffe enthielt, die von den Absorberpartikeln in der Regeneriersäule abgetrennt worden waren, wurde im wesentlichen vollständig durch frisches Waschwasser ersetzt, das fortgesetzt zugeführt wurde. Wenn der Oberflächenpegel des Waschwassers den vorbestimmten Pegel (mit L in Fig. 1 bezeichnet) erreicht hatte, wurden 10 Liter des Waschwassers über das Siphonrohr aufgrund der Heberwirkung aus der Regeneriersäule entnommen. Nach zweimaliger Entnahme benutzten Waschwassers durch Heberwirkung über das Siphonrohr und nach anschließender Feststellung, daß der Oberflächenpegel des Waschwassers in der Regeneriersäule unter den in Fig. 1 mit La bezeichneten Pegel abgefallen war, wurde die Zugabe von Waschwasser in die Regeneriersäule unterbrochen und das Absorbermaterial in der Regeneriersäule wurde zu einer Strahlpumpe nach abwärts unter dem Einfluß der Schwerkraft fallen gelassen, von wo es zum Kopf des Absorberbettes in der Reinigungssäule als regeneriertes Absorbermaterial zurückgeführt wurde. Diese Sequenz des Betriebsablaufes wurde durch Verwendung eines Zeitgebers ensprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren gesteuert und die erfindungsgemäße Vorrichtung lief kontinuierlich über drei Wochen.

Die Schwebstoffe wurden von dem industriellen Abwasser pro Woche im Mittel auf 3,4 ppm entfernt und die Säuberungsrate betrug 92,1%.

Das aus der Reinigungssäule in die Regeneriersäule abgegebene verschmutzte Absorbermaterial enthielt die Schwebstoffe, die von dem industriellen Abwasser abgetrennt worden waren, in einer Menge von 18,4 g pro Liter Schlamm. Nach Regenerierung des verschmutzten Absorbermaterials jedoch stellt man fest, daß das regenerierte Absorbermaterial die Schwebstoffe in einer Menge von 0,18 g pro Liter Schlamm enthielt, was einer Abtrennrate während des Waschens von 99% entspricht. Das durch das Siphonrohr abgegebene Waschwasser enthielt 2732 ppm abgetrennter Schwebstoffe, und daher ist deutlich, daß die Konzentration der Schwebstoffe in dem gereinigten industriellen Abwasser 1/73 derjenigen des unbehandelten industriellen Waschwassers ist.

Beispiel 2

In Verwendung der Vorrichtung gemäß Beispiel 1 wurde ein industrielles Abwasser, das 35 ppm hochviskoser Schwebstoffe von 2 bis 30 Mikrometer Partikelgröße enthielt, durch ein Filtersandbett von 0,9 mm durchschnittlicher Partikelgröße von 1 m Höhe in der Reinigungssäule nach oben hindurchgeführt mit einer aufwärts gerichteten Geschwindigkeit von 20 m/h, während das das Bett bildende Filtermaterial durch Zugabe regenerierter Filtersande aus der Regeneriersäule zum Kopf des Bettes in der Reinigungssäule in der Form eines Schlammes mit einer Rate von 3,0 Litern pro 2 m³ industriellem Abwasser im wesentlichen in Intervallen von 60 Minuten aufgefüllt worden ist, und wobei gleichzeitig das verschmutzte Filtermaterial aus dem Boden des Bettes in der Reinigungssäule in die Regeneriersäule mit gleicher Rate wie die Zugabe regenerierten Filtermaterials in die Reinigungssäule abgezogen wurde. Die Übergabe des verschmutzten Filtermaterials aus der Reinigungssäule in die Regeneriersäule wurde durch Ausnutzen der Schwerkraft und in Form eines Schlammes bewirkt.

3,0 Liter schlammförmiges übertragenes verschmutztes Filtermaterial wurden in der Regeneriersäule auf folgende Weise gewaschen. Druckluft wurde zunächst durch ein Bett der verschmutzten Filtersande in der Regeneriersäule mit einer Geschwindigkeit von 15 Liter pro Minute (d.h. mit einer aufwärts gerichteten Strömungsgeschwindigkeit von 114,6 m/h) nach oben geführt und gleichzeitig Waschwasser mit einer Geschwindigkeit von 15 Litern pro Minute zugeführt. Die gleichzeitige Zugabe von Druckluft und Waschwasser geschah während 30 Sekunden, um die verschmutzten Filtersande in dem Rektifizierapparat in der durch Pfeile in Fig. 1 dargestellten Weise zu fluidisieren. Danach wurde die Zufuhr von Druckluft unterbrochen und nur Waschwasser wurde weiter zugegeben. Wenn der oberste Pegel des Waschwassers in der Regeneriersäule den vorbestimmten Pegel (L in Fig. 1) erreichte, wurden 10 Liter Waschwasser, das die abgetrennten Schwebstoffe enthielt, durch das Siphonrohr aufgrund der Hebewirkung herausgeführt, und wenn der oberste Pegel des Waschwassers unter den in Fig. 1 mit La bezeichneten Pegel abgefallen war, wurde die Zugabe von Waschwasser unterbrochen und das Filtermaterial in der Regeneriersäule wurde unter Ausnutzung der Schwerkraft zur Strahlpumpe fallen gelassen und von dort zum Kopf des Filterbettes in der Reinigungssäule als regeneriertes Filtermaterial zurückgeführt. Diese Betriebssequenz wurde mit Hilfe eines Zeitgebers entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren gesteuert, und die Vorrichtung wurde zwei Wochen lang kontinuierlich betrieben.

Die Schwebstoffe wurden aus dem industriellen Abwasser auf 2,0 ppm im Mittel für jede Woche entfernt, was einer Abtrennrate von 94,3% entspricht.

Das von der Reinigungssäule in die Regeneriersäule übergebene verschmutzte Filtermaterial enthielt vom industriellen Abwasser abgetrennte Schwebstoffe in einer Menge von 220 g pro Liter Schlamm verunreinigten Filtermaterials. Nach Regenerierung des verunreinigten Filtermaterials ergab sich, daß das regenerierte Filtermaterial Schwebstoffe in einer Menge von 0,2 g pro Liter Schlamm enthielt, so daß die Abtrennrate während des Waschens 99% betrug. Das über das Siphonrohr abgegebene Waschwasser enthielt 6540 ppm abgetrennte Schwebstoffe, und daher ist deutlich, daß die Konzentration der Schwebstoffe in dem gereinigten industriellen Abwasser 1/200 der Konzentration des unbehandelten industriellen Abwassers ist.

Obgleich die Übergabe des verunreinigten Reinigungsmittels aus der Reinigungssäule zur Regeneriersäule gemäß vorstehender Beschreibung intermittierend ausgeführt wurde, kann diese Übergabe auch kontinuierlich oder im wesentlichen kontinuierlich durchgeführt werden. Wenn intermittierende Übergabe gewünscht wird, ist das Schließventil A während der Öffnung des Ventils B vorzugsweise geschlossen. Obgleich oben weiter erwähnt wurde, daß der Pegelfühler 76 das Abschaltsignal als Reaktion auf den Abfall des obersten Pegels des Waschwassers in der Regeneriersäule unter den Pegel La erzeugt, kann der Pegelfühler 76 von solcher Art sein, daß er das Abschaltsignal als Reaktion auf das Ansteigen des obersten Pegels des Waschwassers innerhalb der Regeneriersäule über den Pegel La nach Ablauf der vorbestimmten Zeitspanne erzeugt, die in dem Zeitgeber des Pegelfühlers eingestellt worden ist.

Auf Wunsch können weiter eine oder mehrere Zwischenspeichertanks in dem Verbindungsrohr 32, dem Ablaßlohr 66 und/ oder der Rückkopplungsleitung 68 vorgesehen sein. Ferner kann das im Ablaßrohr 66 angeordnete Ventil E weggelassen sein und stattdessen kann das regenerierte Reinigungsmittel zur Spitze der Reinigungssäule durch die Leitung 68 nur dann transportiert werden, wenn das Ventil F geöffnet ist und den Durchtritt des Transportmittels bzw. der Transportflüssigkeit durch die Strahlpumpe 70 in die Leitung 68 erlaubt.

Claims (3)

1. Vorrichtung zum Reinigen einer Schwebestoffe enthaltenden, im Gegenstrom zu einem partikelförmigen Filtermaterial geführten Flüssigkeit, bestehend aus einer das Filtermaterial enthaltenden Reinigungssäule, einem Einlaß für die Flüssigkeit im unteren Bereich der Reinigungssäule, einer Sammeleinrichtung für die Flüssigkeit im oberen Bereich der Reinigungssäule, einem Filtermaterial-Auslaß am unteren Ende der Reinigungssäule, der durch ein Rohr mit dem Filtermaterial-Einlaß einer Regeneriersäule verbunden ist, und einer Rückführleitung von der Regeneriersäule zum oberen Ende der das Filtermaterial enthaltenden Reinigungssäule, dadurch gekennzeichnet, daß im unteren Bereich der Reinigungssäule (10) ein Verteilerelement (78) mit konischer - vorzugsweise doppelt konischer - Form angeordnet ist und der Einlaß für die Flüssigkeit als in der Längsachse der Reinigungssäule (10) sich erstreckendes Zulaufrohr (26, 26′) ausgebildet ist, das mit seiner Öffnung nach unten im Abstand zu der gegenüberliegenden, aufwärts weisenden Spitze des Verteilerelementes (78) angebracht ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Zulaufrohr (26, 26′) L-Form hat und wenigstens ein weiteres Verteilerelement (80) an dem axial verlaufenden Teil (26′) des Zulaufrohres befestigt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das weitere Verteilerelement (80) die Form einer kegelstumpffömigen Platte mit nach oben weisender Spitze hat, die vorzugsweise Perforationen (80 a) aufweist.