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Verfahren zum Beseitigen von suspendierten Fest-
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stoffen aus Flüssigkeiten Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum
Beseitigen von Feststoffen aus einer suspendierte Feststoffe (Schwebstoffe) enthaltenden
Flüssigkeit, in dem die Flüssigkeit durch ein Filterbett aus diskontinuierlichen
Polyurethanteilchen hindurchgeleitet wird.
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Auf dem Gebiet der Flüssigkeits- und Abwasserbehandlung stellt die
Filtration seit langem eines der Hauptverfahren zur Beseitigung von Schwebstoffen
aus Flüssigkeitsströmen dar. Insbesondere bei der Abwasserbehandlung ist das Vorhandensein
von Schwebstoffen häufig ein größeres Problem.
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Die Filtration wurde in großem Umfang eingesetzt, um die Schwebstoffkonzentration
in Flüssigkeitsströnien, beispielsweise kommunalem Abwasser und zur Wiederverwendung
bestimmtern Abwasser zu vermindern und/oder zu beseitigen. Bei derartigen
Anwendungen
wurden mit fallender und steigender Strömung arbeitende Sandfilter und Zweimedien-
oder Mischmedienfilter in erheblichem Umfang benutzt. Sie erwiesen sich im allgemeinen
als kosteneffektiv und wirkungsvoll im Einsatz. Dessen ungeachtet haben praktische
Erfahrungen gezeigt, daß Sand- und Mischmedienfilter zwar in der Regel Schwebstoffe
wirkungsvoll beseitigen, daß dies aber nur unter begrenzten Feststoffbeladungsbedingungen
gilt. In der Regel muß die Feststoffkonzentration des in das Filter eintretenden
Flüssigkeitsstroms unter etwa 100 bis 200 mg/l liegen. Bei Schwebstoffkonzentrationswerten
oberhalb dieses Grenzwertes neigt das Filterbett zu Verstopfungen; an dem Bett tritt
ein hoher Druckabfall auf.
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In den letzten Jahren wurden die Filtriervorgänge bei den vorstehend
genannten Anwendungen durch die Benutzung von Polyurethan als Filtrationsmedium
etwas verbessert. Im allgemeinen wird Polyurethanschaum in kleine Stücke geschnitten
und in einen Aufnahmebehälter zur Bildung des Filterbettes eingebracht. Abwasser
oder eine andere Schwebstoffe enthaltende Flüssigkeit wird dann durch das Bett hindurchgeführt,
wobei Schwebstoffe auf den Polyurethanteilchen abgesetzt werden. Die Schwebstoffe
verbleiben auf diese Weise auf den Polyurethanteilchen. Die Flüssigkeit, aus der
die Schwebstoffe ausgeschieden sind, durchläuft anschließend das Bett und wird als
Flüssigkeit ausgetragen,
die an suspendierten festen Schmutzstoffen
verarmt ist.
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Im allgemeinen führt der Einsatz von Polyurethanschaum als Filtrationsmedium
zu zahlreichen betriebstechnischen Vorteilen gegenüber Betten, bei denen Sand oder
konventionelle Mischmedien-Filtrationsstoffe vorgesehen sind. Dazu gehören höhere
Feststoffaufnahmefähigkeit, niedrigere Druckabfallverluste, größere Widerstandsfähigkeit
gegenüber Verstopfung und Beseitigung von zahlreichen löslichen organischen Schmutzstoffen
aus dem Flüssigkeitsstrom.
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Trotz der vielen betriebstechnischen Vorteile blieb jedoch die Regenerierung
des Polyurethanschaums, der bei dem Filtrationsvorgang mit suspendierten Feststoffen
beladen wurde, ein schwieriges Problem. Es wurden verschiedenartige Methoden in
Betracht gezogen, um das Polyurethanschaum-Filterbett zu regenerieren, das mit Schwebstoffen
während des Filtriervorgangs mindestens teilweise beladen wurde. Dazu gehören das
Rückspülen mit einem an Feststoffen verarmten Flüssigkeitsstrom, ein Verfahren,
wie es allgemein bei konventionellen Sand- und Mischmedien-Filtrationssystemen angewendet
wird.
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Bei einem Polyurethanschaum-Filterbett stellt jedoch das Rückspülen
ein besonderes Problem infolge der geringen Dichte des Polyurethanschaum-Filtrationsmediums
dar. Weil Polyurethan 3 eine wahre Dichte bis herab zu 16 bis 32 kg/m3 haben kann,
ist es im normalen Betrieb in der Regel erwünscht, Schwsbstairr
enthaltende
Flüssigkeit durch das Bett aus Polyurethanschaumstoff nach unten gerichtet hindurchzuleiten.
Ein Rückspülen eines solchen Filterbettes, bei dem ein Strom aus reiner Flüssigkeit
im Gegenstrom nach oben durch das Filterbett hindurchgeführt wird, erfordert für
gewöhnlich so hohe Strömungsgeschwindigkeiten durch das Bett, daß Polyurethanschaumteilchen
aus dem Bett herausgewaschen werden oder daß es zu einem Aufreißen des Bettes kommt,
wodurch große Hohlräume im Bett verbleiben, die zu Kurzschlüssen und anderen nachteiligen
Verhaltensweisen während des anschließenden Filtrationsvorgangs Anlaß geben.
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Wenn andererseits das Bett aus Polyurethanschaum in der gleichen Weise
regeneriert wird, wie der normale Filtrationsvorgang abläuft, d.h. indem ein Strom
aus an Feststoffen verarmter Flüssigkeit nach unten durch das mit Feststoffen beladene
Bett hindurchgeleitet wird, ist es in der Regel schwierig, Schwebstoffe in ausreichendem
Maße von den Polyurethanteilchen abzuspUlen, um das Bett für die anschließende Filtrationsstufe
in befriedigender Weise zu erneuern.
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Angesichts der vorstehend genannten Schwierigkeiten bei der Anwendung
des konventionellen Rückspülens im Falle eines Polyurethanschaum-Filterbettes sowie
mit Rücksicht auf die extrem niedrige Dichte des Polyurothonschom-Filtrtionsmediums
im Vergloich zu konventionellen Medien wurden
verschiedene Maßnahmen
für eine Kompressionsregenerierung des Polyurethanschaums in dem Filterbett vorgeschlagen.
Bei einer solchen Kompressionsregenerierung werden in der Regel mechanische Mittel
eingesetzt, um die Teilchen aus Polyurethanschaum auszupressen und dadurch das darin
enthaltene Wasser zusammen mit den abgeschiedenen Feststoffen aus den Polyurethanschaumteilchen
austuwringen. Obwohl ein solches Regenerierverfahren bei einer Filtrationseinheit
im Labor- oder Versuchsmaßstab leicht durchzuführen ist, haben die mechanische Kompliziertheit
und die damit verbundenen Investitionskosten für ein Auspressen der Schaumteilchen
in Polyurethanschaum-Filterbetten von industriellem Maßstab den Einsatz von Polyurethanschaum-Filterbetten
in der Praxis erheblich beschränkt.
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Der Erfindung liegt dementsprechend die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes
Verfahren zum Beseitigen von abgeschiedenen suspendierten Feststoffen von Polyurethanteilchen
in einem aus solchen Teilchen bestehenden Filterbett zu schaffen. Das Verfahren
soll nur ein sehr geringes Volumen an Regenerationsflüssigkeit erfordern.
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Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zum Beseitigen von Feststoffen
aus einer suspendierte Feststoffe enthaltenden Flüssigkeit. Dabei wird ein Filtrierbehälter
vorgesehen, der ein Filterbett aus diskontinuierlichen Polyurethanteilchen
enthält.
Die suspendierte Feststoffe enthaltende Flüssigkeit wird durch das in dem Filtrierbehälter
befindliche Filterbett hindurchgeleitet, um die Feststoffe auf den Polyurethanteilchen
abzuscheiden und eine an Feststoffen verarmte Flüssigkeit zu bilden, die aus dem
Filtrierbehölter ausgetragen wird, bis das Filterbett mit abgeschiedenen Feststoffen
mindestens teilweise beladen ist. Dann wird der Flüssigkeitsstrom durch das Filterbett
abgeschaltet. Abgeschiedene Feststoffe werden von den diskontinuierlichen Polyurethanteilchen
in dem Filterbett beseitigt, wodurch das Filterbett für die Beseitigung von Feststoffen
aus der suspendierte Feststoffe enthaltenden Flüssigkeit erneuert wird.
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Erfindungsgemäß erfolgt die Beseitigung von abgeschiedenen Feststoffen
von den diskontinuierlichen Polyurethanteilchen im Filterbett dadurch, daß mindestens
ein Bettvolumen einer Regenerationsflüssigkeit dem Filtrierbehölter zugesetzt wird,
und daß das Filterbett aus diskontinuierlichen Polyurethanteilchen mit den darauf
abgeschiedenen Feststoffen in einem Gesamtflüssigkeitsvolumen mechanisch gemischt
wird, das die Regenerationsflüssigkeit und die in dem Filterbett beim Abschalten
des das Filterbett durchlaufenden Flüssigkeitsstroms zurückgehaltene Flüssigkeit
umfaßt, so daß sich abgeschiedene Feststoffe von den diskontinuierlichen Polyurethanteilchen
lösen und in das Gesamtflüssigkeitsvolumen
unter Bildung einer
an Feststoffen angereicherten Flüssigkeit übergehen. Die an Feststoffen angereicherte
Flüssigkeit wird aus dem Filtrierbehälter abgezogen.
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Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung nimmt
das Filterbett nicht mehr als die Hälfte des Volumens des Filtrierbehälters ein
und wird bei dem mechanischen Mischen das Filterbett aus Polyurethanteilchen mechanisch
in Bewegung versetzt.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung macht di&Regenerationsflüssigkeit
zwischen einem und zwei Bettvolumen an Flüssigkeit aus.
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Unter Regenerationsflüssigkeit wird vorliegend eine Flüssigkeit verstanden,
die in der Lage ist, die abgeschiedenen Feststoffe, die sich von dem Filterbett
aus Polyurethanteilchen während des mechanischen Mischens lösen, in suspendierter
Form aufzunehmen. Vorzugsweise ist die Regenerations flüssigkeit im wesentlichen
frei von suspendierten Feststoffen. Der Begriff in dem Filterbett zurückgehaltene
Flüssigkeit" bezieht sich auf die Flüssigkeit, die sich zwischen Polyurethanteilchen
befindet, sowie auf die Flüssigkeit, die in den Poren der Polyurethanteilchen im
Filterbett zurückgehalten wird, nachdem der Flüssigkeitsstrom durch das Filter bett
hindurch abgeschaltet wird. Unter Bettvolumen wird
eine Volumeneinheit
an Flüssigkeit verstanden, die gleich dem Volumen des Filterbettes ist.
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Die Erfindung ist im folgenden anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen
näher erläutert. In den beiliegenden Zeichnungen zeigen: Fig. 1 eine schematische
Darstellung eines Filterbetts aus diskontinuierlichen Polyurethanteilchen, wie es
sich für die praktische Durchführung der vorliegenden Erfindung eignet, Fig. 2 eine
schematische Darstellung des Filterbetts nach Fig 1 während der Regenerationsphase,
und Fig. 3 eine schematische Darstellung einer abgewandelten Ausführungsform der
Erfindung, bei der ein Filterbett aus diskontinuierlichen Polyurethanteilchen stromaufwärts
von einem konventionellen Sandfilter angeordnet ist.
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Entsprechend Fig. 1 tritt Flüssigkeit, die suspendierte Feststoffe
(Schwebstoffe) enthält, in das Behandlungssystem über eine Leitung 100 ein, in der
ein Regelventil 115 liegt, das während der anfänglichen Betriebsphase offen ist.
Diese Flüssigkeit kann von einer Vielzahl von Quellen stammen. Sie kann beispielsweise
von einer biologischen Behandlungsanlage kommen und 40 bis 60 ppm Schwebstoffe aufweisen;
es kann sich aber auch um Flußwasser handeln, das einer kommunalen Wasseraufbereitungsanlage
zugeführt wird. In anderen Fällen kann die Flüssigkeit Rohwasser sein, das für Kessel
oder eine interne Anwendung in einer industriellen Anlage bestimmt ist.
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Es kann ferner ein Flüssigkeitsstrom von einem Algenteich (Oxidationsgraben)
sein, der behandelt wird, um zu vermeiden, daß Flocken aus Nadelalgen den Vorfluter
erreichen. Von der Leitung 100 gelangt die Flüssigkeit in einen Filtrierbehälter
102. Sie wird in das obere Ende dieses Behälters über einen Sprühverteiler oder
eine andere Abgabevorrichtung 101 eingebracht. Der Filtrierbehälter 102 kann zweckmäßig
aus Kohlenstoffstahl oder einem anderen Baumaterial aufgebaut sein. Aus Gründen,
die im folgenden näher erläutert sind, ist er mit einem Filterbett aus diskontinuierlichen
Pclyurethanteilchen 103 nur teilweise gefüllt. Der Filtrierbehälter hat ein oberes
Einlaßende und ein unteres Auslaßende.
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Das Filterbett aus diskontinuierlichen Polyurethanteilchen wird innerhalb
des Behälters von einer Unterlage 104 abgestützt, bei der es sich zweckmäßig um
ein Gitter oder Sieb
aus feinem Maschenmaterial oder dergleichen
handeln kann.
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Auf diese Weise wird am unteren Ende des Behälters 102 ein Füllraum
105 gebildet, in dem die Flüssigkeit gesammelt wird, die durch das Filterbett hindurchgelaufen
ist.
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Die Schwebstoffe enthaltende Flüssigkeit wird durch das in dem Filtrierbehälter
befindliche Filterbett von dem oberen Einlaßende zum unteren Auslaßende hindurchgeführt,
um die Feststoffe aus der Flüssigkeit auf den Polyurethanteilchen abzulagern und
damit die Feststoffe mittels des Filterbettes wirkungsvoll zu beseitigen. Auf diese
Weise wird eine an Feststoffen verarmte Flüssigkeit gebildet, die sich in dem unteren
Füllraum 105 sammelt und die aus dem Filtrierbehälter über eine Leitung 106 ausgetragen
wird, in der ein offenes Regelventil 116 sitzt. Von der Leitung 106 gelangt die
an Feststoffen verarmte Flüssigkeit zum Vorfluter und/oder zu anderen Behandlungs-
oder Endverbrauchsstellen.
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Der oben erläuterte, Schwebstoffe enthaltende Flüssigkeitsstrom wird
aufrechterhalten, bis das Filterbett mit abgeschiedenen Feststoffen mindestens teilweise
beladen ist.
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Daraufhin wird der Flüssigkeitsstrom durch das Filter hindurch abgeschaltet.
Das Filterbett ist für eine Erneuerung bereit.
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Um die Feststoffsammel- und -beseitigungsleistung des Filterbettes
bei dem oben beschriebenen System zu verbessern, kann es in manchen Fällen zweckmäßig
sein, ein Koagulierungsmitte, beispielsweise ein organisches Polymer-Koagulierungsmittel,
Natriumsilicat oder Alaun zu der Flüssigkeit zuzugeben, die in das Filter eingeleitet
wird. Solche Koagulierungsmittel sind bei einigen Anwendungen erwünscht, um die
Flockenbildung der Schwebstoffe in der behandelten Flüssigkeit zu verstärken und
die Trübung der Flüssigkeit zu vermindern, die das Filterbett-Behandlungssystem
verläßt.
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Die bei dem vorliegenden Filterbett vorgesehenen Polyurethanteilchen
können aus einem beliebigen zweckentsprechenden Schaumstoff bestehen, der das erforderliche
Feststoffbeladevermögen für die vorgesehene Dauer der Filtrationsphase hat.
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Das diskontinuierliche Polyurethan der Teilchen des Filterbettes kann
in Form von geshreddeten Teilchen ungleichförmiger Größe vorliegen. Die Polyurethanteilchen
des Filterbettes können auch eine kubische Form haben, wie sie beispielsweise erhalten
wird, wenn ein Körper aus Polyurethanschaum in kleine Partikel zerschnitten wird,
beispielsweise Kuben mit Seitenlängen von 6 mm bis 26 mm. Geeignete Polyurethanschaumstoffe,
die in der Praxis mit Erfolg eingesetzt wurden, haben eine Zellendichte zwischen
4 und 40 Zellen/cm. Die wahre Dichte der Polyurethanteilchen in dem Filterbett sollte
vorzugsweise 3 größer als etwa 21 kg/m3 sein, um für ein Bett ausreichender
Festigkeit
zu sorgen und zu verhindern, daß die Polyurethanteilchen während des Filtrationsvorgangs
hochgeschwemmt werden. Die Polyurethanteilchen im Filterbett haben vorzugsweise
ein Feststoffbeladungsvermögen von mindestens 8 kg Schweb-3 stoffen/m3 Polyurethanteilchen,
um für eine zweckentsprechend hohe Kapazität an Feststoffbeladung während der Filtrationsphase
zu sorgen. Beispielsweise kann ein zweckentsprechender Polyurethanschaumstoff für
das vorliegende Verfahren in geshreddeter Form vorliegen, wobei die Teilchengröße
in der Größenordnung von 25 bis 51 mm liegt, 12 Zellen pro cm (linear) vorgesehen
sind, die Teilchendicke in der Größenordnung von 0,6 mm liegt , die wahre Dichte
(gemessen ohne Hohlräume) bei etwa 28 kg/m3 liegt und die Zugfestigkeit 2 16,2 N/cm2
beträgt.
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Während des Filtriervorgangs wird die volumetrische Strömungsgeschwindigkeit
der Schwebstoffe enthaltenden Flüssigkeit durch das Filterbett zweckmäßig zwischen
0,4 und 4,1 l/min/dm2 Filterbettquerschnittsfläche gehalten, um für einen ausreichenden
Kontakt der Flüssigkeit mit den Polyurethanteilchen im Filterbett zu sorgen, ohne
daß es zu Kurzschlüssen oder andere ren abnormalen Strömungsphänomenen kommt. Nachdem
das Filter bett mit abgesetzten Feststsffen mindestens teilweise beladen ist, wird
der Flüssigkeitsstrom durch das Filterbett hindurch Qbgeschaltet. Anschließend werden
abgesetzte Feststoffe von den diskontinuierlichon Polyurethanteilchen im Filterbett
be
seitigt, wodurch das Filterbett für eine Feststoffbeseitigung
aus der suspendierte Feststoffe enthaltenden Flüssigkeit erneuert wird.
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Vor der Erneuerungsphase wird der Flüssigkeitsstrom durch das Filterbett
103 abgeschaltet, beispielsweise indem die Regelventile 115 und 116 in den Leitungen
100 bzw. 106 geschlossen werden. Nach dem Abschalten des das Filterbett durchlaufenden
Flüssigkeitsstroms verbleibt zurückgehaltene Flüssigkeit in dem Filterbett 103.
Während der Erneuerungsphase wird mindestens ein Bettvolumen an einer Regenerationsflüssigkeit
in den Filtrierbehälter 102 eingebracht, so daß in dem Filtrierbehälter ein Gesamtflüssigkeitsvolumen
gebildet wird, das die Regenerationsflüssigkeit und die zurückgehaltene Flüssigkeit
im Filterbett aufgrund der Ab-.
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schaltung des das Filterbett durchlaufenden Flüssigkeitsstroms umfaßt.
Fig. 2 zeigt die Anordnung nach Fig. 1, wobei der Filtrierbehälter das oben genannte
Gesamtflüssigkeitsvolumen enthält. Vor dem Einführen der Regenerationsflüssigkeit
in den Filtrierbehälter enthält der Filtrierbehälter im allgemeinen eine ausreichend
große Menge an zurückgehaltener Flüssigkeit, um einen größeren Teil eines Bettvolumens
an Flüssigkeit zu bilden. Dies ist auf die hohe Porosität des Filterbetts aus Polyurethanteilchen
zurückzuführen. Beispielsweise kann die Porosität des Filterbettes aus Polyurethanteilchen
in der Größenordnung von 80 %
liegen, so daß der Filtrierbehälter
beim Abschalten des Flüssigkeitsstromes durch das Filterbett 0,8G Bettvolumen an
zurückgehaltener Flüssigkeit als Lückenvolumenflüssigkeit zwischen den Polyurethanteilchen
und als Flüssigkeit in den Poren der Polyurethanteilchen des Filterbettes enthält.
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Unter dem Begriff "Bettvolumen" wird, wie bereits oben ausgeführt,
eine Flüssigkeitsvolumeneinheit verstanden, die gleich dem Volumen des Filterbettes
ist. Wenn daher ein Filterbett vorgesehen wird, das in dem Filtrierbehälter eine
Höhe von 61 cm hat, würde die Zugabe von einem Bettvolumen an zusätzlicher Flüssigkeit
(Regenerationsflüssigkeit) zu einer solchen Mischung an Polyurethanteilchen und
Flüssigkeit führen, daß die Höhe der Flüssigkeit im Filtrierbehälter 122 cm beträgt.
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Die in den Filtrierbehälter während der Erneuerungsphase eingegebene
Regenerationsflüssigkeit kann Schwebstoffe enthaltende Flüssigkeit umfassen, die
in den Filtrierbehälter über die Leitung 100 eingespeist wird, worauf das in der
Leitung 100 liegende Ventil 115 geschlossen wird. Alternativ kann es sich bei der
Regenerationsflüssigkeit um eine an Feststoffen verarmte Flüssigkeit, beispielsweise
sauberes Wasser, handeln, wenn die Schwebstoffe enthaltende Flüssigkeit Wasser ist.
Die an Feststoffen verarmte Flüssigkeit kann in den Filtrierbehälter
im
Gegenstrom eingeleitet werden, nachdem der das Filterbett durchfließende Flüssigkeitsstrom
abgeschaltet ist. Dabei kann die Regenerationsflüssigkeit durch eine Leitung 113
und im Gegenstrom durch den Teil der Leitung 106 eingespeist werden, der unmittelbar
unter dem Filtrierbehälter 102 liegt. Im letztgenannten Fall ist ein in der Leitung
113 befindliches Ventil 114 offen, während das Ventil 115 in der Leitung 100 und
das Ventil 116 in der Leitung 106 geschlossen sind. Während des normalen Filtriervorgangs
wird das Ventil 114 geschlossen, während die Ventile 115 und 116 offen sind. Das
Umschalten der verschiedenen Ventile kann mit Hilfe einer bekannten Taktzeitsteuerung
erfolgen.
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Nachdem mindestens ein Bettvolumen an Regenerationsflüssigkeit in
den Filtrierbehälter eingebracht ist, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist, werden
alle Ventile 114, 115 und 116 geschlossen. Vorzugsweise nimmt dns Filterbett, wie
aus Fig.1 hervorgeht, nicht mehr als das halbe Volumen des Filtrierbehälters ein,
so daß in den Filtrierbehälter mindestens ein Bettvolumen an Regenerationsflüssigkeit
eingebracht werden kann. Während der Regenerationsphase enthält der Filtrierbehälter
ein Gesamtflüssigkeitsvolumen, das von der Regenerationsflüssigkeit und der Flüssigkeit
gebildet wird, die in dem Filterbett zurückgehalten wird, nachdem der Flüssigkeitsstrom
durch das Filterbett hindurch abgeschaltet wird. Im Rahmen der vorliegenden Offenbarung
soll die in dem Filter
im Anschluß an das Abschalten des Flüssigkeitsstroms
durch das Filterbett zurückgehaltene Flüssigkeit im Filterbett befindliche Flüssigkeit
in Form von an Feststoffen verarmter Flüssigkeit, die in dem Bett nach dem Abschalten
des Flüssigkeitsstroms verbleibt, und auch die zwischen den Polyurethanteilchen
befindliche Flüssigkeit und die Flüssigkeit umfassen, die in den Poren der Polyurethanteilchen
im Filterbett verbleibt, wenn der Filtrierbehälter im Anschluß an das Abschalten
des das Filterbett durchlaufenden Flüssigkeitsstroms abgelassen und die zurückgehaltene
Flüssigkeit durch ein Teilbettvolumen an Regenerationsflüssigkeit ersetzt wird.
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Mit anderen Worten, es ist auch daran gedacht, im Anschluß an die
Filtrationsphase die Flüssigkeit aus dem Filtrierbehälter vollkommen abzulassen
und dann den Filtrierbehälter mit Regenerationsflüssigkeit in dem gewünschten Maß
zu füllen, so daß ein Teil des Gesamtflüssigkeitsvolumens die zurückgehaltene Flüssigkeit
ersetzt, die sich zuvor zwischen den Polyurethanteilchen und in den Poren der Polyurethanteilchen
des Filterbettes befand. Auf diese Weise wird das Teilbettvolumen an Regenerationsflüssigkeit,
das die Poren und die Zwischenräume des Filterbettes ausfüllt, zu der in dem Filterbett
zurückgehaltenen Flüssigkeit. Gleichwohl wird vorzugsweise im allgemeinen so vorgegangen,
daß die zurückgehaltene Flüssigkeit im Filterbett sich aus Flüssigkeit ergibt, die
nach dem Abschalten des Flüssigkeitsstromes durch das Filterbett dort verbleibt.
Dadurch wird die Filterbett-Regenerationsdauer
minimiert; das
Regenerationsverfahren wird vereinfacht.
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Bei der Anordnung nach Fig. 2 wird, nachdem die Regenerationsflüssigkeit
in den Filtrierbehälter eingebracht und ein Flüssigkeitsgesamtvolumen gebildet ist,
das die Regenerationsflüssigkeit und die dort zurückgehaltene Flüssigkeit umfaßt,
das Filterbett aus diskontinuierlichen Polyurethanteilchen mit den darauf abgeschiedenen
Feststoffen mechanisch gemischt, so daß sich die abgeschiedenen Feststoffe von den
diskontinuierlichen Polyurethanteilchen lösen und in das Gesamtflüssigkeitsvolumen
unter Bildung einer an Feststoffen angereicherten Flüssigkeit übergehen. Dies geschieht,
indem ein Antriebsmotor 117 eingeschaltet wird, der über eine Welle 118 mit einer
rotierenden Impelleranordnung 119 verbunden ist. Auf diese Weise wird das Filterbett
mechanisch durchmischt, indem die Polyurethanteilchen in dem Gesamtflüssigkeitsvolumen
im Filtrierbehälter aufgewirbelt werden. Durch eine solche Rührbewegung lösen sich
die abgeschiedenen Feststoffe von den Polyurethanteilchen im Bett; in dem Filtrierbehälter
wird die oben erwähnte, an Feststoffen angereicherte Flüssigkeit gebildet.
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Nach einer zweckentsprechenden Rührdauer, die beispielsweise in der
Größenordnung von 1 bis 3 min liegen kann, und nachdem sich die abgeschiedenen Feststoffe
von den Polyurethanteilchen gelöst haben, wird der Antriebsmotor 117 abgeschaltet.
Die an Feststoffen angereicherte Flüssigkeit wird aus dem Filtrierbehälter
über
die Leitung 106 durch Öffnen des Ventils 116 abgezogen Die mit Feststoffen angereicherte
Flüssigkeit in der Leitung 106 kann einer weiteren Behandlungsstufe und/ oder einer
Endverwendungsstelle zugeführt werden, beispielsweise Schlammtrockenbetten Nachdem
die mit Feststoffen an gereicherte Flüssigkeit aus dem Filtrierbehälter voll ausgetragen
ist, wird das Filterbett für den anschließenden Filtriervorgang in vollem Umfang
erneuert. Für diesen Zweck kann das Ventil 115 in der Einsatzflüssigkeitsleitung
100 geöffnet werden, um dem Filtrierbehälter 102 Schwebstoffe enthaltende Flüssigkeit
zwecks Filtration in der oben erläuterten Weise zuzuleiten.
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Die Regenerationsflüssigkeit umfaßt vorzugsweise zwischen ein und
zwei Bettvolumen an Flüssigkeit. Solche Volumenmengen an Regenerationsflüssigkeit
sind im Rahmen #des vorliegenden Verfahrens in der Lage, das Polyurethanteilchen-Filterbett
voll zu regenerieren. Beispielsweise zeigte es sich, daß ein Polyurethanschaum-Filterbett
mit 12 Zellen/cm (linear) in einem Bettvolumen an Regenerationsflüssigkeit (zusätzlich
zu der in dem Filtrierbehälter zurückgehaltenen Flüssigkeit) zufriedenstellend regeneriert
werden kann. Dagegen erfordert, wie gefunden wurde, ein Polyurethanschaum-Filterbett
mit 24 Zellen/cm (linear) 1,6 Bettvolumen an Regenerationsflüssigkeit (zusätzlich
zu der in dem Filtrierbehälter zurückgehaltenen Flüssigkeit) für eine wirksame Regeneration.
Dieser
Unterschied ist darauf zurückzuführen, daß der Polyurethanschaum mit 24 Zellen/cm
weniger dicht als der Polyurethanschaum mit 12 Zellen/cm ist, so daß der erstgenannte
Schaumstoff ein entsprechend größeres Volumen für das mechanische Mischen in der
Regenerationsstufe benötigt.
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Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung einer weiteren Anordnung,
die sich zur Durchführung des vorliegenden Verfahrens eignet. Schwebstoffe enthaltende
Flüssigkeit wird in das System über eine Leitung 200 eingebracht, in der ein Regelventil
215 liegt. Die Flüssigkeit wird mittels eines am oberen Ende eines Filtrierbehälters
202 sitzenden Verteilers 201 in verteilter Form einem Filterbett 203 aus diskontinuierlichen
Polyurethanteilchen zugeführt, die sich innerhalb des Filtrierbehälters befinden.
Das Filterbett aus diskontinuierlichen Polyurethanteilchen hat ein oberes Einlaßende
und ein unteres Auslaßende. Letzteres ruht auf einer Unterlage 204, die einen unteren
Füllraum 205 begrenzt, in dem von dem Filterbett kommende, gereinigte Flüssigkeit
gesammelt wird. Die Schwebstoffe enthaltende Flüssigkeit durchströmt das Filterbett
im Filtrierbehälter, wobei die Feststoffe auf den Polyurethanteilchen unter Bildung
einer an Feststoffen verarmten Flüssigkeit abgeschieden werden. Die an Feststoffen
verarmte Flüssigkeit wird aus dem Filtrierbehälter 202 über eine Leitung 206 ausgctragen.
Während
des normalen Filtriervorgangs ist das Ventil 215 in der Leitung 200 offen, während
ein in einer Leitung 208 liegendes Ventil 209 geschlossen ist.
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Von der Leitung 206 aus gelangt an Feststoffen verarmte Flüssigkeit
zu einem stromabwärtigen Filterbett 2372 wo die Flüssigkeit eine Endbehandlung erfährt.
Bei dem stromabwärtigen Filterbett 237 kann es sich um ein konventionelles Sandfilter
oder um ein Mischmedienfilter handeln. Das Filterbett 237 befindet sich in einem
Behälter 236, Es nimmt Flüssigkeit von der Leitung 206 über einen Verteiler 235
auf, der ähnlich wie der Verteiler im Filtrierbehälter 202 ausgestaltet sein kann,
Die durch das stromabwärtige Filterbett 237 hindurchströmende Flüssigkeit verläßt
das Bett über eine Leitung 238 und gelangt zum Vorfluter und/oder anderen Endverbrauchssteilen.
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Der oben erläuterte Filtriervorgang wird fortgesetzt, bis das Filterbett
mit abgeschiedenen Feststoffen mindestens teilweise beladen ist. Dann wird der Flüssigkeitsstrom
durch das Filterbett abgeschaltet. Das Filterbett aus Polyurethanteilchen kann jetzt
erneuert werden, indem die abgeschiedenen Feststoffe von den diskontinuierlichen
Polyurethanteilchen des Betts beseitigt werden. Damit wird dio Fähigkeit des Filterbettes,
Feststoffe aus der Schwebstoffe enthaltenden Flüssigkeit zu boseitigen, wieder henBestelltO
Während
der Erneuerungsphase wird dem Filtrierbehälter 202 mindestens ein Bettvolumen an
Regenerationsflüssigkeit zugesetzt. Das Filterbett aus diskontinuierlichen Polyurethanteilchen
mit darauf abgeschiedenen Feststoffen wird dann mechanisch durchmischt, indem ein
Antriebsmotor 217 eingeschaltet wird, der über eine Welle 218 mit einer Impelleranordnung
219 verbunden ist. Das Mischen und Umrühren erfolgen für eine zweckentsprechende
Zeitdauer, beispielsweise 1 bis 3 min lang, in einem Gesamtflüssigkeitsvolumen,
das die Regenerationsflüssigkeit und die in dem Filterbett nach dem Abschalten des
Flüssigkeitsstroms durch das Filterbett zurückgehaltene Flüssigkeit umfaßt. Dabei
lösen sich abgeschiedene Feststoffe von den diskontinuierlichen Polyurethanteilchen.
Die Feststoffe gehen in das Gesamtflüssigkeitsvolumen über. Es wird eine mit Feststoffen
angereicherte Flüssigkeit gebildet. Jetzt wird das Ventil 209 in der Leitung 208
geöffnet. Die mit Feststoffen angereicherte Flüssigkeit wird über die Leitung 208
aus dem Filtrierbehälter ausgetragen. Im Anschluß an das Ablassen der mit Feststoffen
angereicherten Flüssigkeit aus dem Filtrierbehälter 202 wird das Filterbett 203
in dem Behälter erneuert und für die normale Filtrationsphase bereitgemacht Das
zweite Filterbett 237 kann auf beliebige zweckentsprechende Weise regeneriert werden,
beispielsweise durch ein konventionelles Rückspülen.
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Die Vorteile des vorliegenden Verfahrens seien anhand des folgenden
Beispiels dargestellt.
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Beispiel Vergleichsversuche bezüglich des Betriebsverhaltens wurden
bei Filterbetten durchgeführt, die durch Rückspülen und durch das vorliegend beschriebene
Rühr-Misch-Verfahren regeneriert wurden. Dabei waren zwei Filterbetten strömungsmäßig
parallel geschaltet und so angeordnet 7 daß identische Anteile eines gemeinsamen
Stroms aus Feststoffe enthaltendem Abwasser gefiltert wurden. Jedes Bett befand
sich in einer Glassäule mit einem Innendurchmesser von 140 mm. Je des Bett enthielt
75 g geshreddeten Polyurethanschaum mit 24 Zellen/cm (linear) und einer Porosität
von etwa 95 %.
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Der Polyurethanschaum bildete in den betreffenden Säulen Filterbetten
von jeweils 230 mm Höhe bei einer Packungsdichte von 30 g Polyurethanschaum je 1
Filterbettvolumen.
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Die betreffenden Filterbetten verarbeiteten jeweils einen Strom von
200 ml an Schwebstoffe enthaltendem Abwasser pro min. Es wurden vier gesonderte
Versuchsläufe durchgeführt, wobei zwischen aufeinanderfolgenden Filtrationsphasen
eine Regenerierung erfolgte Der vierte Versuchslauf wurde als repräsentativ für
die Arbeitsbedingungen im eingeschwungenen Zustand erachtet. Jede Filtrationsphase
wurde 8 h lang durchgeführt.
Nach dem Ende der Filtrationsphase
wurde eines der Filterbetten durch Rückspülen regeneriert, während das andere Filterbett
durch ein Rührmischen der vorliegend erläuterten Art regeneriert wurde.
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Beim Rückspülen des ersten Filterbetts wurde sauberes Wasser als Rückspülmedium
durch das Filterbett im Gegenstrom zu dem nach unten gerichteten Fluß der Flüssigkeit
durch das Filterbett während der normalen Filtrationsphase hindurchgeleitet.
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Während der Rückspülphase betrug die Rückspül-Durchflußmenge 2 7,3
l/min/dm Filterbett-Querschnittsfldche. Die Regenerierung erfolgte 5 min lang; danach
machte die ausströmende Rückspülflüssigkeit einen verhältnismäßig feststofffreien
Eindruck.
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Bei dem entsprechend dem vorliegenden Verfahren regenerierten Filterbett
wurde dem Filtrierbehälter ein Bettvolumen an Regenerationsflüssigkeit (sauberem
Wasser) zugesetzt; dcs Filterbett wurde in einem Gcsamtflüssigkeitsvolumen mechanisch
gemischt, das das eine zusätzliche Bettvolumen an Regenerationsflüssigkeit und die
in dem Filterbett nach dem Abschalten des durch das Filterbett hindurchgehenden
Flüssigkeitsstroms zurückgehaltene Flüssigkeit umfaßt. Im Anschluß an die Zugabe
der Regenerationsflüssigkeit wurde das Filterbett 2 min lang mittels eines Impellers
gemischt, der vier um 450 geneßgte Blätter aufweist. Der Durchmesser des Mischimpellers
iietrtg
etwa 50 mm Der Impeller wurde während der Misch- und Rührphase
mit einer D-rehzahl in der Größenordnung von 100 bis 200 U/min gedreht. Am Ende
der Misch- und Rührphase wurde die Flüssigkeit aus dem Bett abgelassen.
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Das Filterbett wurde dann mit zwei weiteren Bettvolumen an sauberem
Wasser aufgefüllt und erneut 2 min lang mechanisch gemischt. Nach dem Ende des Misch-
und Rührvorgangs wurde das Bett auf die Filtrationsphase zurückgeschaltet.
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Vergleichsbetriebsdaten für die betreffenden Regenerierverfahren sind
in der untenstehenden Tabelle I zusammengestellt.
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Tabelle I Vergleichsverhalten von Filterbetten, die durch Rückspülen
und Rühr-Mischen regeneriert wurden Parameter Regenerierverfahren Rückspülen Rührmischen
Gesamtregenerationsflüssigkeitsvolumen (1) 53 17 Feststoffe anfänglich im Filterbett
(g) 18 18 Feststoffe im Filterbett nach Regeneration (g) 5 0ç5 Feststoffbeseitigung
(%) 72 % 97,5 %
Wie aus diesen Daten hervorgeht, erfordert die
Regeneration durch Rückspülen 53 1 Gesamtregenerationsflüssigkeit, während das Rühr-Misch-Regenerationsverfahren
nach der Erfindung nur 17 1 benötigt (das in der Tabelle angegebene Gesamtregenerationsflüssigkeitsvolumen
für das Rühr-Misch-Verfahren umfaßt die zugesetzten Regenerationsflüssigkeitsvolumen
und die in dem Filterbett in den Poren und den Filterbettzwischenräumen zurückgehaltene
Flüssigkeit). Wie die Daten ferner zeigen, wurde durch das Rückspül-Regenerationsverfahren
nur eine 72 %ige Feststoffbeseitigung aus dem Filterbett trotz des großen verwendeten
Volumens an Regenerationsflüssigkeit erzielt, während das Rühr-Misch-Regenerationsverfahren
nach der Erfindung zu einer 97,5 %igen Feststoffbeseitigung führte.