DE29923252U1 - Device for water treatment and wastewater treatment using a floating bed filter - Google Patents
Device for water treatment and wastewater treatment using a floating bed filterInfo
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Description
1. Volker Harbs
Abendrothsweg 67
20251 Hamburg1. Volker Harbs
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20251 Hamburg
2. Haiyan Wu
Wiesenstraße 15
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Vorrichtung zur Wasseraufbereitung und Abwasserreinigung unter Verwendung eines Schwebefilterbettes Device for water treatment and wastewater purification using a suspended filter bed
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Wasseraufbereitung und Abwasserreinigung unter Verwendung von Filtermaterial mit einer bestimmten Materialdichte für ein Schwebefilterbett.The invention relates to a device for water treatment and wastewater purification using filter material with a certain material density for a suspended filter bed.
Im Stand der Technik werden für die Filtrierung von Wasser, beispielsweise bei der Abwasserreinigung oder der Wasseraufbereitung, Filteranlagen mit sandigen Filtermaterialien, Blähton und Aktivkohle eingesetzt, welche auch mehrschichtig sein können. Solche Filtermaterialien, deren Kornnaßdichte (gemäß Arbeitsblatt ATV-A203 Abwasserfiltration (ATV = Abwassertechnischer Vereinigung)) größer als die Dichte des Wassers ist, erfordern eine Filterbodenkonstruktion und darüber angeordnet eine Stütz- und Verteilerschicht aus grobkörnigen Material.In the current state of the art, filter systems with sandy filter materials, expanded clay and activated carbon are used for filtering water, for example in wastewater treatment or water processing. These can also be multi-layered. Such filter materials, whose wet grain density (according to worksheet ATV-A203 wastewater filtration (ATV = Wastewater Technical Association)) is greater than the density of the water, require a filter base construction and a support and distribution layer made of coarse-grained material arranged above it.
Feste Schmutzstoffe werden in den erwähnten Anlagen im Filterbett zurückgehalten, d.h. lagern sich dort ein. Nach einer bestimmten Betriebszeit setzt sich somit das Filterbett zu, so daß eine Rückspülung des Filterbettes vorgenommen werden muß. Die Rückspülung des Filtermaterials muß mit einem energieaufwändigen Spülprogramm mit Druckluft und Spülwasser durchgeführt werden. Dafür wird zur Auflockerung des Filterbettes zunächst Druckluft unter das Filterbett gepreßt. Anschließend erfolgt die Aufwirbelung und Ausschwemmung der eingelagerten, festen Schmutzstoffe mit Druckluft und Klarwasser. Es sind dabei große Mengen an Luft und Wasser zum Rückspülen erforderlich, da das Filterbett erst um 20-30% ausgedehnt werden muß, um die Schmutzpartikel freizuspülen. Zum Abschluß des Spülprogrammes wird das Filterbett nochmals mit Klarwasser nachgespült.Solid contaminants are retained in the filter bed in the systems mentioned, i.e. they are deposited there. After a certain period of operation, the filter bed becomes clogged, so that the filter bed must be backwashed. The backwashing of the filter material must be carried out using an energy-intensive rinsing program with compressed air and rinsing water. To do this, compressed air is first pressed under the filter bed to loosen the filter bed. The stored solid contaminants are then swirled up and flushed out using compressed air and clear water. Large quantities of air and water are required for backwashing, as the filter bed must first be expanded by 20-30% in order to flush out the dirt particles. At the end of the rinsing program, the filter bed is rinsed again with clear water.
Ein gewisser Verlust des Filtermaterials durch Abschwemmung ist bei einem solchen Spülvorgang mit Wasser und Druckluft unvermeidbar.A certain loss of filter material due to wash-away is unavoidable during such a flushing process with water and compressed air.
Für die obengenannten Filtermaterialien sind ferner massive Filterböden aus Stahlbeton oder Stahl mit flächig eingesetzten Filterdüsen notwendig, um das große Gewicht des Filterbettes zu tragen bzw. den großen Einpreßdruck beim SpülVorgang aufnehmen zu können. Die Filterdüsen sind mit feinen Schlitzen versehen, deren Spaltweite kleiner als die Korngröße des Filtermaterials ist. Trotz dieser über den Filterdüsen angeordneten Stütz- und Verteilerschichten aus gröberem Material wird oft festgestellt, daß sich die Filterdüsen mit Filtermaterial zusetzen oder das Filtermaterial durch die Düsen ins Rohrsystem durchschlägt. Desweiteren sind Verockerungen der Filterdüsenschlitze ebenfalls ein häufiger Störfall, der die chemische oder manuelle Reinigung der Filterdüsen zur Folge hat. In einigen Fällen ist dann sogar der Austausch der Filterdüsen notwendig. Solche Betriebsstörungen sind nur mit sehr großem Aufwand und mitFor the above-mentioned filter materials, solid filter bases made of reinforced concrete or steel with flat filter nozzles are also necessary in order to be able to bear the great weight of the filter bed and to be able to absorb the high pressure during the flushing process. The filter nozzles are provided with fine slots whose gap width is smaller than the grain size of the filter material. Despite these support and distribution layers made of coarser material arranged above the filter nozzles, it is often found that the filter nozzles become clogged with filter material or that the filter material penetrates through the nozzles into the pipe system. Furthermore, ochre deposits in the filter nozzle slots are also a frequent problem, which results in chemical or manual cleaning of the filter nozzles. In some cases, the filter nozzles even have to be replaced. Such operational disruptions can only be remedied with great effort and with
längeren Betriebsunterbrechungen zu beheben.to resolve longer operational interruptions.
Im Patent US 4115266 wird ein schwimmendes Filtermaterial aus Polypropylen oder Polyethylen / Polypropylen-Copolymer zur Trennung / Entfernung von Fremdsubstanzen aus Flüssigkeiten offenbart.Patent US 4115266 discloses a floating filter material made of polypropylene or polyethylene/polypropylene copolymer for separating/removing foreign substances from liquids.
Eine Rückspülung des Filter-/ Reaktormaterials ist nicht vorgesehenBackwashing of the filter/reactor material is not provided
In den Patenten US 4547286 und US 4608181 ist ein aufwärts durchströmter Schnell - Vorfilter vor einer konventionellen Filtration offenbart. Als Filtermaterialien wurden Polypropylen - Kügelchen, wie im vor angeführten Patent, eingesetzt. Bei diesem Verfahren sind oben angeordnete Fangekonstruktionen verschiedener Bauart eingesetzt, um das Filtermaterial im Betrieb und beim Rückspülen zurückzuhalten.Patents US 4547286 and US 4608181 disclose an upward-flow rapid pre-filter prior to conventional filtration. Polypropylene beads, as in the patent cited above, were used as filter materials. In this process, various types of catch structures arranged at the top are used to retain the filter material during operation and during backwashing.
Das Rückspülen des Filtermaterials erfolgt kontinuierlich mit gleichzeitiger Luft- und Wassereintragung. Die Spülluft wird dabei vollflächig unterhalb des Filterbettes eingeblasen.
Für die Filterspülung ist eine sehr große Luft- und Wassermenge und damit ein großer Energieaufwand verbunden.The backwashing of the filter material takes place continuously with simultaneous introduction of air and water. The flushing air is blown into the entire surface below the filter bed.
Flushing the filter requires a very large amount of air and water and therefore a great deal of energy.
Dieser Filter kann verfahrenstechnisch bedingt nur als schnell durchflossener Vorfilter mit groben Filtermaterial eingesetzt werden, da sich sonst insbesondere beim Rückspülen die obere feinmaschige Fangekonstruktion durch Schlammflocken zusetzt.For technical reasons, this filter can only be used as a fast-flow pre-filter with coarse filter material, as otherwise the upper fine-mesh catch structure becomes clogged with sludge flakes, especially during backwashing.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Wasseraufbereitung und Abwasserreinigung zu schaffen, die die vorgenannten Nachteile des Standes der Technik vermeidet und eine einfache, energiesparende und somit wirtschaftliche Entfernung von Verunreinigungen aus Wasser und Abwasser ermöglicht.The object of the invention is to provide a device for water treatment and wastewater purification which avoids the aforementioned disadvantages of the prior art and enables a simple, energy-saving and thus economical removal of contaminants from water and wastewater.
Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, eine einfach konstruierte und dennoch effiziente Vorrichtung zu schaffen.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass für einThe invention is also based on the object of creating a simply constructed and yet efficient device.
This task is solved by
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Schwebefilterbett zur Wasseraufbereitung und Abwasserreinigung Filtermaterial mit einer Dichte >mtermateriai von:Suspended filter bed for water treatment and wastewater purification Filter material with a density >mtermateriai of:
0,8 ^Wasser "^ ^Filtermaterial "^ ^Wasser0.8 ^Water "^ ^Filter material "^ ^Water
verwendet wird.is used.
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Wasseraufbereitung und Abwasserreinigung, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Vorrichtung ein Schwebefilterbett mit einem Material mit einer Dichte VOn 0,8 >WasSer < filtermaterial < Wasser Umfaßt.The invention relates to a device for water treatment and waste water purification, which is characterized in that the device comprises a suspended filter bed with a material with a density of 0.8 > water < filter material < water.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung.Preferred embodiments of the invention emerge from the dependent claims and the following description.
Figur 1 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung, die im Filterbetrieb abwärts durchströmt wird. Figure 1 shows a device according to the invention through which the flow is downward during filter operation.
Figur 2 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung, in der Waschphase, während der Ausdehnung und Verwirbelung des Filterbettes Figure 2 shows a device according to the invention, in the washing phase, during the expansion and turbulence of the filter bed
Figur 3 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung, in der Waschphase während der Phasentrennung des Filtermaterials vom S ch 1 ammwa s s e r gemi s ch. Figure 3 shows a device according to the invention, in the washing phase during the phase separation of the filter material from the muck water mixture.
Figur 4 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung, in der Waschphase, während des Abzuges des Schlammwassers.
30 Figure 4 shows a device according to the invention in the washing phase, during the removal of the sludge water.
30
Figur 5 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung, mit einer Rezirkulation vom Ablauf zum Zulauf des Filters. Figure 5 shows a device according to the invention, with a recirculation from the outlet to the inlet of the filter.
Figur 6 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung, mit einem mehrschichtigen Schwebebettfilter. Figure 6 shows a device according to the invention, with a multi-layer fluidized bed filter.
Figur 7 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung, die im Filterbetrieb aufwärts durchströmt wird. Figure 7 shows a device according to the invention through which the flow is upward during filter operation.
Figur 8 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung, die im Filterbetrieb aufwärts durchströmt wird und zusätzliche Begrenzungseinrichtungen für das Schwebefilterbett aufweist. Figure 8 shows a device according to the invention through which the flow in the filtering operation is upwards and which has additional limiting devices for the suspended filter bed.
Das Schwebefilterbett wird im folgenden der Einfachheit halber auch als Filterbett bezeichnet.For the sake of simplicity, the suspended filter bed is also referred to as the filter bed in the following.
"Schwebefilterbett" im Sinne der vorliegenden Erfindung bezeichnet das teilchenförmige Filtermaterial. Bedingt durch die gewählte Dichte des Filtermaterials befindet sich das Filterbett im Wasser an der Wasseroberfläche. Dabei kann ein geringer Teil des Filterbettes über die Wasseroberfläche hinausragen. Zwischen den Teilchen fließt das aufzubereitende bzw. zu reinigende Wasser. Seitlich ist das Schwebefilterbett im allgemeinen durch die Wände der Vorrichtung begrenzt, in der es verwendet wird. Während der Reinigung des Filterbettes werden die Teilchen stark in Bewegung gesetzt."Floating filter bed" in the sense of the present invention refers to the particulate filter material. Due to the selected density of the filter material, the filter bed is located in the water on the water surface. A small part of the filter bed can protrude above the water surface. The water to be treated or cleaned flows between the particles. The sides of the floating filter bed are generally limited by the walls of the device in which it is used. During cleaning of the filter bed, the particles are set in motion vigorously.
Die Dichte filtermaterial des Filtermaterials, das für das Schwebefilterbett verwendet wird, bezieht sich auf die Kornnaßdichte des Materials.The density of the filter material used for the suspended filter bed refers to the wet grain density of the material.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform beträgt die Dichte des Filtermaterials 0,85 >wasser < filtermaterial < >wasser, insbesondere 0,9 >Wasser < filtermaterial < >Wasser, Vorzugsweise 0, 92 >Wasser < filtermaterial < 0,98 >wasser· Beispielsweise kann die Dichte des Filtermaterials 0,95 >wasser oder 0,85 >wasser betragen. In einem Schwebefilterbett kann Filtermaterial mit verschiedenen Dichten kombiniert werden.According to a preferred embodiment, the density of the filter material is 0.85 >water < filter material <>water, in particular 0.9 >water < filter material <>water, preferably 0.92 >water < filter material < 0.98 >water. For example, the density of the filter material can be 0.95 >water or 0.85 >water. Filter material with different densities can be combined in a suspended filter bed.
Mit Wasser bzw. Abwasser sind im Sinne der vorliegendenFor the purposes of this document, water and wastewater are
Erfindung Wasser mit verschiedenen Qualitäten wie Trink-, Brauch-, Schwimmbadwasser, kommunale Abwasser, industrielle Abwasser, Regenwasser und andere verschmutzte Wasser, wie verschmutzte Gewässer oder verschmutztes Grundwasser gemeint.Invention refers to water of different qualities such as drinking water, industrial water, swimming pool water, municipal wastewater, industrial wastewater, rainwater and other polluted water, such as polluted water bodies or polluted groundwater.
Das Schwebebettfiltermaterial besteht im allgemeinen aus regelmäßig oder unregelmäßig geformten Teilchen (im folgenden auch "Filterbettkörner"). Insbesondere werden kugelförmige oder granulatförmige Teilchen verwendet. Die Teilchen können massiv oder hohl sein. Die Teilchen können glatte oder rauhe Oberflächen haben. Teilchen mit rauher Oberfläche (oberflächenrauhes Material) weisen den Vorteil auf, daß eine biologische Reinigungswirkung im Schwebefilterbett begünstigt wird.The suspended bed filter material generally consists of regularly or irregularly shaped particles (hereinafter also referred to as "filter bed grains"). Spherical or granular particles are used in particular. The particles can be solid or hollow. The particles can have smooth or rough surfaces. Particles with a rough surface (surface-rough material) have the advantage that a biological cleaning effect is promoted in the suspended filter bed.
Die Größe der Teilchen wird im allgemeinen in Abhängigkeit von der Verschmutzung des Wassers und den Anforderungen der jeweiligen Anwendung gewählt. Beispielsweise können Teilchen mit Durchmessern von 0,5 bis 10 mm, vorzugsweise 0,5 bis 8 mm, insbesondere 1 bis 6 mm verwendet werden. Es können auch Teilchen verschiedener Größen in einem Filterbett kombiniert werden.The size of the particles is generally chosen depending on the level of water contamination and the requirements of the specific application. For example, particles with diameters of 0.5 to 10 mm, preferably 0.5 to 8 mm, especially 1 to 6 mm can be used. Particles of different sizes can also be combined in a filter bed.
Als Stoffe für das Material des Schwebefilterbettes sind im allgemeinen Homo- und Copolymere von Olefinen, insbesondere von Ethen, Propen und/oder Buten geeignet. Zum Beispiel sind Polyethylene, Polypropylene und Polybutene geeignet. Es können auch mehrere verschiedene Materialien 2.1 und 2.2 (Figur 6) in einem Schwebefilterbett in Kombination verwendet werden, um beispielsweise Mehrschichtenfilter (Figur 6) zu ermöglichen.Homo- and copolymers of olefins, in particular of ethylene, propene and/or butene, are generally suitable as materials for the suspended filter bed. Polyethylenes, polypropylenes and polybutenes are suitable, for example. Several different materials 2.1 and 2.2 (Figure 6) can also be used in combination in a suspended filter bed, for example to enable multi-layer filters (Figure 6).
Die erfindungsgemäße Vorrichtung enthält das die zuvor genannten Materialien umfassende Schwebefilterbett. Wie schon weiter oben beschrieben befindet sich das Schwebefilterbett in der erfindungsgemäßen Vorrichtung aufgrund der Dichte des Schwebefilter-The device according to the invention contains the suspended filter bed comprising the aforementioned materials. As already described above, the suspended filter bed in the device according to the invention is located due to the density of the suspended filter bed.
bettmaterials im Wasser an der Wasseroberfläche. Das Schwebefilterbett kann beispielsweise eine Höhe von 0,1 bis 4,0 m, insbesondere 0,1 bis 3,0 in oder 0,5 bis 2,5 m aufweisen. Im allgemeinen kann jedoch die Dimension des Schwebefilterbettes problemlos der Größe der Vorrichtung angepaßt werden. Die Größe der Vorrichtung selbst hängt wiederum von der jeweiligen Anwendung ab, für die Vorrichtung eingesetzt wird.bed material in the water at the water surface. The suspended filter bed can, for example, have a height of 0.1 to 4.0 m, in particular 0.1 to 3.0 in or 0.5 to 2.5 m. In general, however, the dimension of the suspended filter bed can easily be adapted to the size of the device. The size of the device itself depends on the particular application for which the device is used.
So kann die erfindungsgemäße Vorrichtung beispielsweise als Großanlage mit einer Schwebefilterbettmasse von 100 m3 oder als Kleinanlage mit einer Schwebefilterbettmasse bis 0,1 m3 ausgelegt werden.For example, the device according to the invention can be designed as a large-scale plant with a suspended filter bed mass of 100 m3 or as a small-scale plant with a suspended filter bed mass of up to 0.1 m3 .
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Behandlung von Wasser kann so gestaltet sein, daß sie abwärts strömend (Figur 1) oder aufwärts strömend (Figur 7) betrieben werden kann.The water treatment device according to the invention can be designed so that it can be operated with downward flow (Figure 1) or upward flow (Figure 7).
Bei dem abwärts strömenden Betrieb (Figur 1) wird das aufzubereitende bzw. zu reinigende Wasser über ein geeignetes Verteilersystem 3 (Rohwasserzulauf und -verteilung) von oben auf oder in das Filterbett 2 in Behälter 1 gefördert. Hierfür kann beispielsweise ein Drehsprenger, Rinnensystem oder Rohrsystem usw. verwendet werden. Das Wasser durchfließt das Filterbett, wobei die Feststoffe zurückgehalten werden. Unterhalb des Filterbettes wird das filtrierte Wasser mit einer Ablaßeinrichtung 4 ( Ablauf ) gesammelt und abgezogen. Da das Filterbett auf Grund seiner Dichte an der Wasseroberfläche schwebt, ist weder eine oberhalb angeordnete Fangekonstruktion, noch eine unterhalb des Filterbettes liegende Filterbodenkonstruktion mit Stütz- und Verteilerschicht erforderlich.In the downward flow operation (Figure 1), the water to be treated or cleaned is conveyed from above onto or into the filter bed 2 in container 1 via a suitable distribution system 3 (raw water inlet and distribution). For example, a rotary sprinkler, gutter system or pipe system etc. can be used for this. The water flows through the filter bed, whereby the solids are retained. Below the filter bed, the filtered water is collected and drained off using a drain device 4 (outlet). Since the filter bed floats on the water surface due to its density, neither a catch structure arranged above nor a filter base structure with a support and distribution layer below the filter bed is required.
Zur biologischen Intensivierung des Filters wird Druckluft während des Betriebes unterhalb oder im Filterbett eingeleitet. Bei Belüftung 7 im Filterbett kann eine sehr große Luftmenge zugeführt werden, da durch die eingeblasene Luftmenge das Zwischenraumwasser zwischen den Filterkörnern verdrängt wird undFor biological intensification of the filter, compressed air is introduced below or in the filter bed during operation. With ventilation 7 in the filter bed, a very large amount of air can be supplied, since the air volume blown in displaces the interstitial water between the filter grains and
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das Gesamtgewicht des Filterbettes damit leichter wird, das Filterbett trotz der Belüftung in seiner Lage stabil bleibt.The total weight of the filter bed is lighter and the filter bed remains stable in its position despite the ventilation.
Zur Denitrifikation von nitrathaltigem Wasser im Filter, können Kohlenstoffträger wie zum Beispiel Methanol oder Essigsäure im Zulauf des Filters mit einer Dosiereinrichtung 8 zugegeben werden.For denitrification of nitrate-containing water in the filter, carbon carriers such as methanol or acetic acid can be added to the filter inlet using a dosing device 8.
Bei gleichzeitiger Nitri-/ Denitrifikation in einem Filter ( nicht dargestellt ), werden die Kohlenstoffträger unterhalb der Belüftung im Filterbett zu dosiert.
Eine Chemikaliendosierung 9 im Zulauf des Filters für die Phosphatfällung und Flockung ist bei der Schwebebettfiltration möglich.In case of simultaneous nitrification/denitrification in a filter (not shown), the carbon carriers are dosed below the aeration in the filter bed.
Chemical dosing 9 in the filter inlet for phosphate precipitation and flocculation is possible in fluidized bed filtration.
Wenn mit zunehmender Zurückhaltung der Feststoffe der Filterwiderstand steigt, muß wie auch beim herkömmlichen Filtern eine Filterbettreinigung vorgenommen werden. Bei dem Schwebebettfilter wird beispielsweise durch Belüftungselemente 5 Luft eingeblasen. Diese verwirbelt das Filterbett über den gesamten Querschnitt des Filters in Behälter 1. Die Filterbettkörner reiben sich durch die turbulente Bewegung (Figur 2) aneinander, dabei trennen sich die zurückgehaltenen Feststoffe von dem Filtermaterial. Das Filterbett wird damit gewaschen.If the filter resistance increases with increasing retention of solids, the filter bed must be cleaned, as with conventional filters. In the case of the floating bed filter, for example, air is blown in through aeration elements 5. This swirls the filter bed across the entire cross-section of the filter in container 1. The filter bed grains rub against each other due to the turbulent movement (Figure 2), and the retained solids separate from the filter material. The filter bed is thus washed.
Durch die Dichte VOn 0,8 >Wasser < filtermaterial < >Wasser deS Filtermaterials kann mit sehr geringem Energieeinsatz eine ausreichende Turbulenz für die Filterbettreinigung durch Lufteintragung 5 erzeugt werden. Zur Erzeugung der Turbulenzen können außerdem Wasserstrahlung und/oder mechanische Einwirkungen benutzt werden. Nach Ausschalten der Belüftung schwebt das Filtermaterial aufgrund seiner Dichte nach oben und trennt sich vom Schlammwasser (Figur 3) . Das Schlammwasser wird dann durch den Schlammwasserablauf 6 unterhalb des Filterbettes abgezogen (Figur 4) . Je nach Reinigungsziel kann diese Reinigungsphase gegebenenfalls wiederholt werden. Es wird vorteilhafterweise sehr wenig Rohwasser für die Waschung des Filterbettes benötigt. Die Nachspülung erfolgt wie bei den konventionellen Due to the density of 0.8 >water < filter material <> water of the filter material, sufficient turbulence for filter bed cleaning can be generated by introducing air 5 with very little energy input. Water jets and/or mechanical effects can also be used to generate the turbulence. After the ventilation is switched off, the filter material floats upwards due to its density and separates from the sludge water (Figure 3). The sludge water is then drained through the sludge water outlet 6 below the filter bed (Figure 4). Depending on the cleaning objective, this cleaning phase can be repeated if necessary. Advantageously, very little raw water is needed to wash the filter bed. The rinsing is carried out as with conventional
Filtern mit Klarwasser oder durch eine Rezirkulation (Figur 5) mit einer Pumpe 10 vom Ablauf 6 zum Zulauf 3 des Filters. Dabei stabilisiert sich das Filterbett wieder in seiner Lage an der Wasseroberfläche für den weiteren Betrieb.Filtering with clear water or by recirculation (Figure 5) with a pump 10 from the outlet 6 to the inlet 3 of the filter. The filter bed thereby stabilizes itself again in its position on the water surface for further operation.
Zur weiteren Reduzierung von Waschwasser, kann die Trennungsphase zeitlich verlängert werden, damit der Schlamm sich absetzt und konzentriert abgezogen werden kann. Das Restwasser kann dann wieder für die nächste Waschung verwendet werden. Als weitere Maßnahme zur besseren Schlammabsetzung und -abzug kann es betriebstechnisch vorteilhaft sein einen Trichterboden mit mindestens 1 Trichter pro Becken anzuordnen.To further reduce washing water, the separation phase can be extended so that the sludge can settle and be removed in concentrated form. The remaining water can then be used again for the next washing. As a further measure for better sludge settling and removal, it can be advantageous from an operational point of view to install a funnel bottom with at least one funnel per basin.
Ein aufwärts strömender Betrieb des Schwebebettfilters, nicht nur als Vorfilter, sondern auch als Hauptfilter ist ohne Probleme möglich, wenn das erfindungsgemäße Rückspülprogramm eingesetzt wird. Hierbei ist der Schlammwasserabzug nicht oberhalb, sondern unterhalb des Filterbettes vorgesehen. Eine Verstopfung der oberen Fangekonstruktion durch Schlammwasser wird damit vermieden.Upward flow operation of the floating bed filter, not only as a pre-filter but also as a main filter, is possible without any problems if the backwash program according to the invention is used. In this case, the sludge water discharge is not provided above but below the filter bed. This prevents the upper catchment structure from becoming clogged with sludge water.
Beim aufwärts strömenden Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung (Figur 7) wird das aufzubereitende bzw. zu reinigende Wasser unterhalb des Filterbettes 2 eingeleitet (Rohwasserzulauf 3) und durchströmt das Schwebefilterbett 2 von unten nach oben. Oberhalb des Schwebefilterbettes wird das gereinigte Wasser dann durch eine entsprechende Abzugskonstruktion 4' abgeleitet, beispielsweise durch Schlitzoder Lochrohre.During upward flow operation of the device according to the invention (Figure 7), the water to be treated or cleaned is introduced below the filter bed 2 (raw water inlet 3) and flows through the suspended filter bed 2 from bottom to top. Above the suspended filter bed, the cleaned water is then drained off through a corresponding discharge structure 4', for example through slotted or perforated pipes.
Es ist auch möglich, Begrenzungsvorrichtungen zu verwenden, die das Schwebefilterbett in einem gewissen Abstand von der Flüssigkeitsoberfläche zurückhalten. Das filtrierte Wasser überstaut dann das Schwebefilterbett und wird durch eine Ablaßeinrichtung, beispielsweise ein Rinnen- oder Rohrsystem abgezogen. Dies ist in Figur 8 für eine aufwärts durchströmte Vorrichtung darge-It is also possible to use limiting devices that hold the suspended filter bed at a certain distance from the liquid surface. The filtered water then overflows the suspended filter bed and is drained off through a drain device, for example a gutter or pipe system. This is shown in Figure 8 for an upward flow device.
- io -- io -
stellt. Über der Fangekonstruktion 4.1 wird das filtrierte Wasser über einen Filtratablaß 4.2 abgezogen.Above the collecting structure 4.1, the filtered water is drained off via a filtrate drain 4.2.
Die Filterbettreinigung erfolgt in der gleichen Arbeitsweise wie bei der abwärts durchströmten Vorrichtung, jedoch wird der Wasserspiegel vor Beginn der Waschung bis unterhalb der Fangekonstruktion abgesenkt, um die Verwirbelung des Filtermaterials nicht zu behindern und das Schlammwasser von derThe filter bed cleaning is carried out in the same way as with the downward flow device, but the water level is lowered below the catch structure before washing begins in order not to hinder the turbulence of the filter material and to separate the sludge water from the
Fangekonstruktion fernzuhalten.
10 Catch construction away.
10
Die vorliegende Erfindung weist also insbesondere die folgenden Vorteile auf.The present invention therefore has in particular the following advantages.
Bei der erfindungsgemäßen Schwebebettfilter-Vorrichtung ist eine aufwendige Filterbodenkonstruktion nicht erforderlich. Im abwärts durchströmten Schwebebettfilter wird auf eine obere Begrenzungsvorrichtung (Fangekonstruktion) für das Filtermaterial verzichtet.With the fluidized bed filter device according to the invention, a complex filter base construction is not required. In the fluidized bed filter with downward flow, an upper limiting device (catching construction) for the filter material is dispensed with.
Dadurch, daß die Dichte des Schwebefilterbettmaterials um einen bestimmten Betrag (0,8 >WaS3er < filtermaterial < >wasser) kleiner als die von Wasser ist, kann in dem Schwebefilterbett vorteilhafterweise schon durch sehr geringen Energieeinsatz, beispielsweise durch Lufteintrag, Wasserstrahlung und/oder mechanische Einwirkung wie Rühren eine ausreichende Turbulenz für die Filterbettreinigung erzeugt werden, wie oben beschrieben wurde.Because the density of the suspended filter bed material is smaller than that of water by a certain amount (0.8 > W a S3 er < filter material <> water), sufficient turbulence for filter bed cleaning can advantageously be generated in the suspended filter bed by using very little energy, for example by introducing air, water jets and/or mechanical action such as stirring, as described above.
Die vorteilhaft einfache Konstruktion und Funktionsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung erleichtert die Anpassung der Größe und des Aufbaus der Vorrichtung an Verfahren, die in deutlich unterschiedlichen Größenmaßstäben betrieben werden.The advantageously simple construction and mode of operation of the device according to the invention facilitates the adaptation of the size and structure of the device to processes that are operated on significantly different scales.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels mit Bezugnahme auf Figur 1 bis 4 erläutert.
35 The invention is explained below using an embodiment with reference to Figures 1 to 4.
35
In einem Becken 1 mit den Ausmaßen 5 &khgr; 5 m und einer Tiefe von 5 m zur Reinigung von Abwasser befindet sich an der Wasseroberfläche ein 2 m hohes Schwebefilterbett aus Polyethylenteilchen mit einer Dichte von 0,94 g/cm3 und einem Korndurchmesser von 2-3 mm. Bei abwärts strömenden Betrieb (Figur 1) wird das Abwasser über ein Rohrsystem 3 gleichmäßig auf das Schwebefilterbett 2 beschickt. Im Abwasser befindliche Feststoffe werden beim Durchströmen des Schwebefilterbettes 2 zurückgehalten. Unterhalb des Schwebefilterbettes 2 wird das gereinigte Wasser über den Filtratablauf 4 aus dem Becken 1 abgezogen. Mit zunehmender Zurückhaltung der Feststoffe steigt der Filterwiderstand, so daß eine Filterbettreinigung durchgeführt werden muß. Dazu wird über die Leitung 5 Luft in das Becken 1 eingetragen, was zu Turbulenzen in dem Wasser, Figur 2, in dem Becken 1 führt. Die Körner des Filterbettes 2 bewegen sich dementsprechend und durch die Reibung der Filterbettkörner untereinander wird der zurückgehaltene Schmutz freigegeben. Nach etwa 1 Minute wird die Druckluftzufuhr beendet. Das Filterbettmaterial schwebt wieder nach oben und trennt sich damit vom Schlammwasser Figur 3. Das Schlammwasser wird dann durch den Schlammwasserablaß 6 in der Nähe des Bodens des Beckens 1 aus diesem abgezogen, Figur 4. Je nach Reinigungsziel kann diese Reinigungsphase nach Auffüllung des Filterbeckens mit Rohwasser wiederholt werden. Anschließend erfolgt das Nachspülen mit Klarwasser. Nach Beendigung des Nachspülvorganges wird der Filterbetrieb wieder aufgenommen.In a tank 1 measuring 5 x 5 m and 5 m deep for cleaning waste water, there is a 2 m high suspended filter bed made of polyethylene particles with a density of 0.94 g/cm 3 and a grain diameter of 2-3 mm on the water surface. In downward flow operation (Figure 1), the waste water is fed evenly onto the suspended filter bed 2 via a pipe system 3. Solids in the waste water are retained as it flows through the suspended filter bed 2. Below the suspended filter bed 2, the cleaned water is withdrawn from the tank 1 via the filtrate outlet 4. As the solids are increasingly retained, the filter resistance increases, so that the filter bed must be cleaned. For this purpose, air is introduced into the tank 1 via the line 5, which leads to turbulence in the water, Figure 2, in the tank 1. The grains of the filter bed 2 move accordingly and the friction between the filter bed grains releases the retained dirt. After about 1 minute, the compressed air supply is stopped. The filter bed material floats back up and separates from the sludge water (Figure 3). The sludge water is then drained from the tank 1 through the sludge water drain 6 near the bottom of the tank (Figure 4). Depending on the cleaning objective, this cleaning phase can be repeated after the filter tank has been filled with raw water. This is followed by rinsing with clear water. After the rinsing process has been completed, the filter operation is resumed.
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