DE3124556A1

DE3124556A1 - Filter zum reinigen von mit leichtfluessigkeiten wie oel, benzin od.dgl. verunreinigtem abwasser

Info

Publication number: DE3124556A1
Application number: DE19813124556
Authority: DE
Inventors: Walter 6252 Diez Weiler
Original assignee: Passavant Werke Ag & Co Kg 6209 Aarbergen; Passavant Werke AG and Co KG
Current assignee: Aqseptence Group GmbH
Priority date: 1981-06-23
Filing date: 1981-06-23
Publication date: 1983-01-13
Also published as: DE3124556C2

Description

Beschreibung Die Erfindung betrifft einen Filter zum Reinigen von mit Leichtflüssigkeiten, wie bl, Benzin od.dgl. verunreinigtem Abwasser, mit einem von dem Abwasser durchströmten Behälter, der eine koaleszierend und ggf. adsorbierend wirkende eingetauchte Filterfüllung enthält.
In üblichen Reinigungsvorrichtungen ist ein derartiger Koaleszenzfilter einem Schwerkraftabscheider nachgeschaltet, und diese beiden Bestandteile der Vorrichtung erfüllen jeweils unterschiedliche Aufgaben. Der Schwerkraftabscheider muß die Hauptmenge der im Abwasser vorhandenen Leichtflüssigkeit durch Aufschwimmen abscheiden. Die abgeschiedene Leichtflüssigkeit muß kontinuierlich oder von Zeit zu Zeit aus dem Abscheider entfernt werden. Bei diskontinuierlichem Abzug muß die Speicherfähigkeit des Abscheiders aus reichend groß bemessen sein.
Das dem Abscheider nachgeschaltete Filter dient zur Beseitigung der im Wasser noch enthaltenen Restverschmutzung, d.h. derjenigen Anteile der Leichtflüssigkeit, die eine zu geringe Tröpfchengröße und damit zu geringen Auftrieb haben, um während der Verweilzeit im Abscheider abgeschieden zu werden. Die Abtrennung dieser Restanteile erfolgt durch Wechselwirkung mit der Oberfläche der Filterfüllung. In der Regel besteht diese aus einem auf die teichtflüssigkeit adsorbierend und häufig auch absorbierend wirkenden Material4 Aber auch Filter mit einer nur koaleszierend wirkenden, d#h. die Zusammen~ lagerung der Leichtflüssigkeitsteilchenzu größeren Tröpfchen begünstigenden Filterfüllung sind bekannt.
Die zwei stufige Ausbildung einer Vorrichtung der genannten Art mit Abscheider und nachgeschaltetem Filter verursacht einen erheblichen Aufwand und Platzbedarf.
Auch ist es unerwünscht, daß die Reinigungsintervalle des Abscheiders und die Zeitintervalle, in denen die Filterfüllung erschöpft ist und erneuert oder regeneriert werden muß, voneinander unabhängig sind und gesondert überwacht werden müssen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der genannten Art in Aufbau und Betriebsweise zu vereinfachen und gleichzeitig wirksamer zu gestalten.
Diese Aufgabe wird, ausgehend von einem Filter mit koaleszierend wirkender Filterfüllung, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine Einrichtung vorgesehen ist, die die Bildung und Beibehaltung einer an der Flüssigkeitsoberfläche sich sammelnden Leichtflüssigkeitsschicht größerer Dicke ermöglicht, die von dem zu reinigenden Abwasser durchströmt wird, daß der Zulauf für das zu reinigende Abwasser über die Filterfüllung und im obersten Bereich oder über der Leichtflüssigkeitsschicht liegt, und daß ablaufseitig eine Einrichtung vorgesehen ist, die bei ~Überschreiten der zulässigen Dicke der Leichtflüssigkeitsschicht den Ablauf sperrt.
Hierdurch wird der Filter so umgestaltet, daß er als Reinigungsvorrichtung die Funktionen erfüllt, für die bisher ein Schwerkraftabscheider und ein separat nachgeschaltetes Filter erforderlich waren. Die Gesamtvorrichtung wird dadurch baulich und betrieblich wesentlich vereinfacht und der Platzbedarf sowie die Kosten verringert. Ein weiterer Vorteil ist, daß nur eine sehr geringe Druckverlusthöhe der Reinigungsvorrichtung in Kauf genommen werden muß.
Bei dem erfindungsgemäßen Filter spielen sich die Vorgänge der Schwerkraftabtrennung und Speicherung der abgeschiedenen Leichtflüssigkeit einerseits und der Koaleszenzfilterung andererseits im gleichen Behälter ab.
Daß dies ohne Beeinträchtigung der Wirksamkeit der Gesamtvorrichtung möglich ist, ja im Gegenteil den Abscheidegrad sogar noch erhöht, ist überraschend. Betrachtet man die Vorrichtung als Abscheider, der lediglich mit einer Filterfüllung gefüllt ist, dann ist es überraschend, daß das Vorhandensein dieser Filterfüllung einerseits die Vorgänge der Schwerkraftabscheidung und der Speicherung der abgeschiedenen Leichtflüssigkeit nicht behindert, andererseits aber den Abscheidegrad ganz wesentlich über die bei Abscheidern normalerweise erzielten ca. 97 bis 98t hinaus erhöht, so daß der Rest verschmutzungsgrad auf die für Direkteinleitung in eine Vorfluter zulässigen Werte gesenkt werden kann.
Betrachtet man die Vorrichtung andererseits als Filter, so ist es überraschend, daß trotz der Beaufschlagung mit den sonst für einen Abscheider üblichen hohen Verschmutzungsmengen und trotz des Vorhandenseins einer schwimmenden Leichtflüssigkeitsschicht die Filterwirksamkeit beibehalten und sogar noch verbessert werden kann.
Da im Filter nun aber eine große Leichtflüssigkeitsmenge gespeichert wird, muß dafür Sorge getragen werden, daß von dieser Schicht nichts in den Ablauf gelangt.
Dies geschieht mit der erfindungsgemäßen Zusatzvorrichtung, die bei Überschreiten der zulässigen Dicke der Leichtflüssigkeit den Ablauf sperrt. Erfindungsgemäß wird diese Zusatzvorrichtung in einer Ablaufkammer untergebracht, die von der Filterfüllung durch eine bis zur Untergrenze der teichtflüssigkeitsschith reichenden Tauchwand getrennt ist. Vorzugsweise ist diese Einrichtung zum Sperren des Ablaufs als ein von Schwerkraftabscheidern her bekanntes Schwimmerventil ausgebildet, dessen Schwimmer auf den Dichteunterschied zwischen der Leichtflüssigkeit und dem Abwasser tariert ist.
Im Betrieb befindet sich also im oberen Bereich der Filterfüllung die Leichtflüssigkeitsschicht, deren Dicke durch die durch Koaleszenz und Auftrieb aufsteigenden Leichtflüssigkeiten solange wächst, bis bei Erreichung der kritischen Dicke Leichtflüssigkeit unter der Unterkante der Tauchwand hindurch in die Ablaufkammer gelangt. Dort veranlaßt sie dann den Schwlmmer zum Absperren des Ablaufs.
Versieht man die Ablaufkammer mit einer Vorrichtung zum kontinuierlichen Abzug der Leichtflüssigkeit, dann braucht der Schwimmerverschluß nur dann in Aktion zu treten, wenn der Leichtflüssigkeitsabzug gestört ist.
Der Einlauf für das zuströmende Gemisch in den Filterben hälter ist vorzugsweise in Höhe der Oberkante der Filterfüllung angeordnet, und insbesondere als ein sich durch die Filterfüllung streckendes Steigrohr ausgebildet.
Es hat sich gezeigt, daß die besten Abscheideergebnisse mit einer Filterfüllung erzielt werden, die mindestens 70%, vorzugsweise aber etwa 90% freies Volumen hat. Bei einem derart geringen Filterfüllungsvolumen konnte gegenüber einer Kiesfüllung, die nur etwa 40t freies Volumen hat, bei gleichbleibend niedriger Druchffl strömgeschwindigkeit der wirksame Filterquerschnitt ganz wesentlich verringert werden. Es ist also gegenüber der vorbekannten zweistufigen Anlage eine nochmalige Verringerung des Bauvolumens möglich.
Eine Ausführungsform der Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt einen Schnitt durch eine erfindungsgemäß ausgebildete Reinigungsvorrichtung.
In einem im Grundriß runden Filterbehälter 1 mündet die Zuleitung 2 für das zu trennende Gemisch-von Wasser und Leichtflüssigkeit. Das Ende 3 der Zuleitung 2 ist als nach oben abgewinkelter Stutzen ausgebildet. In dem Behälter 1 ist eine Filterfüllung 4 aus einem für die Leichtflüssigkeit, wie bl, Benzin od.dgl. koaleszierend, aber nicht stark adsorbierend wirkenden Material angeordnet. Die Filterfüllung 4 ist eingeschlossen in einer Umhüllung, die aus einem inneren, den Rohrstutzen 3 nach oben verlängernden Standrohr 5, einem äußeren Mantel 6 und oberen und unteren Drahtgittern, Rosten oder Lochblechen67, 8 besteht) Der Mantel 6 ist bei 9 flüssigkeitsdicht mit dem Behälter 1 verbunden.
Unterhalb der Filterfüllung 4 befindet sich eine Kammer 11, in der Ringleitungen 12 für die Zuführung von Spülflüssigkeit zur Rückspülung der Filterfüllung 4.
angeordnet sind. Eine Auflaufkammer 14 ist vom Hauptraum des Behälters 1 und der Filterfüllung 4 durch zwei Tauchwände 15, 16 getrennt. Die Unterkante 15a der ersten Tauchwand 15 liegt in einer Höhe zwischen der oberen und unteren Begrenzung der Filterfüllung 4.
Oberhalb der Höhe dieser Unterkante 15 ist die zweite Tauchwand 16 mit Durchflußöffnungen 17 (z.B. Schlitzen oder Perforationen} versehen. Ihre Unterkante 16a liegt in Höhe der unteren Begrenzung der Filterfüllung 4 oder noch tiefer. In der Ablaufkammer 14 befindet sich der als Standrohr ausgebildete Ablauf 18, der außerhalb des Behälters als Steigrohr 19 bis zu einer Überlaufkante 20 hochgezogen ist.
In der Ablaufkammer 14 befindet sich ein Schwimmer 21 mit einem Verschlußorgan 22 für den Ablauf 18. Der Auftrieb dieses Schwimmerverschlusses ist so bemessen, daß er den Ablauf verschließt, wenn eine den Schwimmer 21 umgebende Leichtflüssigkeitssc#iicht eine bestimmte Dicke erreicht hat.
Die Vorrichtung arbeitet wie folgt: Zu trennendes Gemisch wird über die Leitung 2 und das Standrohr 5 zu geführt, tritt über die Oberkante 5a des Standrohres 5 in den Abscheiderbehälter 1 ein, verteilt sich über die Oberfläche der Filterfüllung 4 und strömt durch diese nach unten. In der Filterfüllung 4 spielen sich gleichzeitig die für einen Schwerkraftabscheider charakteristischen Vorgänge, nämlich Schwerkraftabtrennung der Leichtflüssigkeitsteilchen und Ansammlung einer abgeschiedenen Leichtflüssigkeitsschicht 24 an der Oberfläche, und die für ein Koaleszenzfilter charakteristischen Zusammenlagerungsvorgänge an der Oberfläche der Filterfüllung ab. Leichtflüssigkeit wird aus dem Wasser sowohl in großer Menge als auch mit sehr hoher Wirksamkeit abgeschieden. Das gereinigte Wasser tritt aus der Filterfüllung 4 nach unten in die Kammer 11 aus und strömt unter der Tauchwand 16 hindurch in die Ablaufkammer 14 und wird durch den Ablauf 18 abgezogen.
Die Höhe des Flüssigkeitsspiegels 23 im Filterbehälter 1 wird durch die Höhe der Überströmkante 20 im Ablauf sowie durch den Strömungswiderstand der Filterfüllung 4 bestimmt. Bei fortgesetztem Betrieb der Vorrichtung sammelsich eine immer stärkere abgeschiedene Leichtflüssigkeitsschicht 24 an der Oberfläche an, die sich bis in die Filterfüllung 4 hinein erstreckt. Die Zuführung des Gemisches durch das Steigrohr 5 erfolgt in diese geschlossene Leichtflüssigkeitsschicht hinein.
Es hat sich gezeigt, daß hierdurch die Filterwirksamkeit wesentlich verbessert wird.
Sobald die Untergrenze 24a der abgeschiedenen Leichtflüssigkeitsschicht bis zur Unterkante 15a der Taucht wand 15 abgesunken ist, kann Leichtflüssigkeit unter der Tauchwand 15 hindurch und durch die Durchtrittsöffnungen 17 der Tauchwand 16 in die Ablaufkammer 14 gelangen. Der sich dann vermindernde Auftrieb des Schwimmers 21 bewirkt, daß der Verschluß 22 absinkt und den Ablauf 18 verschließt. Der größte Teil der teichtflüssigkeitsschicht 24 muß dann entfernt werden, und anschließend kann durch Zuführung von Spülflüssigkeit durch die Lei tung 12 die Filterfüllung 4 rückgespült werden.
Die Erfindung ist nicht auf die Einzelheiten der dargestellten Ausführungsform beschränkt. Insbesondere kann die Zuführung des zu trennenden Gemisehes;auch auf andere Weise als mittels stSlgEohE; z.B. mittels geeigneter Verteilerrinnen od.dgl. von oben erfolgen. Als Material für die Filterfüllung eignet sich neben Kies vor allem Kunststoffmaterial. Besonders vorteilhaft wegen des geringen Strömungswiderstandes bzw. des günstigen Verhältnisses zwischen Filteroberfläche und freiem Strömungsquerschnitt ist ein gitterartig strukturiertes Kunststoffmaterial, wie es für Staubfilter verwendet wird.
Die-Vorrichtung zum Abzug der Leichtflüssigkeit aus der Ablaufkammer kann als von Schwerkraftabscheidern her bekannte Kipprinne ausgebildet sein.
Das Steigrohr 19 kann auch integrierter Bestandteil des Behälters sein. Schließlich kann der Grundriß des Behälters die von Schwerkraftabscheidern her bekannte Rechteckform haben.
Der mit der Erfindung erzielte vorteilhafte Effekt kann durch Versuchsergebnisse belegt werden. Die Versuche wurden durchgeführt mit einem gemäß dem Ausführungsbeispiel konstruierten Filter mit einem Durchmesser von 1200 mm, in welchem eine Filterfüllung von 1040 mm Höhe angeordnet war, was einer Filteroberfläche von 0,97 m2 und einem Filtervolumen von 1 m3 entspricht. Die Filterfüllung bestand in einem Falle aus Kies, in einem anderen Falle aus einem Polyurethan-Schaumstoff mit Gitterstruktur (Handelsbezeichnung Poret).
Der Filter wurde beaufschlage mit zuströmendem Wasser mit einem blgehalt, der zwischen 40 und 70 mg/l schwankte. Das im Filter abgeschiedene öl wurde erfindungsgemäß nicht abgezogen, sondern konnte sich zu einer ölschicht beträchtlicher Dicke ansammeln. Durch Zugabe zusätzlicher ölmengen direkt in das Filter konnte die Dicke dieser öl schicht nach Belieben weiter vergrößert werden, um das Verhalten des Filters nach verschieden langen Betriebszeiten zu simulieren. Die Gesamtdauer jedes Versuches betrug ca. 19 Stunden, und innerhalb dieser Zeit sammelte sich im Filter teils durch Abscheidung, teils durch direkte ölzugabe eine ölmenge von insz gesamt ca. 500 1 an, was einer Höhe der ölschicht von ca 520 mm entspricht.
Der Restölgehalt im Ablauf des Filters wurde laufend gemessen. Er betrug bei Verwendung einer Kiesfüllung anfänglich ca. 20 mg/l und sank nach ca. 5 - 10 Minuten auf ca. 6 mg/l ab, um dann konstant bei diesem Wert zu bleiben, auch wenn das Filter bis zur halben# Äöhe mit einer abgeschiedenen ölschicht gefüllt war. Bei einer Filterfüllung aus Polyurethan-Schaumstoff mit Citterstruktur, die gegenüber Kies bei vergleichbarer Filter- oberfläche wesentlich größere Durchströmungswege und dadurch geringere Strömungsgeschwindigkeit aufweist, betrug der ölgehalt im Ablauf zu Beginn des Versuches ca. 9 mg/l und sank nach 5 - 10 Minuten auf ca. 3 mg/l ab, um dann ebenfalls konstant bei diesem Wert zu bleiben.
Diese Versuche belegen, daß der erfindungsgemäße Filter als Abscheider betrieben werden und eine erhebliche Menge von abgeschiedenem öl (bis zumindestens der halben Höhe der Filterschicht) speichern kann, und daß hierbei die Wirksamkeit -des Filters im Hinblick auf eine möglichst weitgehend Verringerung des Restölgehaltes im Ablauf nicht nur nicht beeinträchtigt, sondern sogar noch verbessert werden kann, wie der Vergleich der Anfangswerte mit den sich im Dauerbetrieb einstellenden Werten zeigt.

Claims

Patentansprüche 10 Filter zum Reinigen von mit Leichtflüssigkeiten wie 51, Benzin u.dgl verunreinigtem Abwasser, mit einem von dem Abwasser durchströmten Behälter, der eine koaleszierend und ggf. adsorbierend wirkende, eingetauchte Filterfüllung enthält, dadurch g e k e n r, z e i c h -n e t , daß eine Einrichtung (15) vorgesehen ist, die die Bildung und Beibehaltung einer an der Flüssigkeitsoberfläche (23) sich sammelnden Leichtflüssigkeitsschicht (24) größerer Dicke ermöglicht, die von dem zu reinigenden Abwasser durchströmt wird, daß der Zulauf (5a) für das zu reinigende Abwasser über die Filterfüllung (4) und im obersten Bereich oder über der Leichtflüssigkeitsschicht {24) liegt, und daß ablaufseitig eine Einrichtung (21, 22) vorgesehen ist, die bei Überschreiten der zulässigen Dicke der Leichtflüssigkeitsschicht (24) den Ablauf (18) sperrt.
2. Filter nach Anspruch 1 , dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß eine Ablaufkammer (14) vorgesehen ist, die von der Filterfüllung (4) durch eine bis zur Untergrenze (24a) der Leichtflüssigkeitsschicht (24) reichende Tauchwand (15) getrennt ist und in der die Einrichtung (21, 22) zum Sperren des Ablaufs (18) untergebracht ist.
3. Filter nach Anspruch 2 , dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Einrichtung zum Sperren des Ablaufs (18) als Schwimmerventil (21, 22) ausgebildet ist, dessen Schwimmer (21) auf den Dichteunterschied zwischen der Leichtflüssigkeit und dem Abwasser tariert ist.
4. Filter nach Anspruch 2 oder 3 , dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Ablaufkammer (14) mit einer Vorrichtung zum kontinuierlichen Abzug von Leichtflüssigkeit versehen ist.
5. Filter nach Anspruch 2, 3 oder 4 , dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Ablaufkammer (14) von dem die Filterfüllung (4) enthaltenden Behälterteil durch eine zweite Tauchwand (16) getrennt ist, deren Unterkante (16a) etwa in Höhe der unteren Begrenzung der Filterfüllung (4) liegt und die oberhalb der Unterkante (15a) der ersten Tauchwand (15) mit Durchströmöffnungen (17) versehen ist
6. Filter nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche , dadurch g e k e n n z e i c h n e t daß die Filterfüllung (4) mindestens 70%, vorzugsweise etwa 90% freies Volumen hat