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Beschreibung
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Die Erfindung betrifft einen Aktivkohlefilter zur Trink wasseraufbereitung
mit mindestens einer Filterkammer mit einer Aktivkohlepackung.
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Derartige Aktivkohlefilter werden in der Filtertechnik vielfach und
in verschiedenen Ausführungsformen zur Fein filterung von Filtermedien verwendet.
Dazu sind Aktlvkohle° granulate tiit unterschiedlichen Pressformen bekannt; je nach
Anwendungsgebiet werden bestimmte Größen und Formen mit bestimmten Vor- und Nachteilen
eingesetzt Wichtig für die Filterfunktion der Aktivkohlepackung ist deren aktive
Oberfläche, wobei sowohl die Außenoberfläche als auch die Innenoberfläche des Jeweiligen
Aktivkohlepress lings eine Rolle spielt.
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Als Außenoberfläche wird dabei die Summe der äußeren Oberfla#chen
sämtlicher Aktivkohlepresslinge einer Aktiv kohlepackung bezeichnet. Die annenoberflche
setzt sich aus der Summe der inneren Oberfläche der einzelnen Preis linse zusammen;
diese besteht aus der Oberfläche der vielen feinen Kanäle, Kanälchen und Kapillaren,
die in jedem einzelnen Pressling vorhanden sind Dabei ist unschwer abzusehen, daß
die Innenoberfläche um ein viel faches größer ist als die Außenoberfläche, jedoch
gilts daß je kleiner der Pressling ist, umso großer seine relative Außenoberfläche
ist. Umgekehrt gilt, daß je grösser der Pressling, Je kleiner seine relative Außenoberfläche
ist, Ist der Pressling in seinem Gesamtvolumen zu groß, so werden die Kanäle und
Kapillaren zu lang und sind nur bei sehr langen Berübrungszeiten von dem zu filternden
Medium erreichbar, dadurch gibt es bei
großen Presslingen eine Einschränkung
in Bezug auf die erreichbare, aktive innere Oberfläche.
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Die Berührzeit ergibt sich aus den Parametern von Durchflußvolumen
pro Zeiteinheit zum Gesamtvolumen der Filterkammer. Da chemische Prozesse mit einer
gewissen zeitlichen Verzögerung ablaufenfmuß mußje nach zu filterndem Medium die
Berührzeit ausreichend groß gewählt werden; die Form und die Größe der Aktivkohlepresslinge
spielt dabei eine entscheidende Rolle. Durch die Wahl von Aktivkohlepresslingen
mit unterschiedlichen Größen und Formen innerhalb einer Aktivkohlepackung, kann
das Spektrum der chemischen Prozesse und damit der Filterung erweitert werden.
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Neben diesen chemisch wirksamen Kapazitätsgrenzen, die durch die Belegung
der aktiven inneren und äußeren Ob erflachen erreicht wird, gibt es noch eine physikalische
Begrenzung der Lebensdauer, die durch den mechanischen Abrieb der Presslinge an
ihren Außenoberflächen bestimmt wird. Eine weitere Einflußgröße, die bei der Wirksamkeit
der Aktivkohle eine Rolle spielt sind die in dem zu filternden Medium vorhandenen
Trübstoffe und Partikelchen, die durch Verstopfung der spillaren und Kanäle die
Lebensdauer der Aktivkohlepackung begrenzen können. Die Anlagerung von Trübstoffen
und Partikelchen an der Aktivkohlepackung verringert den freien Durchflußquerschnitt
und belegt außerdem sowohl die äußere als auch die innere aktive Oberfläche jedes
einzelnen Presslings. Dadurch ergibt sich ein hoher Differenzdruck zwischen Filterzulauf
und Filterablauf, sowie ein schnelles Nachlassen der Adsorptionswirkung, was zu
einer Verringerung der Gesamtkapazität führt.
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Der Abrieb an den Aktivkohlepresslingen führt in dem zu filternden
.Medium zu einer unerwünschten Ansammlung von Aktivkohlestaub, der durch ein nachgeschaltetes
Filter zurückgehalten werden muß, Dieses Nachfilter kann eben-
falls
verstopfen und je nach Auslegung seiner Betriebsdauer einen unerwünschten Differenzdruck
erzeugen Durch die Verwendung von möglichst großen Aktivkohle presslingen mit glatter
Oberfläche und einer strömung günstigen Form kann der Differenzdruck auf ein Minimum
reduziert werden. Die Größe der Aktivkohlepresslinge ist jedoch durch die erreichbare
aktive Innenoberfläche begrenzt Aufgabe der Erfindung ist es, die Aktivkohlepackung
eines Aktivkohlefilters so auszugestalten, daß eine möglichst hohe Packungsdichte
bei gleichzeitig guter, gleichmäßis ger Durchdringung und möglichst geringem Differenzdruck
erreicht wird.
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Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, daß die Aktivkohlepackung aus Aktivkohlepresslingen
mit zwei unterschiedlichen, aufeinander abgestimmten Durchmessern besteht0 Bei einer
Ausführungsform ist es dazu vorgesehen, daß die Aktivkohlepackung aus einer Fraktion
von Rktivkohlepresse lingen mit großem Durchmesser und einer Fraktion von Aktivkohlepresslingen
mit kleinem Durchmesser besteht, wobei die Aktivkohlepresslinge mit großem Durchmesser
ca 2 bis 4 mal, vorzugsweise 2,5 mal größer als die Aktivkohlepresslinge mit den
kleinen Durchmessern sand, Bei einer anderen Ausführungsform ist es vorgesehen,
daß die Aktivkohlepackung aus einer Fraktion von Aktivkohlen presslingen mit sehr
großem Durchmesser und einer Fraktion von Aktivkohlepresslingen mit sehr kleinem
Durchmesser besteht, wobei die Aktivkohlepresslinge mit sehr großem Durchmesser
5 bis 10 mal, vorzugsweise ca, 7 mal größer als die Aktivkohlepresslinge mit sehr
kleinem Durchmesser sind, Bei allen Ausführungsformen ist es vorgesehen, daß die
Aktivkohlepresslinge kugelig ausgebildet sind Durch diese Maßnahmen wird eine Aktivkohlepackung
geschaffen, die einen sehr hohen Füllgrad aufweist, bei
der jedoch
eine gute Durchdringung des zu filternden Mediums möglich ist und die einen sehr
geringen Differenzdruck bewirkt. Trotz des hohen Füllgrades sind die Durchmesser
der einzelnen Aktivkohlepresslinge so klein, daß auch ihre innersten Kapillare und
Kanäle von dem zu filternden Medium erreicht werden und als aktive innere Oberfläche
zur Verfügung stehen.
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Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Verfügung
zu stellen, mit dem ein Aktivkohlefilter mit erfindungsgemäßerAktivkohlepackung
hergestellt werden kann.
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Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, daß eine Aktivkohlepackung, die
aus Aktivkohlepresslingen von zwei Fraktionen mit unterschiedlichen Durchmessern
besteht in eine Filterkammer eingefüllt#und die Filterkammer danach so lange gerüttelt
wird, bis die Aktivkohlepresslinge mit den kleineren Durchmessern in die freien
Räume zwischen den Aktivkohlepresslingen mit den größeren Durchmessern eingelagert
sind.
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Die Erfindung ist in der beiliegenden Zeichnung dargestellt und wird
nachfolgend näher beschrieben; es zeigt: Fig, 1 die schematische Darstellung eines
Aktivkohlegranulat-Körperchens; Fig. 2 den schematischen Aufbau eines Aktivkohlefilters
mit Filterkammer und Aktivkohlepackung; Fig, 3 die schematische Darstellung einer
Aktivkohlepackung aus kugeligen Aktivkohlepresslingen mit zwei unterschiedlichen
Durchmessern; Fig, 4 die schematische Darstellung einer Aktivkohlepackung aus Aktivkohlepresslingen
mit zwei sehr unterschiedlichen Durchmessern.
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Anhand des in der Fig. 1 dargestellten Granulatkörperchens 17 soll
die Funktion der Aktivkohle naher erlautet werden. Ein solches Granulatkörperchen
17 weist eine Außenoberfläche 18 und eine Innenoberfläche 19 auf, Die Außenoberfläche
18 ist die gesamte Außenfläche, whrend die Innenoberfläche 19 sich aus den Oberflächen
der mit der Außenoberfläche 18 verbundenen Kapillaren 20 und den in dem Inneren
des Granulatkörperchens 17 vorhandenen Kanilen und Kanälchen 21 zusammensetzt. Zwischen
den einzelnen Kanälen 21 bestehen darüberhinaus ebenfalls ein Kapillar, die im Inneren
des Granulatkörperchens 17 zu einem dichten Netz miteinander verbunden sind.
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Der in der Fig. 2 schematisch dargestellte Filter 1o be-Steht im wesentlichen
aus einer Filterkammer 11 mit einem Zulauf 22 und einem Ablauf 23. In der Filterkammer
11 ist eine Aktivkohlepackung 12 aus Aktivkohlepresslingen 13 angeordnet. Dem Zulauf
22 ist ein mechanisches Vorfilter 25 und dem Ablauf 23 ein mechanisches Nachfilter
24 zuge~ ordnet. Das Vorfilter 25 soll Feststoffpartikelchen und Trübteile, die
in dem zu filternden Medium mitgeführt werden zurückhalten, ehe es mit der Aktivkohlepaclcung
12 in Berührung kommt. Das Nachfilter 24 soll möglichen Aktivkohleabrieb in der
Aktivkohlepackung 12 zurückbehalten.
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In der Fig. 3 ist eine Aktivkohlepackung 12 dargestellt9 die aus Aktivkohlepresslingen
mit zwei unterschiedlichen Durchmessern besteht. Die Durchmesser der Aktivkohlepresslinge
sind dabei genau aufeinander abgestimmt. Die hier dargestellte Aktivkohlepackung
12 besteht aus Aktiv~ kohlepresslingen 13 mit einem großen Durchmesser d1 und aus
Aktivkohlepresslingen 14 mit einem kleinen Durch messer d2 Bei dieser Ausführungsform
stehen die Durchmesser d1 : d2 = 2,5 : 1. Durch diese Durchmesserabstim mung können
sich die Aktivkohlepresslinge 14 mit den kleinen Durchmessern X in die freien Räume
26 zwischen den Aktivkohlepresslingen 13 mit den größeren Durchmessern
d1
einlagern. Auf diese Weise erhält man einen guten Füllungsgrad der Filterkammer
11, wobei die Aktivkohlepackung 12 sowohl eine große Außegoberfläche 18 als auch
eine gute Erreichbarkeit der aktiven Innenoberfläche 19 aufweist.
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Bei der Ausführungsform nach der Fig. 4 besteht die Aktivkohlepackung
12 aus Aktivkohlepresslingen 15 mit sehr großem Durchmesser d3 in deren freie Zwischenr#ume
26 Aktivkohlepresslinge 16 mit sehr kleinem Durchmesser d4 eingelagert sind. Bei
dieser Ausführungsform stehen die Durchmesser der Aktivkohlepresslinge 15 bzw.
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16 in einem Verhältnis von d3 : d4 = 10 bis 5 : 1, vorzugsweise 7
: 1. Eine derartige Aktivkohlepackung 12 erreicht einen sehr hohen Füllungsgrad
und eine gute Durchdringung bei sehr kleinem Differenzdruck. Die erreichbare aktive
Innenoberfläche 19 der sehr großen Aktivkohlepresslinge 15 wird durch eine entsprechende
Verweildauer des zu filternden Mediums erreicht. Durch einen entsprechenden Rüttelvorgang
fügen sich die kugeligenkleinen Aktivkohlepresslinge 16 bzw. 14 in die freien Räume
26 zwischen den großen Aktivkohlepress lingen 13 bzw. 15. Durch diesen Vorgang wird
die Packungsdichte, die bei gleich großen Aktivkohlepresslingen bei etwa 52 ffi
liegt, auf ca. 70 bis 85 % gesteigert.
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Bezugszeichenliste 10 Filter 11 Filterkammer 12 Aktivkohlepackung
13 Aktivkohlepreßling, groß 14 Aktivkohlepreßling, klein 15 Aktivkohlepreßling,
sehr groß 16 Aktivkohlepreßling, sehr klein 17 Granulatkörperchen 18 Außenoberfläche
19 Innenoberfläche 20 Kapillare 21 Kanäle 22 Zulauf 23 Ablauf 24 Nachfilter 25 Vorfilter
26 freie Räume