DE3214419A1

DE3214419A1 - Verfahren und vorrichtung zur aufkonzentrierung und filtration von suspensionen

Info

Publication number: DE3214419A1
Application number: DE19823214419
Authority: DE
Inventors: Ivan Prof. Dr.-Ing. 2000 Hamburg Sekoulov
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1982-04-20
Filing date: 1982-04-20
Publication date: 1983-10-20
Also published as: DE3214419C2

Description

Verfahren und Vorrichtung
zur Aufkonzentrierung und Filtration von Suspensionen.
Die Erfindung betrifft Verfahren und Vorrichtung zur Trennung und/oder Aufkonzentrierung von Suspensionen, insbesondere zur Filtration von biologisch gereinigtem Abwasser, Rohwasser für Brauch- oder Trinkwasseraufbereitung, Industrie- und Prozeßwässer, wobei die aufzubereitende Flüssigkeit eine Filtervorrichtung durchströmt. Parallel zur Filteroberfläche wird eine geeignete Strömungsgeschwindigkeit erzeugt (crossflow), die die Ausbildung einer Deckschicht verhindert.
Die Trennung sowie Aufkonzentrierung von Suspensionen ist eine auf verschiedensten technischen Gebieten zu lösende Aufgabe. Durch die Erfindung wird in erster Linie der Bereich der Abwasserreinigungstechnik, der Trink- und der Brauchwasseraufbereitung angesprochen. Verfahren und Vorrichtung sind als System zur Trennung und Aufkonzentrierung von Suspensionen aber auch für andere Bereiche verwendbar.
Zur Reinhaltung der Gewässer werden an die Kläranlagenabläufe immer höhere Anforderungen gestellt#. Deren Erfüllung ist in vielen Fällen nur mit Suspensaelimination aus dem Ablauf möglich. Weiterhin ist die Suspensaelimination aus dem Rohwasser bei der Trink-und Brauchwasseraufbereitung sowie der Wiederverwendung von Prozeßwässer ein wichtiger Verfahrensschritt. Mit besonderen Vorteilen können Verfahren und Vorrichtung der Erfindung zur Erfüllung dieser Aufgabe eingesetzt werden.
Zur Durchführung der vorstehenden Trennung und/oder Aufkonzentrierung der Suspensionen sind eine Reihe von Filtertechniken bekannt. Am häufigsten kommen die abwärts durchströmten Schnellfilter zur Anwendung. Das Filterbett besteht üblicherweise aus ca. 60 cm dickem, körnigem Material (z. B. Sand, Hydroanthrazit u.a.) Weitere Filtereinheiten, wie z. B. aufwärtsdurchströmte, "movingbedfilter", Mehrschichtfilter, Anschwemmfilter, Flachbettfilter, Langsamfilter u.a., werden von verschiedenen Firmen angeboten. Wenn auch der eigentliche Filterprozeß bei allen Filtertypen als zufriedenstellend gelöst -angesehen werden kann, sind bei deren Rückspülung große Unterschiede zu beobachten. Für die Beurteilung des Filtrationsvermögens eines Systems ist es notwendig, die Rückspülung gleichwertig mit dem Filtrationseffekt zu betrachten.
In den letzten Jahren wurden zur Suspensaelimination aus den Kläranlagenabläufen bekannte Filtertechniken aus der Trinkwasseraufbereitung angewandt. Es häuften sich Berichte über Betriebsschwierigkeiten, die hauptsächlich auf Verstopfung der Filteroberfläche und unzulängliche Rückspülung zurückzuführen sind.
Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, die Verstopfung an der Filteroberfläche zu verhindern und die Rückspülung zu verbessern.
Diese Aufgabe wird erfindungsmäßig dadurch gelöst, daß das Filterbett weniger als 20 cm (normalerweise zwischen 5 cm und 10 cm) tief ist. Die Filteroberfläche wird mit Hilfe eines Stützgewebes (z.B. Edelstahlnetz) senkrecht zum Boden gestaltet. Hinter dem Netz ist das Kornfiltermaterial eingebettet. Für die rückseitige Stützung des Filterbettes wird die gleiche Stützgewebekonstruktion wie für die Frontfläche (Filteroberfläche) gewählt. Das Filterelement besteht somit aus zwei Stützflächen, z.B. zwei Netzen im Abstand von ca. 10 cm (5 t 20 cm), und dem dazwischen eingebetteten Filtermaterial, z. B. Sand mit einer Korngröße von 0,9£.1,2 mm. Anderes Filtermaterial sowie andere Korndurchmesser sind möglich. Direkt vor der unteren Kante der Filteroberfläche wird über ein perforiertes Rohr Luft eingeblasen. Die aufsteigenden Luftblasen erzeugen die gewünschte Strömungsgeschwindigkeit parallel zur Oberfläche. Mit dieser Querströmung, die auch mechanisch z. B. durch Mischer erzeugt werden kann, wird eine ständige Spülung der Filteroberfläche bewirkt. Das verhindert bzw. verlangsamt die normalerweise bei abwärtsdurchströmten Filtern beobachtete Deckschichtbildung und führt somit zu einer Verlängerung der Filterlaufzeit. Die Suspension wird im Vorraum des Filters eingedickt und kann im Teilstrom zurück zur Kläranlage geführt werden. Damit werden die Rückspülkosten gesenkt. Das Filterelement, bestehend aus einer Filterbett-Schicht eingeschlossen zwischen zwei Stützflächen, kann auch horizontal aufgebaut werden.
Die Flüssigkeit strömt in diesem Fall senkrecht durch den Filter, die Querströmung parallel zur Filteroberfläche wird dann mechanisch (z.B. durch Dreheinrichtung) erzeugt.
In Versuchen mit den hier beschriebenen Verfahren und Vorrichtungen konnten Dauerdurchflußgeschwindigkeiten von 0,3 bis 0,5 m3/m2 ~ h bei ca 1,5 m Druckhöhe gemessen werden.
Die Filterlaufzeit ist abhängig von den Suspensacharakteristika und der Konzentration. Bei Suspensakonzentrationen von 40 ~ 60 mg/l (Kläranlagenablauf) konnten Werte von 16 h bis 18 h Filterlaufzeit erreicht werden. Die Suspension konnte auf ca. 0,9 g/l t 1,2 g/l eingedickt werden. Sie wurde im Teilstrom ständig aus dem Filtersystem abgeführt.
Eine Ausführungsform der Erfindung wird anhand der Zeichnungen näher erläutert. In Fig. 1 ist ein Querschnitt durch die Filtervorrichtung gezeigt. Mit der Einleitung 1 wird der Zulauf in den Filtervorraum 2 eingeführt. Das Rohr 3 dient der Luftzufuhr. Die Luftverteilung vor der Filteroberfläche erfolgt mit dem perforierten Rohrstück 4.
Stahl netze 5 mit Maschenweiten von z. B. 0,5 mm werden als Stützkonstruktion für das Filterbett benutzt. Die Filteroberflächen sind geringfügig (sehr kleiner Winkel) von der Vertikalen weg nach außen geneigt, um eine gute Strömungsführung durch den Luftblasen-Aufstrom zu gewährleisten.
Für die Rückseite des Filterbettes 6 ist die gleiche Netzkonstruktion wie bei der Filteroberfläche gewählt. Nach Durchströmen der Filterschicht 7 (ca. 10 cm z.B. Sand ~ 0,9 mm t 1,2 mm) wird das Filtrat über Leitung 8 abgeführt.
Mit Leitung 9 wird die eingedickte Suspension im Teilstrom zurück zur Kläranlage geführt. Die Rückspülung ist konventioneller Art - Wasser (Rohr 10) und Luft (Rohr 11). Mit Oberlaufrinne 12 wird das Rückspülwasser aus dem System entfernt Bezugszeichenl iste 1 Zulauf 2 Filtervorraum 3 Luftleitung 4 Perforiertes Belüftungsrohr 5 Stahlnetzkonstruktion-Filteroberfläche 6 Stahlnetzkonstruktion-Filterrückseite 7 Filterbett - Kornmaterial 8 Ablaufrohr 9 Teilstromrohr 10 Rückspül-Wasser 11 Rückspül-Luft 12 Ablaufrinne für Rückspülwasser 13 Filterbecken Leerseite

Claims

Verfahren und Vorrichtung zur Aufkonzentrierung und Filtration von Suspensionen.

Patentansprüche 1. Verfahren zur Aufkonzentrierung und Trennung von suspendierten Stoffen aus Flüssigkeiten, insbesondere zur Filtration von Kläranlagenabläufen, von Rohwasser für Brauch- und Trinkwasseraufbereitung sowie von Industrie-und Prozeßwässern, wobei die aufzubereitende Flüssigkeit durch eine Filtervorrichtung hindurchströmt, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Flüssigkeit durch ein Filterbett 7 hindurchströmt, die Filteroberfläche 5 senkrecht zum Boden ausgebildet ist und parallel zu ihr eine geeignete Strömungsgeschwindigkeit im Filtervorraum 2, insbesondere durch Belüftung 4 erzeugt wird (crossflow).
2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß in dem Filtervorraum 2 die Suspension eingedickt, durch die Belüftung aerob gehalten, mit Teilstrom 9 aus dem System entfernt und z. B. in die Kläranlage zurückgeführt wird.
3. Vorrichtung zur Aufbereitung von Flüssigkeiten, insbesondere zur Aufkonzentrierung und Trennung von Suspen sionen, insbesondere zur Filtration von Kläranlagenabläufen, Rohwasser für Brauch- und Trinkwasseraufbereitung, Industrie- und Prozeßwässer, wobei die aufzubereitende Flüssigkeit durch ein Filterbett hindurchströmt, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Filteroberfläche vorzugsweise aus einer senkrecht befestigten Konstruktion geformt ist und unmittelbar dahinter das Filterbett, bestehend aus z. B. Kornmaterial, gelagert ist.

Für die Rückseite des Filterbettes kann die gleiche Netzkonstruktion wie für die Filteroberfläche gewählt werden.
4. Vorrichtung nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Lufteintrag durch eine perforierte Rohrleitung 4 an der unteren Kante der vertikalen Filteroberfläche 5 erfolgt, um vorwiegend eine Querströmung zum Filtratstrom zu erzeugen.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Rückseite des Filterbettes aus einer senkrechten Netzkonstruktion besteht.
6. Vorrichtung nach Anspruch 3 sowie einem oder mehreren weiteren Ansprüchen, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß mehrere einzelne Filterelemente, bestehend aus: Kornmaterial eingeschlossen zwischen zwei Netzkonstruktionen - senkrecht aufgestellt, horizontal von der Flüssigkeit durchströmt -, parallele Strömung an der Filteroberfläche erzeugt durch Belüftung; in einem Filterbecken 13 eingebaut werden können.
7. Vorrichtung nach Anspruch 3 sowie einem oder mehreren weiteren Ansprüchen, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß auf dem Boden der Filterbette für die Rückspülung Rohr 10 - Wasser und Luft - 11 installiert sind.
8. Vorrichtung nach Anspruch 3 sowie weiteren Ansprüchen, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Erzeugung des Querstroms parallel zu der Filteroberfläche auch auf mechanischem Wege, vorzugsweise durch Mischer erfolgen kann.
9. Vorrichtung nach Anspruch 3 sowie weiteren Ansprüchen, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Filtervorraum 2 als total durchmischter Reaktor ausgebildet werden kann.