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Vorrichtung zum Filtrieren von Feststoffe ent-
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haltenden Flüssigkeiten, Schlämmen oder dergleichen Die Erfindung
betrifft eine Vorrichtung zum Filtrieren von Feststoffe enthaltenden Flüssigkeiten,
Schlämmen oder dergleichen, insbesondere bei einem Kanalreinigungs-und Schlammtransportfahrzeug,
mit einem saug- und druckfesten Behälter, der von einem Filter in einen Schlammwasserbereich
und einen Filterwasserbereich unterteilt ist, mit einem in den Behälter mündenden
Sauganschluß, mit einer Saugpumpe zur Beaufschlagung des Behälters mit Unterdruck,
sowie gegebenenfalls mit einem von einer Hochdruckpumpe mit Filterwasser und/oder
Vorratswasser gespeisten, in einen zu reinigenden kanalabsenkbaren Räumschlauch.
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Es ist bereits ein Fahrzeug mit einer Vorrichtung der genannten Art
bekannt geworden (DE-OS 26 05 924), bei welcher als Filter ein nicht formstabiler
Filtersack verwendet wird, der nach hinten offen und mit seinem freien Rand im hinteren
Bereich des Behälters an der Behälterwand abdichtend befestigt ist. Dieser Filtersack
verjüngt
sich zu seinem geschlossenen Ende hin und erstreckt sich erst mit zunehmender Füllung
mehr und mehr in den vorderen Bereich des Behälters hinein. Durch die Verjüngung
des Filtersackendes verringert sich die Filterfläche im vorderen Bereich des Behälters.
Ferner ist der Filtersack an seiner Unterseite durch einen Rost gestützt.
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Dort wo er nicht durch den Rost gestützt ist, kann er sich an die
Innenwand des Behälters anlegen- und dadurch seine Filter wirkung verlieren, da
er den Durchtritt von Wasser in diesen Bereichen nicht mehr gestattet, woraus sich
eine unerwünscht Reduzierung der Filterfläche ergibt.
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Von besonderem Nachteil ist jedoch die Tatsache, daß sofort mit dem
Einsaugen der zu filtrierenden Flüssigkeit bzw.
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des Schlammes der Filtriervorgang beginnt, da sowohl im Schlammwasserbereich
als auch im Filterwasserbereich der zum Einsaugen erforderliche Sog bzw. das entsprechende
Vakuum herrscht und es somit die Schwerkraft ist, welche sofort dafür sorgt, daß
die eingesaugte Flüssigkeit den Filter durchdringt, wobei dieser die Feststoffe
zurückhält. Dabei bleibt keine Zeit, um ein Koagulierungsmittel bzw. Flockungsmittel
in die eingesaugte Flüssigkeit bzw.
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den Dünnschlamm einzumischen, um das Ausfällen der festen Bestandteile
durch Zusammenballung bzw. Flockung der festen Bestandteile bzw. Schwebstoffe zu
erreichen. Derartige Flockungsmittel werden zugegeben, um eine bessere Trennung
in die Flüssigphase einerseits und die Feststoffphase andererseits zu erreichen/
was schließlich zu einem besseren Wirkungsgrad des Filters führt. Einerseits kann
der Filter nämlich die Feststoffflocken besser zurückhalten, andererseits verstopfen
diese FeststdEffloclen das Filtergewebe nicht, im Gegensatz zu fein verteilten Schwebstoffen,
die relativ schnell das Filtergewebe verstopfen und damit zu einem Absinken
des
Filterwirkungsgrades führen.
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Nicht nur die Verwendung von Flockungszusätzen ist bereits bekannt,
sondern auch das Einleiten derartiger Zusätze in den Inhalt eines filterlosen Schlammsaugewagens,
wobei nach dem Zusetzen des Koagulierungsmittels Luft durch den Sauganschluß in
den Behälter eingesaugt wird, um eine gute Durchmischung des Mittels mit dem Behälterinhalt
zu gewährleisten. Da der Behälter keinen Filter aufweist, muß für den Zweck des
Filterns ein gesonderter Filterbehälter vorgesehen sein, in welchen der derart behandelte
Dünnschlamm umgepumpt wird. Bei diesem Umpumpen kann es vorkommen, daß sich die
Pumpleitung durch sperrigeBestandteile des Dünnschlamms zusetzt, ganz abgesehen
davon, daß ein besonderer, den Filter aufweisender Behälter für das Filtriert einen
zusätzlichen Aufwand darstellt.
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Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird darin gesehen, eine
Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit welcher sich ohne Zuhilfenahme
zusätzlicher Behälter und Filter eine Behandlung des eingesaugten Behälterinhalts
bzw. Dünnschlamms mit einem Flockungsmittel und eine anschließende Filtrierung mit
gutem Wirkungsgrad durchführen läßt, ohne daß bereits vorzeitig der Filtriervorgang
beginnt und der Filter sich frühzeitig zusetzen kann bzw. verstopft.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Filter
auf seiner Schlammwasserseite oder auf seiner Filterwasserseite eine der Filterform
entsprechende und dieselbe im wesentlichen stabil haltende Abstützung aufweist,
auf seiner Filterwasserseite eine unter Vakuum an den Filter
oder
die Abstützung anlegbare und unter Druck von demselben oder derselben abhebbare
Abdichtung vorgesehen ist, und daß die Beaufschlagung mit Unterdruck im Schlammwasserbereich
erfolgt.
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Die Abstützung hält den Filter sowohl unter Vakuum als auch unter
Druck formstabil und verhindert damit eine Verlagerung, ein Ausbeulen oder ein Zusammenfallen
der Filterfläche. Es versteht sich, daß die Abstützung wasserdurchlässig sein muß,
um die Funktion des Filters nicht zu behindern. Hierfür bieten sich Lochbleche,
Drahtgeflechte mit Stützen oder dergleichen an. Da die Beaufschlagung mit Unterdruck
im Schlammwasserbereich erfolgt und die Abdichtung auf der Filterwasserseite angeordnet
ist, legt sich unter dem Einfluß des Unterdrucks bzw. des Vakuums beim Einsaugen
des Dünnschlamms die Abdichtung an den Filter oder die Abstützung an, je nachdem,
ob der Filter oder die Abstützung auf der Filterwasserseite angeordnet ist. Der
Zweck ist die Abdichtung des Filters während des Einsaugens des Schlamms, derart,
daß während des Saugvorgangs noch keine Filtrierung beginnen kann, da nun einmal
das Vakuum bzw. der Unterdruck den hydrostatischen Druck der eingesaugten Flüssigkeit
bzw. des Schlammes übersteigt.
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Diese Tatsache bietet auch die Möglichkeit, nicht nur während der
Aufrechterhaltung des Vakuums das Koagulierungs- bzw.
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Flockungsmittel zuzugeben, sondern anschließend eine Durchmischung
des Behälterinhalts durch Einsaugung von Luft durch den im Bodenbereich des Behälters
angeordneten Sauganschluß vorzunehmen. Wird anschließend das Vakuum auf gefüllt
bzw. Atmosphärendruck hergestellt, dann beginnt unter dem Einfluß der Gravitation
der Filtriervorgang, wobei sich die Abdichtung von dem Filter bzw. der Abstützung
abhebt, so daß das Filtrat bzw. die von ihren Feststoffen befreite
Flüssigkeit
in den Filterwasserraum eintreten kann.
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Es wird ausdrücklich betont, daß zwar im allgemeinen von Wasser, Filterwasser
oder Schlammwasser die Rede ist, daß aber die vorliegende Erfindung keinesfalls
auf wasserhaltige Flüssigkeiten beschränkt ist. Die erfindungsgemäße Vorrichtung
läßt sich vielmehr auch für das Filtrieren vgp anderweitigen, Feststoffe enthaltenden
Flüssigkeiten bzw.
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Lösungsmitteln verwenden.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Filter
ein im wesentlichen koaxial im Behälter angeordneter Zylinderfilter und die Abstützung
ein Durchbrechunge aufweisender Hohlzylinder mit einer dem Durchmesser des Zylinderfilters
annähernd entsprechenden lichten Weite. Die Abstützung ist dabei zweckmäßig ein
Hohlzylinder aus gelochtem Stahlblech. Vor allen Dingen dann, wenn sich der Zylinderfilter
auf der Innenseite des Hohlzylinders befindet, somit auf der Schlammwasserseite,
ist es von Vorteil, wenn der Zylinderfilter radial und axial zumindest an einzelnen
Punkten oder Längslinien an dem die Abstützung bildenden Hohlzylinder befestigt
ist. Als Filter haben sich dabei solch aus einem flexiblen Gewebe oder Vlies bewährt,
insbesondere aus Polyester.
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Die Abdichtung besteht bei dieser Ausführungsform aus einer flüssigkeits-
und gasdichten, flexiblen Plane. Dabei hat es sich bewährt, die Breite der Plane
größer zu gestalten als den Umfang des Zylinderfilters, wobei zudem die Plane an
ihren Längsrändern mit der Abstützung und/oder dem Filter verbunden sein kann. In
diesem Falle braucht die Plane nicht auch noch dehnfähig zu sein, da ihr Ubermaß
einerseits im Falle des Vakuums eine mehr oder weniger faltige Anlage
am
Filter bzw. seiner Abstützung gewährleistet, während andererseits bei Atmosphärendruck,
der natürlich sowohl im Schlammwasserbereich als auch im Filterwasserbereich herrscht,
die Plane vom hydrostatischen Druck des Behälterinhalts in den Filterwasserbereich
hinein vom Filter bzw. seiner Abstützung abgehoben wird, derart, daß das Filtrat
seitlich, d.h. im Behälter vorne und hinten zwischen der Plane und dem Filter bzw.
dessen Abstützung in den Filterwasserbereich des Behälters austreten kann.
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Da am Ende des Filtriervorgangs bzw. nach Erreichen des gewünschten
Füllungsgrades für eine schnelle und vollständige Entleerung des Behälters durch
z. B. Kippen gesorgt werden muß, ist es zweckmäßig, den Boden des Hohlzylinders
bzw. der Abstützung möglichst glatt zu gestalten, also von Filtergewebe, Durchbrechungen
etc. freizuhalten, wobei sich dieser flüssigkeitsundurchlässige, glatte Bereich
zweckmäßig über ein Drittel des Zylinderumfangs zu beiden Seiten der senkrechten
Längsmittelebene erstreckt.
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Da der obere Bereich eines Zylinderfilters der Schwerkraftfiltration
umso weniger zugänglich ist, je weiter sich der Zylinderumfang und damit der Filterumfang
der senkrechten Längsmittelebene nähert, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, den
Filter und seine Abstützung platten-oder schalenförmig auszubilden und vertikal
oder gegenüber der Vertikalen nach oben zur senkrechten Längsmittelebene hin geneigt
in Längsrichtung des Behälters in demselben anzuordnen. Die oberen und die unteren,
für die Filtrierung praktisch kaum verwendbaren Bereiche des Behälters bleiben damit
filterfrei, während in den übrigen, wirksamen Bereichen
die genannte
Neigung des Filters dafür sorgt, daß die auf die Feststoffe bzw. Flocken wirkende
Schwerkraft nicht gegen die Filterfläche wirkt, d. h. der hydrostatische Druck zwingt
zwar die Flüssigkeit durch den Filter, die gleichzeitig senkrecht nach unten gerichtete
Schwerkraft zieht hingegen die Feststoffe nach unten von der Filterfläche weg, was
ein Freihalten des Filters und damit den Filterwirkungsgrad erhöht. Es versteht
sich, daß bei einem Zylinderfilter der geschilderte Sachverhalt nur für den oberhalb
der horizontalen Längsmittelebene befindlichen Filterbereich zutrifft.
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Die Abdichtung muß nicht notwendigerweise aus einer Plane bestehen,
vielmehr ist auch eine mehr oder weniger starre, an ihrem einen Längsrand schwenkbar
angelenkte Platte oder Schale aus flüssigkeits- und gasdichtem Material verwendbar,
die gegebenenfalls pneumatisch oder hydraulisch betätigbar sein kann.
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Vorzugsweise werden bei der letztgenannten Ausgestaltung des Filters
jeweils zwei Filter mit ihren Abstützungen zueinander symmetrisch angeordnet.
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Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Die Erfindung und ihre vorteilhaften Ausgestaltungen sind im folgenden
anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
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Es zeigt: Fig. 1 ein Kanalreinigungs- und Schlammtransportfahrzeug
mit einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, in Seitenansicht
und teilweise
geschnitten; Fig. 2 einen Querschnitt durch die
Ausführungsform nach Fig. 1 im vergrößertem Maßstab; Fig. 3 einen der Fig. 2 entsprechenden
Querschnitt durch eine zweite und eine dritte Ausführungsform, wobei die zweite
Ausführungsform links und die dritte Ausführungsform rechts von der senkrechten
Längsmitttelebene des Behälters angeordnet ist.
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In Fig. 1 ist ein Längsschnitt durch ein Kanalreinigungs-und Schlammtransportfahrzeug
mit einem schematisch dargestellten Fahrgestell 1 gezeigt. Es versteht sich, daß
die erfindungsgemäße Vorrichtung unter Verzicht auf ein solches Fahrgestell auch
stationär ausgebildet sein kann.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung besitzt einen saug- und druckfesten
Behälter 2, der von einem Filter 3 in einen Schlammwasserbereich 4 und einen Filterwasserbereich
5 unterteilt ist. In den Schlammwasserbereich 4 mündet ein Sauganschluß 6, welcher
Schlammwasser über eine angedeutet Saugleitung 7 aus einer Schlammgrube 8 oder dergleichen
in Pfeilrichtung A in den Schlammwasserbereich 4 des Behälters 2 einsaugt. Zu diesem
Zweck ist eine nicht gezeigte Saugpumpe zur Beaufschlagung des Behälters 2 mit Unterdruck
vorgesehen, wobei ein Schwimmerventil 9 zwischengeschaltet ist.
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Bei der gezeigten Ausführungsform ist ein von einer Hochdruckpumpe
10 mit Filterwasser und/oder Vorratswasser gespeisterzin einen zu reinigenden Kanal
bzw. in den Behälter 8 absenkbarer Räumschlauch 11 vorgesehen, der dazu verwendet
werden kann, Sedimente bzw. festsitzende Feststoffe vom Boden des Kanals bzw. Behälters
8 zu lösen,
damit diese besser vom Saugschlauch 7 aufgenommen werden
können.
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Erfindungsgemäß weist der Filter 3 auf seiner Schlammwasserseite eine
der Filterform entsprechende und dieselbe im wesentlichen stabil haltende Abstützung
12 auf, während auf der Filterwasserseite (Filterwasserbereich 5) eine unter Vakuum
an den Filter 3 oder die Abstützung 12 anlegbare und unter Druck von derselben abhebbare
Abdichtung 13 vorgesehen ist. Ferner erfolgt, wie besonders Fig, 2 deutlich zeigt,
die Beaufschlagung mit Unterdruck im Schlammes wasserbereich 4 (siehe Schwimmerventil
9).
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Bei der gezeigten Ausführungsform gemäß Fig. 1 und 2 ist der Filter
3 ein im wesentlichen koaxial im Behälter 2 angeordneter Zylinderfilter 14. Dabei
ist die Abstützung 12 ein Durchbrechungen 15 aufweisender Hohlzylinder 16 mit einer
den Durchmesser des Zylinderfilters 14 annähernd entsprechenden lichten Weite D.
Diese lichte Weite D entspricht im wesentlichen auch dem Durchmesser des Schlammwasserbereichs
4.
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Wie Fig. 1 7eist, ist lediglich ein Teil des Hohlzylinders 16 gelocht;
der Zylinderfilter 14 reicht nämlich nicht ganz bis zur vorderen Wand des die Länge
L aufweisenden Behälters 2, vielmehr bleibt der vordere Abschnitt 17 des Hohlzylinders
16 von Durchbrechungen 15 frei, so daß in diesem Bereich ein Filter funktionslos
wäre.
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Der Zylinderfilter 14 kann radial und axial zumindest an einzelnen
Punkten oder Längslinien, die nicht gezeigt sind, an dem die Abstüt7ung 12 bildenden
Hohlzylinder 16 befetigt sein. Bei der gezeigten Ausführungsform ist nun jedoch
der Hohlzylinder 16 innen, der Zylinderfilter 14 hingegen radial
außen,
an dem Hohlzylinder 16 anliegend, angeordnet, so daß eine Befestigung an einigen
wenigen Stellen genügt.
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Der Zylinderfilter 14 ist zweckmäßig aus einem flexiblen Gewebe oder
Vlies hergestellt, vorzugsweise aus Polyester oder einem anderen, nicht verrottbaren
Kunststoff.
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Wie Fig. 2 zeigt, ist der Hohlzylinder 16 in seinem unteren Bereich
18 flüssigkeitsundurchlässig, wobei dieser Bereich 18 sich bei der gezeigten Ausführungsform
über etwa ein Drittel des Hohlzylinderumfangs erstreckt.
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Die Abdichtung 13 besteht aus einer flüssigkeits- und gasdichten,
flexiblen Plane 19, deren Breite vorzugsweise größer ist als der Umfang des Zylinderfilters
14, wobei die Plane an ihren Längsrändern 20 und 21 mit dem Hohlzylinder 16 und/oder
dem Zylinderfilter 14 verbunden ist. Vorzugsweise sind in diesen Bereichen des Hohlzylinders
16 Verstärkungsstege 22 und 23 vorgesehen, die den Hohlzylinder 16 an der Wand des
Behälters 2 abstützen. Die Plane 19 besteht vorteilhaft aus einem mit Gummi oder
Kunststoff beschichteten Gewebe.
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Die Funktion dieser Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung
ist wie folgt: Wird über das Schwimmerventil 9 von der Saugpumpe her ein Vakuum
im Schlammwasserbereich 4 erzeugt, dann legt sich die Abdichtung 13 in Form der
Plane 19 in der in Fig. 2 rechts von der Längsmittelebene 24 dargestellten Weise
am Zylinderfilter 14 an und dichtet diesen ab, wobei sich das
überschüssige
Material der Plane 19, beispielsweise in der bei 25 angedeuteten Weise, in Falten
legt. Die dadurch erzeugte Abdichtung des Filters verhindert, daß der über die Saugleitung
7 und den Sauganschluß 6 in den Schlammwasserbereih- 4 eingesaugte Dünnschlamm sogleich
von dem Zylinderfilter 14 separiert werden kann. Vielmehr unterbleibt jede Filtration,
solange der Unterdruck im Schlammwasserbereich 4 aufrecht erhalten bleibt. Somit
läßt sich im Anschluß an das Einsaugen des Schlammes oder auch kontinuierlich mit
diesem Ansaugen ein Koagulierungsmittel in den Schlammwasserbereich 4 des Behälters
2 einführen und durch weiteres Ansaugen von Luft durch den Sauganschluß 6 gut vermischen.
Erst nach einem Abschalten des Vakuums bzw. Auffüllen mit Atmosphärendruck wird
der hydrostatische Druck des Inhalts des Schlammwasserbereichs 4 dahingehend wirksam,
daß in der in Fig. 2 links von der Längsmittelebene 24 gezeigten Weise die dort
strichpunktiert dargestellte Plane 19 sich vom Zylinderfilter 14 abhebt und den
Durchtritt der Flüssigkeit bzw. des Wassers gestattet, während die ausgefällten
bzw. ausgeflockten Schwebstoffe und anderweitigen Feststoffe im Schlammwasserbereich
4 zurückgehalten werden. Das in den Bereich 26 zwischen dem Zylinderfilter 14 und
der Abdichtung 13 bzw. der Plane 19 eintretende Filtrat kann zu beiden Seiten, somit
nach vorne und nach hinten (siehe Pfeile B und C) in den Filterwasserbereich 5 austreten
und dort beispielsweise einer Zuleitung 27 zu der Hochdruckpumpe 10 zugeführt werden,
sofern man es nicht vorzieht, im Falle von Wasser das Filtrat unmittelbar der Kanalisation
zuzuführen.
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In Fig. 3 sind jeweils links und rechts von der Längsmittel ebene
24' zwei weitere Ausführungsformen der Erfindung dargestellt.
Rechts
im Bild sind der Filter 29 und die Abstützung 30 plattenförmig ausgebildet, während
links im Bild der Filter 28 und die Abstützung 31 schalenförmig ausgebildet sind.
Gleichzeitig sind sowohl die Filter 28, 29 einerseits als auch die Abstützungen
30, 31 andererseits gegenüber der Vertikalen nach oben zur senkrechten Längsmittelebene
24' hin geneigt in der senkrecht zur Zeichenebene verlaufenden Längsrichtung des
Behälters 2 in demselben angeordnet. Dabei sind vorteilhaft jeweils zwei Filter
28 bzw. 29 mit ihren Abstützungen 30 bzw. 31 zueinander symmetrisch vorgesehen,
so daß man sich entweder die linke Seite bzw. die Hälfte der Fig. 3 oder die rechte
Seite bzw. Hälfte derselben spiegelbildlich verdoppelt vorzustellen hat. Während
bei der Ausführungsform mit Schalenfilter 28 und schalenförmiger Abstützung 31 die
Ausbildung entsprechend der ersten Ausführungsform gemäß Fig. 1 und 2 stattgefunden
hat, also mit kreisbogenförmigem Lochblech 32 und Plane 33 als Abdichtung, wird
bei der platten förmigen Ausführung mit einem Lochblech 34 eine an ihrem einen Längsrand
35 schwenkbar angelenkte Platte 36 aus flüssigkeits- oder gasdichtem Material verwendet,
die mittels einer Kolben-Zylinder-Einheit 37 pneumatisch oder hydraulisch betätigbar
ist. In der Abdichtstellung sind die Plane 33 bzw. die Platte 36 jeweils mit ausgezogenen
Linien dargestellt, während in der Filtrierstellung die Darstellung strichpunktiert
vorgenommen worden ist. Dabei wird betont, daß die Kolben-Zylinder-Einheit 37 letztlich
lediglich zur Kompensation des Gewichts der Platte 36 erforderlich ist, da hierfür
der hydrostatische Druck des Inhalts des Schlammwasserbereichs 4 im allgemeinen
nicht ausreicht. Dieses Problem tritt bei der naturgemäß sehr leichten und flexiblen
Plane 33 nicht auf. Im übrigen ist die Funktion entsprechend derjenigen bei der
Ausführungsform nach den Fig. 1 und- 2.