DE3613176C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung gemäß dem Ober­ begriff des Patentanspruches 1.

Für die Behandlung Wasser zwecks Beseitigung von in Suspension befindlichen Materialien und zwar insbe­ sondere für die biologische Reinigung von Kulturen, sind Filter bekannt, welche zumindest eine Schicht aus granularem Material aufweisen und in denen das zu filternde Wasser mittels einer geeigneten Einrich­ tung über der Filtermasse oder unter den Boden ver­ teilt wird, auf dem die Filtermasse ruht. Das zu fil­ ternde Wasser wird dann entweder infolge absteigender Strömung oder aufsteigender Strömung durch das Filter­ bett geführt. Hierbei ist jeweils eine periodische Waschung des Filterbetts aus granularem Material er­ forderlich, wobei die wirksamste Waschung darin be­ steht, in bekannter Weise Luft und Waschwasser von unten nach oben in das Filterbett einzuspritzen bzw. einzusprühen. Das Waschwasser wird durch eine Ablauf­ rinne aufgenommen bzw. wiedergewonnen und abgeführt.

Wird jedoch diese Waschtechnik auf einem Filter an­ gewandt, bei dem mindestens eines der Filtermateria­ lien ein poröses Material mit geringer Dichte ist, wie Bimsstein, Bläthon usw., so ergeben sich Schwie­ rigkeiten, da während der Periode der Waschung mit Wasser und Luft ein Teil der Filtermasse bis zur Ablaufrinne über das Waschwasser mitgerissen wird. Zur Behebung dieses Nachteils ist es bekannt, das Waschwasser während des Zeitpunkts der Waschung mit Wasser und Luft in einem Raum aufzufangen, der über der Ablaufrinne angeordnet ist, welche mit einer Vorrichtung wie eine Klappe, einem Rost, einem Sieb u. dgl. versehen ist, um die Ablaufrinne während der Waschperiode ganz oder teilweise zu verschließen.

Bei einer bekannten Vorrichtung der gattungsgemäßen Art (DE-PS 3 97 527) wird insbesondere beim Waschvor­ gang Wasser von unterhalb des Filterbetts nach oben durch das Filterbett und schließlich zu einem Über­ lauf geführt, wobei aus dem Filterbett mitgerissene Filterteilchen im Bereich des Überlaufs einem Dekan­ tiervorgang unterworfen werden. Die sich auf dem Schrägboden des Überlaufs absetzenden Filterteilchen strömen dann zurück in das Filterbett. Allerdings ist bei dieser bekannten Vorrichtung der Wirkungs­ grad begrenzt, was darauf beruht, weil die Rückströ­ mung der Filterteilchen längs des Schrägbodens ent­ gegen der forcierten Strömung des Waschwassers vom Filterbett zum Überlauf erfolgt und damit im Gegenlauf, so daß ein erheblicher Austrag an Filter­ teilchen über den Überlauf zu verzeichnen ist. Zum anderen wird infolge der forcierten Strömung des Waschwassers zum Überlauf ein Abscheiden der Filter­ teilchen aus der Strömung beeinträchtigt, so daß nur ein relativ geringer Prozentsatz an ausscheidbaren Filterteilchen überhaupt zum Schrägboden des Überlaufs gelangt und von dort in das Filterbett zurückgeführt werden kann. Ferner muß die Vorrichtung zum Zwecke des Waschvorgangs mit Übergröße ausgelegt werden, so daß auch hier der Platzbedarf vergleichsweise groß ist, vgl. auch DE-AS 15 17 610.

Die bekannten Vorrichtungen (US-PS 24 53 345, 40 76 625, 44 79 880) besitzen den Nachteil, daß sie eine große Bauhöhe besitzen und außerhalb der eigent­ lichen Waschperiode unwirksam sind. Ferner erfordern sie eine bestimmte Dekantierzeit für das Filterma­ terial und auch für die extrahierten Unreinheiten und folglich eine Wassermenge, die umso größer ist als die vom Waschwasser bis zur Ablaufrinne zu durchlaufende Distanz groß ist. Im Falle von vertikalen oder schräg nahe der Ablaufrinne für das Waschwasser angeordneten Trennwänden zum Ablenken des die Material­ körner mitreißenden Stroms, um damit eine für die Dekantierung der Körner günstige Zone zu schaffen, ist ein oberhalb des Filtermaterials angeordneter horizontaler Rost vorgesehen, der während der Wasch­ periode allerdings von den extrahierten Unreinheiten oder durch das Filtermaterial selbst verstopft werden kann, wodurch sich eine Verschlechterung des Wirkungs­ grads des Systems ergibt.

Im übrigen sind die bekannten Vorrichtungen nur auf das Wiedergewinnen von Waschwasser anwendbar und nicht für die Wiedergewinnung von Wasser verwendbar, welches in Filtern mit einem Filterbett aus granu­ larem Material behandelt ist, welche für die bio­ logische Reinigung auf anhaftenden Kulturen ver­ wendet werden und in welche Wasser und Luft von unten nach oben sowohl während der Behandlungsphase wie auch während der Waschphase des Filtermaterials eingesprüht wird. In derartigen Filtern können die bekannten Vorrichtungen, die für eine periodische Verwendung vorgesehen sind, nicht Turbulenzerschei­ nungen aufgrund dauernder Einblasung von Luft in den Filter vermeiden. Ferner verstopfen diese bei einem kontinuierlichen Betrieb außerordentlich schnell.

Aufgabe der Erfindung ist es, bei einer Vorrichtung der gattungsgemäßen Art den Materialverlust bei Trennung des Filtermaterials von behandeltem Wasser oder von Waschwasser so gering wie möglich zu halten und eine störungsfreie Rückführung des abgeschiedenen Filtermaterials in den Filter sicherzustellen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kenn­ zeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 enthaltenen Merkmale gelöst.

Nach Maßgabe der Erfindung wird durch eine vertikale, mit Öffnungen versehene Trennwand bzw. ein Gitter in Verbindung mit dem Überlauf eine Kammer begrenzt, die durch die Trennwand gegenüber dem eigentlichen Filter getrennt ist. Das hat zur Folge, daß die bei der Lufteinblasung bzw. bei dem Einspritzen von Waschwasser entstehende forcierte Strömung sich nicht in dem Maße in der Kammer auswirken kann, daß die Ab­ scheidung der Filterteilchen gestört werden könnte. Insofern erfolgt in der Kammer vor dem eigentlichen Überlauf in die Abflußrinne ein weitgehend unge­ störtes Abscheiden der Filterteilchen aus dem be­ handelten Wasser bzw. dem Waschwasser, wobei ferner vor allem gewährleistet ist, daß die auf dem Schräg­ boden zurückströmenden Filterteilchen im wesentlichen ungehindert von der Strömungsrichtung auf den Über­ lauf in das Filterinnere gelangen können. Ferner begünstigt die Trennwand die Abscheidung der Filter­ teilchen aus dem Wasser. Schließlich resultiert aus dem Dichteunterschied des Mediums vor der Trennwand und hinter der Trennwand eine Zirkulation eines Teiles des durch die Trennwand hindurchgelangenden Wassers von oben nach unten in Richtung auf den Schrägboden, so daß die sich dort ansammelnden schweren Filterteilchen durch die Strömung nach unten in Richtung auf das Filterinnere mitgenommen werden. Eine andere Teilströmung ist gegen den Überlauf ge­ richtet und nimmt die leichteren Teilchen mit.

Zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind durch die in den Unteransprüchen enthaltenen Merkmale ge­ kennzeichnet.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfin­ dung anhand der Zeichnung beschrieben. Darin zeigt

Fig. 1 eine Schnittansicht einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung sowie

Fig. 2 die Ansicht eines Details der Vorrichtung, bei der eine perforierte vertikale Trennwand aus zwei versetzt angeordneten Reihen von Elementen gebildet ist.

Der Filter 1 aus einem Bett aus granularem Material 2, welches in bekannter Weise eine Wasserzufuhr 3 und eine Luftzufuhr 3 a zur Behandlung von Wasser oder für die Waschung des Filtermaterials sowie eine Ablaufrinne 4 für das behandelte Wasser oder das Waschwasser um­ faßt, welches einen einstellbaren Überlauf 5 aufweist, ist mit einer Vorrichtung 6 versehen.

Diese Vorrichtung ist durch eine Kammer 7 gebildet, welche begrenzt ist durch ein Gitter 8 und eine geneigte Ebene 9, welche den Überlauf 5 mit der Wand 1 a des unter dem Gitter 8 gelegenen Filter verbindet sowie zum Filter mit einer Neigung zur Horizontalen von α = 40 bis 60 Grad abfällt. Diese schräge Ebene ist mit dem Filter durch eine horizontale Ebene 10 von 5 bis 15 cm verbunden. Eine Blende 11, die die Basis des Gitters abdeckt und vertikal auf dem Gitter verschieb­ bar ist, beläßt eine einstellbare Öffnung 12 für einen Rücklauf von Fluid, welches Materialkörner in den Filter mitnimmt.

Die Abführung von Wasser über den Überlauf 5 erzeugt einen Wasserstrom von der Zone 13 über dem Filter­ material in Richtung auf die Kammer 7. Diese Zone 13 ist aufgrund des Aufstieges der in den Filter einge­ sprühten Luft stark in Rührung versetzt. Das Gitter 8, welches in der Bahn der Wasser/Luft-Emulsion von der Zone 13 angeordnet ist, bewirkt einen Stoß der Luftblasen und der Körner des Filtermaterials, die vom Wasser mitgerissen sind, und begünstigt deren Trennung, welche in der Kammer 7 mit einer Dekantie­ rung der Körner auf der schräg verlaufenden Ebene 9 bewirkt wird.

Dieser Dekantiervorgang wird noch durch die Abwesen­ heit einer vertikalen Geschwindigkeitskomponente in der durch den Raum geschaffenen Zone begünstigt. Dies hat zur Folge, daß die leichteren, vom Filter­ material abgetrennten Unreinheiten zum Überlauf mit­ genommen werden und über die Ablaufrinne abgeführt werden, wohingegen die Materialkörner auf der schrägen Ebene dekantieren.

Man hat ferner festgestellt, daß der Durchgang der Wasser/Luft-Emulsion quer durch das Gitter, der ober­ halb des Filtes stattfindet, ein Brechen dieser Emulsion hervorruft und daß der Unterschied, der zwischen der Dichte der Emulsion über dem Filterbett und der Dichte des Fluids in der Kammer 7 resultiert, eine von oben nach unten stattfindende Zirkulation eines Teils des Fluids hervorruft, welches in die Kammer übertritt. Dadurch werden automatisch die auf der schrägen Ebene dekantierenden Materialkörnchen in das Innere des Filters zurückgeführt, wobei der andere Teil des Fluids gegen den Überlauf und die Ablauf­ rinne gerichtet ist, wie die Pfeile in Fig. 1 verdeutlichen.

Die Schrägebene 9 ist z. B. mit dem Fil­ ter über eine horizontale Ebene 10 verbunden, wodurch eine Auswaschung bzw. Unterspülung der Filterschicht durch den in den Filter rückkehrenden und dort die dekantierenden Materialkörnchen zurückbringenden Fluidstrom verhindert wird.

Der Unterschied der Dichte der Fluide in der Zone 13: Luft/Wasser-Emulsion und in der Kammer 7: Wasser allein, schafft eine zum Boden der Kammer und folg­ lich gegen den Filter gerichtete Rückströmung.

Wie aus Fig. 2 hervorgeht, ist das Gitter z. B. aus zwei Reihen 14, 15 von Elementen gebildet, wie beispielsweise Platten 16 und Profile 17, die vertikal übereinander und z. B. versetzt zueinander derart angeordnet sind, um das Aufbrechen der Wasser/Luft-Emulsion zu verbessern.

Der Abstand 18 zwischen zwei aufeinanderfolgenden Elementen, wie Platten oder Profilen einer selben Reihe, beträgt im wesentlichen zwischen 1 und 10 cm. Der Abstand 19 zwischen den beiden Reihen dieser Elemente beträgt gleich zwischen 2 und 10 cm, wobei jedes Element eine Länge zwischen 5 und 20 cm auf­ weist.

Das Gitter kann aus verschiedenen Elementen, wie Profilen, gebildet sein und zwar entsprechend den Arten der verwendeten Filtermaterialien.

Claims (7)

1. Vorrichtung zur Wiedergewinnung von Wasser in einem Filter mit einem Filterbett aus granularem Material, mit Einrichtungen zum Einspritzen von Wasser und Luft quer zum Filterbett sowie mit einer äußeren Ablaufrinne, die mit einem Überlauf zum Abführen des Wassers versehen ist, dessen Boden schräg in Richtung auf das Innere des Fil­ ters geneigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung eine vertikale perforierte und in der Senkrechten der Wand (1 a) des Filters (1) gelegene Trennwand (8) aufwist, welche mit dem Überlauf (5) eine Kammer (7) begrenzt, deren Boden schräg in Rich­ tung auf das Innere des Filters geneigt ist und den Überlauf (5) mit der unterhalb der perforierten Trennwand angeordneten Wand (1 a) des Filters verbindet.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die perforierte Trennwand aus einem Gitter (8) gebildet ist.

3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gitter (8) aus mindestens einer Reihe von Elementen (16, 17) wie insbesondere Profilen, Stäben, Platten und Stegen von geeigneter Form und Material gebildet ist, welche mit größerem Abstand als die Abmessung der Körner des Filtermaterials angeordnet sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gitter (8) aus einer Anzahl von Reihen (14, 15) von versetzt zueinander angeordneten Elementen (16, 17) gebildet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen den übereinander angeordneten Elementen des Gitters zwischen 1 und 10 cm und der die zwei Reihen von Elementen trennende Abstand zwi­ schen 2 und 10 cm beträgt.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die den Überlauf (5) mit dem Filter verbindende Schrägebene (9) einen Winkel von 40 bis 60 Grad mit der Horizontalen bildet.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die schräge Ebene (9) über eine horizontale Ebene (10) mit dem Filter verbunden ist und daß die Basis des Gitters (8) durch eine Blende (11) abge­ deckt ist, die in ihrer Lage auf dem Gitter einstell­ bar ist und an der Basis des Gitters eine für den Durchtritt der Körner des granularen Materials aus­ reichende Öffnung (12) begrenzt.