DE3613176C2 - - Google Patents
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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.
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