JP2006510475A - ろ過装置 - Google Patents

Abstract

ろ過装置は、特に排水浄化および水処理の分野において、非溶解固形物質を液体から分離するために利用される。前記ろ過装置は、回転可能であるようにコンテナ（２）に配置され、ろ過されるべき液体によって取囲まれる。ろ過装置（１）は、組合せられて回転するフィルタを形成する、互いの間に空間を有するいくつかのフィルタエレメント（６）から構成される。ろ液はフィルタエレメント（６）の周辺で排水される。この発明の目的は、ろ過プロセス中に固形物質がフィルタエレメント（６）に付着するのを防ぐことである。これは、回転するフィルタが中央に中空空間を含み、曝気装置（８）が中空空間に配置され、中空空間のまわりでろ過装置が回転するという事実によって達成される。フィルタは、ろ過プロセス中に貫流する空気および液体の混合物によって連続的に洗浄される。

Description

この発明は、非溶解物質を液体から分離することに役立ち、特に排水浄化および水処理の分野において使用されるろ過装置に関する。特に生物学的排水浄化において、これらのろ過装置を使用することにより活性汚泥が処理排水から分離される。

公知のろ過装置は、フィルタモジュールに組合せられ、ろ過液体を入れるコンテナの中に回転可能であるように円形または多角形の設計で配置される、互いの間に間隔を有するフィルタエレメントを含む。フィルタエレメントとして機能するのは、両側にフィルタを含むフィルタ板、または多孔性中空繊維である。ろ液はフィルタエレメントの周辺で導管を介して吸引抽出される。ろ過時間が進むにつれて、ろ過液体に保有される固形物質はフィルタ表面に集まり、結果として、ろ過プロセスを損ない、ろ過装置の効率が悪化する。

ＤＥ １９５ ３７ ５７８から、ろ過を損なう堆積物の除去のためにフィルタに逆流置換装置を与える方法が公知であり、前記装置はフィルタ板の両側にあるフィルタに非常に近く隣接して存在し、外側から径方向に内向きに延在する複数の吸引ビームから構成される。個々の吸引ビームは縦樋に接続され、さらに配管系によって吸引ポンプに接続される。縦樋に内蔵されるスライドバルブを開くことによって、この態様でフィルタ表面に付着する固形物質の層をフィルタ表面から取除くために、浄化された液体はフィルタ板の内部から吸引ビームに圧入される。不十分な洗浄の場合、接続される吸引ポンプによって逆流置換がさらに増大するだろう。この洗浄プロセスの間、吸引ビームはフィルタ上に機械的摩耗を引起こし、したがってフィルタの耐用寿命を減少させる。しかしながら、逆流置換装置に加えて、フィルタの集中洗浄のための装置が与えられる。それは中空軸まで垂直に延在する噴霧パイプの組から構成され、その噴霧ノズルは高圧ポンプによって既に浄化された液体を供給される。これについて不利であるのは、フィルタの洗浄のために利用される浄化された液体が固形物に満ちたコンテナに逆流し、その結果もう一度ろ過プロセスにさらされ、したがってろ過能力の低減に繋がるという事実である。逆流置換装置および集中洗浄装置にとって機械システムおよび制御システムの複雑さは重大である。不連続な洗浄によって、洗浄段階期間と次の洗浄段階期間との間のろ過プロセス中に、保有される固形物質の新たな被覆層が形成され、その被覆層がろ過プロセスに悪影響を及ぼすという結果がもたらされる。

ＥＰ−Ａ−０．２８９．６７４からさらに公知であるのは、遠心機の原理に従って動作するろ過装置である。この目的のために、垂直回転することが可能な中空軸が密閉されたコンテナ内に配置され、その中空軸の上にフィルタエレメントが互いの間に間隔をおいて取付けられる。中空軸は、コンテナの下部にろ過液体を供給するための注入弁、およびコンテナの上部に逆流置換媒体を供給するための注入弁を含む。最初、逆流置換のための注入弁が閉じられた状態で、ろ過液体は下部の注入弁を介して中空軸に導入される。回転の間に発生する遠心力の結果として、ろ過液体は中空軸の孔を通り抜け、隣接するフィルタエレメントの間の空間に到達する。遠心力はフィルタ板に外部圧力を発生させ、その結果ろ液はフィルタ板の内部空間に浸透し、フィルタ板の周辺で配管導管によって排水され、閉じられたコンテナの上部にあるタンクに集められ、そのタンクから排水することが可能である。ここでもまた、被覆層がろ過プロセス中にフィルタ表面に形成され、ろ過時間が進むにつれてその被覆層がろ過プロセスを損なう。このため、定期的な逆流置換動作が必要である。逆流置換の間、ろ過液体の供給は中断され、逆流置換動作のための注入弁を介して逆流置換媒体が高圧下で中空軸に導入される。前記媒体はきれいなろ液、空気またはガスから構成され、前記媒体は中空軸の孔を介して互いに隣接するフィルタ板の間に流出
し、したがってろ過を損なうフィルタ表面の被覆層を取除く。逆流置換には比較的複雑な技術手段が必要である。これがなければ、ろ過プロセスの効率は悪化する。

ＥＰ １ １４９６１９に従って、汚染液体の浄化および特に排水の浄化のために役立ち、ろ過液体を有するコンテナの中に回転可能に沈められるろ過装置が公知である。ろ過装置は、円形または多角形のフィルタモジュールに組合せられ、中央に中空空間を形成する、互いの間に間隔を有するいくつかの板状のフィルタエレメントを含む。中空空間はコンテナに向かって一方の側で閉じられ、もう一方の側で吸引口を介してコンテナに接続される。中空空間は、互いの間に間隔を有するフィルタエレメントの間に、吸引口を介してろ過液体の中に流れを発生させるような態様で、流れを生成するエレメントと干渉し、前記の流れはろ過液体からフィルタへろ過される固形物質の付着を防ぐ。流れを発生させるエレメントとなるのは、ろ過装置の回転運動に直接に結合されるか、または別個に駆動されるバケットホイールである。結合される駆動により、非常に高速のろ過装置の回転が必要であり、これは早期の器具の摩耗に繋がるだろう。製造要件およびエネルギ消費もなお比較的高い。

ＦＲ ７９９ ３９１からろ過装置が公知であり、このろ過装置の場合はフィルタ板が共通の横軸上に、前記軸に対してある角度をなして配置される。軸は中空であり、フィルタ板からの浸透液の吸引抽出のために利用される。ろ過タンクの底にある回転するフィルタ板の下に、フィルタ板を洗浄する目的でガスを導入するための手段が配置される。

この発明は、先行技術の不利を回避しながら、フィルタエレメントのフィルタ表面を自動的に、摩耗なく洗浄することを可能にする、非溶解物質を液体から分離するためのろ過装置を考案するという目的に基づく。

この発明に従って、その目的は、浄化されていない液体を入れるコンテナに導入するために、特に排水浄化および水処理の分野において、非溶解物質を液体から分離するための、いくつかのフィルタエレメントを有するろ過装置が、横軸のまわりで回転可能なフィルタエレメントおよびガス処理装置、つまり好ましくは曝気装置を含むという解決策によって達成される。この装置は、気体および液体の混合物を形成するために、圧縮ガスによって影響を与えられることが可能であり、液体の中で気体および液体の混合物の流れがフィルタエレメントの間に生成され、その流れがフィルタエレメントへの固形物質の付着をより困難にするような態様で配置される。この趣旨で、フィルタエレメントはガス処理装置のまわりで回転可能であるように配置される。

フィルタエレメントはしたがって、ガス処理装置が配置される領域のまわりで回転する。この結果、フィルタエレメントの個々の部分が次々に洗浄される。横軸のまわりで回転するフィルタエレメントに対してガス処理装置が中央に配置されている結果、フィルタエレメントの下に配置される曝気と比較して、ガスの導入のために克服されなければならない高い逆圧はわずかに半分である。これにより、この装置のエネルギ消費は大幅に低減される。この方法はろ過プロセス中の洗浄を可能にする。この発明に従う装置は、製造が容易であり、エネルギ消費量が少なく、加えて複雑な制御システムの要件がない。ろ過装置が回転するフィルタエレメントを含む場合、洗浄は低速の回転でも機能する。ろ過装置はさらに、コンテナに対するフィルタエレメントの運動が全く必要でないような態様で設計されてもよい。

ガス処理は、以下において記載の簡略化のために、「曝気」という言葉のみが使用され
ることになるが、たとえば窒素ガスまたは圧力貯蔵器からの他のガスを使用する他の態様のガス処理が含まれる。そのガス処理は、たとえば、多孔性であるか、または孔を与えられ、好ましくは管状構造を有する中空体に圧縮ガスを導入することによって行われる。中空体は好ましくは、フィルタエレメントが存在する領域の全幅にわたって延在する。中空体は端部で閉じられ、中空接続部品を介してチャンバまたは中空軸に接続されてもよい。

この発明の１つの実施例に従って、周辺のフィルタエレメントは円形または多角形であるように設計され、たとえば、各々のフィルタエレメントはいくつかのフィルタモジュールによって形成される。内部、たとえば、中央、横軸のまわりなどに形成される中空空間の中に、曝気装置が収容される。この発明の第１の好ましい実施例では、中空空間が開口部を介して少なくとも一方の側でコンテナに接続される。この発明の第２の好ましい実施例では、中空空間は閉じられるか、または軸の領域の両方の側でコンテナから分離される。

流出する圧縮空気によって、およびフィルタからのろ液の吸引抽出によっても、中空空間の下に配置されるフィルタ板の間にそれぞれ存在する中空空間の少なくとも１つの開口部を介して、ろ過液体が吸入される。これによって生成される空気および液体の混合物は、互いの間に空間を有するフィルタエレメントの間を上向きに流れる。回転運動を介して、フィルタモジュールのシーケンシャルな洗浄が行われる。この結果、フィルタエレメントへの固形物質の付着がより困難になるか、または場合によっては回避される。シーケンシャルな洗浄の結果、エネルギ要件は最小化される。その理由は、回転プロセスを介して、フィルタモジュールによって形成される一部のフィルタ表面のみが常に空気および液体の混合物の流れ場にさらされるからである。

特別な実施例に従って、この発明の第１の好ましい実施例では、ろ過液体への圧縮空気の流動効果を高めるために、中空空間の少なくとも１つの開口部の上半分に、たとえば半円形の中空軸スポイラが取付けられる。

さらなる実施例は従属項から導かれる。

この発明は、実施例の例に基づいて、より詳細に以下に説明される。添付の図面は以下を図示する。

図１から図３はこの発明の第１の好ましい実施例を図示する。ろ過装置１はろ過液体で満たされるコンテナ２に回転可能に収容される。ろ過装置１はいくつかのフィルタモジュール３を含む。個々のフィルタモジュール３は組合せられて、板状の、たとえば円形または多角形のフィルタエレメント６を周辺で形成する。個々のフィルタエレメント６はフィルタエレメントの間にたとえば４ｍｍから８ｍｍの空間を有して互いに結合される。組合せられてフィルタエレメント６を形成するフィルタモジュール３は、たとえば、それ自体で既に公知であるいくつかの本質的に平行なフィルタ板（図示せず）から構成される。ろ液は、両方の側にフィルタを与えられるフィルタ板を介して排水される。スペーサ板７によって、フィルタエレメント６の間の空間を調節することが可能である。中空空間４の中に、曝気装置８が水平に配置される。曝気装置８は、中空軸９に対して平行に配置される中空体１０から構成される。中空体１０は、フィルタエレメント６が存在する幅全体にわたって延在する。前記中空体は端部で閉じられ、中空接続部品１１を介して中空軸９のチャンバ１２に接続される。そのチャンバは次いで配管導管１３を介して圧縮空気発生器１４に接続される。中空体は、圧縮空気の送出の目的で、多孔性の材料から構成されるか、または孔１５を与えられる配管導管であってもよい。曝気装置８に接続される中空軸９は軸受１６に固定して支持される。フィルタエレメント６の領域は軸受板１７、１８によっ
て両側で区切られ、フィルタエレメント６は支え棒１９およびナット２０によってこれら軸受板に取付けられる。軸受板１７、１８は、軸受２１、２２の中空軸９に回転可能に支持される。軸受２２を介して、ろ過装置１は鎖伝動２３に接続され、鎖伝動２３はモータ２４によって駆動される（図１）。中空空間４の上半分では、２つの開口部５が、中空軸９に取付けられるスポイラ２５によって覆われる。この結果、ろ過液体への流動効果が高められる（図１および図５）。中空軸９は、チャンバ１２とは別に、第２のチャンバ２６を含む。前記チャンバから水管２７が滑りリング２８および中空軸９を介して径方向に延在し、滑りリング２８はパイプ２９に接続され、パイプ２９は水管ストリップ３０に繋がり、軸受板１７に取付けられる。水管ストリップ３０から、配管導管３１は個々のフィルタモジュール３に分岐する。中空軸９の第２のチャンバ２６は配管導管３２を介して真空ポンプ３３に接続される。中空体１０は、ろ液の堆積物を防ぐために、下方向を向くオープンソケット部品３４を与えられる。

ここで、動作モードは以下のとおりである。ろ過装置１が曝気装置８のまわりを回転する間に、ろ液は真空ポンプ３３によってコンテナ２から吸引され、フィルタエレメント６のフィルタを介して浸透し、その結果、パイプ３１、水管ストリップ３０、パイプ２９、滑りリング２８から径方向に配置される水管２７、中空軸９、第２のチャンバ２６および配管導管３２を介して排水される。ろ液から固形物質の堆積を防ぐために、ろ液は中空体１０からソケット部品３４を介して中空空間４に流出し得る。注入口３５を介して、コンテナ２のろ過液体の水位はほぼ一定に保たれる。同時に、圧縮空気発生器１４から曝気装置８を介して圧縮空気が中空空間４に吹込む。吹込む圧縮空気は上向きに流れる。空気および液体の混合物が生成され、その混合物は互いに隣接するフィルタエレメントを介して、および必要であればフィルタ板の間に流れ、これによって固形物質がフィルタに堆積され得ることを防ぐ。フィルタエレメント６の回転運動の結果、シーケンシャルな洗浄が達成され、その結果、流れの影響を被る小さな表面領域のためにエネルギ要件が低くなる。これとは別に、上向きに流れる空気によって、さらなる吸引効果が開口部５で生ずるだろう。その結果、ろ過液体が２つの開口部５を介してコンテナ２から吸引される。

図６から図８はこの発明の第２の好ましい実施例を図示する。第１の実施例とは対照的に、軸のまわりの中空空間４は軸の領域で開口部５を介してコンテナ２に接続されておらず、それどころか軸の領域でコンテナ２に対して閉じられている。軸受板１７、１８はこのために軸受２１、２２に至るまで延在し、軸受２１、２２の全周に沿って延在する。この結果、軸受板１７、１８はコンテナ２と曝気装置８の両側の中空空間４との間に分割壁を形成する。曝気装置８はいくつかのパイプ部品、つまりそれぞれ孔１５を有する中空体１０を含む。中空体１０は中空軸９に対して本質的に垂直に配置され、空気供給を与える目的で、接続部品１１を介してこの中空軸９に接続される。原理上は、この発明の第１の実施例に従う曝気装置８もまた閉じられた中空空間で動作されることが可能であり、その逆の場合もまた可能である。

閉じられた側壁に基づいて、洗浄動作に関する第２の実施例は以下のとおりに機能する。第１の実施例の場合と同様に、曝気装置８によって上向きに流れる空気および液体の混合物がフィルタ板の間に生成される。この混合物の後を流れる液体もまた、曝気装置８の軸の下にそれぞれ配置されるフィルタ板の或る扇形領域によって、フィルタ板の間に吸い上げられる。この後をたどる液体はしたがって、回転するフィルタの長さ全体に沿って下方から導入される。これは、軸の方向に長いフィルタの場合に有利である。

原理上は、中空空間４および中空空間４の中に配置されるガス処理装置８をより小さく設計することも可能である。たとえば、フィルタエレメント６を中空軸９に近づけることが可能であり、中空軸はさらにガス排気口のための開口部として孔または短いソケット部品を単独で含んでもよい。

この発明はまた、上記に記載されるものとは異なって、フィルタエレメントをいくつかのフィルタ板と組合せることによって作られるモジュールから構成、および配置されるフィルタエレメントを含む、非溶解物質を液体から分離するためのろ過装置に利用され得る。

この発明の第１の実施例に従うろ過装置の概略図である。 図１に従う線Ｉ−Ｉの断面である。 図２に従う線ＩＩ−ＩＩの断面である。 図１に従う線ＩＩＩ−ＩＩＩの曝気装置の断面である。 矢印Ａ（図１）の方向に従う詳細な、半円形スポイラの中空軸への配置である。 この発明のさらなる実施例に従うろ過装置の概略図である。 図６に従う線ＩＶ−ＩＶの断面である。 図７に従う線Ｖ−Ｖの断面である。

Claims (10)

1. 浄化されていない液体を入れるコンテナ（２）に導入するために、特に排水浄化および水処理の分野において、非溶解固形物質を液体から分離するための、いくつかのフィルタエレメント（６）を有するろ過装置（１）であって、個々のフィルタエレメント（６）を介してろ液が排水されることが可能であり、フィルタエレメントは横軸のまわりで回転可能であるように配置され、ろ過装置（１）は、気体および液体の混合物の形成のために圧縮ガスによって影響を与えられることが可能であり、フィルタエレメント（６）で気体および液体の混合物の流れを液体の中に生成することができて、その流れがフィルタエレメント（６）への固形物質の付着をより困難にするような態様で配置されるガス処理装置（８）を含み、前記ろ過装置は、フィルタエレメント（６）がガス処理装置（８）のまわりで回転可能であるように配置されることを特徴とするろ過装置。
2. フィルタエレメント（６）は、中央に中空空間（４）を形成するような態様で設計および配置され、ガス処理装置（８）は中空空間（４）に固定して取付けられることを特徴とする、請求項１に記載のろ過装置。
3. 中空空間（４）は開口部（５）を介してコンテナ（２）に接続されることを特徴とする、請求項２に記載のろ過装置。
4. 中空空間（４）はコンテナ（２）に対して閉じられることを特徴とする、請求項２に記載のろ過装置。
5. ガス処理装置（８）は、両側の端部で閉じられ、接続部品（１１）を介して中空軸（９）のチャンバ（１２）に接続される、中空軸（９）に対して平行に配置される少なくとも１つの細長い中空体（１０）を含み、チャンバ（１２）は圧縮ガス発生器（１４）に接続されることを特徴とする、請求項１から請求項４のうちの１つに記載のろ過装置。
6. ガス処理装置（８）は、接続部品（１１）を介して中空軸（９）のチャンバ（１２）に接続される、中空軸（９）に対して水平におよび直交するように配置される少なくとも１つの細長い中空体（１０）を含み、チャンバ（１２）は圧縮ガス発生器（１４）に接続されることを特徴とする、請求項１から請求項４のうちの１つに記載のろ過装置。
7. フィルタエレメント（６）は、ガス処理装置（８）に接続される中空軸（９）上の軸受（２１、２２）によって回転可能に支持されることを特徴とする、請求項５または請求項６に記載のろ過装置。
8. 中空軸（９）は、ろ液を排水するために真空ポンプ（３３）に接続される第２のチャンバ（２６）を含むことを特徴とする、請求項５から請求項７のうちの１つに記載のろ過装置。
9. ろ液の排水のためのチャンバ（２６）は、中空軸（９）、および中空軸（９）に回転可能であるように配置される滑りリング（２８）を介して、チャンバ（２６）に対して径方向に延在する水管（２７）を与えられ、滑りリング（２８）は配管導管（２９）に接続され、配管導管（２９）はフィルタエレメント（６）に接続されることを特徴とする、請求項８に記載のろ過装置。
10. ガス処理装置（８）の少なくとも１つの中空体（１０）は、ろ過液体から堆積物を防ぐために、下方向を向くオープンソケット部品（３４）を与えられることを特徴とする、請求項５から請求項９のうちの１つに記載のろ過装置。

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