NL8301515A

NL8301515A - Filter voor het behandelen van een of meer vloeistof en/of gasstromen en het uitvoeren van biochemische omzettingen.

Info

Publication number: NL8301515A
Application number: NL8301515A
Authority: NL
Original assignee: Akzo Nv
Priority date: 1983-04-29
Filing date: 1983-04-29
Publication date: 1984-11-16
Also published as: FR2544995B1; FR2544995A1; DE8411302U1; DE3413551C2; DE8438440U1; DE3413551A1

Description

> ... .........

* <· AKU 1901

Filter voor het behandelen van een of meer vloeistof en/of gasstromen en het uitvoeren van biochemische omzettingen

De uitvinding heeft betrekking op een filter voor het behandelen van een of meer vloeistof en/of gasstromen, in het bijzonder vloeistofstrcmen, 5 welk filter uit tenminste twee in de vorm van een spiraal samen opgewikkelde elkander in radiale richting afwisselende grove en fijne filteringen bestaat, waarvan het grove en het fijne filtermateriaal een doorlaatbaarheid voor grotere respectievelijk kleinere deeltjes bezitten.

Ben dergelijk filter kan min of meer bekend geacht worden uit de in Fig.

'10 2 getoonde uitvoeringsvorm van de Japanse octrooiaanvrage 56 087 415.

Dat bekende filter dient voor het zuiveren van het water in een aquarium en daarbij zijn de aansluitingen voor het toevoeren en het afvoeren van het te behandelen resp. het behandelde water aan de tegenover elkarder liggende kqpeinden van het nagenoeg cilindrische spiraalfilterpakket 15 aangebracht. De uitvoering is bij dat bekende filter zodanig, dat de grove filterlaag dient voor het vangen van de grove deeltjes en dat de fijne filterlaag dient, voor het vangen van de fijne deeltjes. Ben nadeel van dat bekende filter is, dat het grootste gedeelte van de te behandelen vloeistof slechts in en evenwijdig aan het vlak van een grove 20 filterlaag stroomt, omdat de neiging van het water om door de fijne filterlaag te stromen gering is en naarmate tijdens bedrijf de vervuiling toeneemt nog geringer wordt. Daardoor worden de kleinere deeltjes niet uit de vloeistof verwijderd. Een en ander leidt tot een minder goede werking van het genoemde bekende filter. 1 2 3 4 5 6 8301515

De uitvinding beoogt een filter van het in de aanhef vermelde type te 2 verschaffen, waarbij de genoemde nadelen zijn ondervangen. Met name is 3 het filter volgens de uitvinding zodanig uitgevoerd, dat de voorkeur- 4 strcming van het water tot een hoge vervuilingsgraad van het filter in 5 radiale richting dwars door de fijne filterlagen gaat. Hst filter vol- 6 gens de uitvinding is hierdoor gekenmerkt, - dat de filterlagen in hoofdzaak zijn gevormd uit niet-geweven synthetische draden en/of vezels, * - 2 - AKÜ 1901 * < - dat de grove filterlagen ieder een laagdikte van 5 tot 50 mm bezitten, terwijl de fijne filterlagen ieder een dikte van 1 tot 20 mm bezitten, - dat de in de beschrijving gedefinieerde stromingsweerstanden van 5 de grove filterlagen en van de fijne filterlagen in schone onvervuilde toestand in het gebied van 0 <R^< 25 kBa· sec reSp.

0 <R, <3000 kPa‘ ^ zijn gelegen, m2 m? - dat de in de beschrijving gedefinieerde openheden van de grove filterlagen en van de fijne filterlagen in schone onvervuilde 10 toestand in het gebied van 0,95 < 0^ < 1 resp. 0,8 < < 1 zijn gelegen, - dat in schone onvervuilde toestand van het filter de doorlaatbaarheid van de grove en fijne filterlagen gemeten voor nagenoeg bolvormige deeltjes met diameters en voor de grove resp. de fijne 15 filterlagen zodanig is, dat D1< 10 irm en d2 < 1 mm, - en dat de uitvoering zodanig is, dat tenminste één van de te behandelen massastromen aan het buitenste nanteloppervlak van het spiraal-filterpakket kan worden toegevoerd en in de kern van het spiraal-filterpakket kan worden afgevoerd of omgekeerd.

20 Ben te verkiezen uitvoeringsvorm van het filter is volgens de vinding hierdoor gekenmerkt, dat de uitvoering zodanig is, dat per winding van het spiraalfilterpakket de verhouding van de stromingsweerstanden en R2, alsmede de laagdikten van de grove en de fijne filterlagen, zodanig zijn, dat de fractie van de totale massastroom, die in radiale 25 richting door een winding stroomt in schone onvervuilde toestand, groter is dan 50%, bijvoorkeur groter dan 9G%. De genoemde fractie van de totale massastroom per winding kan bij benadering worden berekend met behulp van de volgende formule: a.. -p c— x 100 % 3 , A VS2,S1 R1(2ïïr)2 8301515 * .»"·* - 3 - AKU 1901 en 1*2 zijn de gedefinieerde stroraingsweerstanden en zijn de laagdikten van de grove resp, de fijne filterlagen in m. r is de straal van de winding in m.

Gunstige resultaten zijn bereikt met een filter, dat volgens de vinding 5 hierdoor is gekenmerkt, dat de grove filterlaag in hoofdzaak is gevormd door een smeltgesponnen, bijvoorbeeld uit polyamide of polyester bestaande, synthetische dradenmat, waarvan de draden grotendeels sterk gekromd zijn, in hun kruispunten aan elkander bevestigd zijn en een diameter van 0,2 tot 1,5 mm bezitten. Dergelijke matten alsmede een ver-10 vaardigingswijze zijn beschreven in het Duitse octrooischrift 25 30 499.

De fijne filterlaag is volgens de vinding in hoofdzaak gevormd door een vezelvlies, waarvan de, bijvoorbeeld uit polyethyleentereftalaat bestaande, bij voorkeur gekroesde vezels een titer van 1 tot 50 decitex bezitten en zodanig willekeurig ten opzichte van elkaar zijn gerang-15 schikt, dat de dichtheid 0,01 tot 0,25 gram/cm bedraagt, en dat de vezels onderling zijn verbonden met behulp van een bindmiddel, bijvoorbeeld qp basis van polyacrylaat. Ben doelmatige uitvoeringsvorm is volgens de vinding hierdoor gekenmerkt, dat het spiraalfilterpakket 3 » tot 100 windingen bevat en dat de lengte van het spiraalfilterpakket in 20 de richting evenwijdig aan de opwikkelas van de spiraalvorm 5 tot 500 cm bedraagt.

Wanneer het fijne filtermateriaal volgens de vinding microorganismen bevat dan kan het filter volgens de vinding worden toegepast voor het realiseren van diverse processen. Een bijzonder gunstige uitvoeringsvorm 25 is volgens de vinding hierdoor gekenmerkt, dat het een hoeveelheid van een met de te behandelen massastroon in contact komende organische stof bevat, bijvoorbeeld op basis van methanol of calciumstearaat, welke stof onder invloed van als katalysator werkende microorganismen in de te behandelen massastroom aanwezige nitraten kan denitrificeren. Ben een-30 voudige uitvoeringsvorm daarvan is volgens de vinding hierdoor gekenmerkt, dat het filter methanol bevat, dat is aangebracht in een houder met een voor vloeistof doorlaatbare wand. Bet methanol komt dan via de doorlaatbare, bijvoorbeeld uit nylon 6, bestaande, wand geleidelijk vrij en reageert zodanig met in het te behandelen fluidum aanwezig nitraat, __-id 8301515 - 4 - AKU 1901 • * dat stikstofgas en CC^ worden gevormd. Een andere uitvoeringsvorm van het filter is volgens de uitvinding hierdoor gekenmerkt, dat verdeeld in het filter stearaat bevattende korrels zijn aangebracht. Omdat het calciumstearaat moeilijk oplosbaar is komt het ook geleidelijk vrij en 5 reageert dan eveneens zodanig met aanwezig nitraat, dat stikstofgas en 0C>2 worden gevormd.

Eet filter volgens de vinding is in het bijzonder geschikt voor het zuiveren van het water uit een aquarium, in het bijzonder een zeewater-aquarium, een visvijver of een ander vissen, schildpadden of andere 10 waterdieren bevattend bassin. Ook kan het filter volgens de vinding met voordeel worden toegepast voor het verwijderen van stofdeeltjes uit gassen.

Voorts kan het filter volgens de vinding roet voordeel worden toegepast voor het uitvoeren van biochemische omzettingen, zoals het omzetten van 15 ammonium in nitraat, het omzetten van suiker in methaan of van suiker in alkohol en dergelijke processen. Ook kan het filter volgens de vinding worden toegepast voor het langs biologische weg verwijderen van ongewenste, bijvoorbeeld stank verwekkende, stoffen uit een gasstroom. Zowel bij de laatstgenoemde processen als bij de genoemde denitrificatie pro-20 cessen werken de microorganismen als katalysator.

Het filter volgens de vinding bestaat uit een optimale combinatie en rangschikking van twee verschillende filtermaterialen met speciale stromingsweerstanden. Daardoor heeft het grove filtermateriaal geen of nagenoeg geen filtrerende functie. De filtratie van grove en fijne 25 deeltjes gebeurt in hoofdzaak in het fijne filtermateriaal en wel zodanig dat de filtratie van de kleine deeltjes in de na enige bedrijfstijd matig vervuilde laag met microorganismen plaatsvindt, terwijl de grotere deeltjes op een andere plaats in het filterpakket worden gebonden in de nog relatief schone gedeelten van het fijne filtermateriaal.

30 Belangrijke voordelen van het filter volgens de uitvinding zijm . Een lange standtijd ten gevolge van een grote capaciteit on vuil te bergen bij een geringe drukval.

. Een goede combinatie van biologische filtratie met mechanische fil- 8301515 - 5 - AKQ 1901 i *.

tratie voor grove en fijne deeltjes.

. Geen optreden van zogenaamde "kortsluitstromen" en dode hoeken.

. Een intensieve contactwerking tussen vloeistof, gas en vaste stof is mogelijk.

5 . De dimensionering is zeer variabel en kan worden geoptimaliseerd voor een breed toepassingsgebied.

. Het filter is op eenvoudige wijze te beladen met geïmmobiliseerde microorganismen of andere deeltjes en stoffen met speciale functies.

. Een spiraalvormig filterpatroon volgens de vinding is eenvoudig 10 demonteerbaar en laat zich gemakkelijk reinigen.

De uitvinding zal nader worden toegelicht aan de hand van de schematische tekening.

Fig. 1 toont een in een huis opgesloten filter volgens de vinding.

Fig. 2 toont het filter volgens Fig. 1 in een doorsnede dwars op de 15 inlaatsleuf.

Fig. 3 toont een apparaat voor het bepalen van de stromingsweerstand van het grove filtermateriaal.

Fig. 4 toont een apparaat voor het bepalen van de stroming sweerstand van het fijne filtermateriaal.

20 In Fig. 1 is het huis gevormd door een stevige uit kunststof bestaande cilindrische buis 1, die aan zijn buitenomtrek van een inlaatsleuf 2 voor een te behandelen vloeistof is voorzien. De buis 1 is aan zijn beide kopeinden van deksels 3 en 4 voorzien. Door het deksel 4 treedt de afvoerpijp 5 naar buiten. De afvoerpijp 5 steunt qp niet getekende wijze 25 met zijn andere uiteinde in het deksel 3. De afvoerpijp 5 is over zijn gedeelte dat zich binnen de buis 1 bevindt over de gehele lengte van een groot aantal inlaatopeningen 6 voorzien. Binnen in de buis 1 bevindt zich het spiraalfilterpakket, dat in deze uitvoering in hoofdzaak bestaat uit een grove schematisch met sinusvormige lijnen aangegeven 30 filterlaag 7 en een fijne filterlaag 8, die met een dikke zwarte lijn is aangegeven. De grove en de fijne filterlaag zijn spiraalvormig opgewik- 8301515 - 6 - Ακσ 1901

• I

keld. Teneirrie de tekening eenvoudig te houden is de getekende uitvoering van het spiraalfilterpakket slechts uitgevoerd met een zevental windingen. In werkelijkheid kan het aantal windingen veelal 5-100 bedragen.

5 m het voorgaande en in de conclusies zijn verschillende begrijpen gebruikt, die thans eerst nader gedefinieerd zullen worden.

De stromingsweerstand van de grove filterlaag in schone onvervuilde toestand wordt gemeten voor water met behulp van het apparaat dat schematisch in Fig. 3 is weergegeven. In het cilindrische vat 9 is cen-.10 traal een transparante van een verticale schaalverdeling voorziene pijp 10 aangebracht, waar een laag van het grove filtermateriaal 11 samen met een vloeistofdichte kunststoffolie 12 in tien windingen omheen is gewikkeld, waarvan er ter vereenvoudiging slechts 5 zijn getekend. Hst begin van de aldus gevormde dubbele spiraalwikkeling is aan de pijp 10 beves-15 tigd en de pijp 10 is op die plaats voorzien van een axiale sleuf 13. De pijp 10 met daarop de dubbele spiraalwikkeling is op de boden van het vat 9 in een laag zand 14 geplaatst, die als afdichting voor het ondereinde van de pijp 10 en de dubbele spiraalwikkeling dient. Wanneer nu aan de centrale pijp 10 een constante hoeveelheid schoon water per 20 tijdseenheid volgens de pijl 15 wordt toegevoerd dan stroomt het water via de sleuf 13 spiraalvormig door het crove filtermateriaal 11. Aangezien het vat 9 op een hoogte A boven het zandoppervlak van een uitlaat opening 16 is voorzien, zal het water hst vat 9 volgens die opening 16 verlaten (pijl 17). Het vloeistofniveau 27 in het vat 9 aan de buitenom-25 trek van de opgewikkelde spiraal wordt bepaald door de plaats van de voldoende ruime afvoeropening 16. Ten gevolge van de weerstand die het water ondervindt bij het spiraalvormig doorstromen van het grove filtermateriaal zullen de niveau's 18 van het water in de qp elkaar volgende windingen van de spiraal van buiten naar binnen geleidelijk toenemen. 3° Het hoogteverschil B tussen het aanvoerriveau 26 in de pijp 10 en het niveau 27 in het vat 9 buiten de spiraal vormt een maatstaf voor het drukverlies van het water bij het docrstromen van het spiraalvormig qpgewikkelde grove filtermateriaal 11. Hst drukverschil B kan worden geneten in cm waterkolom en na omrekening worden uitgedrukt in kilo 35 Pascal. De gedefinieerde waarde van de stromingsweerstand wordt nu 8301515 t * - 7 - AKÜ 1901

B

berekend met de formule R^ = γ-—^ .

Daarin is B de in Fig. 3 aangegeven waarde uitgedrukt in kPa. L is de totale lengte van de grove filterlaag gemeten in de richting van de spiraal en uitgedrukt in meters. V is snelheid uitgedrukt in m/sec., 5 waarmede het water spiraalvormig door het spiraalvormig opgewikkelde grove filtermateriaal 11 stroomt. De snelheid V wordt berekend met de formule O 3 V = s-tv p % · Daarin is Q in m /sec de ter plaatse van de pijl 15 S. X (A T D ) 2 toegevoerde constante hoeveelheid water en s^ de dikte uitgedrukt in m 10 van de laag grof filtermateriaal 11 gemeten in de richting loodrecht op het vlak van dat filtermateriaal (zie ook Fig. 3). Volgens de uitvinding is gebleken, dat de gespecificeerde stromingsweerstand van het ge sec noemde grove filtermateriaal in het gebied van 0 < R^ < 25 -1- m is gelegen.

15 De stromingsweerstand voor water 7311 de fijne filterlaag in schone onvervuilde toestand wordt gemeten met behulp van het apparaat, dat in Fig. 4 schematisch is weergegeven. Daarbij is in het vat 19 een uit twee delen 20 en 21 bestaande pijp geplaatst. Tussen de flenzen van de pijpen 20 en 21 is een stuk van het fijne filtermateriaal 22 vastgeklemd. Aan 20 de bovenzijde van het filtermateriaal 22 wordt in de richting van de pijl 25 een constante hoeveelheid schoon water per tijdseenheid toege- 3 voerd. laatstgenoemde watertoevoer wordt aangeduid met Q m /sec. Na het passeren van het filtermateriaal 22 komt het water via de pijp 21 in het vat 19, dat van een afvoeropening 23 is voorzien. Hst water verlaat 25 het vat 19 via de pijl 24. De hoogte van de waterkolom E (zie Fig. 4) is afhankelijk van de weerstand van het filtermateriaal 22. De gedefinieerde waarde van de stromingsweerstand R^ van het fijne filtermateriaal wordt nu berekend met de formule ^ E kPa.sec ^28 Vxs. 2 z m 30 Daarin is E het in Fig. 4 aangegeven niveauverschil, dat wordt gemeten in cm w.k. en na omrekening wordt uitgedrukt in kPa. V is de snelheid uitgedrukt in m/sec, waarmede het water door het fijne filtermateriaal 830 1 5 1 5 - 8 - Mü 1901 • ► 22 stroomt. s2 is de dikte van het filtermateriaal 22 uitgedrukt in m.

De snelheid V wordt berekend met de formule O 3 V ss --- . Daarin is Q de genoemde watertoevoer in m /sec, en F de -f-ï* diameter van het ingespannen filtermateriaal. volgens de uitvinding is 5 gebleken, dat de gespecificeerde strcmingsweerstand van het genoemde fijne filtermateriaal in het gebied van Λ _ kPa.sec 0 < Rj < 3000 -2- 1S gelegen· m

De gedefinieerde openheden O. en O. van het grove resp. het fijne filter-

*· ί V

materiaal worden berekend met de formule O = — (dimensieloos). Daarin 10 is het totale uitwendige omtreksvolume van het betrokken filtermateriaal d.w.z. lengte x breedte x dikte. VQ is daarin het betrokken openvolume, dat gelijk is aan het genoemde totale omtreksvolume (V^) van het betrokken filtermateriaal verminderd met het volume van de 'dradenmassa van de betrokken filterlaag. Het volume van de filter- 15 lagen wordt bepaald door het opmeten van de uitwendige afmetingen van een representatief stuk van de betrokken filtermaterialen. Het volume van de dradenmassa wordt bepaald door onderdompeling van hetzelfde stuk van de betrokken filtermaterialen zonder insluiting van lucht in een maatglas of maatreservoir en de waterstand af te lezen voor en na het 20 onderdompelen.

Ter toelichting worden nog enkele uitvoeringsvoorbeelden van het filter volgens de uitvinding beschreven.

, O

Vöor het zuiveren van het water in een aquarium van 400 dm inhoud en bevolkt met ca 15 volwassen moerasschildpadden, werd een filter volgens 25 de uitvinding gebruikt van 40 cm lang en een diameter van 15 cm dat in een cilindrische PVC buis van die afmetingen was ondergebracht. Over de lengte van de PVC buis was een spleet van 30 cm lang en ca 3 cm breed genaakt. De PVC pijp was aan het ene uiteinde afgesloten met een dichte deksel, en aan de andere kant met een deksel waardoorheen een afvoerpijp • 30 van 3 cm inwendige diameter was gestoken. Deze afvoerpijp stak voor ca 5 cm naar binnen in het holle centrum van het filterpakket.

Het filterpakket bestond uit een laag grof filtermateriaal in de vorm 830 1 5 1 5 _ 9 - ΑΚσ 1901 4 Λ van een laag Enka-inat van 0,7 cm dikte en een laag fijn filterraateriaal in de vorm van een laag polyester vezelvlies van 0,3 cm dikte. Beide lagen waren spiraalvorraig om elkaar heen opgewonden zodat in het centrum een holle ruimte van 3 cm diameter ontstond waaromheen ca 7 windingen 5 van de beide lagen. De binnenste winding was van vezelvlies en de buitenste winding van Bika-roat. Dit filter werd onderin het aquarium gelegd en aangesloten op een pomp met een debiet van ca 600 dm per uur, waarbij het water werd gerecirculeerd via een sproeier en eventueel via een biologisch filter. Dit filter maakte binnen één a twee dagen een 10 ernstig vervuild aquarium volledig helder en had bij een dicht bevolkt aquarium met moerasschildpadden een standtijd van 2 tot 3 maanden, \foor de reiniging werd het filterpakket eenvoudig uit de buis geschoven en afgerold. Met een harde straal water dwars op het filtermedium werd het vuil af gespoeld. Daarna werden de lagen weer opgerold en in de buis ge-15 plaatst, zodat het filter weer gebruiksklaar was.

De totale stromingsweerstand over dit filterpakket, bij het genoemde debiet varieerde van 5 cm waterkolom in schone toestand tot 30 cm waterkolom bij een vervuilingsgraad van in totaal 150 gram droge stof.

Hierbij was de vervuiling in de buitenste windingen 300 gram droge stof 2 20 per m filterlaag en was de vervuiling in de binnenste lagen geleide- 2 lijk aan minder tot ca 50 granyin .

* Een variatie op het bovenbeschreven filter werd gebruikt voor de reini- 3 ging van een aquarium of vijver van 5 tot 10 m inhoud.

Hiertoe werden twee vergelijkbare filters genaakt van elk één meter 25 lengte en 15 cm diameter. Het totale pompdebiet over de twee filters be- 3 droeg ca 3000 dm per uur. Eventueel werd het water via een fontijn gerecirculeerd. De grote aquaria waren bevolkt met ca 10 volwassen karpers en enkele andere grote vissen. Na drie dagen was de doorzicht-diepte toegenoroen van 10 cm tot 300 cm. De fontijnsproeier werd voor 30 verstopping behoed. Reiniging van het filter was pas na twee maanden nodig.

In de vijver die in de open lucht was gelegen en sterk begroeid was met 3 algen werd met ca 1000 dm per uur gerecirculeerd. Na 1 week was de doorzichtdieptè toegenoroen van 15 cm tot op de bodem (75 cm). Reiniging 35 was ca 1 keer per maand nodig in de zomermaanden en ca 1 keer per drie maanden daarbuiten.

----_-ad 8301515 - * - 10 - AKU 1901

In een andere variatie werd een filter toegepast voor een aquarium van 3 200 dm inhoud met ca 60 kleine tropische vissen. Dit filter was 20 cm lang en had een diameter van 18 cm. Hst water werd hierover gerecircu-leerd met een debiet van van ca 150 dm per uur. Dit filter had een 5 standtijd van meer dan een jaar, voordat reiniging nodig was.

Voor een tropisch zeewateraquarium werd een combinatie van drie verschillende filter eenheden gebruikt. Het aquarium was bevolkt met een samenleving van koralen, koraalvissen, zeeanemonen en diverse kreeftachtige dieren. Ben dergelijke samenleving is zeer gevoelig voor veront-10 reinigingen. Bij het toepassen van biologische filtratie kan zich pp den duur nitraat ophopen dat schadelijk is voor de gevoelige diersoorten. Ook is een intensieve beluchting nodig can te zorgen dat het water verzadigd blijft met zuurstof. Verder is het een vereiste dat er een relatief groot recirculatiedebiet wordt gehandhaafd om het water in beweging 15 te houden. Het filter bestond uit drie eenheden. Eén voor de mechanische filtratie (A) één voor de biologische dénitrificatie (B) en één voor de biologische oxidatie van koolstof en stikstofverbindingen (nitrificatie) (C). In één der hoeken van het aquarium was een schuin schot geplaatst met een overstortrand. Centraal onderin de afgescheiden driehoekige 20 . ruimte was een afvoergat van 4 cm diameter. De hoogte van het schot was 50 cm. In het afvoergat werd een pijp precies passend gestoken. De bovenkant van de pijp was open. Deze opening bevond zich één cm lager dan de overstortrand. De pijp was over de lengte geperforeerd met ca 20 gaten van 2 cm diameter. Rondom deze pijp werden twee afzonderlijke 25 spiraalfilterpakketten volgens de uitvinding aangebracht. Elk pakket had ca 7 windingen zodat de buitenste grove laag filtermateriaal uit Ehkamat aansloot tegen de drie wanden van de afgescheiden ruimte. Aan de onderkant en de bovenkant van de pakketten waren deze afgesloten door een ronde PVC schijf die over de afvoerpijp geschoven kon worden. Het 30 onderste pakket was 10 cm hoog en het bovenste pakket was 37 cm hoog. Rondom het onderste pakket was een plastic buis aangebracht. In deze buis was een kleine opening van ca 0,5 cm diameter gemaakt. Hierdoor 3 werd de waterafvoer door het onderste filter beperkt tot ca 15 dm per 3 uur, terwijl door het bovenste pakket ca 400 dm per uur kon worden 35 af gevoerd. Het bovenste pakket had de functie van mechanische filtratie.

Bij een te grote vervuiling kon het water direkt via de bovenste opening 8301515 - XI - AKU 1901

* V

van de afvoerpijp stromen. In dat geval zou het nodig zijn het mechanische filter te reinigen.

Het onderste filterpakket had de functie van biologische dénitrificatie.

Om dit te bereiken werd een deel van de grove f ilterlaag vervangen door 5 een zakje van plastic, waarin zich ca. 100 ml methanol bevond. Het plastic was zodanig permeabel voor methanol dat deze 100 ml in ca. 3 maanden tijd uit het zakje diffundeerde. De fijne filterlaag werd beladen met ca. 1 gram bacteriën, die in zout water methanol kunnen gebruiken voor de reductie van nitraat tot stikstofgas. De in vlokken 10 gebonden bacteriën werden in de poriën van het fijne filtermateriaal gebonden door drenken van het filtermateriaal in een suspensie van deze vlokken en zout water. Daarna kon het filterpakket gemonteerd worden.

Het water uit de beide spiraalfilters werd onder het aquarium door een buis geleid naar een roterende sproeier. De sproeiarm was zodanig voor- 15 zien van gaatjes dat deze ging draaien door de druk van het water. De sproeiarm was gemonteerd boven een derde pakket dubbellaagspiraalfilter van 30 cm hoog en 30 cm diameter. Dit pakket was geplaatst in een aan de bovenzijde afgesloten PVC pijp van gelijke inwendige diameter. Onderin deze PVC pijp was een bodem aangebracht roet een afvoerpijp van 2,5 cm 20 diameter. Op de bodem onder het pakket was een laag aangebracht van het grove filtermateriaal. Aan de bovenzijde was het pakket afgedekt met enkele lagen fijn filtermateriaal. De afvoerpijp leidde ca 10 cm naar beneden en kwam uit boven een waterreservoir van 20x40x40 cm met een

O

inhoud van ca 25 dm . In dit reservoir was een dompelponp geplaatst 25 die het water via een slang naar het aquarium terugvoerde met een debiet 3 van ca 420 dm per uur. Door de vrije val van het water door de afvoerpijp van 10 cm werd lucht meegezogen. Deze lucht werd via het spi-raalfilterpakket volgens de vinding en wel via de laag grof filtermateriaal en via toevoeropeningen aan de buitenmantel van het filterpakket 30 aangevoerd. Hierdoor werd de lucht in het filter vanzelf geventileerd.

Door de combinatie van de sproeiarm en de ventilatie door het filterpakket werd het water volledig verzadigd met zuurstof. In de structuur van de fijne matrix (polyestervezelvlies) vestigden zich spontaan allerlei microorganismen voor de oxidatie van organische stoffen, ammonia en 35 sulfide. ^fc>or de veilige werking van de filterccmbinaties is het nodig eerst het mechanische filter en het biologische filter met de sproeiarm 8301515 - 12 - AKD 1901 V 9 te installeren. Na enige weken kan dan onder het mechanische filter het anaerobe dénitrificerende filter aangebracht worden. Hst eventueel vrijkomen van sulfide, nitriet of organische stof uit het anaerobe filter wordt dan door het beluchte biologische filter weer teniet gedaan. Af-5 hankelijk van de aitmonium productie in het aquarium was de standtijd voor het dénitrificerende filter 2 tot 3 maanden. Daarna moet in dit filter een nieuw zakje met methanol worden aangebracht. De beide andere filter eenheden hadden een standtijd van meer dan een jaar. De ruimte in het waterreservoir kan gedeeltelijk opgevuld worden met kleine brokjes 10 koraal en schelpen. Hierbij worden de hardheid van het water en de zuurgraad qp peil gehouden. Bij het uitvallen van de pomp loopt het reservoir vol met water totdat het watemiveau in het aquarium onder de over-stortrand is gezakt. Het gebruik van methanol als organische stof heeft het voordeel dat daarbij geen reductie van sulfaat tot sulfide optreedt.

15 Het filter volgens de vinding kan ook met voordeel worden toegepast in een biogasinstallatie. In een uitvoeringsvoorbeeld daarvan werd een dubbellaagspiraalfilterpakket volgens de vinding met 15 windingen, een diameter van 34 cm en een as-lengte van 50 cm toegepast. De laag fijn filtermateriaal, d.w.z. het vezelvlies, werd beladen met ca 100 gram 20 methaangistingsbacteriën per m via een inroobilisatieprocedure. Het pakket werd met de as in verticale stand op enkele cm na onder water geplaatst in een cilindrische bak. Vanuit het centrum werd door een holle geperforeerde buis onderlangs het water afgevoerd via een overloop. De toevoer van de vloeistof was aan de buitenzijde van de bak. Het pakket 25 werd van de lucht afgesloten met een omgekeerde cilindrische bak, waarin het biogas werd opgevangen en afgevoerd naar een natte gasmeter. Het water werd eventueel met een pomp gerecirculeerd.

3

Aan deze installatie werd per dag 30 dm afvalwater met een gehalte 3 van ca 20 g/dm glucose, azijnzuur of een andere vergistbare orga- 30 nische verbinding toegevoegd. Aan het water werden tevens natronloog ter neutralisatie van het vrijkomende kooldioxide en mineralen voor de bacteriegroei toegevoegd. Door passage door het filter daalde de waarde van het chemisch zuurstofverbruik (CZV-waarde volgens NEN 3235-5.3) van 3 3 3 het water van 21 g/dm , tot 0,8 g/dm waarbij 200 dm biogas per 35 dag met een gehalte van ca 80% methaan werd geproduceerd. Het effluent 3 van deze installatie bevatte minder dan 110 mg/dm aan gesuspendeerde 8301515 ή ,ψ ,. AKU 1901 - 13 - 3 stoffen* De capaciteit van een dergelijke installatie bedroeg ca 2-5 m 3 biogas per m reactorvolume per dag.

Een belangrijk voordeel van de speciale uitvoering en struktuur van het spiraalfilterpakket volgens de vinding is, dat de te behandelen vloei-5 stof zich op elke plaats in het filter afhankelijk van de vervuilingsgraad ter plaatse zal verdelen in een radiale stroming en een tangen-tiële stroming, welke daarna weer gemengd worden en zich opnieuw verdelen enz. Dit wordt veroorzaakt, doordat in het schone filter de weerstand voor de radiale stroming dwars door de filterlagen heen veel 10 kleiner is dan voor de tangentiële stroming. De weerstand van het fijne filtermateriaal is echter afhankelijk van de na een bepaalde bedrijfstijd optredende plaatselijke vervuilingsgraad, terwijl de weerstand van het grove filtermateriaal niet of nauwelijks wordt beïnvloed door de vervuiling van het filter. Daardoor overheerst automatisch in de schone 15 windingen de radiale stroming, terwijl in de vervuilde windingen de tangentiële stroming gaat overheersen.

Een ander voordeel van het filterpakket volgens de vinding bestaat hierin, dat afhankelijk van de te behandelen hoeveelheid vloeistof en de . aard en de hoeveelheid van het daarin aanwezige vuil alsmede de toelaat-20 bare weerstand over het totale filterpakket, het aantal windingen en de axiale lengte van het filter qp eenvoudige wijze optimaal kunnen worden gekozen.

In de genoemde uitvoeringsvorm van het filter volgens de vinding, waarbij in het filter microorganismen aanwezig zijn, kunnen die microorga-25 nismen kunstmatig of spontaan zijn geïmmobiliseerd en een speciale stof-wisselingsfunctie bezitten, bijvoorbeeld methaangeneratie, waterstof-generatie, alcoholgeneratie, denitrificatie, nitrificatie en biodegra-datie.

Het filter volgens de uitvinding verschilt roet name hierin van bekende 30 filters doordat de drager bestaat uit een vezelstructuur in een speciale rangschikking, waar de vloeistof dwars doorheen stroomt en daardoor voor een groot gedeelte door de laag biomassa, die in de vezelstructuur ligt opgesloten, heen stroomt in plaats van langs een slijmlaag op een niet :·':,i 830 1 5 1 5 - 14 - AKU 1901 doorlaatbare drager. Daarmee wordt een zeer intensieve contactwerking verkregen en wordt bovendien de mechanische filratie veel effectiever.

Ben ander belangrijk voordeel van het filter volgens de uitvinding bestaat hierin dat de mechanische filtratie bij optredende vervuiling in 5 een bepaald gedeelte van het filter vanzelf wordt overgenomen door een ander deel van het filter met of zonder biomassa. Daarbij zal het te behandelen fluidum uiteindelijk in steeds mindere mate door de vervuilde gedeelten heen stromen, zodat er geen grote drukopbouw zal plaatsvinden. De stroming van het te behandelen fluidum is echter steeds wel zodanig, 10 dat de relatief sterk vervuilde delen in blijvend contact treden met het fluidum en daarbij een biologische filtratiefunctie blijven behouden.

Hierdoor zal na een zekere bedr i j fsperiode van het filter volgens de uitvinding in bepaalde delen van het filter de vloeistof hoofdzakelijk langs een laag biomassa stromen, in andere delen zal het medium door een 15 minder dichte laag biomassa stromen en in weer andere delen door een relatief schone structuur met grovere poriën.

Het voordeel daarvan is dat de filters volgens de uitvinding een relatief lange standtijd hebben voordat schoonspoelen noodzakelijk is, terwijl de drukval over het totale filter slechts weinig toeneemt. Tevens 20 is er tegelijkertijd een zeer intensieve biologische functie en een sterke mechanische filtratie mogelijk voor deeltjes van zeer uiteenlopende grootte. De lange standtijd van het filter volgens de vinding is gunstig voor de biologische werking, omdat daarvoor een zekere leeftijd van de biomassa vereist is.

25 in het filter volgens de vinding treedt vanzelf de gewenste verandering van het stromingspatroon op in die gedeelten die sterk vervuild raken. De stroming zal dan in steeds mindere mate dwars door de dichte laag biomassa heenstromen en in steeds grotere mate langs deze laag gaan stromen met een veel grotere snelheid. Daardoor zal de afzetting van 30 vuil in reeds vervuilde gedeelten geleidelijk aan minder worden en zullen deze gedeelten niet volledig dichtslibben, zodat ze lange tijd functioneel blijven.

Enkele bijzondere voordelen van het filter volgens de vinding zijn nog 8301515 ·* Λ - 15 - MD 1901 het lichte gewicht en de stevige zelfdragende structuur van het filter-pakket, zodat geen inklinken van het filterdragerroateriaal optreedt, alsmede de eventuele gemakkelijke regeneratie van het materiaal bij optredende te sterke vervuiling. Een ander voordeel van dit filter is dat 5 door de juiste keuze van het materiaal door middel van een eenvoudig imroobilisatie procédé specifieke microorganismen in de drager kunnen worden gebracht.

Binnen het raam van de vinding kunnen verschillende uitvoeringsvormen worden toegepast.

-jjj 830 1 5 1 5

Claims

16. AKU 1901 OONCHJSIES

1. Filter voor het behandelen van een of meer vloeistof- en/of gasstromen, welk filter uit tenminste twee in de vorm van een spiraal samen opgewikkelde elkander in radiale richting afwisselende grove en fijne filterlagen bestaat, waarvan het grove en het fijne filtermateriaal 5 een doorlaatbaarheid voor grotere respectievelijk kleinere deeltjes bezitten, met het kenmerk, - dat de filterlagen in hoofdzaak zijn gevormd uit niet-geweven synthetische draden en/of vezels, - dat de grove filterlagen ieder een laagdikte van 5 tot 50 mm be- 10 zitten, terwijl de fijne filterlagen ieder een dikte van 1 tot 20 mm bezitten, - dat de in de beschrijving gedefinieerde stromingsweerstanden van de grove filterlagen en van de fijne filterlagen in scho- • “ up» cpp ne onvervuilde toestand m het gebied van 0 <1^ < 25 * 15 resp. 0 <R, < 3000 kPa’ zijn gelegen, ^ * m2 - dat de in de beschrijving gedefinieerde openheden van de grove filterlagen en 02 van de fijne filterlagen in schone onvervuilde toestand in het gebied van 0,95 < <1 resp. 0,8 < 02 < 1 zijn gelegen, 20. dat in schone onvervuilde toestand van het filter de doorlaatbaar heid van de grove en fijne filterlagen geneten voor nagenoeg bolvormige deeltjes met diameters en D2 voor de grove resp. de fijne filterlagen zodanig is, dat D1 < 10 mm en D2 < 1 mm, - en dat de uitvoering zodanig is, dat tenminste één van de te be- 25 handelen massastromen aan het buitenste mantelqppervlak van het spiraalfilterpakket kan worden toegevoerd en in de kern van het spiraalfilterpakket kan worden afgevoerd of omgekeerd. 8301515 * «

17. MU 1901

2. Filter volgens conclusie lf met het kenmerk, dat de uitvoering zo danig is, dat per winding van het spiraalfilterpakket de verhouding van de stromingsweerstanden en alsmede de laagdikten van de grove en de fijne filterlagen, zodanig zijn, dat de fractie van 5 de totale massastroon, die in radiale richting door een winding stroomt in schone onvervuilde toestand, groter is dan 50%, bij voorkeur groter dan 90%.

3. Filter volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de grove filterlaag in hoofdzaak is gevormd door een smeltgesponnen, bijvoor- 10 beeld uit polyamide of polyester bestaande, synthetische dradenmat waarvan draden grotendeels sterk gekromd zijn, in hun kruispunten aan elkander bevestigd zijn en een diameter van 0,2 tot 1,5 ion bezitten.

4. Filter volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de fijne 15 filterlaag in hoofdzaak is gevormd door een vezelvlies, waarvan de, bijvoorbeeld uit polyethyleentereftalaat bestaande, bij voorkeur gekroesde vezels een titer van 1 tot 50 decitex bezitten en zodanig willekeurig ten opzichte van elkaar zijn gerangschikt dat de dicht- 2 heid 0,01 tot 0,25 gram/cm bedraagt, en dat de vezels onderling 20 zijn verbonden met behulp van een bindmiddel, bijvoorbeeld op basis van polyacrylaat.

5. Filter volgens een of meer van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het spiraalfilterpakket 3 tot 100 windingen bevat en dat de lengte van het spiraalfilterpakket in de richting evenwijdig. 25 aan de qpwikkelas van de spiraalvorm 5 tot 500 cm bedraagt.

6. Filter volgens een of meer van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het fijne filtermateriaal microorganisnen bevat.

7. Filter volgens een of meer van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het een hoeveelheid van een met de te behandelen massa- 30 stroom in contact komende organische stof bevat, bijvoorbeeld op basis van methanol of calciumstearaat, welke stof onder invloed van ______ - 8301515

18. AKU 1901 als katalysator werkende microorganisnen in de te behandelen massa-stromen aanwezige nitraten kan denitrificeren.

8. Filter volgens conclusie 7, met het kenmerk, dat het filter methanol bevat, dat is aangebracht in een houder met een voor vloeistof door- 5 laatbare, bijvoorbeeld uit nylon 6 bestaande, wand.

9. Filter volgens conclusie 7, met het kenmerk, dat verdeeld in het filter calciumstearaat bevattende korrels zijn aangebracht.

10. Aquarium, in het bijzonder zeewateraquarium, visvijver of ander vissen, schildpadden of andere waterdieren bevattend bassin, met het 10 kenmerk, dat daarop een filter volgens een of meer van de voorgaande conclusies is aangesloten voor het zuiveren van het water.

11. Filter volgens een of meer van de conclusies 1-6, met het kenmerk, dat het wordt toegepast voor het uitvoeren van biochemische omzettingen, zoals het omzetten van ammonium in nitraat, het ontzetten van 15 suiker in methaan, het omzetten van organische stoffen in <X>2 en aftdere stoffen of het omzetten van suiker in alkohol en dergelijke processen. 8301515