CH685760A5

CH685760A5 - Verfahren zum Ausfiltrieren von Fremdstoffen und Vorrichtung hiefür.

Info

Publication number: CH685760A5
Application number: CH1999/92A
Authority: CH
Inventors: Guenther Weikmann
Original assignee: Guenther Weikmann
Priority date: 1992-06-25
Filing date: 1992-06-25
Publication date: 1995-09-29
Also published as: DE4319610A1

Description

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Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 und auf eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruches 4.

Eine derartige Vorrichtung ist beispielsweise aus der DE-U 7 725 489 bekannt. Diese Schrift beschreibt eine Filtervorrichtung bestehend aus einem zylindrischen Gehäuse das oben mit einem Deckel dicht verschliessbar ist und unten eine Schlammablassöffnung aufweist. Eine horizontale Trennwand unterteilt das Gehäuse in einen oberen Filtratraum und einen unteren Rohflüssigkeitsraum. Die mit Feststoffen und gegebenenfalls mit zähflüssigen Flüssigkeiten verunreinigte Flüssigkeit gelangt durch eine Zuleitung in den Rohflüssigkeitsraum. Durch vertikal in Öffnungen der Trennwand eingesetzte rohrförmige Filter strömt die Flüssigkeit radial von aussen ins Innere der Filter und von dort nach oben durch den Filtratraum zu einem Filtratauslauf-stutzen im Deckel. Hat der Durchflusswiderstand einen vorbestimmten Wert erreicht, so werden die Filtereinsätze zunächst mittels Filtrat unter Zuhilfenahme von Druckluft rückgespült. Zur weitergehenden Reinigung der Filter ist am unteren Ende der Filter ein Rohrgitter mit Düsen so vorgesehen, dass Reinigungsflüssigkeit entlang der Filteraussenseiten nach oben gespritzt werden kann.

Eine genannte Vorrichtung hat verschiedene Nachteile. So muss das Filtrat nicht nur gegen den Filter-Widerstand, sondern auch gegen den hydrostatischen Druck angetrieben werden, was bedeutet, dass genügend hohe Durchsätze nur mit einem hohen Energieaufwand erreicht werden können. Ebenfalls muss der Deckel druckfest an das Gehäuse anschliessen, was eine präzise und somit teure Bearbeitung voraussetzt. Gerät während des Betriebs Luft in das abgeschlossene Gehäuse, so können Probleme auftreten, wenn die das Filtrieren antreibende Pumpe auf der Seite des Filtratauslauf-stutzens vorgesehen ist. Schliesslich ist es wegen des Deckels und der Trennwand ohne aufwendige Demontage nicht möglich, zu den Filtern zu gelangen.

Eine weitere Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruches 4 und ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus der DE-C 3 102 670 bekannt. Diese Schrift sieht eine Filteranordnung mit untenliegender Einlasskammer, obenliegender Auslasskammer und einer dazwischen angeordneten Zwischenwand mit einem durch die Zwischenwand führenden Strömungsrohr und einem am unterem Ende des Rohres anschliessenden Filterelement vor. Sowohl in der Einais auch in der Auslasskammer ist je ein Druckluftabteil vorgesehen. Beide Druckluftabteile sind über je ein Ventil an eine Druckluftquelle angeschlossen. Das Druckluftabteil der Einlasskammer ist über ein Entlüftungsventil und eine Leitung mit dem Aussen-raum der Filtervorrichtung verbindbar. Während eines Rückwaschvorganges zum Entfernen von am Filter haftenden Feststoffteilen muss der Durchfluss durch die Filteranordnung durch das Schliessen zweier Ventile unterbrochen werden, anschliessend wird das Entlüftungsventil geöffnet. Aufgrund eines Überdruckes im Druckluftabteil der Auslasskammer strömt Flüssigkeit durch das Filterelement in die Einlasskammer zurück. Diese Vorrichtung hat einen komplizierten Aufbau und benötigt eine komplexe Steuervorrichtung. Auch muss das Druckluftabteil der Einlasskammer immer ein genügend grosses Volumen aufweisen, was durch ein kontinuierliches Eintragen von Druckluft gewährleistet wird. Ein weiterer Nachteil ist wiederum dadurch gegeben, dass das Filtrat nicht nur gegen den Filter-Widerstand, sondern auch gegen den hydrostatischen Druck angetrieben werden muss.

Herkömmliche Filter verwenden gewobenes Filtermaterial, das aber nur schlecht reinigbar ist, da die Verunreinigungen ins Gewebe eintreten und sich dort derart festsetzten, dass sie mittels Rück-spülung nicht mehr aus dem Filtermaterial ausge-stossen werden können. Aus der DE-U 7 911 220 ist ein Filtermaterial bekannt, das gerade Durchtrittsöffnungen aufweist. Dieses Material wird hergestellt indem eine Vielzahl von Hohl- und/oder Vollfäden von einer Vergussmasse umgössen werden. Die Durchtrittsöffnungen im Filtermaterial werden durch die Hohlräume in den Hohlfäden und/oder durch die beim Entfernen der Voll- und/oder Hohlfäden entstehenden Hohlräume gebildet. Die Durchlassöffnungen haben konstante und wohldefinierte Durchmesser. Der Nachteil dieses gegossenen Filtermaterials besteht in seiner relativ grossen Dicke. Wenn nun kleine Schmutzteilchen, die nicht kugelförmig sind, mit ihrem kleinsten Durchmesser gerade in eine Durchtrittsöffnung eintreten können, ist die Gefahr sehr gross, dass sie in der Durchtrittsöffnung gedreht und dabei verkeilt werden. Derart verkeilte Schmutzteilchen verstopfen das Filtermaterial und können auch mittels Rückspülung kaum entfernt werden.

Die erfindungsgemässe Aufgabe besteht nun darin ein Verfahren und eine Filtervorrichtung zum Abscheiden von Fremdstoffen zu beschreiben, die einen hohen Filtratdurchsatz bei kleinem Energie-und Bauaufwand ermöglichen.

In einem ersten erfinderischen Schritt wird erkannt, dass die Lösung der Aufgabe nur dann möglich ist, wenn die Filtervorrichtung und das Filtermaterial optimal zusammenpassen. Da der Filtratdurchsatz im Dauerbetrieb massgeblich auch vom Reinigungs- und Wartungsaufwand für das Filtermaterial abhängt, müssen die Filtervorrichtung und das Filtermaterial so beschaffen sein, dass mittels kurzzeitiger Rückspülphasen, die am Filtermaterial haftenden und den Durchtritt von Filtrat erschwerenden Verschmutzungsteilchen abgestossen werden können.

Ein zweiter erfinderischen Schritt führt zur Einsicht, dass das Filtermaterial aus einer dünnen Schicht, nach Art einer Folie, mit vorbestimmter im wesentlichen einheitlicher Porengrösse bestehen soll. Durch die Wahl eines folienartig dünnen Filters werden die porenförmigen Durchtrittskanäle sehr kurz, sodass Schmutzteilchen mit Querschnitten, die nur wenig kleiner sind als die Porengrösse, sich nicht in den Poren verkeilen können. Das heisst bei Filterfolien bleiben die Schmutzteilchen auf der

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Schmutzseite. Hier ergibt sich die erfindungsgemäs-se Erkenntnis, dass ein MikrofiitrationsfiIter, wie es für Laboratorien mit einer Porengrösse von maximal 100 (im an sich bekannt ist, zu optimalen Ergebnissen führen muss. Dabei ergibt es sich, dass auch folienartig dünne Gewebe mit solch einheitlicher Porengrösse einsetzbar sind.

Erst in einem dritten Gedankenschritt gelangt man zu den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1, die auch die Lösung bringen, wie ein folienartig dünnes Filter - trotz der verschiedenen Belastungen - für die gedachten Zwecke, insbesondere bei der Abwasserreinigung, eingesetzt werden kann. Auf die Folie wirkt ja in Durchströmrichtung des Filtrâtes beim Filtrieren eine dem Filter-Wider-stand entsprechende Kraft. Hinzu tritt auch noch die Abreinigungskraft. Um diese Kräfte aufnehmen zu können, ist mindestens ein flächiger Träger so vorgesehen, dass die dünne Mikrofiltrationsfolie während der Aufbringung wenigstens einer dieser jeweils in Gegenrichtung wirkenden Kräfte durch diesen Träger abgestützt wird. Gegebenenfalls ist auch mindestens ein Träger so angeordnet, dass die Mikrofiltrationsfolie mit ihm über ihre Fläche, beispielsweise durch Klebung, Schweissung od.dgl. verbunden ist.

Es ist ein entscheidender Vorteil des erfindungs-gemässen Verfahrens und der Vorrichtung, dass die Filterfolie durch Rückspülung im wesentlichen wieder vollständig freigespült werden kann.

Um zu gewährleisten, dass die Flüssigkeit durch die Poren der Folie durchtreten kann, die Fremdstoffe jedoch nicht, beträgt die Porengrösse weniger als 100 fim, vorzugsweise maximal 50 um, insbesondere maximal 20 jim, z.B. 0,45 bis 15 um.

Eine erfindungsgemässe Filtervorrichtung umfasst einen mindestens eine Zulauf- und mindestens eine Ablauföffnung aufweisenden Aufnahmeraum. Durch die Zulauföffnung gelangt die verunreinigte Flüssigkeit in den Aufnahmeraum, wo sich der Feststoffanteil absetzen kann. Um lediglich die Flüssigkeit ohne die Fremdstoffe zur Ablauföffnung zu führen, ist ein Filter, das mindestens ein folienartig dünnes Filter umfasst, zwischen der Ablauföffnung und der zu filtrierenden Flüssigkeit im Aufnahmeraum angeordnet. Durch diese Anordnung wird gewährleistet, dass lediglich Filtrat durch die Ablauföffnung austreten kann. Das Filter befindet sich vorzugsweise in einem Abstand vom Boden des Aufnahmeraumes, sodass es genügend lange über dem abgesetzten Feststoffanteil liegt. Die anfallenden Fremdstoffmengen können beispielsweise bei Betriebsunterbrüchen entfernt werden. Gegebenenfalls ist am Boden des Aufnahmeraumes eine Austragsvorrichtung, wie etwa eine Absaugvorrichtung, eine verschliessbare Ablassöffnung oder eine mechanische Fördereinrichtung zum Austragen des Feststoffanteils vorgesehen. Ausgetragen werden kann kontinuierlich, während vorgegebener Zeitintervalle oder lediglich bei Feststoff mengen, die eine vorgegebene Höhe übersteigen.

Ès zeigte sich gerade bei der Anwendung für Flüssigkeiten mit sehr heterogenen Fremdstoffen, wie es Abwässer darstellen können, dass eine gute Abscheidung zu erzielen ist, insbesondere auch,

wenn diesen Abwässern Flockulierungsmittel beigegeben sind, wobei die dabei gebildeten Flocken nicht zerstört werden dürfen.

Der Flüssigkeitspegel im Aufnahmeraum liegt während des Filtrierens über dem Filter und der Ablauföffnung, sodass bereits aufgrund des hydrostatischen Druckes Filtrat durch das Filter zur Ablauföffnung gelangt. Bei kleinem Flüssigkeitsdurchsatz besteht somit die Möglichkeit des Filtrierens ohne Pumpe, was ein Vorteil der erfindungsgemäs-sen Filtervorrichtung ist. Wenn der hydrostatische Druck für das Filtrieren ausgenützt wird, ist die zur Bewältigung eines maximalen Durchsatzes nötige Pumpenleistung kleiner als bei den bekannten Vorrichtungen, d.h. es kann eine kleinere Pumpe verwendet und Pumpenergie eingespart werden, weshalb die Merkmale des Anspruches 10 günstig sind.

Die totale Filterfläche, bzw. Folienfläche wird dem jeweils maximalen Durchsatz angepasst. Erfin-dungsgemäss geschieht dies vorzugsweise durch eine modulare Parallelanordnung mehrerer Filter im gleichen Aufnahmeraum. Dabei kann die Anordnung so getroffen sein, dass innerhalb des Aufnahmeraumes mindestens zwei Mikrofiltrationsfilter unterschiedlicher Porengrösse angeordnet sind, wodurch eine Anpassung an heterogene Grössen der auszufilternden Stoffe bewirkt werden kann. Es ist aber auch denkbar, zwei Filter unterschiedlicher Porengrösse hintereinander zu schalten, wobei dann aber Massnahmen zum Austragen des Filtrats hinter dem ersten Filter vorgesehen sein müssen. Allerdings können diese Filter auch so geschaltet sein, dass sich an je einem Ausgang eine andere Flüssigkeitsqualität ergibt.

Jedes Filter ist an eine Auslasszweigleitung angeschlossen. Diese Leitungen sind bereits im Aufnahmeraum oder auch erst ausserhalb des Aufnahmeraumes an eine gemeinsame Auslasssammellei-tung angeschlossen. Vorzugsweise ist die Sammelleitung an eine Saugpumpe angeschlossen. Die Pumpe kann beispielsweise durch einen Pegelsensor im Aufnahmeraum und eine Mess- und Steuervorrichtung jeweils ausgeschaltet werden, wenn der Pegel auf das Niveau der Filter-Oberkan-te absinkt. Gegebenenfalls sind die Zweigleitungen über Zweigventile an die Sammelleitung angeschlossen, sodass die Anzahl der zum Filtrieren eingesetzten Filter auch über diese Ventile eingestellt werden kann.

Um die Filter mittels Rückspülung reinigen zu können, ist die Sammelleitung an eine Druckpumpe angeschlossen. Vorzugsweise ist die Pumprichtung der Saugpumpe mittels einer Umschalteinrichtung auf Druck umschaltbar. Zum Bereitstellen des für die Rückspülung nötigen Filtrâtes ist der Pumpe im Saugbetrieb ein die für die Rückspülung nötige Fil-tratmenge aufnehmender Rückspülbehälter zugeordnet. Um die Rückspülleistung der Pumpe relativ zur Filterfläche zu erhöhen, kann, wenn Zweigventile vorhanden sind, durch das Öffnen jeweils nur eines Zweigventiles jedes Filter einzeln gereinigt werden. Um kurzzeitig hohe Rückspüldrucke zu erreichen, kann die Kombination einer Luftdruckquelle und eines Druckakkumulators vorgesehen werden. Anstelle der Druckpumpe wird dann der Druckakku-

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mulators mit der Sammelleitung verbunden und so ein Druckstoss durch die Filter in den Aufnahmeraum geleitet. Die Filterreinigung kann auch durch das kontinuierliche Führen von Druckluft von der Druckluftquelle durch die Sammel- und Zweigleitungen zu den Filtern erfolgen.

Auf die Filterfolie wirkt in Durchströmrichtung des Filtrâtes beim Filtrieren eine dem Filter-Widerstand entsprechende Kraft. Um diese Kraft zumindest teilweise aufzunehmen, ist mindestens ein flächiger Träger so vorgesehen, dass die Filterfolie während der Aufbringung des die Durchströmung antreibenden Soges durch diesen Träger abgestützt wird. Gegebenenfalls ist auch mindestens ein Träger so angeordnet, dass die Filterfolie auch bei der Rückspülung die auf sie wirkenden Kräfte zumindest teilweise auf diese Träger übertragen kann.

Die Träger bestehen, wenigstens an der dem Aufnahmeraum zugekehrten Seite, vorzugsweise aus Gittern. An der Filtratseite kann der mindestens ein Träger gegebenenfalls auch aus einem Filter, einem Sieb od.dgl. bestehen. Sind beidseits der Filterfolien Träger vorgesehen, so sind diese gegebenenfalls derart beabstandet, dass die Folien beim Einsetzen der Rückspülung etwas bewegt werden und sich so an Steilen mit einer eventuell teilweise verfestigten Schmutzschicht durch die Dehnung der Folien die Schmutzschicht von der Folie löst.

Träger und Folien werden verwendet, um Filterelemente mit den verschiedensten Formen bilden zu können. Die Filterelemente haben mindestens eine aus mindestens einem Träger und einem Mi-krofiltrationsfilter bestehende Fläche und sind vorzugsweise kastenförmig, indem sie einen Innenraum bilden, der nur über die Poren der Filter und über eine Verbindungsöffnung mit dem Aussenraum verbunden ist. Die Verbindungsöffnung dient zum Verbinden des Filterelementes mit einer Zweigleitung. Die Filterelemente sind vorzugsweise quaderförmig, können aber gegebenenfalls auch prisma-, Pyramiden- oder zylinderförmig sein.

Erfindungsgemässe Aufnahmeräume können die verschiedensten Formen haben. Die Formgebung hängt im allgemeinen vom Anwendungsbereich ab. Die zu reinigenden Flüssigkeiten bzw. Abwässer stammen aus den verschiedensten Produktionsund Reinigungsprozessen, wie beispielsweise aus der Fahrzeugreinigung. Ein besonderer Vorteil eines erfindungsgemässen Filtrierverfahrens und einer Filtervorrichtung ist die Tatsache, dass diese mit geringem Aufwand in bereits bestehende Anlagen eingefügt werden können. So können beispielsweise bereits bestehende Sammelbecken als Aufnahmeräume dienen.

Die Filterelemente können auf verschiedenste Arten im Aufnahmeraum angeordnet werden. Sie können beispielsweise entlang der Innenwände des Aufnahmeraumes befestigt werden. Bei dieser Anordnung ist die Befestigung äusserst einfach und ebenfalls bleibt der zentrale Bereich des Aufnahmeraumes frei, sodass der abgesetzte Feststoffanteil ohne Behinderung entnommen werden kann. Vorzugsweise werden die Filterelemente in regelmässigen horizontalen Abständen in einer horizontalen Schicht des ganzen Aufnahmeraumes verteilt. Die

Filtereiemente können dabei nur von den Zweigleitungen getragen werden, oder aber auch an einer Haltevorrichtung befestigt sein. Die Haltevorrichtung und der Anschluss an die Zweigleitungen sind gegebenenfalls so ausgebildet, dass ein wahlweises Einsetzen und Herausnehmen der Filterelemente mit geringem Arbeitsaufwand möglich wird. Vorzugsweise sind die Filterelemente mit ihrer grössten Ausdehnung vertikal ausgerichtet. Um die Ablagerung von Feststoffen auf horizontalen Oberflächen zu minimieren, sind die horizontalen Flächen vorzugsweise kleiner als die vertikalen. Dadurch wird die Abreinigung wirksam unterstützt.

Die Filtervorrichtung umfasst mindestens ein Filterelement mit mindestens einem folienartig dünnen Mikrofiltrationsfilter, dessen durchgehende Fläche eine Grösse von mindestens 300 cm2, vorzugsweise aber wenigstens 500 cm2 hat. Die Gesamtfläche des Filters innerhalb des Aufnahmeraumes beträgt mindestens 1 m2, vorzugsweise mindestens 2 m2, insbesondere mehr als 2.5 m2, z.B. 3-5 m2.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen vertikalen Schnitt durch eine erfindungsgemässe Filtervorrichtung mit seitlich angebrachten Filterelementen;

Fig. 2 einen vertikalen Schnitt durch eine erfindungsgemässe Filtervorrichtung mit Filterelementen in regelmässigen Abständen;

Fig. 3 eine perspektivische Teilansicht des bevorzugten Aufbaues eines erfindungsgemässen Filters mit seinen Trägern; und

Fig. 4 eine bevorzugte Anordnung von Filtern der in der Fig. 3 gezeigten Art.

Eine Filtervorrichtung gemäss der Fig. 1 umfasst im wesentlichen einen Behälter 1, dessen Innenraum den Aufnahmeraum 2 bildet und an dessen Innenwänden mindestens ein, vorzugsweise aber zwei Filterelemente 3 angeordnet sind, sowie mindestens eine Zulauföffnung 4 und mindestens eine Abflussöffnung 5. Durch die Zulauföffnung 4 gelangt die mit Fremdstoffen verunreinigte Flüssigkeit in den Aufnahmeraum 2. Die Zulauföffnung 4 kann im unteren Bereich des Behälters 1 angeordnet sein.

Die Filterelemente 3 sind vorzugsweise oberhalb eines bodennahen Bereiches angeordnet, sodass sich die Feststoffe unterhalb der Filterelemente 3 ansammeln. Die Filterelemente 3 weisen mindestens je eine Filterfläche 3a mit einer Filterfolie auf. Während des Filtrierens kann lediglich die Flüssigkeit bzw. das Filtrat durch Poren der folienartigen Mikrofiltrationsfilter in Filterkammern 6 im Inneren der Filterelemente 3 eintreten. Die Fremdstoffe bleiben an den den Filterflächen 3a haften oder tauchen, falls sie genügend schwer sind, gegen den des Aufnahmeraumes ab.

Die Filterkammern 6 sind mit Abflussöffnungen 5 verbunden, sodass das Filtrat durch diese Abflussöffnungen in Zweigleitungen 7 eintritt. Die Zweigleitungen 7 schliessen sich am von den Abflussöffnungen 5 entfernten Ende zu einer Sammelleitung 8 zusammen. Mittels eines Zweiweghahns 9 wird

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die Sammelleitung entweder mit einer Pumpe 10, oder gegebenenfalls mit einer Druckluft-Vorrichtung 11 verbunden. Die Pumpe 10 arbeitet während des Filtrierens im Saugbetrieb, z.B. mit einem Saugdruck unter 1 bar, im allgemeinen 0,5 bis 0,7 bar, und pumpt so das Filtrat vom Aufnahmeraum 2 durch die Filterelemente 3, die Zweig- und Sammelleitungen 7, 8 und eine an die Pumpe anschliessende Verbindungsleitung 12 in einen Rückspülbehälter 13. Eine Abflussleitung 14 aus dem Rückspülbehälter 13 ist auf einem höheren Niveau angeschlossen als die Verbindungsleitung 12, sodass im Rückspülbehälter 13 immer eine konstante Menge Filtrat zur Rückspülung zur Verfügung steht.

Zum Abstossen der an den Filterflächen 3a haftenden Fremdstoffe werden vorzugsweise in zeitlichen Abständen Rückspülungen erfolgen. Diese Rückspülungen zur Reinigung der Filterfolien können von Hand durchgeführt werden, indem die Pumpe 10 auf Druckbetrieb umgestellt und so das Filtrat vom Rückspülbehälter durch die Filterelemente 3 in den Aufnahmeraum 2 zurückgepumpt wird. Im allgemeinen wird dies mit einem höheren Druck als im Normalbetrieb erfolgen, z.B. mit 3 bis 4 bar. Der Rückspülvorgang sollte beendet werden bevor der Rückspülbehälter vollständig entleert ist. Gegebenenfalls ist eine Mess- und Steuerelektronik vorgesehen, die gegebenenfalls mit mindestens einem Differenz-Drucksensor zur Messung des Druckunterschiedes über mindestens eine Filterfolie und gegebenenfalls mit einem Pegelmesser im Rückspülbehälter 13 verbunden ist. Nach vorgegebenen Zeitintervallen oder wenn der Druckunterschied aufgrund einer starken Verschmutzung dieser Filterfolie einen vorgegebenen Wert überschreitet, so wird automatisch die Pumpe umgeschaltet und die Rückspülung durchgeführt, vorzugsweise bis das Signal des Pegelsensors einen vorgegebenen Wert unterschreitet und die Pumpe wieder umgeschaltet oder gegebenenfalls abgeschaltet wird.

Zur Ergänzung des Reinigungsvorganges steht gegebenenfalls die Druckluft-Vorrichtung 11 zur Verfügung. Sie besteht vorzugsweise aus einer Druckluftquelle 15 und gegebenenfalls einem Druckakkumulator 16, sowie aus einem ersten Ventil 17 zwischen der Druckluftquelle 15 und dem Druckakkumulator 16 und einem zweiten Ventil 18 zwischen dem Druckakkumulator 16 und dem Zweiweghahn 9. Zum Aufbau eines gewünschten Druk-kes im Akkumulator 16 wird der Akkumulator 16 bei geschlossenem zweiten Ventil 18 und bei offenem ersten Ventil 17 von der Druckluftquelle gespiesen. Ist der gewünschte Druck erreicht, so wird das erste Ventil 17 geschlossen. Nach der Beendigung eines Rückspülvorganges kann nun gegebenenfalls noch eine Druckstossreinigung anschliessen, indem die Druckluft-Vorrichtung 11 über den Zweiweghahn 9 mit der Sammelleitung 8 verbunden und anschliessend das zweite Ventil 18 geöffnet wird. Der somit erzeugte Druckstoss presst das in der Sammelleitung 8 und den Zweigleitungen 7 vorhandene Filtrat und anschliessend Luft unter hohem Druck durch die Filter, sodass sich auch hartnäckige Ablagerungen von der Filterfolie lösen. Nach dem Druckstoss kann durch das Öffnen des ersten Ventils 17 weitere Druckluft durch die Filterfolien geleitet werden.

Indem auch die Ventile 17, 18 und der Zweiweghahn 9 zur Steuerung, sowie gegebenenfalls ein Drucksensor im Druckakkumulator zum Messen an die Mess- und Steuerelektronik angeschlossen werden, kann auch die Reinigung mittels Druckluft automatisch erfolgen. Vorzugsweise wird die Mess-und Steuerelektronik noch an eine Programmiereinheit angeschlossen, die es erlaubt verschiedene Reinigungsabläufe auszuwählen, oder Reinigungsparameter, wie etwa den die Rückspülung auslösenden vorgegebenen Druckwert, zu verändern. Gegebenenfalls sind an den Zweigleitungen Zweigventile angebracht, die ein selektives Reinigen der Filterelemente 3 zulassen. Auch die Steuerung der Zweigventile könnte durch die Mess- und Steuerelektronik erfolgen. Falls an jedem Filterelement 3 ein Differenz-Drucksensor vorgesehen ist, kann für jedes Filterelement 3 einzeln das Erreichen einer bestimmten Verschmutzung erkannt und anschliessend durch das Schliessen aller anderen Zweigventile genau das am meisten verschmutzte Element gereinigt werden. Allerdings kann auf die Umschaltung mittels Ventilen verzichtet werden, wenn eine peristaltische Schlauchpumpe mit der Möglichkeit einer Drehrichtungsumkehr verwendet wird.

Eine weitere erfindungsgemässe Ausführungsform sieht gemäss Fig. 2 die Anordnung von Filterelementen 3 in regelmässigen Abständen im wesentlichen in einer horizontalen Schicht des gesamten Aufnahmeraumes 2 vor. Diese Anordnung erhöht die gesamte wirksame Filterfläche und ver-gleichmässigt auch die sich bei der Rückspülung bzw. der Druckluftreinigung von den Filterelementen 3 lösenden und sich unter diesen Filterelementen 3 anhäufenden Fremdstoffablagerungen. Um die gesamte Filterfläche an die nötigen Durchflussmengen anzupassen, kann auch nur ein Teil der Filterelemente 3 eingesetzt sein.

Die Filterelemente 3 können sich beispielsweise senkrecht zur Schnittebene über die ganze Breite des Aufnahmeraumes 2 erstrecken und so in seitlichen Führungen gehalten sein, dass sie leicht von oben einsetzbar und entfernbar sind. Der Anschluss der Filterelemente 3 an die Zweigleitungen 7 wird dabei gegebenenfalls so als Steckanschluss ausgebildet sein, dass die Zweigleitungen 7 nach dem Entfernen der Filterelemente 3 verschlossen sind. Bei einer derartigen Ausführungsform ergibt sich der grosse Vorteil, dass die Filtervorrichtung immer in Betrieb bleibt, selbst beim Auswechseln von Filterelementen 3.

Fig. 3 zeigt den Aufbau eines Filterkastens 3. Dieser ist an wenigstens einer seiner durchgehenden Flächen, gegebenenfalls auch an mehreren davon, mit einem folienartig dünnen Mikrofiltrationsfilter 3a bespannt. Dieses Filter 3a kann äusserst dünn sein, um ein Steckenbleiben und Festsetzen von Schmutzteilchen zu verhindern. Es hat sich gezeigt, dass eine Stärke von weniger als 200 |im, oft auch von weniger als 100 um, ja sogar weniger als 50 um ausreicht. Für feinere Partikel ist vorzugsweise eine Folienstärke von maximal 25 um vorgese-

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hen. Gerade für Abwässer, wie sie bei der Fahrzeugreinigung, insbesondere von Autos, anfallen, hat sich eine Folienstärke von etwa 10 um in der Praxis als günstig erwiesen.

Wenn oben gesagt wurde, dass eine wesentliche Erkenntnis erfindungsgemäss darin liegt, dass die Filterstärke so gering sein soll, dass die Schmutzpartikel sich nicht daran bzw. darin festsetzen können, so versteht es sich, dass die Porengrösse von Poren 19 einerseits möglichst einheitlich, d.h. in einem engen Sprektrum liegend, sein soll, dass es anderseits aber vorteilhaft ist, wenn der Pèoren-durchmesser zur Folienstärke in einem vernünftigen Verhältnis steht. Daher ist es vorteilhaft, wenn die Poren 19 maximal 100 um Durchmesser besitzen, vorzugsweise maximal 50 um, insbesondere maximal 20 (im. Gerade für die Fahrzeugreinigung, bei der oft ein sehr feiner Staub anfällt, ist eine Loch-grösse von 0,45 bis 15 um bevorzugt. Dabei können verschiedene Mikrofiltrationsfilter benutzt werden, beispielsweise solche, bei denen die Poren mittels eingelagerter Salze vorbestimmter Körnung erzeugt werden, wie dies die US-A 4 196 070 vorschlägt. Bevorzugt sind allerdings Folien mit durch Strahiungsbeschuss erzeugten Poren.

Eine derart geringe Porengrösse, und dies auch noch möglichst einheitlich, ist nur sehr schwer erzielbar. An sich ist es bekannt, auch Stahlfolien durch Beschuss mit Porenlöchern zu versehen, und es sind ebenfalls folienartig dünne Mikrofiltrationsfilter aus Geweben bekannt, die eine einheitliche Porengrösse aufweisen. Bevorzugt ist jedoch die Verwendung einer Kunststoffolie, einerseits, weil diese billiger ist, anderseits, weil Kunststoff den unter Umständen aggressiven Medien innerhalb der zu reinigenden Flüssigkeiten leichter widersteht. Polyesterfolien sind leicht in der oben angegebenen Stärke herstellbar, doch hat sich in der Praxis besonders Polycarbonat ausgezeichnet bewährt.

Um eine einheitliche Porengrösse zu erhalten, die eine Anpassung an den jeweiligen Verwendungszweck erlaubt, ist es günstig, sie, wie erwähnt, durch Strahlung, z.B. auch durch Laserstrahlung, insbesondere aber durch Beschuss mit einer Korpuskularstrahlung, herzustellen. Derlei Verfahren sind an sich bekannt. Für Laborfilter wurde auch bereits die Verwendung der Kernspurtechnik vorgeschlagen, welcher Technik auch im vorliegenden Falle der Vorzug gegeben wird.

Nun ist es aber nicht einfach, solche an sich bekannten Mikrofiltrationsfilter für die vorliegenden Zwecke einzusetzen. Vor allem werden dabei grössere Flächen benötigt, wogegen die bekannten Laborfilter nur sehr schmal, z.B. in der Grösse von etwa 3 cm, hergestellt werden. Demgegenüber beträgt erfindungsgemäss eine durchgehende Fläche vorzugsweise zumindest 300 cm2, bevorzugt wenigstens 500 cm2 - gemessen von Flächenrand zu Flächenrand -, wobei die Gesamtfläche zweckmässig mindestens 1 m2, vorzugsweise mindestens 2 m2, beträgt. Für eine Fahrzeugreinigungsanlage können, je nach deren Grösse, sogar mehr als 2,5 m2, z.B. 3-5 m2 vorgesehen sein.

Das Mikrofiltrationsfilter 3a wird an seiner dem Aufnahmeraum zugekehrten Seite vorteilhaft von einem Gitter 20 abgestützt. Dieses Gitter 20 hat also keine Filtrierfunktion und kann deshalb relativ grobmaschig sein. Anderseits soll es engmaschig genug sein, dass es seine Trägerfunktion ausüben kann. Natürlich sind auch andere Typen von Trägern denkbar, wie mit gegen die Filterfläche gekehrten Rippen oder Vorsprüngen versehene Platten, die so Flüssigkeitskanäle bilden, doch sind solche Konstruktionen eher für die dem Aufnahmeraum abgekehrte Seite einsetzbar.

Um eine das Abreinigen erleichternde Beweglichkeit des Mikrofiltrationsfilters 3a zu sichern, kann das Gitter 20 unverbunden bloss vor dem Folienfilter 3a liegen. Gerade in diesem Falle ist es aber vorteilhaft, an der der Abflussöffnung 5 zugekehrten Seite des dünnen Filters 3a einen Träger 21 vorzusehen, der zweckmässig mit dem Mikrofiltrationsfilter 3a über dessen Fläche, z.B. durch punktweise Verklebung, verbunden ist, so dass sich die Tragkräfte über die Fläche verteilen. Dieser innere Träger befindet sich also im Reinflüssigkeitsraum des Filterkastens 3, kann also weniger oder gar nicht der Gefahr des Festsetzens von Schmutzpartikeln ausgesetzt sein. Deshalb kann dieser innere Träger 21 zwar auch von einem Sieb, insbesondere von einem Siebgewebe, gebildet sein, besteht aber vorzugsweise ebenfalls aus einer Filterbahn, wie etwa einem Faservlies. Damit ist aber auch die flächige Verbindung mit dem Mikrofiltrationsfilter 3a besonders einfach, insbesondere wenn das letztere aus Kunststoff besteht, so dass bekannte Schweissme-thoden, wie Ultraschallschweissen, angewendet werden können.

Um die Adaption bestehender Aufnahmeräume so einfach wie möglich zu machen, werden die Filterkästen 3 vorteilhaft von oben her an einer Halteeinrichtung, z.B. an Querstangen 22, eingehängt. Für diesen Fall ist die Anbringung der Abflussöffnung 5 an der Oberseite vorteilhaft, weil dann der Abfluss über eine von einem Schlauch gebildete Zweigleitung 7 erfolgen kann.

Je nach der Grösse der Öffnungen des Gitters 20, es könnte hier auch ein grobes Sieb verwendet werden, kann es zu geringen Schmutzansätzen kommen. Um auch diese zu entfernen, ist dem jeweiligen Filter vorteilhaft eine Vibrationseinrichtung 23 zugeordnet. Günstig ist es, wenn eine Vibrationseinrichtung 23 wenigstens zwei Filtern 3 zugeordnet ist, insbesondere wenigstens der Hälfte der Filter 3 eines Aufnahmeraumes, wie dies aus Fig. 4 ersichtlich ist. Dabei kann die Vibrationseinrichtung 23 auf der Halteeinrichtung 22 angeordnet werden, so dass sich die Schwingungen von dort aus, z.B. über Hängebügel 24, elastisch auf die Filter 3 übertragen.

Die Fig. 4 veranschaulicht die Anordnung solcher aus Fig. 3 ersichtlicher Filterkästen in einem bevorzugt ausgestalteten Ausnahmeraum 2. Dieser weist eine relativ geringe Basisabmessung oder Breite B im Vergleich zu seiner Höhe H auf, so dass die (hier nicht dargestellte) Pumpe 10 (vgl. Fig. 1, 2) bereits durch den so geschaffenen erhöhten hydrostatischen Druck unterstützt wird. Dementsprechend ist das Niveau der von oben über die obere Zulauföffnung eingefüllten, zu reinigenden Flüssigkeit rela-

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tiv weit oben, wobei dieses Niveau beispielshalber als strich-punktierte Linie 26 in Fig. 3 eingezeichnet ist.

Der Aufnahmebehälter 1 kann zur Begünstigung des Absetzens auch an seinen Wänden mit Vibrationseinrichtungen 123 versehen sein. Sein Boden mag gegen eine Seite (hier die Mitte) abgeschrägt sein, um den abgesetzten Schlamm einer Austrageinrichtung, wie einer Schlammpumpe 25, z.B. einer Exzenterschneckenpumpe oder einer Schnek-kenpumpe, zuzuführen, so dass ein kontinuierlicher Betrieb durchgeführt werden kann.

Im Rahmen der Erfindung sind zahlreiche Variationen denkbar; beispielsweise liesse sich die Erfindung auch zum Filtrieren von Getränken, wie Fruchtsäften, und anderen Flüssigkeiten einsetzen.

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum Ausfiltrieren von in einer Flüssigkeit enthaltenen Fremdstoffen, durch Einleiten der Flüssigkeit in einen Aufnahmeraum (2) und Hindurchleiten der Flüssigkeit durch ein die Abflussöffnung (5) dieses Aufnahmeraumes (2) absperrendes, Poren aufweisendes Filter (3a), gekennzeichnet durch die Kombination der Merkmale:

a) es wird ein Mikrofiltrationsfilter (3a) mit vorbestimmter, im wesentlichen einheitlicher Porengrösse verwendet;

b) an der Seite der Abflussöffnung (5) wird ein Sog erzeugt, durch den die Fremdstoffe am Filter (3a) haften bleiben;

c) das Filter (3a) wird unter Ausübung einer darauf wirkenden Kraft abgereinigt;

d) das Filter (3a) wird während der Aufbringung von Sog und der Abreinigungskraft durch mindestens einen sich entlang seiner Fläche erstrek-kenden flächigen Träger (20, 21) abgestützt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Abreinigung in Zeitabständen ein Fluid unter Druck in Gegenrichtung zur Richtung des Soges durch das Filter (3a) hindurchgeleitet wird, und dass vorzugsweise das unter Druck dem Filter zugeführte Fluid die gefilterte Flüssigkeit ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die die Fremdstoffe enthaltende Flüssigkeit Abwasser, insbesondere Gewerbe- bzw. Industrieabwasser, z.B. aus der Fahrzeugreinigung, ist.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem eine Zulauf- (4) und eine Ablauföffnung (5) zu bzw. aus einem Aufnahmeraum (2) aufweisenden Flüssigkeitsbehälter (1), wobei zwischen Ablauföffnung (5) und Aufnahmeraum (2) mindestens ein Poren aufweisendes Filter (3a) vorgesehen ist, gekennzeichnet durch die Kombination der Merkmale:

a) das Filter (3a) ist ein Mikrofiltrationsfilter mit vorbestimmter, im wesentlichen einheitlicher Porengrösse;

b) an die Abflussöffnung (5) ist wenigstens eine Saugpumpe (10) angeschlossen;

c) es ist eine Einrichtung zum Beaufschlagen des Filters (3a) mit einem Fluid unter Druck in Gegenrichtung zur Richtung des Soges der Saugpumpe (10) vorgesehen;

d) das Folienfilter ist durch mindestens einen sich parallel zu seiner Fläche erstreckenden flächigen Träger (20, 21) abgestützt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Abreinigungseinrichtung wenigstens eines der folgenden Merkmale besitzt:

a) sie weist eine ein Fluid in Gegenrichtung zur Richtung des Soges der Saugpumpe (10) fördernde Einrichtung auf, wobei vorzugsweise zum Reinigen des jeweiligen Filters (3a) eine mit der Auslassöffnung (5) verbundene Druckpumpe vorgesehen, vorzugsweise die Saugpumpe (10), insbesondere eine Schlauchpumpe, durch eine Um-schalteinrichtung auf Druck umschaltbar ist und/ oder eine Druckluftvorrichtung (11) bestehend aus einer Druckluftquelle (15) bzw. einem Druckluftakkumulator (16) vorgesehen ist;

b) sie weist eine Vibrationseinrichtung (23) auf, die vorzugsweise wenigstens zwei Filtern (3) gemeinsam ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (21) mit dem Mikrofiltrationsfilter (3a) über dessen Fläche, beispielsweise durch Klebung, Schweissung verbunden ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis

6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von Mikrofiltrationsfiltern (3a) innerhalb des Aufnahmeraumes (2) angeordnet sind, und dass jedes dieser Filter (3a) mit einer Auslassleitung (7) verbunden ist, die vorzugsweise an eine gemeinsame Auslasssammelleitung (8) angeschlossen sind, wobei zweckmässig die Saugpumpe (10) innerhalb der Auslasssammelleitung (8) angeordnet ist, und dass vorzugsweise innerhalb des Aufnahmeraumes (2) mindestens zwei Mikrofiltrationsfilter (3a) unterschiedlicher Porengrösse angeordnet sind.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis

7, dadurch gekennzeichnet, dass der flächige Träger von einem an der der Auslassöffnung (5) zugekehrten Seite des Filters (3a) angeordneten Filter, Sieb (21) und/oder von einem an der dem Aufnahmeraum zugekehrten Gitter (20) gebildet ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis

8, dadurch gekennzeichnet, dass das Filter (3a) mindestens eines der folgenden Merkmale besitzt:

a) es weist wenigstens eine durchgehende Fläche von zumindest 300 cm2, vorzugsweise wenigstens 500 cm2 - gemessen von Flächenrand zu Flächenrand - auf;

b) die Gesamtfläche des Folienfilters innerhalb des Aufnahmeraumes beträgt zumindest 1 m2, vorzugsweise mindestens 2 m2, insbesondere mehr als 2,5 m2, z.B. 3-5 m2;

c) die im wesentlichen einheitliche Porengrösse beträgt weniger als 100 um, vorzugsweise maximal 50 um, insbesondere maximal 20 um, z.B. 0,45 bis 15 um;

d) das Mikrofiltrationsfilter (3a) ist in einer wenigstens hauptsächlich vertikalen Ebene angeordnet;

e) das Mikrofiltrationsfilter weist eine Stärke von weniger als 200 um, vorzugsweise maximal 100 um, insbesondere maximal 50 um, gegebenen-

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10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufnahmeraum (2) eine grössere Höhe (H) als Breite (B) besitzt.

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CH 685 760 A5

falls maximal 25 um, bevorzugt von etwa 10 um auf;

f) das Filter (3a) begrenzt eine mit der Auslassöffnung verbundene, vorzugsweise kastenartige, insbesondere modulartig in den Aufnahmeraum wahlweise einsetzbare, Kammer (6) zumindest teilweise;

g) das Filter (3a) weist Poren im wesentlichen einheitlicher Porengrösse auf, die durch Beschuss mit einer Strahlung hergestellt sind, vorzugsweise einer Korpuskularstrahlung, insbesondere mittels der Kernspurtechnik;

h) das Mikrofiltrationsfilter (3a) besteht aus einem Kunststoff, wie einem Polyester oder einem Poly-carbonat.