DE1926934C3 - Verfahren zur Filtration von Flüssigkeiten und Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Filtration von Flüssigkeiten, bei dem die Rohrflüssigkeit in horizontaler oder annähernd horizontaler Richtung durch eine vertikale, während der Filtration in ruhendem Zustand verbleibende Filtersäule von innen nach außen durchströmt und der Filtrierprozeß in für die Reinigung des Filtermaterials notwendigen Intervallen unterbrochen wird, ferner eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, bei der ein Filtergefäß eine oder mehrere vertikale oder annähernd vertikale Filtersäulen enthält, die zwischen einer zentralen Ja- > lousiewand und einem von der jalousiewand mit Abstand getrennten Sieb angeordnet sind.

Mit dem Verfahren der Erfindung können Flüssigkeiten wie z. B. Wein, Öl, Benzin und hauptsächlich Wasser und jede chemisch behandelte oder nichtbe-

Hi handeile, abgesetzte oder nichtabgesetzte Rohflüssigkeit betriebssicher und billig gereinigt werden. Verfahren und Vorrichtung ermöglichen die Abtrennung körnigen Materials aus Flüssigkeiten binnen einigen Minuten.

ι. In der FR-PS 1334412 ist eine Vorrichtung zum Filtrieren von Flüssigkeiten beschrieben, bei der in einem 2:ylinderförmigen vertikalen Gefäß in der Mitte ein aus kegelstumpfartigen Rohrteilen zusammengesetztes Innenrohr vorhanden ist. Die ineinanderge-

-'» setzten kegelstumpfartigen Rohrteile bilden über die Höhe des Innenrohres nach unten gerichtete öffnungen. Das zylindrische Gefäß ist doppelwandig, die nach innen gerichtete Wand ist perforiert. Das Gefäß ist mit Sand als Filtermaterial gefüllt. Gegebenenfalls

r< ist in dem Zwischenraum noch ein Netz oder Gewebe untergebracht. Der Filtriervorgang läuft so ab, daß die zu reinigende Flüssigkeit von unten nach oben durch das zusammengesetzte Innenrohr geleitet wird, wobei sie durch die nach unten gerichteten öffnungen

i" in die E'iltersäule gelangt und nahezu horizontal von innen nach außen strömt. Durch die perforierte innere Außenwand gelangt die gereinigte Flüssigkeit in den Zwischenraum und wird von dort abgeleitet. Zum Zwecke der Reinigung der Filtersäule wird gereinigte

Γι Flüssigkeit von unten durch im Boden angeordnete öffnungen, die mit Verteilerschlitzen versehen sind, vertikal nach oben geleitet. Für eine kräftigere Durchführung dieser Reinigung kann zusätzlich Preßluft durchgeleitet werden. Es ist dabei nicht zu vermeiden,

in daß Sand der Filtersäule durch die öffnungen in das Innenrohr gelangt und von dort mittels eines kräftigen Stromes der Rohflüssigkeit wieder entfernt werden muß. Die der Reinigung dienende Flüssigkeit tritt oben aus der Filtersäule aus, wird in einem Vorrats-

i'i raum aufgefangen und von dort abgeleitet, oder es kann eine Rückspülung durch ein weiteres Rohr vorgenommen werden, das in den oberen Deckel des Gefäßes eintritt.

Bei dieser bekannten Vorrichtung und bei dem im

.ο Betrieb dabei ablaufenden Verfahren wird die lästige Nebenwirkung des Eintretens von Filtersand in das Innenrohr zwangsläufig in Kauf genommen. Es handelt sich dabei aber gerade um diejenige Schicht der Filtersäule, die besonders viel Verunreinigungen auf-

Vi genommen hat, weil die zu reinigende Flüssigkeit zuerst durch diese Schicht hindurchdringt. Beim Wiederbeginn des Filtrierprozesses gelangt das verunreinigte körnige Gut durch die Spalte des Innenrohrs erneut in die Filtersäule, ohne daß eine Reinigung und

hu eine Entfernung der Verunreinigungen erfolgt ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine hiernach arbeitende Filtervorrichtung zu schaffen, wobei die einlaufsseitig verunreinigte Filterschicht entfernt und gereinigt wer-

Iy-, den kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist das Verfahren der eingangs angegebenen Art erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß in einem Intervall die innenseitig

entstandene verunreinigte Zone der Filtersäule mit Hilfe eines vertikal nach oben geleiteten Impulses der Rohflüssigkeit entgegen der Filtrierrichtung von der Filtersäule abgespült und anschließend vias gesammelte verunreinigte Filtermaterial nach oben gefördert wird, wobei verkrustete und zusammenhaftende Filterkörner gelockert und gereinigt werden, und daß danach der Filtrierprozeß wieder in Gang gesetzt wird.

Die ebenfalls eingangs beschriebene Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens ist erftndungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der rohrförmigen Jalousiewand und den damit konzentrischen, oben angeschlossenen und unten offenen Ablenkrohr ein Rohflüssigkeitsverteilerraum ausgebildet und das Ablonkrohr mit einem Rohflüssigkeitseinführungsrohr verbunden ist, und unter dem Rohflüssigkeitsverteilerraum und dem Ablenkrohr ein mit der Filtersäule durch öffnungen in Verbindung stehendes, nach unten sich erweiterndes Spülflüssigkeitsverteilergefäß und ein kegeliger Sandsammelraum angeordnet sind, wovon ein Mammutpumprohr in den Oberteil des Filtriergefäßes führt.

Bevorzugte Ausführungsformen dieser Vorrichtung sind in Unteransprüchen 3 und 4 angegeben.

Bei dem Verfahren der Erfindung wird somit während des Reinigungsintervalls in vertikaler Richtung nach oben strömendes Spülwasser durch die Filtersäule geleitet, wodurch das körnige Material der Filtersäule gelockert wird und dessen neben der Jalousiewand befindliche verunreinigte Schicht durch die Spalten zwischen den Jalousieplatten gegen die Filtrierrichtung in den Rohwasserverteilerraum auf die andere Seite der Jalousiewand geschoben wird und das so erhaltene körnige verunreinigte Material nach beendigter Zuführung von Spülwasser wieder in den oberen Teil der Filtersäule gefördert bzw. gereinigt wird und der Filierprozeß wieder beginnt.

Bei der Vorrichtung ist der Flüssigkeitsverteilerraum, entsprechend seiner doppelten Rolle, einerseits mit einem zur Einführung von Rohflüssigkeit dienenden Einführungs-Lenkungsrohrsystem und andererseits mit einem Raum verbunden, von dem aus das körnige Material der verunreinigten Schicht zwecks Reinigung und Wiederaufgabe weiterbefördert werden kann. Unter dem Rohwasserverteilungsraum ist ein Sandsammeiraum ausgebildet, der mit dem Oberteil des Filtergefäßes durch eine Fördervorrichtung verbunden ist. Zur Einführung des zur Reinigung des verunreinigten Filtermaterials notwendigen Spülwassers ist unter der Filtersäule ein Spülwasserverteilergefäß untergebracht. Ferner ist für das Sammeln des gefilterten Wassers und für ein für die Ableitung dienendes Leitungssystem gesorgt.

Dadurch, daß die öffnungen des Spülwasserverteilergefäßes am Boden desselben nach unten gerichtet sind, kann ein Eintritt einer größeren Menge von Sand in das Spülwasserverteilergefäß auch dann verhindert werden, wenn die Verbindungsöffnungen in der Jalousie ein Mehrfaches der Abmessungen der Filterkörner betragen. Große Abmessungen dieser öffnungen sind aber mit dem Vorteil verbunden, daß zur Reinigung der Filtersäule Rohwasser verwendet werden kann.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung kanu die Speisung des Spülwasserverteilergefäßes von einem selbständigen System erfolgen; es ist aber zweckmäßig, die Speisung durch die Rohwassereinführungsleitung vorzunehmen, da die Möglichkeit sicherer ist.

Die Erfindung ist in einer beispielsweisen Ausführung in ihren Einzelheiten auf der Zeichnung dargestellt. Die Figur ist ein schematischer Schnitt der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Im vertikal stehenden Gefäß 1 befindet sich parallel oder annähernd, parallel zu den Seitenwänden ein aus Jalousieplatten bestehendes Jalousierohr 2 mit geschlossener Decke und offenem Boden. In diesem Jalousierohr 2 ist ein nach unten geöffnetes Ablenkrohr 3 angeordnet, dessen Wand in einem bestimmten Abstand vom inneren Rand der Jalousieplatten liegt und entlang des Jalousierohrs verläuft. An dem oberen Teil des Ablenkrohres 3 ist die Einströmungsleitung 4, die die zu filternde Flüssigkeit in das Ablenkrohr 3 führt, angeschlossen. Die Breite des zylinderförmigen Rohwasserverteilerraumes 18 zwischen dem Jalousierohr 2 und dem Ablenkrohr 3 kann empirisch, abhängig von der Sandkorngröße, bestimmt werden. Im Falle größerer Sandkörner isi im allgemeinen eine größere Zwischenraumbreite erforderlich. Der Raum 18 nimmt bei der Reinigung das verunreinigte Filtermaterial auf.

In einem bestimmten Abstand von der inneren Wandfläche des Gefäßes 1 ist ein Siebgeflecht 5 z. B. aus Kunststoff angebracht, das filtersackartig verhindert, daß die als Filtersäule in den Raum zwischen dem Siebgef'.echt 5 und dem Jalousierohr 2 eingefüllten Siebkörner, z. B. Sandkörner, in den Zwischenraum 6 zwischen der Wand des Gefäßes 1 und dem Siebgeflecht 5 gelangen. Das gefilterte reine Wasser wird vom Zwischenraum 6 durch den oben angeschlossenen Sammelkanal 7 und dem Rohransatz 8 abgeleitet.

Unter dem Jalousierohr 2 ist ein Sandsammelkegel 9 mit nach oben wachsendem Durchmesser, daneben ein Spülwasserverteilergefäß 10 mit nach unten wachsendem Durchmesser ausgebildet. Im Sandsammelkegel 9 ist ein Mammutrohr 16, 17 bekannter Ausführung vorhanden, das durch das Gefäß bzw. Ablenkrohr 3 hindurchläuft, dessen oberes Ende über das Flüssigkeitsniveau 11 im oberen Teil des Gefäßes 1 hinausragt. Das Rohr 12, das durch das Gefäß 1 läuft, ist an das Spülwasserverteilergefäß 10 angeschlossen. Am oberen Teil des Gefäßes 1 ist das Rohr 12 zur Einströrnungsleitung 4 so angeschlossen, daß es von ihr abzweigt. Bei der Abzweigung ist in das Rohrleitungssystem ein Sperr-Umschaltventil 13 eingebaut, so daß das Rohwasser wahlweise entweder durch die Einströmungsleitung 4 in das Ablenkrohr 3, oder durch das Rohr 12 in das Spülwasserverteilergefäß 10 geleitet werden kann.

Am Umfang des Bodens des Spülwasserverteilergefäßes 10 sind mehrere öffnungen 14 verteilt, wodurch das Spülwasser aus dem Spülwasserverteilergefäß 10 in die Filtersäulen strömen kann.

Das Verfahren verläuft in der erfindungsgemäßen Vorrichtung während des Betriebs wie folgt ab: Das Rohwasser strömt durch die Einströmungsleitung 4 kontinuierlich in das Ablenkrohr 3, fließt am unteren Ende heraus, dann strömt es nach oben im Rohwasserverteilerraum 18 zwischen dem Jalousierohr 2 und Ablenkrohr 3, strömt zwischen den Platten des Jalousierohrs 2 hindurch, dann in beinahe horizontaler Richtung durch die Filiersäule 19, wobei es durch das in den Spalten der Filterkörner in der riStersäule 19 aus den Teilchen des Verunreinigunj^inaterials zustande kommende sekundäre Filterbett gefiltert wird bzw. die Verunreinigungen ausgeschieden werden.

Das Rcinwasser gelangt aus der Fillersäule 19 in den Zwischenraum 6, von wo das Reinwasser durch den Sammeikanai 7 und Rohransat/ 8 zum Speicherungsoder Vei .Vciidungser! geleitet wird. Wahrend des FiI-Irat'.ons-Reinigungsprozesses fließt im Rohr 12 kein Rn'.:'..-asser.

Nach einem Betrieb von mehreren Tagen kann es vorkommen, daß die Schicht der aus unbeweglichen Körnern zusammengesetzten Fiitersäule 19 hauptsächlich neben dem Jalousicrohr 2 verunreinigt wiui so daß ihre Filtrierfähigkeit stark abnimmt. In diesem Fall wird der Rohransatz 8 und mit dem Spen-Umschaltventil 13 die Einströmungsleitung 4 abgeschlossen und das Rohr 12 geöffnet, also wird das Rohwasser anstatt in das Ablenkrohr 3 in das Spülwasserverteilergefäß 10 geleitet. Das Spülwasser strömt Jaiin durch die öffnungen 14 in die Fütersäule 19, wobei es die Filterkörner vom Boden des Spülwasserverteilergefäßes 10 mit sich reißt, und in der Filtersäule 19 strömend die Schicht der Fiitersäule neben dem Jalousierohr 2 durch die Spalten zwischen den Platten des Jalousierohres 2 in den Rohwasserverteilerraum 18 neben dem Jalousierohr 2 gleiten läßt. So wird bei der Rezirkulierungentgegen der Filterrichtung immer nur der zur Einkrustung geneigte, am stärksten verunreinigte Teil der Fiitersäule 19 gründlich gereinigt. Das verunreinigte, schlammige Wasser wird durch den im oberen Teil des Gefäßes 1 angebrachten, das Flüssigkeitsniveau 11 bestimmenden Rohransatz 15 aus dem Gefäß entfernt.

Die Einführung des Rohwassers in das Spülwasserverteilungsgefäß 10 wird nach Beendigung des Spülens durch Umstellung des Ventils 13 abgestellt, das Mammutrohr wird durch Einblasen von Luft durch das Rohr 16 in Betrieb gesetzt und auf diese Weise wird der Sand, der während des Spülens in den Rohwasserverteilerraum 1.8 zwischen dem Ablenkrohr 3 und dem Jalousierohr 2 gelangt ist, und der Sand im Sammelkegel 9 durch das Rohr 17 auf den oberen Teil der Fiitersäule gehoben. Nach Entfernung des Sandes wird durch öffnen des Ableitungsrohres 8 der Filtrationsprozeß wieder in Gang gesetzt.

In den Rohrabschnitt hinter dem Sperr-Umschaltventil 13 für das Rohwasser kann eine mit Schwimmer versehene Sperr- bzw. Regeleinrichtung eingefügt werden, die die Menge der durch die Filtersäulen 19 je Zeiteinheit strömendend, h. gereinigten Flüssigkeit registriert und durch entsprechende Drosselung der Einströmungsleitung des Rohwassers das konstante Wasserniveau sichert.

Die wichtigsten Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind folgende:

Die Vorrichtung beseitigt die folgenden Nachteile der statischen Filter:

— es ist keine sehr dicke Fiitersäule notwendig,

— die Reinigung von wenigen Filterkörnern ist mit wenig Wasser möglich,

— es sind keine kostspieligen maschinellen Einrichtungen und umfangreichen Anlagen notwendig,

— die Gleichmäßigkeit der Korngröße spielt keine Rolle, da bei der Rückspülung die infolge der Segregation oben befindliche feine Sandschicht an der Filtration nicht teilnimmt und auf diese Weise das Schlammaufnahmevermögen auf das 10- bis 15fache erhöht wird,

- das größte Problem dei statischen liltcr, die dickt liiiikrusiiiiig löst sich automatisch, ua μ ' auf der garw.cn I TiU-ii lache ständig ein gleichmäßiges sekundäres Filterbett ausbildet und die sn verunreinigte Oberflächenschicht mit einem einzigen Wasserimpuls voll und ganz cntternt werden kann.

zur Rückspülung kann statt reinem Wasser auch Rohm ussi'i verwendet werden, da das Spülwasser einerseits nicht durch das Leitungssystem der Abführung des gefilterten Wassers eingeführt wird, andererseits am Spülwasserverteilergefäß Einführungsöffnungen mit großen Abmessungen angebracht sind.

ι'. Zugleich weist die erfindungsgemäße Lösung wesentliche Vorteile auch im Vergleich zu dem bekannten Filter mit beweglichem Bett auf:

- im Falle eines zylindrischen Gefäßes strömt die Flüssigkeit radial von innen nach außen, daher

.'•ι verringert sich ständig ihre Sickergeschwindigkeit. Deshalb ist mit einer minimalen Menge von Chemikalien, häufig auch ohne Chemikalien Filterwasser mit einwandfreier Qualität zu erhalten, weil sich in den Spalten der unbeweglichen, aus fest aneinanderliegenden Körnern bestehenden Fiitersäule auf der ganzen Filterflädie ein homogenes, sekundäres Filterbett aus den künstlichen oder natürlichen schwebenden Teilchen bildet und eine vollkommen klare Flüssigkeit gibt (Kri-

ii' Stallfiltration),

- die Sandschicht kann noch dünner sein, weil die schwebenden Teilchen leichter stecken bleiben (sich leicht einklemmen),

- da die am stärksten verunreinigte Oberflächen- ;'. schicht bei der Reinigung immer ganz entfernt

wird, erhält das Filterbett die Filtrierfähigkeit bei jeder Reinigung restlos zurück,

- da nur ein Bruchteil der Körner zirkuliert, ist der diesbezügliche Energieverbrauch und Wasserin verlust bedeutend geringer, und schließlich

- ist der Chemikalienverbrauch wesentlich geringer, da auch kleinere Flocken zur Filtration mit entsprechender Qualität genügen.

Die Erfindung ist auch anwendbar, wenn z. B. da«

;. Organ, das die Konstanz des Wasserniveaus sichert, anders als dargestellt ausgestaltet ist, die Form de? Gefäßes zylindrisch oder auch eckig ist, der Sandsammelkegel und das Spülwasserverteilergefäß anders als dargestellt ausgebildet sind, zur Ableitung des Rein-

■>ii wassers Sammelrohre verwendet werden, das Entfernen des Sandes aus dem Sammelkegel statt mittels eines Mammutrohres mit einer Wasserstrahlpumpe erfolgt und statt des Umschaltventils ein Rückschlagventil angewandt wird.

r, Der besondere Vorteil des Verfahrens und dei Vorrichtung gegenüber dem aus der FR-PS 1 334412 Bekannten besteht darin, daß die in Nachbarschaft zum Jalousierohr 2 befindliche, stark mit Verunreinigungen verkrustete Schicht durch die öffnungen des

hi ι Jalousierohres 2 hindurch abgeführt werden und beim Sammeln und bei der vertikalen Förderung aufgelokkert werden, so daß einerseits neben das Jalousierohi wieder gereinigtes Filtermaterial gelangt, während das verunreinigte Filtermaterial für sich gereinigt und vor

hi oben der Fiitersäule wieder zugeführt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Filtration von Flüssigkeiten, bei dem die Rohflüssigkeit in horizontaler oder annähernd horizontaler Richtung durch eine vertikale, während der Filtration in ruhendem Zustand verbleibende Filtersäule von innen nach außen durchströmt und der Filtrierprozeß in für die Reinigung des Filtermaterials notwendigen Intervallen unterbrochen wird, dadurch gekennzeichnet, daß in einem solchen Intervall die innenseitig entstandene verunreinigte Zone der Filtersäule mit Hilfe eines vertikal nach oben geleiteten Impulses der Rohflüssigkeit entgegen der Filtrierrichtung von der Filtersäule abgespült und anschließend das gesammelte verunreinigte Filtermaterial nach oben geförderi wird, wobei verkrustete und zusammenhaftende Filterkörner gelockert und gereinigt werden, und daß danach der Filtrierprozeß wieder in Gang gesetzt wird.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, bei der ein Filtergefäß eine oder mehrere vertikale oder annähernd vertikale Filtersäulen enthält, die zwischen einer zentralen Jalousiewand und einem von der Jalousiewand mit Abstand getrennten Sieb angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der rohrförmigen. Talousiewand (2) und dem damit konzentrischen, oben geschlossenen und unten offenen Ablenkrohr (3) ein Rohflüssigkeitsverteilerraum (18) ausgebildet und das Ablenkrohr (3) mit einem Rohflüssigkeitseinführungsrohr (4) verbunden ist, und unter dem Rohflüssigkeitsverteilerraum (18) und dem Ablenkraum (3) ein mit der Filtersäule durch öffnungen in Verbindung stehendes, nach unten sich erweiterndes Spülflüssigkeitsverteilergefäß (10) und ein kegelartiger Sandsammeiraum (9) angeordnet sind, wovon ein Mammutpumpenrohr (16,17) in den Oberteil des Filtriergefäßes führt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Filtersäule (19) und das Spülflüssigkeitsverteilergefäß (10) durch die am Boden des Gefäßes ausgebildeten öffnungen (14) verbunden sind, deren Abmessung das Mehrfache der maximalen Abmessung der verwendeten Filterkörner beträgt.

4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Spülflüssigkeitsverteilergefäß (10) mit der Einströmungsleitung (4) durch eine Spülflüssigkeitsleitung (12) verbunden ist, bei deren Abzweigung ein Absperrumschaltventil (13) eingebaut ist, das die Rohflüssigkeit in eine der Rohrleitungen (4, 12) leitet.