DE2647261C2 - Tiefbettfilter - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Tiefbettfilter mit zwei vertikal
übereinander angeordneten, einander berührenden Filterschichten, wobei das Filtermedium der unteren
Filterschicht aus Körnern eines spezifischen Gewichts von mehr als 1,4 kp/dm3 besteht und das Filtermedium
der oberen Schicht aus weitgehend gleichformigen synthetischen Körnern besteht, die gröber als
die Körner der unteren Schicht und wasserbenetzbar sind, und mit einer Rückspüleinrichtung zum Aufschwemmen
der Filterschichten und Entfernen von Schmutz.
Ein Tiefbettfilter dieser Gattung ist aus der US-PS 38 14 247. Bei diesem Tiefbettfilter besteht die
untere Filterschicht aus im wesentlichen gleichförmigen Körnern eines spezifischen Gewichts von mehr als
2,1, während die obere Filterschicht aus gröberen Körnern eines spezifischen Gewichts von 0,9 bis 1,6
besteht. Hierbei ist eine Rückspüleinrichtung vorgesehen, die die obere Filterschicht beim Rückspülvorgang
aus dem Filterbett herausführt und in einem Kreislauf außerhalb des Filterbetts umlaufen läßt. Um ein Vermischen
der beiden Filterschichten beim Rückspülvorgang zu vermeiden, darf die Rückspülgeschwindigkeit
nicht zu hoch gewählt werden.
Dieser außerhalb des Filterbettes erfolgende Rückspülvorgang erfordert einen entsprechenden apparatemäßigen
wie auch verfahrenstechnischen Aufwand, der sowohl die Herstellung wie auch die Benutzung des vorbekannten
Tiefbettfilters verteuert.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Tiefbettfilter der eingangs angegebenen Gattung so weiterzubilden,
daß Herstellungsaufwand und Benutzung vereinfacht werden.
Dies wird bei einem Tiefbettfilter mit den eingangs angegebenen Merkmalen erfindungsgemäß dadurch
gelöst, daß die Körner der unteren Filterschicht ungleichförmig sind, daß die Körner der oberen Filterschicht
im wesentlichen symmetrisch ausgebildet sind, ein spezifisches Gewicht haben, das zwischen 1,05 und
1,4 kp/dm3 liegt und in keinem Fall kleiner als das der zu
filternden Flüssigkeit ist, und einen Gleichheitskoeffizienten von im wesentlichen 1 besitzen, daß die Rückspüleinrichtung
beide Filterschichten innerhalb des Filterbettes derart rückspült, daß die beiden Filtermedien
sich in getrennte Schichten rückbilden, jedoch sich innerhalb ihres Berührungsbereiches miteinander vermischen,
und die Porosität der oberen FiKerschicht
aufgrund der Gleichförmigkeit der Körner hinsichtlich
Größe und Form im wesentlichen wieder dieselbe wird wie vor dem Filtern.
Der Gleichheitskoeffizient ist hierbei definiert als
Verhältnis von der 60% der Kömer durchlassenden Sieböffnung (in mm) zu der 10% durchlassenden
Sieböfihung (in mm).
Die vorliegende Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß bei Einhalten der oben angegebenen Parameter ein
Rückspulen der oberen Filterschicht außerhalb des Filterbettes nicht erforderlich ist, daß vielmehr bei Einhalten
dieser Parameter beide Filterschichten im Filterbett selbst gewaschen werden können. Wie sich in der Praxis
gezeigt hat, ist dies deshalb möglich, weil selbst bei relativ hohen Durchsatzgeschwindigkeiten der Rückspülflüssigkeit
eine Vermischung der beiden Filterschichten nur in ihrem Berührungsbereich stattfindet. Dennoch
ist die Porosität aeroberen Filterschicht nach dem
Rückspülvorgang im wesentlichen die gleiche wie bei Beginn des Filtervorganges. Durch die Erfindung lassen
sich somit sowohl Herstellung wie auch Benutzung des
Tiefbettfilters erheblich vereinfachen.
Um das Grundprinzip der vorliegenden Erfindung zu illustrieren, wurden verschiedene Versuche durchgeführt.
Das Ergebnis dieser Versuche wird im folgenden erläutert.
Eine erste Versuchsserie wurde mit zwei Versuchsfiltem
durchgeführt; hierbei wurde verschmutzte Flüssigkeit für einen direkten Vergleich von derselben Quelle
gleichzeitig den beiden Filtern zugeführt. Die Verschmutzung der Flüssigkeit auf Wasserbasis betrug
50 ppm (Teile pro Million) Kaolin, j ppm Aium und
10 ppm Fasern (Baumwollfasern). Die Filtrierströmungsgeschwindigkeit betrug 40,5 l/m2 min., bezogen
auf die Filterfläche.
Das erste Filter dieser Versuchsreihe (Filter Nr. 1) bestand aus einer 60,9 cm dicken Bodenschicht aus
Sand einer Korngröße von 30 bis 50 mesh (0,35 bis 0,55 mm) und einer 30,45 cm dicken oberen Schicht von
Anthrazit einer Korngröße von 16 bis 20 mesh (0,8 bis 1,2 mm); die Schichten waren an ihrer Berührungsfläche
miteinander vermischt.
Das zweite Filter (Filter Nr. 2) bestand aus einer 60,9 em dicken Bodenschicht aus Sand einer Korngröße von 30 bis
50 mesh, einer 30,45 cm dicken Zwischenschicht aus Anthrazit einer Korngröße von 16,20 mesh und einer
22,85 cm dicken Schicht aus zylindrischen Nitrilgummi-Perlen, die sowohl eine Länge wie auch einen Durchmesser
von 4,77 mm haben. Die Schichten waren wiederum an ihrer Berührungsfläche miteinander vermischt.
Die folgenden Ergebnisse wurden aufgezeichnet: Filter Nr. 1
verschmutzter
J.T.U.
Druckabfall Gesamtfilter
kp/cm2
Filter Nr. 2
0,67
0,70
0,70
0,35 1,47
Gesamtvolumen
verschmutzter
Flüssigkeit
1
verschmutzter
Flüssigkeit
1
J.T.U.
Druckabfall Gesamtfilter
kp/cm2
ö,5Ö
0,46
0,49
0,42
0,44
0,46
0,49
0,42
0,44
u, I^
0,14
0,14
0,175
0,21 Die Ergebnisse waren wie folgt: Filter Nr. 3
15
25 Gesamtvolumen
verschmutzter
Flüssigkeit
verschmutzter
Flüssigkeit
J.T.U.
Druckabfall Gesamtfilter
kp/cm2
10 378,5 757,0 1135,5 1512
1S90 Filter Nr. 4
0,50
0,34
0,30
0,26
0,73
0,34
0,30
0,26
0,73
0,07
0,07
0,105
0,21
1,54
Gesamtvolumen
verschmutzter
Flüssigkeit
verschmutzter
Flüssigkeit
J.T.U.
Druckabfall Gesamtfilter
kp/cm2
Diese Ergebnisse zeigen, daß das Filter Nr. 2, das ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt,
einen Druckabfall von nur 0,14 kp/cm2 über dem gesamten Filter nach einer Flüssigkeitsströmung von
757,01 erzeugte, im Vergleich zu eitern Druckabfall von
1,47 kp/cm2 bei dem FiiterNr. laach dergleichen Strömungsmenge.
Dieselben Ergebnisse ,eigen ferner, daß das FiiterNr. 2 einen Druckabfall von nurO,21 cm2 nach
einer Gesamtströmungsmenge von 4542,0 1 erzeugte.
Die Vorzüge der vorliegenden Erfindung sind daher angesichts dieser ersten Versuchsreihe offensichtlich.
Eine zweite Versuchsreihe wurde mit zwei verschiedenen
Versuchsfiltern durchgeführt, mit Ergebnissen, die wiederum die Vorteile der vorliegenden Erfindung
klar zeigen. Bei dieser zweiten Versuchsreihe wurde wieder verschmutzte Flüssigkeit durch die beiden Filter
gleichzeitig hindurchgepumpt. Die Verschmutzung der wäßrigen Flüssigkeit dieser Versuchsreihe bestand aus
50 ppm Kaolin, 5 ppm Alum, und 2 ppm Fasern. Die Strömungsgeschwindigkeit betrug 40,5 l/m2 min.
Das erste Filter dieser Versuchsreihe, Filter Nr. 3, bestand aus einer 60,9 cm dicken Bodenschicht aus
Sand einer Korngröße von 30 bis 50 mesh und einer 30,45 cm dicken Schicht aus Anthrazit einer Korngröße
von 16 bis 20 mesh. Das zweite Filter dieser Gruppe, Filter Nr. 4, bestand aus einer 60,9 cm dicken Schicht aus
Sand einer Korngröße von 30 bis 50 mesh und einer 15,22 cm dicken Schicht aus zylindrischen Nitrilgummiperlen,
die sowohl eine Länge und einen Durchmesser von 4,77 mm hatten. Wieder waren in beiden Filterbetten
die beiden Filterschichten an der Berührungsfläche miteinander vermischt.
378,5
757,0
757,0
1512
1890
3785
7570
1,1
0,55
0,42
0,40
0,38
0,31
0,22
0,18
0,07 0,07 0,07 0,07 0,07 0,07 0,14 0,245
Diese Ergebnisse zeigen, daß das Filter Nr.4, das ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt,
nur einen Druckabfall von 0,07 kp/cn?2 nach einer Flüssigkeitsströmung
von 1890 1 erzeugte, im Vergleich zu einem Druckabfall von 1,54 kp/cm2 bei dem FiiterNr. 3
nach der gleichen Flüssigkeitsmenge. Ferner zeigen diese Ergebnisse, daß das FiiterNr. 4 schließlich einen
Druckabfall von nur 0,245 kp/cm2 nach einer Gesamtmenge
von 1135,51 erzeugte. Diese Ergebnisse verdeutlichen
erneut die Vorteile der vorliegenden Erfindung, wie sie durch die zylindrischen Nitrilgummiperlen
erzielt werden. Weitere ähnliche Versuche wurden mit Glasperlen durchgerührt, und derselbe Trend einer
geringeren Geschwindigkeit des Druckaufbaus wurde beobachtet.
Weitere Beobachtungen können anhand dieser Versuche gemacht werden. Zunächst zeigte jedes Paar von
Versuchsfiltern vergleichsweise gute Abflußeigenschaften. Zweitens wurde jedes der Versuchsfilter nach
einem Filtrierzyklus rückgespült, und zwar durch eine rückwärts gerichtete, expandierende Rückspülströmung,
nach der die Filter für eine nachfolgende Filtrierströmung neu geformt wurden. Bei beiden Vcrsuchsfiltern
2 und 4 wurden die zylindrischen Perlen der oberen Filterschicht im wesentlichen an Ort und Stelle rückgespült
und dann neu geformt, um eine hochporöse Einlaßfläche für die Aufnahme weiterer verschmutzter
Flüssigkeitsströmung zu erzeugen.
65
Claims (3)
1. Tiefbettfilter mit zwei vertikal übereinander
angeordneten, einander berührenden FHteischichten,
wobei das Filtermedium der unteren Filterschicht aus Kömern eines spezifischen Gewichtes
von mehr als 1,4 kp/dm3 besteht und das Filtermedium der oberen Schicht aus weitgehend gleichförmigen
synthetischen Körnern besteht, die gröberals die Körner der unteren Schicht und wasserbenetzbar
sind, und mit einer Rückspüleinrichtung zum Aufschwemmen der Filterschichten und Entfernen von
Schmutz, dadurch gekennzeichnet, daß die Körner der unteren Filterschicht ungleichförmig
sind, daß die Körner der oberen Filterschicht im wesentlichen symmetrisch ausgebildet sind, ein spezifisches
Gewicht haben, das zwischen 1,05 und 1,4 kp/dm3 liegt und in keinem Fall kleiner als das
der zu filternden Flüssigkeit ist, und einen Gleichheitskceffizienten
von im wesentlichen 1 besitzen» daß die Rückspüleinrichtung beide Filterschichten
innerhalb des Filterbettes derart rückspült, daß die beiden Filtermedien sich ingetrennte Schichten
rückbilden, jedoch sich innerhalb ihres Berührungsbereiches miteinander vermischen, und die Porosität
der oberen Filterschicht aufgrund der Gleichförmigkeit der Körner hinsichtlich Größe und Form im
wesentlichen wieder dieselbe wird wie vor dem Filtern
2. Tiefbettfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Körner der oberen Filterschicht zylindrisch ausgebildet sind.
3. Tiefbettfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Körner der oberen Filterschicht im wesentlichen kugelförmig ausgebildet sind.
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D2 | Grant after examination | ||
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8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
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