DE3433472A1 - Filter zur trennung von feststoffen aus fluessigkeiten - Google Patents

Description

• Filter zur Trennung von Feststoffen aus Flüssigkeiten
• Die Erfindung betrifft ein Filter mit den im Oberbegriff des Anspruches 1 aufgeführten, aus DE-PS 15 36 762 bekannten Merkmalen.
• Derartige Filter können beispielsweise als letztes Separationsglied in der Separationskette einer biologischen Abwässerreinigungsanlage, zur Reinigung von Oberflächenwasser oder auch allgemein zur chemischen Reinigung von Flüssigkeiten eingesetzt werden.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Filter der eingangs genannten Art so auszubilden, daß das Filterbett bzw. das Filtermaterial in einfacher Weise, z.B. ohne die Zuführung von unter Druck stehendem Fremdwasser und ohne komplizierte Steuerungseinrichtungen regenierbar ist. Das Filter soll sich prinzipiell durch einen einfachen Aufbau auszeichnen und als Baustein auch in Reinigungsanlagen integriert werden zu können, deren Abmessungen innerhalb genormter Containerabmessungen liegen. Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 aufgeführten Merkmale gelöst. Durch diese Lösung braucht das im Abflußrohr angeordnete Sperrventil bei Erreichung eines bestimmten Überdruckwertes beispielsweise im Zuführungsrohr der zu reinigenden Flüssigkeit lediglich geöffnet zu werden, um den Flüssigkeitsspiegel im Behälter abzusenken und durch die damit verbundene, stoßartige Strömungsumkehr im Filterbett dessen Filtermaterial zu reinigen und somit zu regenerieren. Die Absenkung des Flüssigkeitsspiegels innerhalb des Behälters endet selbsttätig in Höhe des behälterseitigen Endes des Be- und Entlüftungsrohres. Wird nach Erreichung dieses Niveaus das Sperrventil nicht geschlossen, so fließt weiter durch das Zuführungsrohr zufließende Flüssigkeit nach dem Prinzip der kommunizierenden Röhren ohne Ansteigen des Flüssigkeitsspiegels innerhalb des Behälters durch das Ableitungsrohr über den Scheitel des inneren Krümmungsbogens des Rohrknies und von dort ins Abflußrohr ab. Der Filtervorgang bleibt selbsttätig außer Funktion. Erst wenn das Sperrventil wieder geschlossen ist, tritt das Filter selbsttätig wieder in seine Filterfunktion ein.
• Durch das Kennzeichnungsmerkmal des Anspruches 2 ist ein Absenken des Flüssigkeitsspiegels innerhalb des Behälters mit größerer als derjenigen Geschwindigkeit möglich, mit der die Flüssigkeit bei seiner Filterung durch das Filterbett hindurchtritt. Dadurch ist eine besonders wirksame, stoßartige Reinigung bzw. Rückspülung des Filterbetts gewährleistet. Außerdem ist dadurch gewährleistet, daß die zufließende Flüssigkeit ohne ein nach dem Absenken des Flüssigkeitsspiegels wieder erfolgendes Schließen des Sperrventils staufrei durch das Abflußrohr abfließt und nicht mit der gefilterten Flüssigkeit vermengt wird.
• Die Erfindung sowie weitere, vorteilhafte Erfindungsmerkmale werden an Hand eines in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch das Filter mit Zuführungs- und Ableitungsrohr, Fig. 2 eine schematisierte Schnittdarstellung entsprechend der Linie II-II in Fig. 1, Fig. 3 eine Seitenansicht des Filters entsprechend Pfeil III in Fig. 1, Fig. 4 eine Draufsicht auf das Filter entsprechend Pfeil IV in Fig. 3.
• Das Filter zur Trennung von Feststoffen aus Flüssigkeiten besteht im wesentlichen aus dem Behälter 1. Die zu reinigende Flüssigkeit fließt ausgehend von der Einmündung 2 des Zuführungsrohres 3 in Pfeilrichtung 4 von unten nach oben durch den Behälter 1. Im Behälter 1 ist im Flüssigkeitsstrom liegend das Filterbett 5 aus schwimmfähigem Filtermaterial angeordnet. Oberhalb des Filterbetts 5 erstreckt sich durch den gesamten lichten Querschnitt des Behälterinnenraumes das Haltesieb 6, welches das Filtermaterial des Filterbetts 5 gegen den mit der Filterströmung verbundenen Flüssigkeitsauftrieb (Pfeilrichtung 4) hält. In größerem Abstand oberhalb des Haltesiebes 6 ist der Abfluß 7 für die gereinigte Flüssigkeit angeordnet. Der Abfluß 7 ist durch eine an ihrer Oberseite offene Ablaufrinne 8 gebildet, über deren oberen Rand 9 die gefilterte Flüssigkeit in die Rinne 8 hinüberläuft. Der obere Rand 9 der Rinne 8 begrenzt somit nach oben den Flüssigkeitsspiegel innerhalb des Behälters 1, dessen Maximum mit 10 bezeichnet ist (Fig. 2).
• Unterhalb des Filterbetts 5 ist eine aus dem Behälter 1 ausmündende Ableitungsöffnung 11 für einen stoßartigen Abzug von im Behälter stehender Flüssigkeit vorgesehen.
• Dieser stoßartige Abzug dient zur Rückspülung und Reinigung des Filterbetts 5. An die Ableitungsöffnung 11 schließt das Ableitungsrohr 12 an. Dieses ist nach oben geführt. Es geht über ein oberhalb seines oberen Endes angeordnetes Rohrknie 13 in das nach unten führende Abflußrohr 14 über, dessen nicht dargestelltes Ausflußende unterhalb der Ableitungsöffnung 11 des Behälters 1 liegt. Im Abflußrohr 14 ist kurz außerhalb des Rohrknies 13 ein Sperrventil 15 angeordnet. Es kann dies bei Einsatzzwecken beispielsweise in Gegenden mit niedrigem Lohnkostenniveau ein handbetätigtes Sperrventil sein, wird jedoch in der Regel fernsteuerbar ausgeführt. Jedenfalls erfolgt die Öffnung des Ventils 15 dann, wenn der beispielsweise im Zuführungsrohr 3 durch ein Druckmeßgerät 16 gemessene hydraulischer Überdruck über einen bestimmten Wert hinaus ansteigt.
• Zwischen dem Scheitel 17 des Rohrknies 13 und dem Behälterinnenraum 18 ist ein Be- und Entlüftungsrohr 19 angeordnet, welches eine Verbindung zwischen dem Behälterinnenraum 18 und dem Innenraum des Rohrknies 13 herstellt. Das behälterseitige Ende 20 des Be- und Entiüftungsrohres 19 ist in Höhe des bei Beendigung der Rückspülung gewünschten, minimalen Flüssigkeitsspiegels 21 angeordnet.
• Das Ableitungsrohr 12 weist einen größeren, insbesondere etwa den doppelten, Durchtrittsquerschnitt als das Zuführungsrohr 3 auf. Das Be- und Entlüftungsrohr 19 ist mit einem wesentlich kleineren Durchtrittsquerschnitt als das Ableitungsrohr 12, das Rohrknie 13 und das Abflußrohr 14 versehen. Das behälterseitige Ende 20 des Be- und Entlüftungsrohres 19 liegt in etwa der Höhe des Scheitels 22 des inneren Krümmungsbogens 23 des Rohrknies 13. Das behälterseitige Ende 20 des Be- und Entlüftungsrohres 19 steht nach unten (Fig. 1,2) und ist offen. Es liegt oberhalb des Haltesiebes 6. Der niveaumäßig höchste Punkt 24 des Be- und Entlüftungsrohres 19 liegt im Behälterinnenraum 18 und ist mit einer nach oben (Pfeilrichtung 4) weisenden Öffnung versehen, die durch eine Rückschlagklappe 25 verschlossen ist. Die Rückschlagklappe 25 öffnet unter Überdruck innerhalb des Be- und Entlüftungsrohres 19 und schließt danach selbsttätig.
• Die Öffnungsbewegung des Sperrventils 15 ist durch das Druckmeßgerät 16 steuerbar. Eine alternative, einfachere Lösung sieht vor, daß das Druckmeßgerät 16 ein Signalgerät ist, welches bei einer gewissen Drucküberschreitung ein Signal zur von Hand erfolgenden Öffnung des Sperrventils 15 gibt.
• Das erfindungsgemäße Filter arbeitet wie folgt: Während des vorschriftsmäßigen Filtervorganges erreicht die Flüssigkeit nach dem Hindurchtreten durch das Filterbett 5 in Pfeilrichtung 4 nach oben den maximalen Flüssigkeitsspiegel 10, von wo sie in von den ausgefilterten Feststoffen getrenntem, also gereinigtem Zustand in die Rinne 8 eintritt und dem Abfluß 7 zugeführt wird. Steigt - verursacht durch sich im Filterbett 5 ansammelnde Feststoffe - innerhalb des Zuführungsrohres 3 der Druck über einen voreingestellten Wert, so bewirkt das Druckmeßgerät 16 direkt oder indirekt eine Öffnung des Sperrventils 15 im Abflußrohr 14. Damit sinkt der Wasserstand beginnend vom maximalen Flüssigkeitsspiegel 10 stoßartig ab. Das Filterbett 5 wird entgegen der Pfeilrichtung 4 von der ursprünglich oberhalb des Haltesiebes 6 befindlichen, bereits gereinigten Flüssigkeit mit einer Strömungsgeschwindigkeit durchströmt, die oberhalb der beim Filtervorgang vorliegenden Strömungsgeschwindigkeit liegt. Das schwimmfähige Filtermaterial wird entgegen der Pfeilrichtung 4 über einen bestimmten Weg mitgenommen. Es wird dabei verwirbelt. Im Filterbett 5 ausgefilterte, am Filtermaterial anhaftende Feststoffe sinken jedoch nach unten und werden durch die Sogwirkung gemeinsam mit der abgezogenen Flüssigkeit über die Ableitungsöffnung 11, das Ableitungsrohr 12, das Rohrknie 13 und das Abflußrohr 14 selbsttätig in ein unterhalb des Bodens 26 des Behälters 1 befindliches Niveau geführt. Wird beispielsweise der Filter als solcher für aus Flüssen, Teichen od.dgl. entnommenes Oberflächenwasser verwen- det, so erfolgt die Rückführung des mit den ausgefilterten Feststoffen belasteten Spülwassers aus dem Abflußrohr 14 wieder in den Fluß bzw. den Teich. Ist indessen das Filter die letzte Separierstufe einer biologischen Abwasserreinigungsanlage, der eine oder mehrere Separierstufen wie ein Schrägplattenabscheider, eine Ausflockungsstufe pp. vorgeschaltet sind, so wird das mit den aus dem Filterbett 5 ausgespülten Feststoffen befrachtete Rückspülwasser beispielsweise dem Zufluß zur ersten Separierstufe zugeführt, so daß dort oder in nachfolgenden Grob-Separierstufen die mitgeführten Feststoffe ausgeschieden und abgezogen werden.
• Sobald der Flüssigkeitsspiegel die Ableitungsöffnung 11 des Be- und Entlüftungsrohres 19, also etwa den minimalen Flüssigkeitsspiegel 21, erreicht hat, tritt über das Be- und Entlüftungsrohr 19 oberhalb des minimalen Flüssigkeitsspiegels 21 befindliche Luft aus dem Behälterinnenraum in das Rohrknie 13 ein. Diese Fremdluft unterbricht den durch die im Abflußrohr 14 abfließende Flüssigkeit erzeugten, über die Ableitungsöffnung auf die im Behälterinnenraum 18 befindliche Flüssigkeit einwirkenden Sog. In dieser Stellung hat das Be- und Entlüftungsrohr die Funktion eines Sogunterbrechers. Das Absinken des Flüssigkeitsspiegels innerhalb des Behälters 1 kommt zum Stillstand. Weiter durch das Zuführungsrohr 3 zufließende, ungereinigte Flüssigkeit führt nicht zu einer Anhebung des Flüssigkeitsspiegels im Behälterinnenraum 18 über seine Minimalstellung 21 hinaus, sondern zu einem Abfließen über den Scheitel 22 des inneren Krümmungsbogens 23 des Rohrknies 13. Wird nun das Sperrventil 15 geschlossen, so steigt der Flüssigkeitsspiegel im Behälterinnenraum 18 in Pfeilrichtung 4 an. Dasselbe trifft für den Flüssigkeitsspiegel im Rohrknie 13 zu. Dort angesammelte Luft wird innerhalb des Be- und Entlüftungsrohres 19 komprimiert. Sie tritt aus dem unteren Ende 20 des Be- und Entlüftungsrohres 19 aus. Bei Vorhandensein einer Rückschlagklappe 25 wird diese unter dem Überdruck innerhalb des Be- und Entlüftungsrohres 19 angehoben, so daß die aus dem Rohrknie 13 verdrängte Luft nach oben entweichen kann. Der Flüssigkeitsspiegel steigt bis zu seiner Maximalstellung 10, aus der er die gereinigte Flüssigkeit in der eingangs beschriebenen Weise in die Rinne 8 zum Abfluß 7 freigibt.
• Das Sperrventil 15 kann nach seiner Öffnung zeitgesteuert wieder geschlossen werden. Der Zeitraum kann dabei so bemessen sein, daß die Schließung des Sperrventils 15 mit Sicherheit erst dann erfolgt, wenn der minimale Flüssigkeitsspiegel 21 im Behälterinnenraum 18 erreicht worden ist oder sogar über einen gewissen Zeitraum beibehalten wurde, um aus dem Filterbett 5 herausgespülte, langsam absinkende Feststoffe durch aus dem Zuführungsrohr 3 zufließende Flüssigkeit über das Ableitungsrohr 12 dem Abflußrohr 14 zuzuführen.
• Bezugszeichenliste 1 Behälter 2 Einmündung 3 Zuführungsrohr 4 Pfeil (Flüssigkeitsströmung) 5 Filterbett 6 Haltesieb 7 Abfluß 8 Rinne 9 Rand 10 Maximaler Flüssigkeitsspiegel 11 Ableitungsöffnung 12 Ableitungsrohr 13 Rohrknie 14 Abflußrohr 15 Sperrventil 16 Druckmeßgerät 17 Scheitel 18 Behälterinnenraum 19 Be- und Entlüftungsrohr 20 Ende 21 Minimaler Flüssigkeitsspiegel 22 Scheitel 23 innerer Krümmungsbogen 24 höchster Punkt 25 Rückschlagklappe 26 Boden - Leerseite -

Claims (12)

1. Ansprüche 1. Filter zur Trennung von Feststoffen aus Flüssigkeiten mit einem ausgehend von der Einmündung (2) des Zuführungsrohres (3) der zu reinigenden Flüssigkeit von unten nach oben (Pfeilrichtung 4) durchströmten Behälter (1) einem im Behälter (1) im Flüssigkeitsstrom liegend angeordneten Filterbett (5) aus schwimmfähigem Filtermaterial, einem oberhalb des Filterbetts (5) angeordneten, das Filtermaterial gegen den Flüssigkeitsauftrieb haltenden Haltesieb (6); einem oberhalb des Haltesiebes (6) angeordneten Abfluß (7) für die gereinigte Flüssigkeit und einer unterhalb des Filterbetts (5) aus dem Behälter (1) ausmündenden Ableitungsöffnung (11) für einen stoßartigen Abzug der Flüssigkeit zur Rückspülung und Reinigung des Filterbetts (5), dadurch gekennzeichnet, daß das an die Ableitungsöffnung (11) anschließende Ableitungsrohr (12) nach oben geführt ist und über ein oberhalb seines oberen Endes angeordnetes Rohrknie (13) in ein nach unten führendes Abflußrohr (14) übergeht, daß im Abflußrohr (14) ein Sperrventil (15) angeordnet ist, -- welches bei Übersteigen des hydraulischen Überdrucks vor dem Filterbett (5) über einen bestimmten Wert hinaus geöffnet wird, und - daß zwischen dem Scheitel (17) des Rohrknies (13) und dem Behälterinnenraum (18) ein Be- und Entlüftungsrohr (19) angeordnet ist, -- dessen behälterseitiges Ende (20) in Höhe des bei Beendigung der Rückspülung gewünschten Flüssigkeitsspiegels (21) liegt.
2. 2. Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ableitungsrohr (12) einen größeren, insbesondere etwa den doppelten, Durchtrittsquerschnitt als das Zuführungsrohr (3) aufweist.
3. 3. Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Be- und Entlüftungsrohr (19) einen wesentlich kleineren Durchtrittsquerschnitt als das Ableitungsrohr (12) aufweist.
4. 4. Filter nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das behälterseitige Ende (20) des Be- und Entlüftungsrohres (19) in etwa der Höhe des Scheitels (22) des inneren Krümmungsbogens (23) des Rohrknies (13) liegt.
5. 5. Filter nach Anspruch 1, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das behälterseitige Ende (20) des Be- und Entlüftungsrohres (19) mit seiner Öffnung nach unten steht.
6. 6. Filter nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das behälterseitige Ende (20) des Be- und Entlüftungsrohres (19) oberhalb des Haltesiebes (6) liegt.
7. 7. Filter nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der höchste Punkt (24) des Be- und Entlüftungsrohres (19) innerhalb des Behälters (1) liegt und eine nach oben weisende Öffnung aufweist, die durch eine Rückschlagklappe (25) verschlossen ist.
8. 8. Filter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückschlagklappe (25) unter Überdruck innerhalb des Be- und Entlüftungsrohres (19) öffnet.
9. 9. Filter nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ableitungsöffnung (11) im Behälter (1) unterhalb der Einmündung (2) des Zuführungsrohres (3) auf der diesem gegenüberliegenden Seite angeordnet ist.
10. 10. Filter nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein im Zuflußrohr (3) angeordnetes, druckabhängiges Steuergerät (Druckmeßgerät 16) für die Öffnungsbewegung des Sperrventils (15) im Abflußrohr (14).
11. 11. Filter nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein zeitabhängiges Steuergerät zur Schließung des Sperrventils (15).
12. 12. Filter nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Sperrventil (15) kurz unterhalb des Rohrknies (13) im Abflußrohr (14) angeordnet ist.