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Vorrichtung und Verfahren zum Filtrieren von Flüssigkeiten
Die Erfindung
betrifft eine Vorrichtung zum Filtern von Flüssigkeiten, wie verunreinigtes Wasser,
Öle, Fruchtsäfte u. dgl., mittels körniger oder pulverförmiger Filtermassen. Bisher
erfolgt die Reinigung von Flüssigkeiten in diesen Anlagen dadurch, daß die zu reinigende
Flüssigkeit von oben nach unten durch die Filtermasse geführt wird, weil bei der
umgekehrten Führung der zu reinigenden Flüssigkeit die Gefahr besteht, daß sich
Kanäle bilden entweder am Rande der Filtermasse entlang oder in der Filtelrmasse,
durch welche d.ie Flüssigkeit ungereinigt abfließen kann. Weiterhin hat diese Methode
den Nachteil, daß die zu reinigende Flüssigkeit erst mit den oberen, feineren Schichten
der Filtermasse in Berührung kommt und diese schnell verstopft, so daß die Filtermassen
häufig gereinigt werden müssen.
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Dieses Problem hat in der Erfindung eine Lösung gefunden; sie besteht
im wesentlichen darin, daß eine Entnachmevorrichtung für die filtrierte Flüssigkeit
im mittleren Teil der Filtermasse angeordnet ist, so daß diese auf allen Seiten
von einer Filterschicht, die die zu reinigende Filtermasse passieren muß, in gewisser
Stärke umgeben ist. Diese Anordnung der Entnahmevorichtung b.r ing t den großen
Vorteil, daß nunmehr die zu reinigende Flüssigkeit von unten nach oben durch die
Filtermasse geführt werden kann.
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Die Filtermasse wird bekanntlich mittels Durchspülen von reinem Wasser
gereinigt. Dabei setzen sich die gröbsten Teile unten ab, während die Teilchen nach
oben immer feiner werden.
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Bei dem neuen Verfahren kommt nun die zu reinigende Flüssigkeit be!im
Aufstrolm mit immer feinerem Material in Berührung. Die Verunreinigungen, welche
die Flüssigkeit enthält, setzen sich mithin in der ganzen Masse gleichmäßig ab,
und zwar die gröbsten Unreinigkeiten bereits bei den
groben Teilchen,
während bei der bisherigen Methode der Filtrierung im Niederstrom sich die Verunreinigungen
praktisch allein in der obersten Schicht absetzen und diese daher schnell verstopfen.
Bei der neuen Anordnung der Entnahmevorrichtung für die filtrierte Flüssigkeit bzw.
nach der neuen Methode kann man mithin mit einer Filtermasse wesentlich länger filtrieren,
wobei der weitere Vorteil erzielt wird, daß ma,n auch feine Trübungen beseitigen
kann.
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Die Wahl der Korngröße der Filtermasse hängt normalerweise vom Gebrauchszweck
ab. Wenn die Unreinigkeiten sich leicht auf dem. groben Material absetzen, wird
man unten grobes Material in größerer Schichtdecke anordnen; und z. B. nur im Filterbett
ein feines Korn.
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Weiterhin besteht .die Erfindung darin, den Raum oberhalb der Filtermasse
unter Druck zu setzen, um Durchbrüche der zu reinigenden Flüssigkeit zu vermeiden,
die auftreten können, wenn sie insbesondere bei großer Filtergeschwindigkeit in
der Filtermasse einen erheblichen Druckverlust erleidet bzw. bei plötzlichen Änderungen
im Zufuhrdruck. Dieser Druck oberhalb der Filtermasse kann auch durch aufgepumpte
Flüssigkeit hergestellt werden.
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Weiterhin ist es möglich einen Teil der zu reinigenden. Flüssigkeit
auf die Filtermasse zu pumpen, so daß sie durch die feineren Schichten hindurchdringt
und dadurch gereinigt wird.
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Ein weiterer wesentlicher Vorteil der neuen Methode besteht darin,
daß das Freiwerden von Gas bei der Reinigung von Flüssigkeiten den Filtervorgang
nicht mehr behindelrt, wie es bei dem früheren Verfahren der Fall war.
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Man hat bisher versucht, die Kanalbildung insbesondere am Rande mit
allerhand Hilfsmitteln, wie Behandlung mit Sand oder mit Kies, Anwendung von Leisten
usw., zu beseitigen, aber mit diesen Hilfsmitteln in der Praxis nur geringen Erfolg
gehabt.
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In den Figuren. sind vier verschiedene Ausführungsbeispiele der Filtervorrichtung
im Schnitt dargestellt.
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Grundwasser, das beispielsweise durch Eisen verunreinigt ist und.
einen großen Härtegrad hat, wird nach intensiver Belüftung und Zumischung von etwas
Aluminiumsulfat in einem Filter nach Fig. 2 gereinigt. Das Filtergefäß. ist im Boden
durch eine Siebplatte C verschlossen, während sich oberhalb d:er Filtermasse A eine
ringförmige Rinne K befindet und in der Filtermasse eine horizontale Entnahmevorrichtung
E, die in einer Entfernung von mindestens 20 cm zu den zylinderförmigen Wänden des
Filtergefäßes angeordnet ist.
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Die Entnahmevorrichtung E besteht aus kupfernen, perforierten Röhren,
während um diese herum eine feine Gaze angeordnet ist. EIne der Röhren F führt durch
die darüberliegende Schicht der Filtermasse hinaus durch die Filterwand und leitet
somit die von der Entnahmevorrichtung aufgenommene gereinigte Flüssigkeit über den
Hahn 6 ab.
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Das Rohr F ist mit schiisselartigen Scheiben versehen, die den Zweck
haben, eine Kanalbildung an diesen Stellen, zu verhindern.
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Das. zu reinigende Wasser tritt bei D unterhalb der Siebplatte C
ein und durchströmt in vertikaler Richtung die Filtermasse A, worauf es gereinigt
in die Entnahmevorrichtung E eindringt und durch die Leitung F abgeleitet wird.
Ein Teil des filtrierten Wassers wird dablei zweckmäßig über die Rinne K mittels
der Pumpbar auf die Filtermasse gepumpt, um diese unter. Druck zu setzen.
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Die Reinigung des Filters erfolgt in an sich bekannter Weise durch
Durchleiten und Aufspülen der Filtermasse mit reinem Wasser.
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Die Diffusionssäfte, also Fruchtsäfte aus Zuckerrüben, werden zweckmäßig
in einer Filtervorrichtung nach Fig. 2 gereinigt. In diesem Behälter sind der Boden
und der Deckel fest angebracht, so daß der Apparat unter Druck gesetzt werden kann.
An der Oberseite befinden sich ein Füll- und Beobachtungsdeckel B mit Schnellverschluß
sowie ein Entlüftungsrohr H. In der Filterwand dagegen befindet sich iiber dem Siebboden
C' ein Mannlloch mit Deckel P zum Leeren des Filters.
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Auf dem Siebboden befindet sich zunächst eine Kiesschicht, während
sich darüber eine Schicht mit einem Kationenauswechsler befindet, dessen Korngröße
kleiner ist als 0,5 mm. Durch den Hahn D kann wieder Wasser, Saft, Luft, Dampf,
Lauge oder Säure zugeführt werden.
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In der Kationenaustausherschicht ist ein hohler, kugelförmiger Körper
E aus rostfreiem Stahl zentrisch angeordnet. Die Ableitung F dieser Kugel ist wieder
mit schalenförmigen, horizontalen Scheiben G versehen, die wieder den Zweck der
Vermeidung von Kanalbildungen haben. In dem Raum oberhalb der Filtermasse befindet
sich wieder ein schlüsselartiger Behälter K, der zweckmäßig zentrisch angeordnet
ist.
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Der zu reinigende kalte Diffusionssaft wird über die Leitung M und
den Hahn 3 durch den Allschluß D in das Filtergefäß und durch die Filtermasse von
unten nach oben geführt. Weiterhin wird ein Teil des zu reinigenden Saftes über
die Leitung und den Hahn 4 auf die Filtermasse gepumpt. Zur Entlüftung kann mam
den Hahn 5 nach Bedarf öffnen. Der auf diese Weise gereinigte Saft wird: durch die
Leitung f abgeleitet.
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Die Reinigung und Regeerierung der Filtermasse erfolgt in bekannter
Weise mittels Wasser, Schwefelsäure und Luft.
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Ein Ausführungsbeispiel einer Filtervo'rrichtung, die sich besonders
zum Reinigen von Flußwasser eignet, zeigt Fig. 4. Der Boden und der Deckel des Filtergefäßes
sind hier kegelförmige ausgebildet, so daß der Apparat gleichfalls unter Druck gesetzt
werden kann. Im Deckel befindet sich elin Beobachtungsdeckel B mit Schnellverschluß.
Der Siebboden C des Filters besteht aus Winkeleisen, wobei der Winkel nach unten
gerichtet ist. Au.f dem Siebboden befinden sich mehrere Schichten Kies, wobei die
Korngroße der Schichten nach oben abnimmt Auf der obersten Kiesschicht wird dann
eine Schicht Sand angebracht. Die Entnahmevor-
richtung E besteht
aus zwei konzentrischen Siebmänteln. Auf der Oberseite der Entnahmevorrichtung E
sind zwei vertikale Abfuhrleitungen F angebracht, die wieder mit tassenförmigen
horizontalen Scheiben G versehen sind. Im Ranm oberhalb der Filtermasse befindet
sich wieder ein tassenförmiger Abfuhrapparat X, durch den Flüssigkeit ab und zugeführt
werden kann. An der höchsten Stelle ist wieder ein Entlüftungshahn H vorgesehen.
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Das Flußwasser wird wieder durch die Leitung P zugeführt. Diese Leitung
ist außerdem mit dem Behälter K im Raum oberhalb der Filtermasse verbunden, so daß
ein Teil des Wassers durch diese Leitung unter Druck auf das Filterbett gepumpt
werden kann.
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Das Ausführungsbeispiel der Entnahmevorrichtung nach Fig. 1 zeigt
die Anordnung einer Glocke, worin ein Überdruck von Luft oder Flüssigkeit aufrechterhalten
werden kann. Die Glocke ist demgemäß mit einer Zuleitung versehen und greift mit
ihren Rändern oberhalb der Entnahmevorrichtung E in die Filtermasse. Kanalbildung
wird auf diese Weise vermieden.