DE1815427C - Verfahren und Einrichtung zur Filtration von Suspensionen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur Filtration von durch physikalische oder chemisch-kolloidale Vorgänge erfolgten Suspensionen mittels eines körnigen Filterbettes, in welchem die Filtration zur gleichen Zeit im oberen Teil des Filterbettes von oben nach unten und im unteren Teil des Filterbeties von unten nach oben erfolgt und das FiI-Irat im Inneren des Filterbeties abgenommen wird.

Bekannte Filter mit einer derartigen Filtrationsführung haben gegenüber den Filtern, bei denen die Filtration nur in einer Richtung, z. B. von oben nach unten, erfolgt, den Vorteil einer größeren Schlammkapazität. Außerdem besteht die Möglichkeit, größere Filtrationsgeschvvindigkeiten zu erreichen.

Bei diesen bekannten Filtern wird die Zufuhrleitung für die Suspensionen noch vor dem Eintritt in die Einrichtung in zwei Zweige geteilt, von denen der eine für die Filtration von oben nach unten in den freien Raum über dem Filterbett und der zweite für die Filtration von unten nach oben unter den Düsenboden, auf welchem das Filterbett liegt, mündet. Nachteilig an einer solchen Anordnung ist es jedoch, daß von dem unter dem Filterbell mündenden Teil i>r /ugeführten Suspension mitgerissene Luft leicht iii den darüberliegcnden Teil des Filltcrbcttes eindrinsieii kann, wodurch wenigstens dieser unlere leil des "Filterbettes rasch verbraucht wird. Im oberen Teil 'Jes Filterbettes, wo die Filtration von oben nach unten geführt wird, können hingegen die noch ungelösten\iase un dem Eintritt in das Filterbett aus der Suspension entweichen. I'm somit bei der bekannten Filtern das hindringen von Gasen in den unteren Teil des Filterbettes /u verhindern, muß eine zusätzliche Fntiiasungsvorrichuing in der Zufuhrleitung

ίο vorgesehen sein. Aber auch in diesem Fall ist ein störungsfreier Betrieb der bekannten Filter mit einer . Filtration in beiden Richtungen nicht gewährleistet. Bei einer Filtration von Suspensionen, die durch 'solloidal-chemische Reaktionen aus den Fällungschemikalien entstehen, die kurz vor dem Eintritt in die Einrichtung der Flüssigkeit zugeführt werden, spielt der Zeitabschnitt eine gewisse Rolle, wahrend der die Suspension reift, um filtrierbar zu werden. Im Gegensatz /u dem Ahwartssirom trilt bei den be-

kannten Filtern der Aufwärtsstrom kurz nach Zugabe der Fällungschemikalien in den unteren Teil des Filterbcttes ein. l'nter ungünstigen Bedingungen, z. B bei niedrigi.. Wassertemperatur, können dann koine ausreichend filtrierbaren Flocken entstehen.

as so daß durch den unteren leil des Filterbeties ein Teil des Schlammes in das Filtrat eintritt, falls das Bett nicht vielfach überdimensioniert ist. Um dies zu vermeiden, muß meist ein Flockungsbehälter vorgeschlagen werden.

Ein weiterer Nachteil der unmittelbaren Wasserzufuhr unter das Filterbett besteht darin, daß die Bohrungen der Lochplatte, auf welcher das Filterbett ruht, verstopfen können.

Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber, ein Verfahren und eine Einrichtung der eingangs erwähnten Art zu schaffen, Dei welchen bisher erforderliche, dem Filter vorgeschaltete Einrichtungen zur vorangehenden Aufbereitung der ?u filtrierenden Suspension entfallen können.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Gesamtmenge der Rohsuspension vor dem Eintritt in das Filterbett durch den freien Raum über dem Filterbett geleitet wird.

Dadurch laufen im Raum über dem Filterbett die chemischen und kolloidal-chemischen Vorgänge der hinzugefügten Chemikalien ab. Außerdem sedimenticren hier die gröbsten Teilchen der Suspension, wobei es sich auch vorteilhaft auswirkt, daß die Menge der Rohsuspension, die von unten nach oben filtriert werden soll, zumindestens einen Teil des Weges zwischen ihrem Eintritt in den freien Raum über dem Filterbett und der Mündung des den freien Raum über dem Filterbett mit dem Raum unter dem Filterbett verbindenden Rohres in horizontaler Richtung strömt.

Im Raum über dem Filterbett werden auch die durch die: Rohsuspension mitgerissenen Gase ausgeschieden, ohne in das Filterbett einzudringen und dadurch den Arbeitszyklus des Filterns zu beeinträchtigen.

Die aus dem Raum über dein Filterbett unter das Filterbett geleitete und von mitgerissenen Gasen und den gröbsten Verunreinigungen befreiten Rohsuspensionen durchdringt den unteren Teil des Filterbcttes und gelangt weiter in eine Drainagevorrichtung, wohin auch bei gleichem Druck der zweite, durch den oberen Teil des Filterbettes filtrierte Anteil der Roh-

I/

.„„η durch Filiern von .ihen mich unten ge-Nach Hr^-höpfung der Schlamm^,,!·..,. d„-beltes kann dessen Regenerierung durch Aul-π.ηο minds strömender Spülflü^kcil von un- \.lvn mit einer C^dmindigke.t v-rgen.mien, daß nach rn.erhrcchu^ des Zufluss

„a<h
-, «m

mulu-n: Durch ο ic /.ulc.tu-. '-','.^. V ' _, j, ' _Rl ·Ι,π, Verschluß «im ,^- ; | V_{p da}. ρ,ην,,-η /ugeluhr, VtJi dm ι. ^ ^

yek.n.t die Flüssigen in ι ei. U^ ^

al·, Hxpans.on^um des " Iu U '^L "- _n

lung dient, lnh-lgc der A.iduim er ^

'"¹ ΠΙ Ι ΐ

_n,„_{r sri},_h.

Ourch.hr.,

er,,

,„ vorgehen sind, mu, denen e,ne in den ;; Raum über dem Filterbett und die andere in :rcien Raum unter dem Filterbett einmündet unu .5 nrainaec /um Abfuhren des F-llvaw im inneren !,!tcrbeues vorgesehen is,, „rd erf.ndunpsgemäß ._ir,h «schaffen, daü die unter dem Filterbett ein-,,ende Zuleituna als wenigstens Jn den freien ,■„ über dem Filterbett mit dem «re.en Raum un- » ,.m F.lterbett verbindendes I micitrohr ausgeb.l-,.t das mit einem für eine Durchflußnchtung von

.. „_ach „„«„ „^ r^,:,

und die b„r,duu„_{6 S}™a_ß do, b,-lersch.clu 3 entnommen und - | h- - ^r, ^ tratahleitung 12 u xr d,π I 'I¹ ' ; _ma,_t „_ikvh

tiihrt Der .ro V e Iu der 1 ^ ^^^ ^^

durcn das Lmleitiohr 5 in J.1 " . _{N h CT}.

Düscnbodcn 4 m d.c un un. ^J-W ,_r,

nran.a^-vorn.nuine 1 Wmnor.n

in be.dcn ^f™^^2 η W!erständen der ken von den hvdroduiam^enu ^^ ^, _dcr

beiden Betteiie i. .■ ■ - - , ₃

35

_bi.-er erforderlichen vorgeschalteten Flockungsbe- L₁U. r für eine Filtration mit Zugabe von F'ockungs-α-,, ,ukalien. Ferner wird einer allmählichen Vcr-„r.unc der Poren des unteren Teils des Filterbettes ...„, h Gasblasen vorgebeugt, die aus der Rohsuspen-ι. ausgeschieden werden. Ferner ist durch die F,-'-.,...iMnt die Verunreinigung der Räume unter dem HiAt und insbesondere"die Gefahr des Verstopfens der Bohrungen des Lochbodens, auf welchem d:v; Filterbett ruht, vermieden.

Die Einrichtung gemäß der Erfindung zur Durch_f,_hrl,ng des erfindungsgemäßen Verfahrens w.rd in der Zeichnung veranschaulicht

F i g. 1 «igt die Anordnung eines DrucK-Iters mit /•,-,cischichtigen Filterbett-.

F ig. 2 veranschaulicht einen automaten Versehluß des Umleitrohres;

F I g. 3 zeigt eine Anordnung e.nes offenen Filters.

In Fig. 1 ist ein Druckfilter abgebildet, das aus

dem Druckbehälter 1 besteht in dem auf dem Düsen-

boden 4 das aus einer oder mehreren Schichten geb.ldete Filterbett 2, 3 liegt.

Das Bett besteht aus «ei verschiedenen Sch.ch-,en 2 und 3, die jeweils aus körnigem Material beste_hcn. In dem Oberteil der unteren, feinkörnigeren FiI-,erschient 3 .S. die Dramagevomehtung 11 eingelegt. Sie besteht z. B. aus Armen, die Elemente mit Schiit-_Zen für die Filtra.entnahme enthalten. Das Filter hat eine Zuleitung 7 für die Suspension mit einem Vcrschluß 8, einem Spülwasserabfall 9 mit einem Spulwacserverschluß 10, eine Entlüftung 18 m, einem EnllüfungsvcrscMuß 19, eine Spulwasserzulcitung mit einem Spülwasserverschluß 17 und eine Spulluf zuleitung 14 mit einem Spulluftverschluß 15. Lbcr dem aus den FiC.rschich.en 2 und 3 bestehender, FH-tcrljett befindet sich der freie Raum 21, der durch da·. UmleitrohrS mit den. Raum 20 unter dem Du-

Ι Fig.. arbeitet folgenderses

_{s llune} uird der ^ _{e Sedimcnla}.

Materials eichten Korner d,e-

, _grübe.

tersch.cht 2 ho

^trohres _? re ch ^

Spulflussigkeits^rsch uß 17 ge
tersch.chten 2 und 3 «.den d^
ttonsgeschvs.ndigkut uitsp^

^^^ ^d,
ue .

^ m ^^^ _g Jj ^ U _{Filterschichl 2} (Kohle. An-

■,?, „ _rt >rh über der Filterschicht 3 ab. Dies 40 traz.t) lage sich^ üb '^f. _ejne

bestimm, £_t Endqu.l.tat

T_{n F} j „ 7 ist ein als selbsttätiger Verschluß des h η g^ .sj^^ _{Rückschlagventil} dargestellt.

J-"¹ _ckschla_Äventil 25 besteht aus einem z.B. ku-2^^^_{ίπιηιβΓ 2}4. dessen mittleres spen .-S Gewicht etwas kleiner ist als das spezifische sches Giw η Suspension. Der Schwimmer

Gelder ge U en_it„ ρ ^ ^^^ ^.^ _dcr

24ibe '^ndet ^J ^l _inen ^j_{1 ciner Offnung un}d An-'£^un8 ²⁷^_h ^C _{enen Dec}kcl 22 ha. Das Rückschlagventil arbeitet folgcndcrmaUcn: Be-m Durchschlag ^ _spcnsion von oben nach unten wird ß d . Rohsusp ^ _hvdraulisch, W.rkun,

dic
des F.^

cruage

ben na ^ _hvdraulisch, W.rkun,

_mllgenssen und stützt sich „ _jm ^_{n rci}, _des Korpers

_{ömt den} Schwimmer 24 Während der Regenerierung

c ) selbsttätig geschlos-

_hvnnmcr 24 die öffnung in Deckel ^ _{s des} vctilverschlus-

22 ve schlief. ^»^ _{dw übenJ kcs}

scs wirü nocn _{da er auf den Scnwim}.

«r Spu "^*{« _naJ_{h oben einwirk}, m""™ |. _{offenes Filter} dargestellt, das In ^ ^_ch„_{hcr 40 ha}, _{auf dcssen} Düsonbo

den ,1 die Filterschichten 29. 30 Hegen. In den Du-

_a
der

22

-.enbodcn 31 oder in die Wand des Behälters 40 ist durch die Zuleitung 50 mit dem Verschluß 51 unter this Umleitrohr 33 gelegt, dessen oberes Finde mit den Düsenboden 31 Druckluft geleitet. Sie dringt der Mündung 38 übei der oberen Filterschicht 29 durch die Filterschichten 29. 30, lockert sie auf und liegt, aber unter dem Niveau des minimalen Flüssig- entweicht durch da·» Rohwasser, das im Filter bis zur keilsspiegcls 58 verbleibt und dessen unteres F.nde in 5 Ubcrluufkantc der Rinne ansteigt. Nach dem Schlicden Raum 32 unter dem Diiscnbodcn 31 mündet. Ikn des Verschlusses 51 für die Spülluftzufuhr er-Das Filter ist mit der üblichen Rohrleitung verschen, folgt die Spülung mittels des durch dir Zuleitung 52 d. h. mit der Zuleitung 42 des Rohwasscrs und deren und den Verschluß 53 zugcführten Spülwassers. Das Verschluß 43. dem Abfall 44. seinem Verschluß 45. Wasser fließt von unten nach oben durch die Filtcrdcr Rinne 41. der Filtratableitung 46, ihrem Vcr- io schichten 29, 30 und fließt aus dem Filter durch die schluß 47, der Ableitung 48 des ersten Filtrats, ihrem Rinne 41, den Abfall 44 und seinen Verschluß 45 ab. Verschluß 49. der Zuleitung 52 der Spülflüssigkeit. Nach beendeter Spülung wird die Zuleitung 52 des ihrem Verschluß 53 und der Zuleitung 50 der Spül- Spülwassers geschlossen, die Filterschichten 29. 30 luft mit ihrem Verschluß 51. Vor und hinter der werden der Sedimentationsgeschwindigkeit cnlsprc-Rinnc 41 ist eine Verteilungswand 55 befestigt und 15 chcnd voneinander getrennt. Dann wird der Verunler ihr an der Wand des Behälters 40 ein Vor- schluß 47 der Filtratableitung 46 geöffnet, und die sprung 56. Zur Abnahme des Filtrats dient die Drai- überflüssige Flüssigkeit fließt durch die Filtcrschichnagcvorrichtung 54. die sich im Oberteil der unteren ten 29. 30 und die Drainagevorrichtung 54 ab. Das Filterschicht 30 befindet. Die Filtratablcitungcn 46 Flüssigkeitsniveau sinkt dabei bis zum minimalen und 48 sind schleifenförmig und münden in der 10 Flüssigkeitsspiegel 58 ab. Nach dem Absperren des Höhe des minimalen Flüssigkeitsspiegels 58 in das Verschlusses 45 und öffnen des Verschlusses 43 für Filter. Das Umieitrohr 33 bildet über dem Rück- Rohwasser fließt das Rohwasscr wieder in das Filter, schlugvcntil 36 eine Rohrschlcifc 27, die im Scheitel und die Filtrierung beginnt erneut. Falls während der ein Entlüftungsrohr mit einem Rückschlagventil 39 Spülung oder zu Beginn des Betriebes Luft in die hat. »5 Rohrschlcife 37 des Umlcitrohrcs 33 eindringt, wird Die Hinrichtung gemäß Fig. 3 arbeitet folgender- sie selbsttätig beseitigt, indem zuerst die Filtrierung maßen: Das Rohwasser fließt durch den offenen in der oberen Filterschicht 29 erfolgt, die rasch ver-Vcrschlnß 43 der Zuleitung 42 in die Rinne 41 und unreinigt wird, wodurch ihr Widerstand schnell anvon hier in den freien Raum 28 und über die Vertei- wächst. Dadurch steig? der minimale Flüssiftkcitslungswand 55 zur Wand des offenen Behälters 40. 30 spiegel 58 zum maximalen Flüssigkeitsspiegel 57 an. wo es durch den Einfluß des Vorsprunges 56 vorwie- Das ansteigende Rohwasscr drückt die Luft aus der gcnd in horizontaler Richtung zum minimalen Flüs- Rohrschleife 37 durch das Rückschlagventil 36 und sigkeitsspi.egcl 58 geleitet wird. Das Rohwasser mit das Rückschlagventil 39 des L^:ntlüftungsrohres herden suspendierten Teilchen flußt quer zum Filter, aus. Nach Aufnahme der Funktion des Umleitrohres und die größten und schwersten Teilchen setzen sich 35 33 sinkt der Rohwasserspiegel über den Filterschichan der Oberfläche der oberen Filterschicht 29 ab. ten 29, 30 rasch ab, da die als Syphon wirkende Gleichzeitig erfolgt eine Filtration tines Teiles der Rohrschleife 37 da* überflüssige Rohwasser rasch in Flüssigkeit in der oberen Filterschicht in Richtung den Raum 32 unter dem Düsenboden 31 zur Filtravon oben nach unten in die Drainagevorrichtung 54. tion ableitet. Dann paßt sich der Durchfluß in beiden Der Rest der Suspension fließt durch das Umleitrohr 40 Richtungen dem augenblicklichen Zustand der FiI-33 unter den Düsenboden 31 und wird von hier im terschichten 29, 30 an. Um dem F.indringen von Luft Aufwärtsstrom durch die untere Filterschicht 30 gc- in die Rohrschleife 37 während des Spülens vorzufiltert und gelangt ebenfalls in die Drainagevorrich- beugen, ist die Mündung des Umleitrohres 38 gegentung 54. Infolge der Lagerung der Schlammstoffe in über der Vertikalen geneigt und vor dem Eindringen den Filterschichten 29. 30 wird der Druckverlust ver- 45 von aufsteigenden Luftblasen während der Spülung größert. und das Flüssigkeitsniveau im Filter steigt bis geschützt.

zum maximalen Flüssigkeitsspiegel 57 an, der die Verfahren und Einrichtung gemäß En.ndung finNotwendigkeit des Spülens signalisiert. Das Ausspü- den besonders bei der Aufbereitung von Trink- und len erfo'gt so, daß zuerst der Verschluß 43 in der Industrie wasser Anwendung, und zwar sowohl bei Zuleitung 42 des Rohwassers und der Verschluß 47 50 der gewöhnlichen Filtration von natürlichen oder der Filtratableitung 46 geschlossen werden. Dann künstlichen Suspensionen als auch bei der durch wird der Verschluß 45 des Abfalles 44 des Spülwas- Chemikalienzugabe konditionierten Filtration des sers geöffnet und die Rinne 41 entleert. Dann wird Rohwassers.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. \ crlahren zur Filtration ion durch phvsikali--che oder chemisch-kolloidale Vorgänge er/eiiüicn Suspensionen mine!¹- ein-js körniücn Filvrhctics. in welchem die Filtration /ur gleichen Zeit im clv rc η Teil de> Filicrhcitcs \on oben nach unten umi im unteren YSu des Filterhettes \mi unten nach oben erfolgt und das Fütrat im Inneren di> Fiiierivües abgenommen wird, dad u r c h g e k e η π / c i c h η e t. daß die Gesamtmenge der Rohsiispension \< >r dem Hintritt in das Filterbett durch den freien Raum über dem Filterbett geleitet wird.

2 Einrichtung /ur Durchführung des Verfahren·, nach Ar s iruch 1. hei welcher in einem Behalter ein körniges Filterbett angeordnet iM und Zuleitungen vorgesehen sind. \on denen eine in den freien Raum iibvr dem Filterbett und die andere in den freien Raum unter dem Filterbett einmündet und eine Drainage /um Abführen des Fiitrats im Inneren des Filterbett vorgesehen ist. dadurch gekennzeichnet. dal* die unter dem Filterbett (2. 3; 29. 30) einmündende Zuleitung als wenigstens ein den freien Raum (21, 28) über dem Filterbett mit dem freien Raum (20. 32) unter dem Filternett verbindendes t'mleitrohr (5. 33) ausgebildet ist. das .nit ein m für eine Durchflußrichtung von oben n..ch unter, ausgebildeten Rückschlagventil (6. 36) verseht ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet, daß die in den Raum (21, 28) über dem Filterbett einmündende Zuleitung (7, 42) eine Strömung der Rohsuspension wenigstens über einen Teil des Weges zur Eintrittsöffnung des Umleitrohrcs (5, 33) in horizontaler Richtung bewirkend ausgebildet ist