DE3439547C2

DE3439547C2 -

Info

Publication number: DE3439547C2
Application number: DE3439547A
Authority: DE
Inventors: Peter Dr.-Ing. Ddr 8010 Dresden Dd Ott; Reinhold Ddr 7901 Stolzenhain Dd Feller; Alfred Ddr 8901 Stolzenhain Dd Feller; Christian Ddr 8027 Dresden Dd Pueschel; Armin Dr.-Ing. Ddr 8060 Dresden Dd Buenger
Original assignee: VEB PROJEKTIERUNG WASSERWIRTSCHAFT STAMMBETRIEB DES KOMBINATES WASSERTECHNIK und PROJEKTIERUNG WASSERWIRTSCHAFT DDR 4020 HALLE DD
Current assignee: OTT, PETER, DR.-ING., 01468 MORITZBURG, DE
Priority date: 1983-11-11
Filing date: 1984-10-29
Publication date: 1989-04-20
Also published as: GB2151153B; DE3439547A1; GB2151153A; FR2554736B3; FR2554736A1; GB8428295D0

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Filtration von Flüssigkeiten nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Oberbegriffen der Patentansprüche 1, 12 und 13.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Die feinkörnigen Oberflächenfilter erreichen gegenüber den als Tiefbettfilter arbeitenden Schnellfiltern eine weitaus bessere Reinigungswirkung. Ihr Einsatzgebiet wird gegenwärtig hauptsächlich durch den hohen zeitlichen und materiellen Aufwand für ihre Reinigung begrenzt. In fast allen Fällen ist ihr Einsatz nur nach umfangreichen Vorreinigungsstufen, wie Flockung, Sedimentation und Schnellfiltration möglich. Da sich sehr schnell eine Kolmationsschicht aus Schmutzteilchen und Algen ausbildet, die durch Gaseinlagerungen nach wenigen Tagen eine starke Leistungsreduzierung verursacht, werden bei bisher auch unter Nutzung mechanischer Vorrichtungen möglichen Regenerierintervallen von etwa 14 Tagen und unter Berücksichtigung der für die Regenerierung erforderlichen Ausfallzeiten nur durchschnittliche Filterleistungen von 4 bis 6 m³/(m² · d) erreicht.

Zur Beseitigung der Kolmations- und Invasionsschichten in Oberflächenfiltern (Langsamsandfilter, Infiltrationsanlagen) sind verschiedene Verfahren bekannt. Diese arbeiten hauptsächlich mit mechanischen Abschabvorrichtungen oder hydromechanisch. Dazu wird die obere Filtermittelschicht nach Außerbetriebnahme des Filters abgetragen, gereinigt und wieder eingebaut.

Bei einer bekannten Vorrichtung wird der Sand maximal 10 cm tief mit Wasserstrahlpumpen aufgenommen, innerhalb des Gerätes mittels eines Fliehkraftabscheiders vom Schlammwasser getrennt und anschließend wieder eingebaut. Das Schlammwasser wird abgeleitet. Zur Beseitigung des Filtermittels muß der Filter außer Betrieb genommen werden, wodurch die Zeitdauer für die Regenerierung die Gesamtleistung der Oberflächenfilter maßgeblich begrenzt.

Nur eine mechanische oder hydraulische Aufwirbelung der Filterschicht, wie im DE-PS 3 34 671 beschrieben, führt bei Oberflächenfiltern zu irreversiblen Tiefenverschmutzungen und ist deshalb nicht anwendbar.

Weiterhin sind Einrichtungen bekannt, bei denen die Filtermittelschicht durch Wasserstrahlen oder Lufteintrag aufgewirbelt und in eine Beruhigungskammer abgesetzt wird, während die spezifisch leichteren Schmutzstoffe mit dem Wasserstrom aus dem Filterbereich hinausgeführt werden. Dieser Prozeß läuft unter dem Filterüberstau ab. Die Nachteile dieser Vorrichtungen bestehen darin, daß durch die hydraulische oder pneumatische Aufwirbelung die Gefahr der Tiefenverschmutzung des Filterbettes nicht ausgeschlossen ist und keine definierte ebene Filteroberfläche entsteht.

Es sind ferner Einrichtungen bekannt (DE-AS 16 36 300; US-PS 23 89 329), bei denen auf das Filterbett ein nach unten offener Kasten aufgesetzt wird, aus dem die hydraulisch durch Druckwasser aufgewirbelten Schmutzstoffe abgezogen werden. Dabei wird im Kasten ein Unterdruck erzeugt und teilweise mehr Wasser abgeführt, als für die hydraulische Aufwirbelung zugeführt wird. Nachteilig ist, daß dabei ein hoher Wasserverbrauch von bereits gereinigtem Wasser für die hydraulische Aufwirbelung auftritt. Der bereits in der Kolmationsschicht konzentrierte Schlamm wird wieder durch den erheblichen Spülwasserbedarf verdünnt, wodurch eine aufwendige Nachbehandlung erforderlich wird.

Zur Verringerung des Spülwasserbedarfes wurde ein Verfahren bekannt (US-PS 21 82 095), bei dem in einem Senkkasten eine mechanische Vorrichtung die gesamte Filtermittelschicht aufnimmt, auf ein Niveau über die Filteroberfläche fördert und hinter der Vorrichtung auf der Filteroberfläche abwirft. Als Spülwasser wird das durch einen Schlitz an der Vorderseite eintretende Rohwasser verwendet. Nachteilig bei dieser Vorrichtung ist, daß die mechanischen Teile sich im Wasser-Sand-Gemisch bewegen, im Bereich des absetzenden Sandes noch Restverunreinigungen durch das Schmutzwasser auftreten und daß der Filterbetrieb während der Regenerierung unterbrochen werden muß.

Alle bekannten Vorrichtungen sind nur für gering verschmutzte Flüssigkeiten einsetzbar. Die Nutzung derartiger Oberflächenfilter zur Kombination mit Flockung oder Adsorption im Überstau scheitert an der dadurch auftretenden kurzen Laufzeit und dem bisher erforderlichen hohen Zeitaufwand für die Regenerierung, weshalb nur Taktfolgen von mehr als 8 bis 14 Tage effektiv realisierbar waren.

Eine signifikante Leistungssteigerung von Oberflächenfiltern ist nur erreichbar, wenn deren Reinigung ohne Unterbrechung des Filtrationsprozesses durch kontinuierlich arbeitende Vorrichtungen erfolgt, die in Kurztaktfolgen einsetzbar sind und die gesamte Filtermittelschicht erfassen und dabei eine Tiefenverschmutzung ausschließen.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung ist die Erhöhung der Leistung von Oberflächenfiltern durch eine effektive Reinigung des körnigen Filtermittels. Der Aufwand für die Vorreinigung, der Flächenbedarf für die Filterbecken sowie die Investitions- und Betriebsaufwendungen sollen gesenkt werden. Die biologisch wirkenden Oberflächenfilter sollen mit Flockungs- und Adsorptionsstufen in einem Bauteil kombinierbar sein.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Filtration durch eine feinkörnige Filtermittelschicht zu entwickeln, das die Filtration von konzentrierten Suspensionen ermöglicht, wobei das Filtermittel ohne Unterbrechung des Filtrationsprozesses unter dem Filterüberstau ohne Zuführung von Druckwasser oder Rückführung von Filtrat aus einem Reinwasserbehälter gereinigt wird. Eine verfahrensgemäße Vorrichtung soll mit mechanischen, pneumatischen oder hydraulischen Mitteln das Filtermittel im Filterbett fluidisieren, eine glatte Oberfläche schaffen, bei hochkonzentrierten Suspensionen eine sichere Reinigung gewährleisten und gleichzeitig eine Tiefenverschmutzung vermeiden. Die Einrichtung soll kontinuierlich über die Filteroberfläche beweglich sein und unterschiedliche Regeneriertiefen ermöglichen.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß das Filtermittel innerhalb eines nur von Seitenwänden umschlossenen Raumes, der unter atmosphärischem Druck steht, in vorbestimmter Tiefe aufgewirbelt wird, wobei keine Zuführung von Druckwasser oder eine Rückführung von Filtrat erfolgt. Die Aufwirbelung erfolgt mechanisch, pneumatisch oder hydraulisch. Durch sie werden die Kolmations- und Invasionsschichten beseitigt. Im Bereich des sich absetzenden Filtermittels wird durch die Einstellung einer Wasserspiegeldifferenz zwischen dem Inneren der Vorrichtung und dem Wasserstand in Fahrtrichtung hinter der Vorrichtung eine entgegen der Erdschwerkraft gerichtete Strömungsrichtung erzwungen, wodurch die grobdispersen und kolloidalen Schmutzpartikel hydraulisch ausgewaschen werden, ohne daß ein "hydraulischer Grundbruch" des instabilen Bereiches am Übergang von der fluidisierten Zone zum Festbett auftritt.

Die Reinigung wird unter dem Filterüberstau ohne Unterbrechung des Filtrationsprozesses außerhalb des sich kontinuierlich über die Filteroberfläche bewegenden abgeschlossenen Raumes durchgeführt. Durch die Umkehrung der Strömungsrichtung des Filtrates im Bereich des sich absetzenden Filtermittels wird eine Tiefenverunreinigung des Filters sicher ausgeschlossen. Der Schlamm wird kontinuierlich aus dem abgeschlossenen Raum abgezogen, ohne daß in diesem ein Unterdruck erzeugt wird.

Durch die kontinuierliche Betriebsweise der Filterreinigungsvorrichtung während des Filtrationsprozesses kann die Ausbildung von starken Kolmationsschichten, ein Porenverschluß durch Gaseinlagerungen und die Bildung von Sekundärkolmationsschichten durch Ausfällen von Kolloidal- und echt gelösten Substanzen verhindert werden. Durch Kurztaktfolgen der Regenerierung, die z. Z. bei Abwasserbelebtschlamm 0,5 Stunden betragen kann, ist die Filtration von hochkonzentrierten Suspensionen, wie sie nach Zugabe von Flockungs- oder unklassierten Adsorptionsmitteln entstehen, auf Oberflächenfiltern möglich.

Die erfindungsgemäße Einrichtung zeichnet sich dadurch aus, daß an einem auf den Beckenwänden beweglich angeordneten Rahmen eine über der körnigen Filterschicht höhenverstellbar angeordnete Vorrichtung zur Aufwirbelung der Filtermittelschicht innerhalb eines nur von Seitenwänden umschlossenen Raumes angeordnet ist. Weiterhin ist in diesem, atmosphärischen Druck aufweisenden Raum eine Vorrichtung zur Entnahme des Schlammwassers angeordnet, mit der der Wasserstand in diesem Raum niedriger als im Filterbecken hinter der Vorrichtung bei kontinuierlicher Längsbewegung der gesamten Vorrichtung eingestellt wird.

Die Aufwirbelung erfolgt vorzugsweise durch eine rotierende Trommel mit horizontaler Achse, die an ihrem Umfang als vorzugsweise Lösung horizontale Stäbe aufweist, die in ein oder zwei Lagen angebracht sind. Weiterhin kann die Fluidisierung durch Gasblasen oder Schwingungen erzeugt werden. Dabei wird die Filterschicht vorzugsweise auf einen Resonanzzustand erregt, d. h. auf die Eigenfrequenz der Flüssigkeit

auf die mittlere Eigenfrequenz des Stromröhrensystems zwischen den Filtermittelkörnern

oder auf die mittlere Eigenfrequenz des Filterkornes.

Zur Abtrennung feindisperser Wasserinhaltsstoffe, wie z. B. einzellige Algen oder Weizenstärke, ist es möglich, in den Filterüberstau ein Filterhilfsmittel zuzugeben. Dieses kann mit der Reinigungsvorrichtung wieder entfernt werden.

Die Vorrichtung zur Entnahme des Schlammwassers besteht vorzugsweise aus einer Überlaufrinne, die mit einer höhenverstellbaren Überlaufkante ausgerüstet ist, um den hydraulischen Gradienten im Übergangsbereich zwischen dem fluidisierten und dem Festbett beeinflussen zu können. Die Funktion der vorzugsweisen Ausführung ist wie folgt: Das Gerät bewegt sich mit einer Geschwindigkeit von 0,20 bis 2,0 m/min über das zu regenerierende Becken. Die Trommel wird auf die vorbestimmte Tiefe in den Filtersand abgesenkt und rotiert mit einer Drehzahl von 12 bis 80 U/min. Die Überlaufkante der Vorrichtung zur Entnahme des Schlammwassers wird auf eine vorbestimmte Höhe eingestellt. Durch die Rotation der Trommel kommt es zur Aufwirbelung des Filtermittels, die Schmutzstoffe werden ausgespült, während sich der Sand auf Grund seines spezifischen Gewichtes schnell wieder absetzt. Durch die Einstellung der Überlaufkante der Schlammwasserabzugsvorrichtung wird innerhalb des abgeschlossenen Raumes ein niedrigerer Wasserstand als im übrigen Filterbecken eingestellt, dadurch in diesem Raum die Strömungsrichtung entgegen dem Schwerefeld der Erde gerichtet und damit die Auswaschung auch der feindispersen und kolloidalen Schmutzanteile gewährleistet sowie eine Tiefenverunreinigung durch Verhinderung des Absetzens dieser Stoffe vermieden.

Im Vergleich mit den zur Zeit im Einsatz befindlichen Einrichtungen treten wesentliche Vorteile auf:

- Erhöhung der Filtergeschwindigkeit von 5 m/d auf 20 bis 70 m/d,
- keine Unterbrechung des Filtrationsprozesses,
- Energieeinsparung von 45 kW auf 7,5 kW,
- Verbesserung des Masse-Leistungsverhältnisses um über 300%,
- geringer Bedienungsaufwand, höhere Betriebssicherheit, einfache Automatisierbarkeit,
- Verringerung des Schlammwasseranfalls.

Ausführungsbeispiele

Die Erfindung soll nachstehend an 9 Ausführungsbeispielen an Hand der zugehörigen Zeichnungen erläutert werden:

Abb. 1: Vorrichtung zur Reinigung von Filtersand in Filterbecken mit geringem Einstau mit einer Waschtrommel,

Abb. 2: Vorrichtung zur Reinigung von Filtersand in Filterbecken mit zweiseitiger Fahrtmöglichkeit,

Abb. 3: Vorrichtung zur Reinigung von Filtersand in Filterbecken mit hohem Einstau bei zweiseitiger Fahrtmöglichkeit,

Abb. 4: Vorrichtung mit Flockung im Filterüberstau,

Abb. 5: Vorrichtung mit Adsorption im Filterüberstau,

Abb. 6: Vorrichtung zur Reinigung von Filtersand mit zwei Belüftungsgittern,

Abb. 7: Vorrichtung zur Reinigung von Filtersand mit Belüftungsgittern in tiefen Becken,

Abb. 8: Vorrichtung zur Reinigung von Filtersand mit zwei Vibrationsgittern,

Abb. 9: Vorrichtung zur Reinigung von Filtersand mit Vibrationsgittern in tiefen Becken.

Die Reinigungsvorrichtungen werden in allen Beispielen zur Behandlung von feinkörnigen Sandfilterschichten 11 mit einer Körnung von 0,4 bis 0,63 mm eingesetzt. Unter den Sandfilterschichten 11 befinden sich Stützschichten 12, die mit Drainagen versehen sind. Durch die ständige Reinigung des oberen Bereiches der feinkörnigen Filterschicht 11 tritt eine erhebliche Leistungssteigerung ein. Die erreichbare Filtergeschwindigkeit beträgt z. B. 0,5 m/h, wenn die Flockung von stark verschmutztem Oberflächenwasser unmittelbar im Filterüberstau durchgeführt wird und bis zu 5 m/h bei vorgereinigten Wässern aus Grobreinigungsanlagen. Die erreichte Wasserqualität ist wesentlich besser als bei den bekannten rückspülbaren Schnellfiltern.

Beispiel 1

Das in Abb. 1 dargestellte Gerät besteht aus einem Grundrahmen 5 und bewegt sich mittels Laufrädern 6 auf Schienen oder Betonkanten in Beckenlängsrichtung. Die Waschtrommel 1 ist am Grundrahmen 5 befestigt und kann je nach der nötigen Regeneriertiefe (3 bis 40 cm) abgesenkt werden. Vom Grundrahmen 5 reichen parallel zu den Schienen 7 Seitenwände 14 bis in den Filtersand. Die in Fahrtrichtung rückwärtige Abgrenzung des umschlossenen Arbeitsraumes 8 wird durch einen entstehenden Sandwall gebildet. Die vordere Abdichtung erfolgt mechanisch durch eine Abdichtleiste 9. Die Schlammrinne 2 ist am Grundrahmen 5 befestigt. Die Überlaufkante 13 der Schlammrinne 2 ist höhenverstellbar, so daß die erforderliche Ablaufmenge eingestellt werden kann. Die Waschtrommel 1 rotiert mit einer Drehzahl von 30 bis 40 U/min, während sich das ganze Gerät mit 0,25 bis 0,60 m/min vorwärts bewegt. Der Schlammwasseraustrag beträgt 60 bis 100 l/min, bezogen auf 1 m Waschtrommel. Durch den erhöhten Wasserstand im Becken hinter der Vorrichtung wird im Bereich der Waschtrommel 1 in der Filterschicht 11 eine aufwärtsgerichtete Strömung erzeugt, wodurch die abgelagerten Feststoffe ausgetragen werden.

Beispiel 2

Das in Abb. 2 dargestellte Gerät besteht aus einem Grundrahmen 5 und bewegt sich mittels Fahrwerk 6 in Beckenlängsrichtung. Bei hochkonzentrierten Suspensionen wird die Waschtrommel 1 achsensymmetrisch zweifach angeordnet und gegenläufig angetrieben. Die in Fahrtrichtung vorn liegende Waschtrommel wird in eine Regeneriertiefe von 3 bis 9 cm, die dahinter liegende Waschtrommel in eine Regeneriertiefe von 6 bis 15 cm abgesenkt.

Vom Grundrahmen 5 reichen parallel zu den Schienen 7 Seitenwände 10 cm tief in den Filtersand 11. Die Abgrenzung der beiden abgeschlossenen Arbeitsräume 8 zur dazwischen angeordneten Rohwasserzuführung wird durch die entstehenden Sandwälle gebildet. Die hintere und vordere Abdichtung erfolgt durch Abdichtschienen 9. Durch die Rohwasserzuführung 3 wird eine höhere Reinigungsleistung für Feinstkornanteile erreicht. Der Schlammwasserabzug erfolgt beidseitig über in verschiedene Höhen einstellbare Überlaufkanten 13. Die Waschtrommeln 1 rotieren mit einer Drehzahl von 30 bis 40 U/min, während sich das ganze Gerät mit einer Geschwindigkeit von 0,25 bis 0,42 m/min vorwärts bewegt. Der Schlammwasseraustrag kann für beide Arbeitsräume unterschiedlich eingestellt werden.

Durch diese Anordnung kann das Gerät auch zur weiteren Eindickung von hochkonzentrierten Suspensionen (Schlamm) und zur Abscheidung von bestimmten Kornfraktionen aus der Suspension eingesetzt werden.

Beispiel 3

Das in Abb. 3 dargestellte Gerät für den Einsatz in tiefen Becken besteht wie das Gerät aus Beispiel 2 aus einem Grundrahmen 5 und bewegt sich mittels Fuhrwerk 6 auf Schienen oder Betonkanten 7 in Beckenlängsrichtung. Bei hochkonzentrierten Suspensionen wird die Waschtrommel 1 achsensymmetrisch zweifach angeordnet und gegenläufig angetrieben.

Die in Fahrtrichtung vorn liegende Waschtrommel wird in eine Regeneriertiefe von 3 bis 9 cm, die dahinter liegende Waschtrommel in eine Regeneriertiefe von 6 bis 15 cm abgesenkt.

Vom Grundrahmen 5 reichen parallel zu den Schienen 7 Seitenwände 10 cm tief in den Filtersand 11. Die Abgrenzung der beiden abgeschlossenen Arbeitsräume 8 zur dazwischen angeordneten Spülwasserzuführung 3 wird durch die entstehenden Sandwälle gebildet. Die hintere und vordere Abdichtung erfolgt durch Abdichtschienen 9. Durch die Spülwasserzuführung 3 wird eine höhere Reinigungsleistung für Feinstkornanteile erreicht. In den Arbeitsräumen 8 sind Schlammwassereinläufe 2 vorgesehen. Die Spülwasserzuführung 3 zwischen den Arbeitsräumen 8 ist als unten offener Kasten ausgebildet, der sich nach oben zu einem bis über die Wasserspiegeloberfläche des Beckens 10 reichenden Rohr oder Schacht verlängert. In diesem Rohr oder diesem Schacht ist die Entnahmevorrichtung 4 angeordnet, die in den Arbeitsräumen 8 Schlammwassereinläufe 2 besitzt. Die Entnahmevorrichtung 4 und die Spülwasserzuführung 3 sind als einheitlicher Bauteil nach oben geführt. Damit ist der Einsatz in tiefen Becken möglich. Durch die Waschtrommeln 1 werden die in der Filterschicht 11 abgelagerten Feststoffe im Zusammenhang mit der in der Filterschicht 11 erzwungenen aufwärts gerichteten Strömung ausgewaschen. Diese aufwärts gerichtete Strömung entsteht durch die Infiltration von Rohwasser im Bereich des unten offenen Kastens 3.

Beispiel 4 (Abb. 4)

In einem Filterbecken 10, das zum Zweck der Versickerung eines Teiles des Wassers in den Untergrund mit einem teilweise offenen Filterboden 16 ausgestattet ist, befindet sich eine Drainage 15 zur Ableitung des gereinigten Wassers. Die Drainage 15 ist von einer Stützschicht 12 umgeben, auf der die feinkörnige Filterschicht 11 ruht. Das mit Flockungsmitteln versehene Rohwasser gelangt am Zulauf 17 in das Filterbecken. Unmittelbar am Zulauf befindet sich die Misch- und Verteileinrichtung 18. Diese besteht aus einer um eine horizontale Achse rotierende Walze aus Längsstäben 19. Es können auch zwei Walzen unterschiedlichen Durchmessers angeordnet werden. Die Anlage wird mit einer Filtergeschwindigkeit von 0,6 bis 2,8 m/h betrieben. Bei geringer verschmutzten Wässern sind noch weitaus höhere Filtergeschwindigkeiten bis in den Bereich der bekannten offenen Schnellfilter möglich, wobei beim erfindungsgemäßen Verfahren auf Grund des kleinen Filterkornes von beispielsweise 0,4 bis 0,63 mm eine bessere Wasserqualität erreicht wird. Die hohe Leistung der Filterschicht 11 wird durch die ständige Regenerierung mit der rotierenden Mischtrommel 1 erreicht. Diese befindet sich innerhalb eines von den Umfassungswänden 14 umschlossenen Raumes 8, aus dem der durch sie aufgewirbelte Schlamm abgezogen wird. Die Trommel 1 besteht ebenso wie die Misch- und Verteileinrichtung 18 aus Längsstäben 19. Bei einer Regeneriertiefe von 40 cm beträgt der Trommeldurchmesser beispielsweise 80 cm. Die gesamte Reinigungsvorrichtung ist am Beckenrand auf Rädern gelagert.

Beispiel 5 (Abb. 5)

In einem Filterbecken 10, das zum Zweck der Versickerung eines Teiles des Wassers in den Untergrund mit einem teilweise offenen Filterboden 16 ausgestattet ist, befindet sich eine Drainage 15 zur Ableitung des gereinigten Wassers. Die Drainage 15 ist von einer Stützschicht 12 umgeben, auf der die feinkörnige Filterschicht 11, die eine Körnung von 0,14 bis 0,63 mm besitzt, ruht. Das mit Aktivkohle von hohem Feinkornanteil versetzte Wasser wird in das Filterbecken 10 geleitet. Dieses wird mit einer Filtergeschwindigkeit von 2 m/h bei 6 min Aufenthaltszeit im Überstauraum 7 betrieben. Der gröbere Anteil mit über 0,15 bis 0,25 mm Korndurchmesser der Aktivkohle 21 lagert sich auf der Filterschicht 11 ab. Die Schicht 21 wächst demzufolge während des Betriebes ständig an. Die Entnahme erfolgt, wenn eine Regenerierung notwendig wird.

Die hohe Leistung der Filterschicht 11 wird durch die ständige Reinigung mit der rotierenden Waschtrommel 1 erreicht. Diese befindet sich innerhalb eines von den Umfassungswänden 14 umschlossenen Raumes 8, aus dem der durch die Trommel 1 aufgewirbelte Feinkornanteil abgezogen wird. Die gesamte Reinigungsvorrichtung ist am Beckenrand auf Rädern gelagert.

Beispiel 6 (Abb. 6)

Das in Abb. 6 dargestellte Gerät besteht aus einem Grundrahmen 5 und bewegt sich auf Laufrollen 6 in Beckenlängsrichtung.

Zur Filtration von konzentrierten Suspensionen werden hintereinander zwei Belüftungsgitter mit Düsen 1 a in abgeschlossenen Räumen 8 angeordnet. Die Belüftungsgitter 1 a bestehen aus horizontal angeordneten gelochten oder porösen Rohren. Die Luftzufuhr erfolgt durch eine Leitung 22. Das erste Gitter 1 a wird auf eine Tiefe von 5 cm, das in Fahrtrichtung dahinter liegende auf 10 cm in den Filtersand 11 abgesenkt. Zwischen den beiden Belüftungsgittern 1 a erfolgt die Spülwasserzuführung 3.

Infolge der Wasserspiegeldifferenz zwischen den abgeschlossenen Räumen 8, die durch Schienen 9 abgedichtet sind, und der Spülkammer 3 kommt es im Bereich der Belüftungsgitter 1 a zu aufwärts gerichteten Strömungen. Der Luftaustritt an der Filteroberfläche bewirkt ein Aufbrechen der Kolmationsschicht, während das Spülwasser die Schmutzstoffe nach oben austrägt. Das Schlammwasser wird über die Schlammrinne 2 mit höhenverstellbarer Überlaufkante 13 ausgetragen und von der Pumpe 4 aus dem Becken 10 gefördert. Aus dem in Fahrtrichtung ersten abgeschlossenen Raum 8 wird ein relativ konzentrierter Schlamm gewonnen, während mit dem zweiten Belüftungsgitter 1 a eine weitgehende Reinigung der Filterschicht 11 erfolgt.

In einer weiteren nicht dargestellten Ausführungsform wird das Gitter 3 in Schwingungen versetzt. Dadurch erfolgt ein gleichmäßigeres Aufbrechen der Filterschicht 11.

Beispiel 7 (Abb. 7)

Das in Abb. 7 dargestellte Gerät für den Einsatz in tiefen Becken besteht wie das Gerät aus Beispiel 5 aus einem Grundrahmen 5 und bewegt sich mittels Laufrädern 6 auf Betonkanten 7 in Beckenlängsrichtung. Es werden ebenfalls zwei Belüftungsgitter 1 a mit dazwischen angeordneter Spülwasserzuführung 3 angeordnet. Die Spülwasserzuführung ist als unten offener Kasten ausgebildet, der sich nach oben zu einem bis über die Wasserspiegeloberfläche des Beckens 10 reichenden Schacht verlängert.

Um diesen Schacht ist die Entnahmevorrichtung 4 angeordnet, die in den abgeschlossenen Räumen 8 Schlammwassereinläufe 2 besitzt. Die Entnahmevorrichtung 4 und die Spülwasserzuführung 3 sind als einheitliches Bauteil nach oben geführt. Die Belüftungsgitter 1 a sind wie im Beispiel 6 angeordnet und werden durch die Druckluftzuführung 15 beaufschlagt.

Beispiel 8 (Abb. 8)

Das in Abb. 8 dargestellte Gerät besteht aus einem Grundrahmen 5 und bewegt sich auf Laufrollen 6 in Beckenlängsrichtung. Zur Filtration von konzentrierten Suspensionen werden hintereinander zwei Vibrationsgitter 1 b in abgeschlossenen Räumen 8 angeordnet. Das erste Gitter 1 b wird auf eine Tiefe von 5 cm, das in Fahrtrichtung dahinter liegende auf 10 bis 20 cm in den Filtersand 11 abgesenkt. Die Vibrationsgitter 1 b werden durch Schwingungserzeuger 23 mittels der Schwingungsübertragung 24 auf die Eigenfrequenz des Wassers von ca. 220 s^-d (für T = 10°C) angeregt. Zwischen den beiden Vibrationsgittern 1 b erfolgt die Spülwasserzuführung 3. Infolge der Wasserspiegeldifferenz zwischen den abgeschlossenen Räumen 8, die durch Dichtleisten 9 abgedichtet sind, und der Spülkammer 3 kommt es im Bereich der Vibrationsgitter 1 b zu aufwärts gerichteten Strömungen. Die Vibration im Resonanzbereich bewirkt ein Aufbrechen der Kolmationsschicht, während das Spülwasser die Schmutzstoffe nach oben austrägt.

Das Schlammwasser wird über die Schlammrinne 2 mit höhenverstellbarer Überlaufkante 13 ausgetragen und von der Pumpe 4 aus dem Becken 10 gefördert. Aus dem in Fahrtrichtung ersten abgeschlossenen Raum 8 wird ein relativ konzentrierter Schlamm gewonnen, während auf dem zweiten Vibrationsgitter 1 b eine weitergehende Reinigung der Filterschicht 11 erfolgt.

Beispiel 9 (Abb. 9)

Das in Abb. 9 dargestellte Gerät für den Einsatz in tiefen Becken besteht wie das Gerät aus Beispiel 8 aus einem Grundrahmen und bewegt sich mittels Laufrädern 6 auf Betonkanten 7 in Beckenlängsrichtung. Es werden ebenfalls zwei Vibrationsgitter 1 b mit dazwischen angeordneter Spülwasserzuführung 3 angeordnet. Die Spülwasserzuführung ist als unten offener Kasten ausgebildet, der sich nach oben zu einem über die Wasserspiegeloberfläche des Beckens 10 reichenden Schacht verlängert. Um diesen Schacht ist die Entnahmevorrichtung angeordnet, die in den abgeschlossenen Räumen 8 Schlammwassereinläufe 2 besitzt. Die Entnahmevorrichtung 4 und die Spülwasserzuführung 3 sind als einheitliches Bauteil nach oben geführt. Die Vibrationsgitter 1 b sind wie im Beispiel 8 angeordnet und werden von den Schwingungserzeugern 23 über die Schwingungsübertragung 24 erregt.

Aufstellung der Bezugszeichen

1 Vorrichtung zur Aufwirbelung des Filtersandes
2 Schlammrinne bzw. Schlammwassereinlauf
3 Spülwasserzuführung
4 Entnahmevorrichtung mit Schmutzwasserpumpe
5 Grundrahmen
6 Fahrwerk
7 Schiene oder Betonkante
8 abgeschlossener Raum
9 Abdichtschiene
10 Filterbecken
11 Filterschicht
12 Stützschicht
13 höhenverstellbare Überlaufkante der Schlammrinne 2
14 Seitenwände des abgeschlossenen Raumes 8
15 Drainage
16 Filterboden
17 Zulauf
18 Misch- und Verteileinrichtung
19 Längsstäbe
20 Überstauraum
21 Aktivkohle
22 Luftzuführung
23 Schwingungserzeuger
24 Schwingungsübertragung

Claims

1. Verfahren zur Filtration von Flüssigkeiten durch eine Filterschicht in Form eines körnigen Filtermittels in Richtung der Erdschwerkraft, wobei die Reinigung des Filtermittels ohne Unterbrechung der Filtration unter dem Flüssigkeitsspiegel des Filterüberstaus erfolgt, dabei das Filtermittel partiell aufgewirbelt und eine bei der Filtration sich bildende Kolmationsschicht sowie ausgewaschene Schmutzstoffe entfernt werden, gekennzeichnet dadurch, daß im Bereich einer über die Filterschicht beweglichen nach unten offenen Vorrichtung ohne Zuführung von ungefilterter Druckflüssigkeit oder bereits gefilterter Flüssigkeit aus einem Behälter in vorbestimmten Zeitabständen innerhalb eines von Seitenwänden umschlossenen, unter atmosphärischem Druck stehenden Raumes der Vorrichtung das körnige Filtermittel aufgewirbelt wird, währenddessen innerhalb des Bereiches der Aufwirbelung ein niedrigerer Flüssigkeitsstand als in Fahrtrichtung hinter der Vorrichtung eingestellt wird, und daß aus der Kolmationsschicht, den Schmutzstoffen und der Waschflüssigkeit gebildeter Schlamm kontinuierlich aus dem abgeschlossenen Raum abgezogen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Aufwirbelung des körnigen Filtermittels durch eine höhenverstellbare rotierende Trommel erfolgt, wobei diese innerhalb eines von den Seitenwänden umschlossenen als Kasten ausgebildeten Raums kontinuierlich im rechten Winkel zu ihrer Achse über die Oberfläche der Filterschicht bewegt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Aufwirbelung des körnigen Filtermittels durch Einleitung eines Gases mittels einer Vielzahl von in die Filterschicht eingreifenden Düsen erfolgt, die sich innerhalb des von der übrigen Filterschicht abgeschlossenen Raumes befinden, wobei die Düsen kontinuierlich mit der Vorrichtung längs der Filterschicht bewegt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Aufwirbelung des körnigen Filtermittels durch Erzeugung mechanischer Schwingungen innerhalb des von der übrigen Filterschicht abgeschlossenen Raumes erfolgt, wobei die Zone der Schwingungserzeugung mit der Vorrichtung kontinuierlich längs der Filterschicht bewegt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, daß die Flüssigkeiten vor der Filtration mit Flockungsmitteln versetzt werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, daß die Flüssigkeiten vor der Filtration mit Adsorptionsmitteln im beliebigen Korngrößenbereich und Feinkornanteil versetzt werden, wobei die gröbere Fraktion auf der Filterschicht abgelagert wird und die pulverförmige Fraktion im Filterüberstau als Suspension gehalten wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, daß auf der Filterschicht ein feindisperses Filterhilfsmittel aufgeschwemmt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 4, gekennzeichnet dadurch, daß die Filterschicht durch die mechanischen Schwingungen auf die Eigenfrequenz der Flüssigkeit, die mittlere Eigenfrequenz des Stromröhrensystems oder die mittlere Eigenfrequenz des Filterkornes erregt wird.

9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 und 2, die auf den Filterbeckenwänden beweglich angeordnet ist, wobei ein zur körnigen Filterschicht offener Raum mit Einrichtungen zur Entnahme des Schlammwassers und zur Aufwirbelung der Filterschicht versehen ist, gekennzeichnet dadurch, daß innerhalb des nur von Seitenwänden umschlossenen, atmosphärischen Druck aufweisenden Raumes eine über der körnigen Filterschicht (11) höhenverstellbare, rotierende Trommel (1) mit horizontaler Achse und eine höhenverstellbare Vorrichtung (Z; 13) zur Entnahme des Schlammwassers angeordnet sind.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, gekennzeichnet dadurch, daß die rotierende Waschtrommel (1)an ihrem Umfang horizontale Stäbe (19) aufweist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9, gekennzeichnet dadurch, daß die Schlammentnahme aus einer horizontalen Rinne (2) besteht, die in Richtung der rotierenden Waschtrommel verschieblich ist und eine höhenverstellbare Überlaufkante (13) aufweist.

12. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 und 3, die auf den Filterbeckenwänden beweglich angeordnet ist, wobei ein zur körnigen Filterschicht offener Raum mit Einrichtungen zur Entnahme des Schlammwassers und zur Aufwirbelung der Filterschicht versehen ist, gekennzeichnet dadurch, daß innerhalb des nur von Seitenwänden umschlossenen, atmosphärischen Druck aufweisenden Raumes über der körnigen Filterschicht höhenverstellbar angeordnete Düsen (1 a) zur Gaseinleitung vorhanden und eine höhenverstellbare Vorrichtung (13) zur Entnahme des Schlammwassers angeordnet sind.

13. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 und 4, die auf den Filterbeckenwänden beweglich angeordnet ist, wobei ein zur körnigen Filterschicht offener Raum mit Einrichtungen zur Entnahme des Schlammwassers und zur Aufwirbelung der Filterschicht versehen ist, gekennzeichnet dadurch, daß innerhalb des nur von Seitenwänden umschlossenen, atmosphärischen Druck aufweisenden Raumes über der körnigen Filterschicht, in diese eingreifend, höhenverstellbar ein Vibrationsgitter angeordnet ist, das mit einem oberhalb des Wasserspiegels befindlichen Schwingungserzeuger (1 b) verbunden ist und weiterhin eine höhenverstellbare Vorrichtung (13) zur Entnahme des Schlammwassers angeordnet ist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9, 12 oder 13, gekennzeichnet dadurch, daß hinter der Aufwirbelungsvorrichtung (1; 1 a; 1 b) parallel zu ihr eine zweite Aufwirbelungsvorrichtung innerhalb eines zweiten abgeschlossenen Raumes angeordnet wird.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, gekennzeichnet dadurch, daß zwischen den beiden mit Aufwirbelungsvorrichtungen ausgestatteten Räumen ein weiterer zur Filterschicht offener Raum zur Rohflüssigkeitszuführung angeordnet ist.