DE4319610A1

DE4319610A1 - Verfahren zum Ausfiltrieren von Fremdstoffen und Vorrichtung hierfür

Info

Publication number: DE4319610A1
Application number: DE4319610A
Authority: DE
Inventors: Guenther Weikmann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1992-06-25
Filing date: 1993-06-14
Publication date: 1994-01-05
Also published as: CH685760A5

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren nach dem Oberbe griff des Anspruches 1 und auf eine Vorrichtung nach dem Ober begriff des Anspruches 4.

Eine derartige Vorrichtung ist beispielsweise aus der DE-U 77 25 489 bekannt. Diese Schrift beschreibt eine Filtervorrich tung bestehend aus einem zylindrischen Gehäuse das oben mit einem Deckel dicht verschließbar ist und unten eine Schlamm ablaßöffnung aufweist. Eine horizontale Trennwand unterteilt das Gehäuse in einen oberen Filtratraum und einen unteren Rohflüssigkeitsraum. Die mit Feststoffen und gegebenenfalls mit zähflüssigen Flüssigkeiten verunreinigte Flüssigkeit gelangt durch eine Zuleitung in den Rohflüssigkeitsraum. Durch vertikal in Öffnungen der Trennwand eingesetzte rohrförmige Filter strömt die Flüssigkeit radial von außen ins Innere der Filter und von dort nach oben durch den Filtratraum zu einem Filtrat auslaufstutzen im Deckel. Hat der Durchflußwiderstand einen vorbestimmten Wert erreicht, so werden die Filtereinsätze zunächst mittels Filtrat unter Zuhilfenahme von Druckluft rück gespült. Zur weitergehenden Reinigung der Filter ist am unte ren Ende der Filter ein Rohrgitter mit Düsen so vorgesehen, daß Reinigungsflüssigkeit entlang der Filteraußenseiten nach oben gespritzt werden kann.

Eine genannte Vorrichtung hat verschiedene Nachteile. So muß das Filtrat nicht nur gegen den Filter-Widerstand, sondern auch gegen den hydrostatischen Druck angetrieben werden, was bedeu tet, daß genügend hohe Durchsätze nur mit einem hohen Energie aufwand erreicht werden können. Ebenfalls muß der Deckel druckfest an das Gehäuse anschließen, was eine präzise und so mit teure Bearbeitung voraussetzt. Gerät während des Betriebs Luft in das abgeschlossene Gehäuse, so können Probleme auftre ten, wenn die das Filtrieren antreibende Pumpe auf der Seite des Filtratauslaufstutzens vorgesehen ist. Schließlich ist es wegen des Deckels und der Trennwand ohne aufwendige Demontage nicht möglich, zu den Filtern zu gelangen.

Eine weitere Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruches 4 und ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus der DE-C-31 02 670 bekannt. Diese Schrift sieht eine Filteran ordnung mit untenliegender Einlaßkammer, obenliegender Aus laßkammer und einer dazwischen angeordneten Zwischenwand mit einem durch die Zwischenwand führenden Strömungsrohr und einem am unterem Ende des Rohres anschließenden Filterelement vor. Sowohl in der Ein- als auch in der Auslaßkammer ist je ein Druckluftabteil vorgesehen. Beide Druckluftabteile sind über je ein Ventil an eine Druckluftquelle angeschlossen. Das Druck luftabteil der Einlaßkammer ist über ein Entlüftungsventil und eine Leitung mit dem Außenraum der Filtervorrichtung verbind bar. Während eines Rückwaschvorganges zum Entfernen von am Filter haftenden Feststoffteilen muß der Durchfluß durch die Filteranordnung durch das Schließen zweier Ventile unterbro chen werden, anschließend wird das Entlüftungsventil geöffnet. Aufgrund eines Überdruckes im Druckluftabteil der Auslaßkammer strömt Flüssigkeit durch das Filterelement in die Einlaßkammer zurück. Diese Vorrichtung hat einen komplizierten Aufbau und benötigt eine komplexe Steuervorrichtung. Auch muß das Druck luftabteil der Einlaßkammer immer ein genügend großes Volumen aufweisen, was durch ein kontinuierliches Eintragen von Druck luft gewährleistet wird. Ein weiterer Nachteil ist wiederum da durch gegeben, daß das Filtrat nicht nur gegen den Filter- Widerstand, sondern auch gegen den hydrostatischen Druck angetrieben werden muß.

Herkömmliche Filter verwenden gewobenes Filtermaterial, das aber nur schlecht reinigbar ist, da die Verunreinigungen ins Gewebe eintreten und sich dort derart festsitzen, daß sie mittels Rückspülung nicht mehr aus dem Filtermaterial ausge stoßen werden können. Aus der DE-U 79 11 220 ist ein Filter material bekannt, das gerade Durchtrittsöffnungen aufweist. Dieses Material wird hergestellt indem eine Vielzahl von Hohl- und/oder Vollfäden von einer Vergußmasse umgossen werden. Die Durchtrittsöffnungen im Filtermaterial werden durch die Hohlräume in den Hohlfäden und/oder durch die beim Entfernen der Voll- und/oder Hohlfäden entstehenden Hohlräume gebildet. Die Durchlaßöffnungen haben konstante und wohldefinierte Durchmesser. Der Nachteil dieses gegossenen Filtermaterials besteht in seiner relativ großen Dicke. Wenn nun kleine Schmutzteilchen, die nicht kugelförmig sind, mit ihrem kleinsten Durchmesser gerade in eine Durchtrittsöffnung eintreten können, ist die Gefahr sehr groß, daß sie in der Durchtrittsöffnung gedreht und dabei verkeilt werden. Derart verkeilte Schmutzteilchen verstopfen das Filtermaterial und können auch mittels Rückspülung kaum entfernt werden.

Die erfindungsgemäße Aufgabe besteht nun darin ein Verfahren und eine Filtervorrichtung zum Abscheiden von Fremdstoffen zu beschreiben, die einen hohen Filtratdurchsatz bei kleinem Ener gie- und Bauaufwand ermöglichen.

In einem ersten erfinderischen Schritt wird erkannt, daß die Lösung der Aufgabe nur dann möglich ist, wenn die Filtervor richtung und das Filtermaterial optimal zusammenpassen. Da der Filtratdurchsatz im Dauerbetrieb maßgeblich auch vom Reini gungs- und Wartungsaufwand für das Filtermaterial abhängt, müs sen die Filtervorrichtung und das Filtermaterial so beschaffen sein, daß mittels kurzzeitiger Rückspülphasen, die am Filter material haftenden und den Durchtritt von Filtrat erschwerenden Verschmutzungsteilchen abgestoßen werden können.

Ein zweiter erfinderischen Schritt führt zur Einsicht, daß das Filtermaterial aus einer dünnen Schicht, nach Art einer Folie, mit vorbestimmter im wesentlichen einheitlicher Porengröße be stehen soll. Durch die Wahl eines folienartig dünnen Filters werden die porenförmigen Durchtrittskanäle sehr kurz, so daß Schmutzteilchen mit Querschnitten, die nur wenig kleiner sind als die Porengröße, sich nicht in den Poren verkeilen können. Das heißt bei Filterfolien bleiben die Schmutzteilchen auf der Schmutzseite. Hier ergibt sich die erfindungsgemäße Erkennt nis, daß ein Mikrofiltrationsfilter, wie es für Laboratorien mit einer Porengröße von maximal 100 µm an sich bekannt ist, zu optimalen Ergebnissen führen muß. Dabei ergibt es sich, daß auch folienartig dünne Gewebe mit solch einheitlicher Porengröße einsetzbar sind.

Erst in einem dritten Gedankenschritt gelangt man zu den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1, die auch die Lösung bringen, wie ein folienartig dünnes Filter - trotz der ver schiedenen Belastungen - für die gedachten Zwecke, insbesondere bei der Abwasserreinigung, eingesetzt werden kann. Auf die Folie wirkt ja in Durchströmrichtung des Filtrates beim Filtrieren eine dem Filter-Widerstand entsprechende Kraft. Hinzu tritt auch noch die Abreinigungskraft. Um diese Kräfte aufnehmen zu können, ist mindestens ein flächiger Träger so vorgesehen, daß die dünne Mikrofiltrationsfolie während der Aufbringung wenigstens einer dieser jeweils in Gegenrichtung wirkenden Kräfte durch diesen Träger abgestützt wird. Gegebenenfalls ist auch mindestens ein Träger so angeordnet, daß die Mikrofiltrationsfolie mit ihm über ihre Fläche, beispielsweise durch Klebung, Schweißung od. dgl. verbunden ist.

Es ist ein entscheidender Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens und der Vorrichtung, daß die Filterfolie durch Rückspülung im wesentlichen wieder vollständig freigespült werden kann.

Um zu gewährleisten, daß die Flüssigkeit durch die Poren der Folie durchtreten kann, die Fremdstoffe jedoch nicht, beträgt die Porengröße weniger als 100 µm, vorzugsweise maximal 50 µm, insbesondere maximal 20 µm, z. B. 0,45 bis 15 µm.

Eine erfindungsgemäße Filtervorrichtung umfaßt einen minde stens eine Zulauf- und mindestens eine Ablauföffnung aufweisen den Aufnahmeraum. Durch die Zulauföffnung gelangt die verunrei nigte Flüssigkeit in den Aufnahmeraum, wo sich der Feststoffan teil absetzen kann. Um lediglich die Flüssigkeit ohne die Fremdstoffe zur Ablauföffnung zu führen, ist ein Filter, das mindestens ein folienartig dünnes Filter umfaßt, zwischen der Ablauföffnung und der zu filtrierenden Flüssigkeit im Aufnahme raum angeordnet. Durch diese Anordnung wird gewährleistet, daß lediglich Filtrat durch die Ablauföffnung austreten kann. Das Filter befindet sich vorzugsweise in einem Abstand vom Boden des Aufnahmeraumes, so daß es genügend lange über dem abgesetzten Feststoffanteil liegt. Die anfallenden Fremdstoff mengen können beispielsweise bei Betriebsunterbrüchen entfernt werden. Gegebenenfalls ist am Boden des Aufnahmeraumes eine Austragsvorrichtung, wie etwa eine Absaugvorrichtung, eine ver schließbare Ablaßöffnung oder eine mechanische Fördereinrich tung zum Austragen des Feststoffanteils vorgesehen. Ausgetragen werden kann kontinuierlich, während vorgegebener Zeitintervalle oder lediglich bei Feststoffmengen, die eine vorgegebene Höhe übersteigen.

Es zeigte sich gerade bei der Anwendung für Flüssigkeiten mit sehr heterogenen Fremdstoffen, wie es Abwässer darstellen können, daß eine gute Abscheidung zu erzielen ist, insbeson dere auch, wenn diesen Abwässern Flockulierungsmittel beigegeben sind, wobei die dabei gebildeten Flocken nicht zerstört werden dürfen.

Der Flüssigkeitspegel im Aufnahmeraum liegt während des Fil trierens über dem Filter und der Ablauföffnung, so daß bereits aufgrund des hydrostatischen Druckes Filtrat durch das Filter zur Ablauföffnung gelangt. Bei kleinem Flüssigkeitsdurchsatz besteht somit die Möglichkeit des Filtrierens ohne Pumpe, was ein Vorteil der erfindungsgemäßen Filtervorrichtung ist. Wenn der hydrostatische Druck für das Filtrieren ausgenützt wird, ist die zur Bewältigung eines maximalen Durchsatzes nötige Pum penleistung kleiner als bei den bekannten Vorrichtungen, d. h. es kann eine kleinere Pumpe verwendet und Pumpenergie eingespart werden, weshalb die Merkmale des Anspruches 10 günstig sind.

Die totale Filterfläche, bzw. Folienfläche wird dem jeweils ma ximalen Durchsatz angepaßt. Erfindungsgemäß geschieht dies vorzugsweise durch eine modulare Parallelanordnung mehrerer Filter im gleichen Aufnahmeraum. Dabei kann die Anordnung so getroffen sein, daß innerhalb des Aufnahmeraumes mindestens zwei Mikrofiltrationsfilter unterschiedlicher Porengröße angeordnet sind, wodurch eine Anpassung an heterogene Größen der auszufilternden Stoffe bewirkt werden kann. Es ist aber auch denkbar, zwei Filter unterschiedlicher Porengröße hintereinander zu schalten, wobei dann aber Maßnahmen zum Austragen des Filtrats hinter dem ersten Filter vorgesehen sein müssen. Allerdings können diese Filter auch so geschaltet sein, daß sich an je einem Ausgange eine andere Flüssigkeitsqualität ergibt.

Jedes Filter ist an eine Auslaßzweigleitung angeschlossen. Diese Leitungen sind bereits im Aufnahmeraum oder auch erst außerhalb des Aufnahmeraumes an eine gemeinsame Auslaß sammelleitung angeschlossen. Vorzugsweise ist die Sammelleitung an eine Saugpumpe angeschlossen. Die Pumpe kann beispielsweise durch einen Pegelsensor im Aufnahmeraum und eine Meß- und Steuervorrichtung jeweils ausgeschaltet werden, wenn der Pegel auf das Niveau der Filter-Oberkante absinkt. Gegebenenfalls sind die Zweigleitungen über Zweigventile an die Sammelleitung angeschlossen, so daß die Anzahl der zum Filtrieren eingesetzten Filter auch über diese Ventile eingestellt werden kann.

Um die Filter mittels Rückspülung reinigen zu können, ist die Sammelleitung an eine Druckpumpe angeschlossen. Vorzugsweise ist die Pumprichtung der Saugpumpe mittels einer Umschaltein richtung auf Druck umschaltbar. Zum Bereitstellen des für die Rückspülung nötigen Filtrates ist der Pumpe im Saugbetrieb ein die für die Rückspülung nötige Filtratmenge aufnehmender Rück spülbehälter zugeordnet. Um die Rückspülleistung der Pumpe relativ zur Filterfläche zu erhöhen, kann, wenn Zweigventile vorhanden sind, durch das Öffnen jeweils nur eines Zweigventi les jedes Filter einzeln gereinigt werden. Um kurzzeitig hohe Rückspüldrucke zu erreichen, kann die Kombination einer Luft druckquelle und eines Druckakkumulators vorgesehen werden. An stelle der Druckpumpe wird dann der Druckakkumulators mit der Sammelleitung verbunden und so ein Druckstoß durch die Filter in den Aufnahmeraum geleitet. Die Filterreinigung kann auch durch das kontinuierliche Führen von Druckluft von der Druck luftquelle durch die Sammel- und Zweigleitungen zu den Filtern erfolgen.

Auf die Filterfolie wirkt in Durchströmrichtung des Filtrates beim Filtrieren eine dem Filter-Widerstand entsprechende Kraft. Um diese Kraft zumindest teilweise aufzunehmen, ist mindestens ein flächiger Träger so vorgesehen, daß die Filterfolie wäh rend der Aufbringung des die Durchströmung antreibenden Soges durch diesen Träger abgestützt wird. Gegebenenfalls ist auch mindestens ein Träger so angeordnet, daß die Filterfolie auch bei der Rückspülung die auf sie wirkenden Kräfte zumindest teilweise auf diese Träger übertragen kann.

Die Träger bestehen, wenigstens an der dem Aufnahmeraum zugekehrten Seite, vorzugsweise aus Gittern. An der Filtrat seite kann der mindestens ein Träger gegebenenfalls auch aus einem Filter, einem Sieb od. dgl. bestehen. Sind beidseits der Filterfolien Träger vorgesehen, so sind diese gegebenenfalls derart beabstandet, daß die Folien beim Einsetzen der Rück spülung etwas bewegt werden und sich so an Stellen mit einer eventuell teilweise verfestigten Schmutzschicht durch die Deh nung der Folien die Schmutzschicht von der Folie löst.

Träger und Folien werden verwendet, um Filterelemente mit den verschiedensten Formen bilden zu können. Die Filterelemente ha ben mindestens eine aus mindestens einem Träger und einem Mikrofiltrationsfilter bestehende Fläche und sind vorzugsweise kastenförmig, indem sie einen Innenraum bilden, der nur über die Poren der Filter und über eine Verbindungsöffnung mit dem Außenraum verbunden ist. Die Verbindungsöffnung dient zum Verbinden des Filterelementes mit einer Zweigleitung. Die Filterelemente sind vorzugsweise quaderförmig, können aber gegebenenfalls auch prisma-, pyramiden- oder zylinderförmig sein.

Erfindungsgemäße Aufnahmeräume können die verschiedensten For men haben. Die Formgebung hängt im allgemeinen vom Anwendungs bereich ab. Die zu reinigenden Flüssigkeiten bzw. Abwässer stammen aus den verschiedensten Produktions- und Reinigungspro zessen, wie beispielsweise aus der Fahrzeugreinigung. Ein be sonderer Vorteil eines erfindungsgemäßen Filtrierverfahrens und einer Filtervorrichtung ist die Tatsache, daß diese mit geringem Aufwand in bereits bestehende Anlagen eingefügt werden können. So können beispielsweise bereits bestehende Sammelbec ken als Aufnahmeräume dienen.

Die Filterelemente können auf verschiedenste Arten im Aufnah meraum angeordnet werden. Sie können beispielsweise entlang der Innenwände des Aufnahmeraumes befestigt werden. Bei dieser An ordnung ist die Befestigung äußerst einfach und ebenfalls bleibt der zentrale Bereich des Aufnahmeraumes frei, so daß der abgesetzte Feststoffanteil ohne Behinderung entnommen werden kann. Vorzugsweise werden die Filterelemente in regelmäßigen horizontalen Abständen in einer horizontalen Schicht des ganzen Aufnahmeraumes verteilt. Die Filterelemente können dabei nur von den Zweigleitungen getragen werden, oder aber auch an einer Haltevorrichtung befestigt sein. Die Haltevorrichtung und der Anschluß an die Zweigleitungen sind gegebenenfalls so ausge bildet, daß ein wahlweises Einsetzen und Herausnehmen der Fil terelemente mit geringem Arbeitsaufwand möglich wird. Vorzugs weise sind die Filterelemente mit ihrer größten Ausdehnung vertikal ausgerichtet. Um die Ablagerung von Feststoffen auf horizontalen Oberflächen zu minimieren, sind die horizontalen Flächen vorzugsweise kleiner als die vertikalen. Dadurch wird die Abreinigung wirksam unterstützt.

Die Filtervorrichtung umfaßt mindestens ein Filterelement mit mindestens einem folienartig dünnen Mikrofiltrationsfilter, dessen durchgehende Fläche eine Größe von mindestens 300 cm² vorzugsweise aber wenigstens 500 cm² hat. Die Gesamtfläche des Filters innerhalb des Aufnahmeraumes beträgt mindestens 1 m², vorzugsweise mindestens 2 m², insbesondere mehr als 2.5 m², z. B. 3-5 m².

Im folgenden wird die Erfindung anhand von in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläu tert. Es zeigen:

Fig. 1 einen vertikalen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Filtervorrichtung mit seitlich angebrachten Filter elementen;

Fig. 2 einen vertikalen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Filtervorrichtung mit Filterelementen in regelmäßigen Abständen;

Fig. 3 eine perspektivische Teilansicht des bevorzugten Auf baues eines erfindungsgemäßen Filters mit seinen Trä gern; und

Fig. 4 eine bevorzugte Anordnung von Filtern der in der Fig. 3 gezeigten Art.

Eine Filtervorrichtung gemäß der Fig. 1 umfaßt im wesentli chen einen Behälter 1, dessen Innenraum den Aufnahmeraum 2 bil det und an dessen Innenwänden mindestens ein, vorzugsweise aber zwei Filterelemente 3 angeordnet sind, sowie mindestens eine Zulauföffnung 4 und mindestens eine Abflußöffnung 5. Durch die Zulauföffnung 4 gelangt die mit Fremdstoffen verunreinigte Flüssigkeit in den Aufnahmeraum 2. Die Zulauföffnung 4 kann im unteren Bereich des Behälters 1 angeordnet sein.

Die Filterelemente 3 sind vorzugsweise oberhalb eines boden nahen Bereiches angeordnet, so daß sich die Feststoffe unter halb der Filterelemente 3 ansammeln. Die Filterelemente 3 weisen mindestens je eine Filterfläche 3a mit einer Filterfolie auf. Während des Filtrierens kann lediglich die Flüssigkeit bzw. das Filtrat durch Poren der folienartigen Mikrofiltra tionsfilter in Filterkammern 6 im Inneren der Filterelemente 3 eintreten. Die Fremdstoffe bleiben an den den Filterflächen 3a haften oder tauchen, falls sie genügend schwer sind, gegen den des Aufnahmeraumes ab.

Die Filterkammern 6 sind mit Abflußöffnungen 5 verbunden, so daß das Filtrat durch diese Abflußöffnungen in Zweigleitungen 7 eintritt. Die Zweigleitungen 7 schließen sich am von den Ab flußöffnungen 5 entfernten Ende zu einer Sammelleitung 8 zu sammen. Mittels eines Zweiweghahns 9 wird die Sammelleitung entweder mit einer Pumpe 10, oder gegebenenfalls mit einer Druckluft-Vorrichtung 11 verbunden. Die Pumpe 10 arbeitet wäh rend des Filtrierens im Saugbetrieb, z. B. mit einem Saugdruck unter 1 bar, im allgemeinen 0,5 bis 0,7 bar, und pumpt so das Filtrat vom Aufnahmeraum 2 durch die Filterelemente 3, die Zweig- und Sammelleitungen 7, 8 und eine an die Pumpe an schließende Verbindungsleitung 12 in einen Rückspülbehälter 13. Eine Abflußleitung 14 aus dem Rückspülbehälter 13 ist auf einem höheren Niveau angeschlossen als die Verbindungsleitung 12, so daß im Rückspülbehälter 13 immer eine konstante Menge Filtrat zur Rückspülung zur Verfügung steht.

Zum Abstoßen der an den Filterflächen 3a haftenden Fremdstoffe werden vorzugsweise in zeitlichen Abständen Rückspülungen erfolgen. Diese Rückspülungen zur Reinigung der Filterfolien können von Hand durchgeführt werden, indem die Pumpe 10 auf Druckbetrieb umgestellt und so das Filtrat vom Rückspülbehälter durch die Filterelemente 3 in den Aufnahmeraum 2 zurückgepumpt wird. Im allgemeinen wird dies mit einem höheren Druck als im Normalbetrieb erfolgen, z. B. mit 3 bis 4 bar. Der Rückspülvor gang sollte beendet werden bevor der Rückspülbehälter voll ständig entleert ist. Gegebenenfalls ist eine Meß- und Steuer elektronik vorgesehen, die gegebenenfalls mit mindestens einem Differenz-Drucksensor zur Messung des Druckunterschiedes über mindestens eine Filterfolie und gegebenenfalls mit einem Pegel messer im Rückspülbehälter 13 verbunden ist. Nach vorgegebenen Zeitintervallen oder wenn der Druckunterschied aufgrund einer starken Verschmutzung dieser Filterfolie einen vorgegebenen Wert überschreitet, so wird automatisch die Pumpe umgeschaltet und die Rückspülung durchgeführt, vorzugsweise bis das Signal des Pegelsensors einen vorgegebenen Wert unterschreitet und die Pumpe wieder umgeschaltet oder gegebenenfalls abgeschaltet wird.

Zur Ergänzung des Reinigungsvorganges steht gegebenenfalls die Druckluft-Vorrichtung 11 zur Verfügung. Sie besteht vorzugs weise aus einer Druckluftquelle 15 und gegebenenfalls einem Druckakkumulator 16, sowie aus einem ersten Ventil 17 zwischen der Druckluftquelle 15 und dem Druckakkumulator 16 und einem zweiten Ventil 18 zwischen dem Druckakkumulator 16 und dem Zweiweghahn 9. Zum Aufbau eines gewünschten Druckes im Akkumu lator 16 wird der Akkumulator 16 bei geschlossenem zweiten Ven til 18 und bei offenem ersten Ventil 17 von der Druckluftquelle gespiesen. Ist der gewünschte Druck erreicht, so wird das erste Ventil 17 geschlossen. Nach der Beendigung eines Rückspülvorganges kann nun gegebenenfalls noch eine Druckstoßreinigung anschließen, indem die Druckluft-Vorrichtung 11 über den Zwei weghahn 9 mit der Sammelleitung 8 verbunden und anschließend das zweite Ventil 18 geöffnet wird. Der somit erzeugte Druck stoß preßt das in der Sammelleitung 8 und den Zweigleitungen 7 vorhandene Filtrat und anschließend Luft unter hohem Druck durch die Filter, so daß sich auch hartnäckige Ablagerungen von der Filterfolie lösen. Nach dem Druckstoß kann durch das Öffnen des ersten Ventils 17 weitere Druckluft durch die Fil terfolien geleitet werden.

Indem auch die Ventile 17, 18 und der Zweiweghahn 9 zur Steue rung, sowie gegebenenfalls ein Drucksensor im Druckakkumulator zum Messen an die Mess- und Steuerelektronik angeschlossen wer den, kann auch die Reinigung mittels Druckluft automatisch er folgen. Vorzugsweise wird die Meß- und Steuerelektronik noch an eine Programmiereinheit angeschlossen, die es erlaubt ver schiedene Reinigungsabläufe auszuwählen, oder Reinigungsparame ter, wie etwa den die Rückspülung auslösenden vorgegebenen Druckwert, zu verändern. Gegebenenfalls sind an den Zweiglei tungen Zweigventile angebracht, die ein selektives Reinigen der Filterelemente 3 zulassen. Auch die Steuerung der Zweigventile könnte durch die Meß- und Steuerelektronik erfolgen. Falls an jedem Filterelement 3 ein Differenz-Drucksensor vorgesehen ist, kann für jedes Filterelement 3 einzeln das Erreichen einer be stimmten Verschmutzung erkannt und anschließend durch das Schließen aller anderen Zweigventile genau das am meisten ver schmutzte Element gereinigt werden. Allerdings kann auf die Umschaltung mittels Ventilen verzichtet werden, wenn eine peristaltische Schlauchpumpe mit der Möglichkeit einer Dreh richtungsumkehr verwendet wird.

Eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform sieht gemäß Fig. 2 die Anordnung von Filterelementen 3 in regelmäßigen Ab ständen im wesentlichen in einer horizontalen Schicht des ge samten Aufnahmeraumes 2 vor. Diese Anordnung erhöht die gesamte wirksame Filterfläche und vergleichmäßigt auch die sich bei der Rückspülung bzw. der Druckluftreinigung von den Filterele menten 3 lösenden und sich unter diesen Filterelementen 3 an häufenden Fremdstoffablagerungen. Um die gesamte Filterfläche an die nötigen Durchflußmengen anzupassen, kann auch nur ein Teil der Filterelemente 3 eingesetzt sein.

Die Filterelemente 3 können sich beispielsweise senkrecht zur Schnittebene über die ganze Breite des Aufnahmeraumes 2 er strecken und so in seitlichen Führungen gehalten sein, daß sie leicht von oben einsetzbar und entfernbar sind. Der Anschluß der Filterelemente 3 an die Zweigleitungen 7 wird dabei gege benenfalls so als Steckanschluß ausgebildet sein, daß die Zweigleitungen 7 nach dem Entfernen der Filterelemente 3 ver schlossen sind. Bei einer derartigen Ausführungsform ergibt sich der große Vorteil, daß die Filtervorrichtung immer in Betrieb bleibt, selbst beim Auswechseln von Filterelementen 3.

Fig. 3 zeigt den Aufbau eines Filterkastens 3. Dieser ist an wenigstens einer seiner durchgehenden Flächen, gegebenenfalls auch an mehreren davon, mit einem folienartig dünnen Mikrofil trationsfilter 3a bespannt. Dieses Filter 3a kann äußerst dünn sein, um ein Steckenbleiben und Festsetzen von Schmutzteilchen zu verhindern. Es hat sich gezeigt, daß eine Stärke von weniger als 200 µm, oft auch von weniger als 100 µm, ja sogar weniger als 50 µm ausreicht. Für feinere Partikel ist vorzugs weise eine Folienstärke von maximal 25 µm vorgesehen. Gerade für Abwässer, wie sie bei der Fahrzeugreinigung, insbesondere von Autos, anfallen, hat sich eine Folienstärke von etwa 10 µm in der Praxis als günstig erwiesen.

Wenn oben gesagt wurde, daß eine wesentliche Erkenntnis erfindungsgemäß darin liegt, daß die Filterstärke so gering sein soll, daß die Schmutzpartikel sich nicht daran bzw. darin festsetzen können, so versteht es sich, daß die Porengröße von Poren 19 einerseits möglichst einheitlich, d. h. in einem engen Spektrum liegend, sein soll, daß es anderseits aber vorteilhaft ist, wenn der Porendurchmesser zur Folienstärke in einem vernünftigen Verhältnis steht. Daher ist es vorteilhaft, wenn die Poren 19 maximal 100 µm Durchmesser besitzen, vorzugs weise maximal 50 µm, insbesondere maximal 20 µm. Gerade für die Fahrzeugreinigung, bei der oft ein sehr feiner Staub anfällt, ist eine Lochgröße von 0,45 bis 15 µm bevorzugt. Dabei können verschiedene Mikrofiltrationsfilter benutzt werden, beispiels weise solche, bei denen die Poren mittels eingelagerter Salze vorbestimmter Körnung erzeugt werden, wie dies die US-A- 4,196,070 vorschlägt. Bevorzugt sind allerdings Folien mit durch Strahlungsbeschuß erzeugten Poren.

Eine derart geringe Porengröße, und dies auch noch möglichst einheitlich, ist nur sehr schwer erzielbar. An sich ist es bekannt, auch Stahlfolien durch Beschuß mit Porenlöchern zu versehen, und es sind ebenfalls folienartig dünne Mikrofiltra tionsfilter aus Geweben bekannt, die eine einheitliche Porengröße aufweisen. Bevorzugt ist jedoch die Verwendung einer Kunststoffolie, einerseits, weil diese billiger ist, anderseits, weil Kunststoff den unter Umständen aggressiven Medien innerhalb der zu reinigenden Flüssigkeiten leichter widersteht. Polyesterfolien sind leicht in der oben angegebenen Stärke herstellbar, doch hat sich in der Praxis besonders Polycarbonat ausgezeichnet bewährt.

Um eine einheitliche Porengröße zu erhalten, die eine Anpassung an den jeweiligen Verwendungszweck erlaubt, ist es günstig, sie, wie erwähnt, durch Strahlung, z. B. auch durch Laserstrahlung, insbesondere aber durch Beschuß mit einer Korpuskularstrahlung, herzustellen. Derlei Verfahren sind an sich bekannt. Für Laborfilter wurde auch bereits die Verwendung der Kernspurtechnik vorgeschlagen, welcher Technik auch im vorliegenden Falle der Vorzug gegeben wird.

Nun ist es aber nicht einfach, solche an sich bekannten Mikro filtrationsfilter für die vorliegenden Zwecke einzusetzen. Vor allem werden dabei größere Flächen benötigt, wogegen die be kannten Laborfilter nur sehr schmal, z. B. in der Größe von etwa 3 cm, hergestellt werden. Demgegenüber beträgt erfindungs gemäß eine durchgehende Fläche vorzugsweise zumindest 300 cm², bevorzugt wenigstens 500 cm² - gemessen von Flächenrand zu Flächenrand - wobei die Gesamtfläche zweckmäßig mindestens 1 m², vorzugsweise mindestens 2 m², beträgt. Für eine Fahrzeug reinigungsanlage können, je nach deren Größe, sogar mehr als 2,5 m², z. B. 3-5 m² vorgesehen sein.

Das Mikrofiltrationsfilter 3a wird an seiner dem Aufnahmeraum zugekehrten Seite vorteilhaft von einem Gitter 20 abgestützt. Dieses Gitter 20 hat also keine Filtrierfunktion und kann deshalb relativ grobmaschig sein. Anderseits soll es engmaschig genug sein, daß es seine Trägerfunktion ausüben kann. Natür lich sind auch andere Typen von Trägern denkbar, wie mit gegen die Filterfläche gekehrten Rippen oder Vorsprüngen versehene Platten, die so Flüssigkeitskanäle bilden, doch sind solche Konstruktionen eher für die dem Aufnahmeraum abgekehrte Seite einsetzbar.

Um eine das Abreinigen erleichternde Beweglichkeit des Mikro filtrationsfilters 3a zu sichern, kann das Gitter 20 unver bunden bloß vor dem Folienfilter 3a liegen. Gerade in diesem Falle ist es aber vorteilhaft, an der der Abflußöffnung 5 zugekehrten Seite des dünnen Filters 3a einen Träger 21 vorzu sehen, der zweckmäßig mit dem Mikrofiltrationsfilter 3a über dessen Fläche, z. B. durch punktweise Verklebung, verbunden ist, so daß sich die Tragkräfte über die Fläche verteilen. Dieser innere Träger befindet sich also im Reinflüssigkeitsraum des Filterkastens 3, kann also weniger oder gar nicht der Gefahr des Festsetzens von Schmutzpartikeln ausgesetzt sein. Deshalb kann dieser innere Träger 21 zwar auch von einem Sieb, insbe sondere von einem Siebgewebe, gebildet sein, besteht aber vorzugsweise ebenfalls aus einer Filterbahn, wie etwa einem Faservlies. Damit ist aber auch die flächige Verbindung mit dem Mikrofiltrationsfilter 3a besonders einfach, insbesondere wenn das letztere aus Kunststoff besteht, so daß bekannte Schweiß methoden, wie Ultraschallschweißen, angewendet werden können.

Um die Adaption bestehender Aufnahmeräume so einfach wie möglich zu machen, werden die Filterkästen 3 vorteilhaft von oben her an einer Halteeinrichtung, z. B. an Querstangen 22, eingehängt. Für diesen Fall ist die Anbringung der Abfluß öffnung 5 an der Oberseite vorteilhaft, weil dann der Abfluß über eine von einem Schlauch gebildete Zweigleitung 7 erfolgen kann.

Je nach der Größe der Öffnungen des Gitters 20, es könnte hier auch ein grobes Sieb verwendet werden, kann es zu geringen Schmutzansätzen kommen. Um auch diese zu entfernen, ist dem jeweiligen Filter vorteilhaft eine Vibrationseinrichtung 23 zugeordnet. Günstig ist es, wenn eine Vibrationseinrichtung 23 wenigstens zwei Filtern 3 zugeordnet ist, insbesondere wenigstens der Hälfte der Filter 3 eines Aufnahmeraumes, wie dies aus Fig. 4 ersichtlich ist. Dabei kann die Vibrationseinrichtung 23 auf der Halteeinrichtung 22 angeordnet werden, so daß sich die Schwingungen von dort aus, z. B. über Hängebügel 24, elastisch auf die Filter 3 übertragen.

Die Fig. 4 veranschaulicht die Anordnung solcher aus Fig. 3 ersichtlicher Filterkästen in einem bevorzugt ausgestalteten Ausnahmeraum 2. Dieser weist eine relativ geringe Basisabmes sung oder Breite B im Vergleich zu seiner Höhe H auf, so daß die (hier nicht dargestellte) Pumpe 10 (vgl. Fig. 1, 2) bereits durch den so geschaffenen erhöhten hydrostatischen Druck unterstützt wird. Dementsprechend ist das Niveau der von oben über die obere Zulauföffnung eingefüllten, zu reinigenden Flüs sigkeit relativ weit oben, wobei dieses Niveau beispielshalber als strich-punktierte Linie 26 in Fig. 3 eingezeichnet ist.

Der Aufnahmebehälter 1 kann zur Begünstigung des Absetzens auch an seinen Wänden mit Vibrationseinrichtungen 123 versehen sein. Sein Boden mag gegen eine Seite (hier die Mitte) abgeschrägt sein, um den abgesetzten Schlamm einer Austrageinrichtung, wie einer Schlammpumpe 25, z. B. einer Exzenterschneckenpumpe oder einer Schneckenpumpe, zuzuführen, so daß ein kontinuierlicher Betrieb durchgeführt werden kann.

Im Rahmen der Erfindung sind zahlreiche Variationen denkbar; beispielsweise ließe sich die Erfindung auch zum Filtrieren von Getränken, wie Fruchtsäften, und anderen Flüssigkeiten einsetzen.

Claims

1. Verfahren zum Ausfiltrieren von in einer Flüssigkeit ent haltenen Fremdstoffen, durch Einleiten der Flüssigkeit in einen Aufnahmeraum (2) und Hindurchleiten der Flüssigkeit durch ein die Abflußöffnung (5) dieses Aufnahmeraumes (2) absperrendes, Poren aufweisendes Filter (3a), gekennzeichnet durch die Kombination der Merkmale:

a) es wird ein Mikrofiltrationsfilter (3a) mit vorbestimm ter, im wesentlichen einheitlicher Porengröße verwen det;
b) an der Seite der Abflußöffnung (5) wird ein Sog erzeugt, durch den die Fremdstoffe am Filter (3a) haften bleiben;
c) das Filter (3a) wird unter Ausübung einer darauf wirkenden Kraft abgereinigt;
d) das Filter (3a) wird während der Aufbringung von Sog und der Abreinigungskraft durch mindestens einen sich ent lang seiner Fläche erstreckenden flächigen Träger (20, 21) abgestützt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Abreinigung in Zeitabständen ein Fluid unter Druck in Gegenrichtung zur Richtung des Soges durch das Filter (3a) hindurchgeleitet wird, und daß vorzugsweise das unter Druck dem Filter zugeführte Fluid die gefilterte Flüs sigkeit ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die die Fremdstoffe enthaltende Flüssigkeit Abwasser, insbesondere Gewerbe- bzw. Industrieabwasser, z. B. aus der Fahrzeugreinigung, ist.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem eine Zulauf- (4) und eine Ablauföffnung (5) zu bzw. aus einem Aufnahmeraum (2) aufweisenden Flüssigkeitsbehälter (1), wobei zwischen Ablauföffnung (5) und Aufnahmeraum (2) mindestens ein Poren aufweisendes Filter (3a) vorgesehen ist, gekennzeichnet durch die Kombination der Merkmale:

a) das Filter (3a) ist ein Mikrofiltrationsfilter mit vorbestimmter, im wesentlichen einheitlicher Porengröße;
b) an die Abflußöffnung (5) ist wenigstens eine Saugpumpe (10) angeschlossen bzw. anschließbar;
c) es ist eine Einrichtung zum Beaufschlagen des Filters (3a) mit einem Fluid unter Druck in Gegenrichtung zur Richtung des Soges der Saugpumpe (10) vorgesehen;
d) das Folienfilter ist durch mindestens einen sich parallel zu seiner Fläche erstreckenden flächigen Träger (20, 21) abgestützt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Abreinigungseinrichtung wenigstens eines der folgenden Merkmale besitzt:

a) sie weist eine ein Fluid in Gegenrichtung zur Richtung des Soges der Saugpumpe (10) fördernde Einrichtung auf, wobei vorzugsweise zum Reinigen des jeweiligen Filters (3a) eine mit der Auslaßöffnung (5) verbundene Druckpumpe vorgesehen, vorzugsweise die Saugpumpe (10), insbesondere eine Schlauchpumpe, durch eine Umschalteinrichtung auf Druck umschaltbar ist und/oder eine Druckluftvorrichtung (11) bestehend aus einer Druckluftquelle (15) bzw. einem Druckluftakkumulator (16) vorgesehen ist;
b) sie weist eine Vibrationseinrichtung (23) auf, die vorzugsweise wenigstens zwei Filtern (3) gemeinsam ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (21) mit dem Mikrofiltrationsfilter (3a) über dessen Fläche, beispielsweise durch Klebung, Schweißung od. dgl., verbunden ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch ge kennzeichnet, daß eine Mehrzahl von Mikrofiltrations filtern (3a) innerhalb des Aufnahmeraumes (2) angeordnet sind, und daß jedes dieser Filter (3a) mit einer Auslaß leitung (7) verbunden ist, die vorzugsweise an eine gemein same Auslaßsammelleitung (8) angeschlossen sind, wobei zweckmäßig die Saugpumpe (10) innerhalb der Auslaß sammelleitung (8) angeordnet ist, und daß vorzugsweise innerhalb des Aufnahmeraumes (2) mindestens zwei Mikrofil trationsfilter (3a) unterschiedlicher Porengröße ange ordnet sind.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch ge kennzeichnet, daß der flächige Träger von einem an der der Auslaßöffnung (5) zugekehrten Seite des Filters (3a) ange ordneten Filter, Sieb od. dgl. (21) und/oder von einem an der dem Aufnahmeraum zugekehrten Gitter (20) gebildet ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch ge kennzeichnet, daß das Filter (3a) mindestens eines der folgenden Merkmale besitzt:

a) es weist wenigstens eine durchgehende Fläche von zumindest 300 cm², vorzugsweise wenigstens 500 cm² - gemessen von Flächenrand zu Flächenrand - auf;
b) die Gesamtfläche des Folienfilters innerhalb des Auf nahmeraumes beträgt zumindest 1 m², vorzugsweise minde stens 2 m², insbesondere mehr als 2,5 m², z. B. 3-5m²;
c) die im wesentlichen einheitliche Porengröße beträgt weniger als 100 µm, vorzugsweise maximal 50 µm, insbeson dere maximal 20 µm, z. B. 0,45 bis 15 µm;
d) das Mikrofiltrationsfilter (3a) ist in einer wenigstens hauptsächlich vertikalen Ebene angeordnet;
e) das Mikrofiltrationsfilter weist eine Stärke von weniger als 200 µm, vorzugsweise maximal 100 µm, insbe sondere maximal 50 µm, gegebenenfalls maximal 25 µm, bevorzugt von etwa 10 µm auf;
f) das Filter (3a) begrenzt eine mit der Auslaßöffnung verbundene, vorzugsweise kastenartige, insbesondere modulartig in den Aufnahmeraum wahlweise einsetzbare, Kammer (6) zumindest teilweise;
g) das Filter (3a) weist Poren im wesentlichen einheit licher Porengröße auf, die durch Beschuß mit einer Strahlung hergestellt sind, vorzugsweise einer Korpus kularstrahlung, insbesondere mittels der Kernspur technik;
h) das Mikrofiltrationsfilter (3a) besteht aus einem Kunststoff, wie einem Polyester oder einem Poly carbonat.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch ge kennzeichnet, daß der Aufnahmeraum (2) eine größere Höhe (H) als Breite (B) besitzt.