DE19941706B4

DE19941706B4 - Method for discharging granular or granular bulk material of a fixed or floating bed filter from a container

Info

Publication number: DE19941706B4
Application number: DE19941706A
Authority: DE
Inventors: Christoph Sternel
Original assignee: Sternel Christoph Dipl-Ing
Current assignee: Sternel Christoph Dipl-Ing
Priority date: 1999-09-02
Filing date: 1999-09-02
Publication date: 2011-03-17
Anticipated expiration: 2019-09-03
Also published as: DE19941706A1

Abstract

Verfahren zum vollständigen Austragen körnigen oder granularen Schüttguts (2) eines Fest- oder Schwebebettfilters aus einem zylindrischen, flüssigkeitsgefüllten Behälter (1) mit mindestens einem Kolonnenboden (5), bei dem durch Eindüsen eines flüssigen oder gasförmigen Mediums die Flüssigkeitssäule im Behälter (1) in Rotation versetzt wird, wobei das Schüttgut (2) rotationsbedingt durch die entstehende Sekundärströmung in die Behältermitte transportiert wird, wo es über ein zentrales Austragsrohr abgezogen wird, wobei durch weitestgehenden Verzicht auf Einbauten im Normalbetrieb eine homogene, totzonenfreie Durchströmung des Schüttguts (2) erreicht wird und der Behälter (1) zur Entleerung nicht geöffnet werden muss (Fig. 1).Process for the complete discharge of granular or granular bulk material (2) of a solid or floating bed filter from a cylindrical, liquid-filled container (1) with at least one column tray (5), in which the liquid column in the container (1) is injected into a liquid or gaseous medium Rotation is displaced, whereby the bulk material (2) is transported due to the rotation by the resulting secondary flow into the middle of the container, where it is drawn off via a central discharge pipe, whereby a homogeneous, dead zone-free flow through the bulk material (2) is achieved by largely dispensing with internals in normal operation and the container (1) does not have to be opened for emptying (Fig. 1).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum vollständigen Austragen körnigen oder granularen Schüttguts eines Fest- oder Schwebebettfilters aus einem zylindrischen, flüssigkeitsgefüllten Behälter.The invention relates to a method for completely discharging granular or granular bulk material of a fixed or floating bed filter from a cylindrical, liquid-filled container.

Fest- oder Schwebebettfilter bestehend aus körnigem oder granularem Schüttgut dienen zum Behandeln von Flüssigkeiten, um diese zu reinigen. Ein bekanntes Beispiel hierfür ist die Entsalzung von Wasser zur Herstellung von Reinstwasser. Hierbei werden unterschiedlichste Schüttgüter verwendet. Soll eine Flüssigkeit beispielsweise nur von ungelösten Stoffen sehr grob gereinigt werden, kann der Festbettfilter aus Sand bestehen, es handelt sich dann also um einen grob filternden Sandfilter, mit welchem grobe Wasserverunreinigungen entfernt werden können. Daneben sind als Fest- oder Schwebebettfilter auch solche bekannt, die reversibel gelöste Stoffe (z. B.. Kationen oder Anionen) austauschen. Diese körnigen oder granularen Ionenaustauschharze nutzt man vor allem zur Wasseraufbereitung, z. B. zur Enthärtung, zur Vollentsalzung, zur Entkarbonisierung oder aber zur Dekontaminierung sowie zur Abwasserbehandlung vornehmlich in der Galvano- und Kerntechnik. Auch eine Verwendung zur Metallgewinnung im Rahmen der Hydrometallurgie und zur Reinigung von Lösungen sind bekannt. Das Arbeitsprinzip dieser Ionenaustauscher ist derart, dass der Flüssigkeit zu entziehende Ionen am Ionenaustauscherharz angelagert werden, im Gegenzug werden vom Schüttgut Austauschionen an die Flüssigkeit abgegeben. In der Regel befindet sich das Schüttgut, gleich welcher Art, in einem zylindrischen Behälter, der eine Drainage oder einen das Schüttgut tragenden Kolonnenboden, vornehmlich einen Düsenboden, aufweist. Die zu reinigende Flüssigkeit wird bei Festbettfiltern von oben zugeführt. Durch den Düsenboden tritt das gereinigte Wasser zum Klöpperboden hin aus und wird dort abgezogen.Fixed or floating bed filters consisting of granular or granular bulk material are used to treat liquids in order to clean them. A well-known example of this is the desalination of water for the production of ultrapure water. Here a wide variety of bulk materials are used. If, for example, a liquid is to be cleaned very roughly only from undissolved substances, the fixed-bed filter can be made of sand; it is then a coarse-filtering sand filter with which coarse water contamination can be removed. In addition, fixed or floating bed filters are also known which exchange reversibly dissolved substances (eg cations or anions). These granular or granular ion exchange resins are used primarily for water treatment, eg. B. for softening, demineralization, decarbonization or decontamination and for wastewater treatment primarily in electroplating and nuclear technology. Also, a use for metal extraction in the context of hydrometallurgy and for the purification of solutions are known. The working principle of these ion exchangers is such that ions to be removed from the liquid are deposited on the ion exchange resin, in return exchange ions are released from the bulk material to the liquid. As a rule, the bulk material, regardless of which type, is in a cylindrical container which has a drainage or a column bottom carrying the bulk material, primarily a nozzle bottom. The liquid to be purified is fed from above at fixed bed filters. Through the nozzle bottom, the purified water comes out to the dished bottom and is withdrawn there.

Bedingt durch die kontinuierliche Aufnahme der vom Wasser abgegebenen oder entzogenen Stoffe nimmt im Laufe der Zeit die Reinigungswirkung ab. In diesem Fall kann es erforderlich sein, das Schüttgut dem Behälter zu entnehmen und entweder zu reinigen, zu regenerieren oder gegen neues Schüttgut auszutauschen. Im Fall der externen Reinigung wird das Schüttgut in einen gleichermaßen ausgebildeten Behälter gegeben, wo es mit einer Regenerationslösung, beispielsweise Salzlösungen oder entsprechende Säuren oder Laugen, durchströmt wird und die Fremdionen oder sonstige Verunreinigungen wieder gegen die ursprünglichen Austausch-Ionen ausgetauscht werden. Nach Beendigung der Regeneration wird das Schüttgut auch diesem Behälter entnommen und dem eigentlichen Arbeitsbehälter zur Flüssigkeitsbehandlung wieder zugeführt.Due to the continuous absorption of the substances released or withdrawn by the water, the cleaning effect decreases over time. In this case, it may be necessary to remove the bulk material from the container and either clean, regenerate or replace it with new bulk material. In the case of external cleaning, the bulk material is placed in an equally trained container, where it is flowed through with a regeneration solution, such as salt solutions or corresponding acids or alkalis, and the foreign ions or other impurities are exchanged again for the original exchange ions. After completion of the regeneration, the bulk material is also removed from this container and fed back to the actual work container for liquid treatment.

Der Stand der Technik manifestiert sich derzeit in mehreren Ausführungsformen:
Entweder wird bei einem Behälter mit einem Düsenboden (oder einem anderen Kolonnenboden) das Schüttgut, bei dem es sich vornehmlich um organisches Ionenaustauscherharz handelt, über einen seitlichen, oberhalb des Düsenbodens befindlichen Abzug aus dem Behälter abgezogen. Das hat zur Folge, dass unterhalb der Abzugsöffnung zwischen den Düsen immer eine Restschicht an Schüttgut verbleibt und durch Öffnen des Behälters von Hand entfernt werden muss. Oder bei Wiederbefüllung verbleibt eine gewisse Restmenge an belastetem Schüttgut im Behälter, wo es im Fall von Ionenaustauschern als Schüttgut eine Verunreinigungsquelle (Verkeimung, Organikaabgabe) darstellen kann.The state of the art currently manifests itself in several embodiments:
In the case of a container having a nozzle bottom (or another column bottom), either the bulk material, which is primarily organic ion exchange resin, is withdrawn from the container via a lateral trigger located above the nozzle bottom. This has the consequence that below the discharge opening between the nozzles always a residual layer of bulk material remains and must be removed by opening the container by hand. Or when refilling remains a certain residual amount of contaminated bulk material in the container, where it may represent a source of contamination (microbial contamination, organikaabgabe) in the case of ion exchangers as bulk material.

Oder der Schüttgutabzug erfolgt über mehrere, dezentrale Abzugsöffnungen im Düsenboden. Nachteilig bei dieser Abzugsmöglichkeit ist, dass stets eine beachtliche Schüttgutrestmenge im Behälter verbleibt. Aufgrund der Art des Abzuges sind im Behälter Strömungstotzonen vorhanden, in deren Bereich sich Schüttgut vornehmlich ansammelt. Das gesamte Strömungsprofil lässt ein vollständiges Ausspülen nicht zu. Auch hier muss die Restmenge an Schüttgut durch Öffnen des Behälters von Hand entfernt werden. Für das Verbleiben der Restmenge im Behälter gilt das oben Gesagte.Or bulk material removal takes place via several, decentralized discharge openings in the nozzle bottom. A disadvantage of this deduction option is that always a considerable bulk residue remains in the container. Due to the nature of the deduction, flow dead zones are present in the container, in the region of which bulk material predominantly accumulates. The entire airfoil does not permit complete rinsing. Again, the residual amount of bulk material must be removed by opening the container by hand. For the remaining amount in the container the above applies.

Eine dritte Möglichkeit sieht vor, auf einen Düsenboden zu verzichten und die Flüssigkeit aus dem unteren Behälterbereich über sternförmig angeordnete Düsenarme abzuführen. Diese Lösung ermöglicht zwar einen vollständigen Harzaustrag, aber es findet im Normalbetrieb keine homogene, vollständige Durchströmung des Festbettes mehr statt, so dass z. B. bei Ionenaustauschern deren Kapazität nicht in vollem Umfang genutzt wird und sich im unteren Behälterabschnitt ein inhomogenes, undefiniertes Strömungsprofil mit Strömungstotzonen ausbildet, welche eine Verkeimung begünstigt.A third possibility provides to dispense with a nozzle bottom and remove the liquid from the lower tank area via star-shaped nozzle arms. Although this solution allows a complete resin discharge, but it takes place in normal operation no homogeneous, complete flow through the fixed bed more, so that z. B. in ion exchangers whose capacity is not fully utilized and forms in the lower tank section an inhomogeneous, undefined flow profile with Strömungstotzonen which favors microbial contamination.

Eine in dem Patent Nr. US 5,114,59 A beschriebene Möglichkeit zur Rückspülung einer Granulatfilterfüllung in einem Rundbehälter mit oben und unten angeordneten Siebböden sieht vor, das verunreinigte Granulat durch Einströmen einer Reinigungsflüssigkeit in den Bereich oberhalb des unteren Siebbodens durch die entstehende Ringströmung nach oben anzuheben und intensiv zu vermischen, um durch die Turbulenzen die Verschmutzungen vom Filtergranulat abzulösen. Die Siebböden halten das Filtermaterial zurück, so dass nur die mit den Verunreinigungen beladene Reinigungsflüssigkeit über die gesamte Fläche der Siebböden austritt und zentral oben und unten aus dem Behälter abgezogen wird. Das hier beschriebene Verfahren bietet lediglich die Möglichkeit einer möglicherweise verbesserten Filterrückspülung. Es ist jedoch nicht geeignet, das Filtergranulat auf hydraulischem Weg vollständig aus dem Behälter auszuspülen. Wenn man die oberhalb des unteren Siebbodens einmündenden Spülstutzen zum Absaugen nutzen würde, ergäben sich die bei der ersten Möglichkeit beschriebenen Nachteile einer Restschicht des Schüttgutes auf dem unteren Siebboden.One in the patent no. US 5,114.59 A described possibility for backwashing a granulate filter filling in a round container with top and bottom sieve plates provided to raise the contaminated granules by inflowing a cleaning liquid in the area above the lower sieve through the resulting ring flow upwards and mix intensively to the soils by the turbulence detach from the filter granules. The sieve trays hold back the filter material, so that only the cleaning liquid loaded with the impurities escapes over the entire surface of the sieve trays and is withdrawn centrally from above and below from the container. The method described here merely offers the possibility of a possibly improved filter backwashing. It is not suitable, however Rinse filter granules completely out of the container by hydraulic means. If one were to use the scavenging pipe opening in above the lower sieve bottom for suction, the disadvantages of a residual layer of the bulk material described on the first possibility would result on the lower sieve bottom.

Der Erfindung liegt damit das Problem zugrunde, ein Verfahren anzugeben, das auf einfache und sichere Weise den vollständigen Austrag körnigen oder granularen Schüttguts eines Fest- oder Schwebebettfilters aus einem zylindrischen, flüssigkeitsgefüllten Behälter mit mindestens einem Kolonnenboden ermöglicht, ohne den Behälter öffnen zu müssen und ohne im Normalbetrieb die Nutzung der Leistungsfähigkeit des Schüttgutes durch Einbauten negativ zu beeinflussen, sondern eine gleichmäßige Durchströmung innerhalb des Behälters ohne Strömungstotzonen zu realisieren.The invention is therefore based on the problem to provide a method that allows the complete discharge grainy or granular bulk material of a fixed or floating bed filter from a cylindrical, liquid-filled container with at least one column bottom in a simple and secure manner, without having to open the container and without In normal operation, the use of the efficiency of the bulk material by internals to adversely affect, but to realize a uniform flow within the container without Strömungstotzonen.

Dieses Problem wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen werden durch die Unteransprüche 2–5 ausgebildet.This problem is solved by a method according to claim 1. Advantageous embodiments are formed by the subclaims 2-5.

Infolge des erfindungsgemäß vorgesehenen Eindüsens eines flüssigen oder gasförmigen Mediums wird auf die im Behälter befindliche Flüssigkeitssäule, also das noch im Behälter verbliebene noch zu behandelnde Wasser/Feststoffgemisch od. dgl., ein Impuls übertragen, der bewirkt, dass sich die Flüssigkeitssäule und mit ihr das Schüttgut, auf das der Impuls des eingedüsten Impulsübertragsmediums gleichermaßen übertragen wird, in Rotation versetzt wird. Durch diese Rotation bildet sich im Behälter eine Sekundärströmung aus, die bewirkt, dass das Schüttgut in Richtung der Behältermitte wandert und sich dort ablagert, wo es über eine zentrale Austragsöffnung in der Behältermitte abgezogen wird. Durch das Eindüsen und die Rotation der Flüssigkeit ist gewährleistet, dass sämtliches Schüttgut im zylindrischen Behälter bewegt und zur Behältermitte transportiert wird, so dass ein vollständiger Austrag erreicht werden kann. Das erfindungsgemäße Verfahren kann für beinahe jedes Schüttgut in einem zylindrischen Behälter verwendet werden. Bevorzugte Anwendungen sind beispielsweise die externe Regeneration von Mischbett-Ionenaustauschern oder die Entfernung des Schüttgutes zwecks Ionenaustauscherharzwechsel bei Polisher-Mischbettaustauschern in der Wasseraufbereitung oder aber der hydraulische Austrag körniger Medien aus Behälterkolonnen mit Kolonnenböden.As a result of the inventively provided Eindüsens a liquid or gaseous medium is on the liquid column located in the container, that is still remaining in the container to be treated water / solid mixture od. Like., Transmitted a pulse that causes the liquid column and with it the Bulk material, to which the pulse of the injected pulse transmission medium is equally transmitted, is set in rotation. As a result of this rotation, a secondary flow is formed in the container, which causes the bulk material to migrate in the direction of the center of the container and settle there, where it is drawn off via a central discharge opening in the center of the container. The injection and the rotation of the liquid ensures that all bulk material in the cylindrical container is moved and transported to the center of the container, so that a complete discharge can be achieved. The inventive method can be used for almost any bulk material in a cylindrical container. Preferred applications are, for example, the external regeneration of mixed bed ion exchangers or the removal of the bulk material for the purpose of exchanging the ion exchange resin in Polisher mixed bed exchangers in the water treatment or else the hydraulic discharge of granular media from tank columns with column bottoms.

Das Verfahren zeichnet sich durch eine wandseitige, bevorzugt in Nähe des Kolonnenbodens im Behälter angeordnete Düse aus, wobei natürlich auch mehrere Düsen um den Behälterumfang verteilt vorgesehen sein können. Der Kolonnenboden, in dessen Öffnungen im Fall eines Düsenbodens Düsen unterschiedlicher Gestalt befestigt sein können, über die einerseits die dem Behälter von oben zugeführte Flüssigkeit nach Durchsetzen des Festbettfilter-Schüttguts austreten kann, und der andererseits das Schüttgut selbst zurückhält, gewährleistet vorteilhaft eine optimale Strömungsverteilung über den Kolonnenquerschnitt, ohne durch Einbauten Strömungstotzonen oder nachteilige Verformungen des Strömungsprofils hervorzurufen, so dass eine vollständige Reinigungswirkung des Zulaufmediums möglich ist. Der Behälter kann, wie bereits ausgeführt, sowohl ein Ionenaustauschbehälter sein bzw. innerhalb einer Ionenaustauschanlage integriert sein, gleichermaßen kann es auch um einen Regenerationsbehälter für zu regenerierendes Festbettfilter-Schüttgut handeln, das Aufbauprinzip wie auch das Austragprinzip ist in jedem Fall das gleiche.The method is characterized by a wall-side, preferably in the vicinity of the column bottom arranged in the container nozzle, of course, a plurality of nozzles may be provided distributed around the container circumference. The bottom of the column, in the case of a nozzle bottom nozzles of different shapes can be attached, on the one hand, the container from the top supplied liquid can escape after passing through the fixed bed filter bulk material, and on the other hand, the bulk material itself retains, advantageously ensures optimal flow distribution over the column cross-section, without causing by internals Strömungstotzonen or adverse deformations of the airfoil, so that a complete cleaning effect of the feed medium is possible. The container may, as already stated, both be an ion exchange container or be integrated within an ion exchange system, equally it may also be a regeneration container for regenerated fixed-bed bulk material, the construction principle as well as the discharge principle is the same in each case.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des Erfindungsgedankens kann vorgesehen sein, dass der wenigstens einen Düse ein Filterelement nachgeschaltet ist, über welches eine im Normalbetrieb des Behälters im Behälter befindliche Flüssigkeit, die die rohrförmige, im Normalbetrieb mit Schüttgut gefüllte Düse durchsetzt, abgezogen werden kann, bei gleichzeitiger Rückhaltung des Schüttguts. Im Normalbetrieb des Behälters ist die rohrförmige Düse ebenfalls mit Schüttgut gefüllt, welches mittels des Filterelements zurückgehalten wird. Dieses Filterelement ist jedoch vorteilhaft flüssigkeitsdurchlässig, d. h., die in den Behälter einlaufende und durch das Schüttgut der Düse strömende Flüssigkeit kann über das Filterelement abgezogen werden. Dies hat den Vorteil, dass auch das in diesem Bereich befindliche Schüttgut stets durchströmt wird, so dass dort keine sich nachteilig auf das Gesamtsystem auswirkende Strömungstotzone entsteht. Die Qualität des Schüttguts im Bereich der Düse ist damit aufgrund des kontinuierlichen Durchspülens im Wesentlichen die gleiche wie im übrigen Behälter.According to an advantageous development of the inventive concept it can be provided that the at least one nozzle, a filter element is connected downstream of which a normal operation of the container in the container liquid that penetrates the tubular, filled in normal operation with bulk material nozzle, can be deducted, at the same time Retention of the bulk material. In normal operation of the container, the tubular nozzle is also filled with bulk material, which is retained by means of the filter element. However, this filter element is advantageously liquid-permeable, i. That is, the incoming liquid into the container and flowing through the bulk material of the nozzle liquid can be withdrawn through the filter element. This has the advantage that the bulk material located in this area is always flowed through, so that there is no flow dead zone which adversely affects the overall system. The quality of the bulk material in the region of the nozzle is thus substantially the same as in the rest of the container due to the continuous purging.

Weiterhin ist es erforderlich, die Flüssigkeit nach Durchströmen durch das Schüttgut zu kontrollieren. Um dies auf einfache Weise zu realisieren, kann dem Filterelement eine Einrichtung zur Aufnahme eines oder mehrerer physikalischer und/oder chemischer Parameter der durch das Filterelement tretenden Flüssigkeit zugeordnet sein, welche der Untersuchung der Flüssigkeit, also beispielsweise des behandelten Wassers, dient. Hierdurch kann einerseits dessen Qualität kontrolliert werden, andererseits kann auch rechtzeitig eine bevorstehende Erschöpfung des Schüttguts, also beispielsweise des oder der Ionenaustauscherharze feststellt werden. Infolge der Kopplung der Einrichtung mit dem Filterelement ist eine separate behälterseitige Zugangsmöglichkeit für diese Messeinrichtung nicht mehr erforderlich.Furthermore, it is necessary to control the liquid after flowing through the bulk material. In order to realize this in a simple manner, the filter element may be associated with a device for receiving one or more physical and / or chemical parameters of the liquid passing through the filter element, which serves to examine the liquid, for example the treated water. In this way, on the one hand, its quality can be controlled, on the other hand, an imminent exhaustion of the bulk material, ie, for example, of the ion exchange resins can also be detected in good time. As a result of the coupling of the device with the filter element, a separate container-side accessibility for this measuring device is no longer necessary.

Um das Schüttgut abziehen zu können, ist der Austragöffnung des Kolonnenbodens vorteilhaft ein Austragsrohr nachgeschaltet, über welches das Schüttgut abziehbar ist und das von der Austragöffnung abgehend nach unten aus dem Klöpperboden austritt. Nach einer zweckmäßigen Erfindungsausgestaltung kann dabei die offene Austragöffnung direkt in das im Normalfall mit Schüttgut gefüllten Austragsrohr münden, wobei das Austragsrohr in einen ersten Abzweig mündet oder einen ersten Abzweig aufweist, in dem ein Filterelement angeordnet ist, über welches eine im Normalbetrieb des Behälters im Behälter befindliche Flüssigkeit, die das im Austragsrohr befindliche Schüttgut durchströmt, abgezogen werden kann, bei gleichzeitiger Rückhaltung des Schüttguts, und der in einen zweiten Abzweig mündet oder dem ein zweiter Abzweig nachgeschaltet ist, in dem ein zum Abziehen des Schüttguts zu öffnendes Verschlusselement angeordnet ist. Bei dieser Ausgestaltung ist auch das Austragsrohr mit dem körnigen oder granularen Filterschüttgut gefüllt und wird mit zu behandelnder Flüssigkeit durchströmt, wobei auch hier, wie auch bei der Düse, ein Filterelement nachgeschaltet ist, über welches die durchströmende Flüssigkeit abgezogen werden kann. Auch hier ist mit besonderem Vorteil eine kontinuierliche Durchspülung des Schüttguts realisiert, so dass Strömungstotzonen vermieden werden. Soll das Schüttgut abgezogen werden, nachdem im oberen Teil des Behälters die Flüssigkeitssäule in Rotation versetzt wurde, ist lediglich das im zweiten Abzweig befindliche Verschlusselement, beispielsweise ein Ventil, zu öffnen, so dass das Schüttgut ausgetragen werden kann. Auch hier kann dem Filterelement eine Messeinrichtung zur Untersuchung der abgezogenen Flüssigkeit nachgeschaltet sein. Jedes der Filterelemente kann zweckmäßigerweise eine oder mehrere Filterdüsen umfassen, die ähnlich dem Funktionsprinzip beim Düsenboden einerseits einen Flüssigkeitsdurchtritt ermöglicht, andererseits aber das Schüttgut zurückhält. In order to be able to remove the bulk material, the discharge opening of the column bottom is advantageously followed by a discharge tube, via which the bulk material can be pulled off and exiting from the discharge opening downwards out of the dished bottom. According to an expedient embodiment of the invention, the open discharge opening can open directly into the normally filled with bulk discharge pipe, wherein the discharge pipe opens into a first branch or has a first branch, in which a filter element is arranged, via which a in normal operation of the container in the container located liquid, which flows through the bulk material located in the discharge, can be withdrawn, while retaining the bulk material, and which opens into a second branch or the second branch is followed, in which a closing element to be opened for removing the bulk material is arranged. In this embodiment, the discharge pipe is filled with the granular or granular filter bulk and is traversed with liquid to be treated, and here, as well as the nozzle, a filter element is connected downstream, via which the liquid flowing through can be removed. Again, a continuous flushing of the bulk material is realized with particular advantage, so that flow dead zones are avoided. If the bulk material is to be withdrawn after the liquid column has been set in rotation in the upper part of the container, only the closure element located in the second branch, for example a valve, is to be opened, so that the bulk material can be discharged. Again, the filter element may be followed by a measuring device for examining the withdrawn liquid. Each of the filter elements may expediently comprise one or more filter nozzles, which on the one hand, on the one hand, allows fluid to pass through, similar to the functional principle of the nozzle bottom, but on the other hand retains the bulk material.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus dem im folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiel sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the embodiment described below and with reference to the drawings. Showing:

1 eine Prinzipskizze einer erfindungsgemäßen Anlage mit einem Behälter, 1 a schematic diagram of a system according to the invention with a container,

2 eine vergrößerte Detailansicht des Bereichs II in 1, teilweise im Schnitt, und 2 an enlarged detail view of the area II in 1 , partly in section, and

3 eine vergrößerte Detailansicht des Bereichs III in 1. 3 an enlarged detail view of the area III in 1 ,

1 zeigt in Form einer Prinzipskizze einen Behälter 1, der zylindrischer Form ist. Bei dem Behälter 1 handelt es sich beispielsweise um einen Ionenaustauscherbehälter als Festbett. Die Höhe derartiger Behälter beträgt mehrere Meter, übliche Abmessungen liegen zwischen 2,5–5,0 m. Der Durchmesser liegt je nach Anwendungsfall im Bereich zwischen 0,5–1,5 m. Im gezeigten Beispiel befindet sich im Behälter 1 ein körniges oder granulares Schüttgut 2, welches einen Festbettfilter bildet. Bei dem Schüttgut 2 handelt es sich beispielsweise um ein organisches Ionenaustauscherharz, also ein Polymer mit darin eingebundenen, austauschbaren Ionengruppen. Im Behälter 1 befindet sich ferner eine zu behandelnde Flüssigkeit 3, die über einen Zulauf 4 von oben zugeführt wird (Pfeil A). Beispielsweise handelt es sich hier um zu entsalzendes Wasser. Während des Durchströmens erfolgt der Stofftransport für den Ionenaustausch durch Diffusion. Das Schüttgut 2 ruht auf einem Kolonnenboden 5 mit einer Vielzahl von Filterdüsen 6, die der Einfachheit halber nicht im Detail dargestellt sind. Durch diese Düsen kann einerseits die behandelte Flüssigkeit 3 nach unten zum Klöpperboden 7 hin austreten, andererseits wird hierdurch das Schüttgut 2 zurückgehalten. Der Düsenboden ist hier förderlich, da er das Strömungsverhalten und die Strömungsverteilung innerhalb des Behälters 1 vergleichmässigt. Über den Klöpperboden 7 wird die behandelte Flüssigkeit 3 über einen Abzugsstutzen 8 abgezogen, siehe Pfeil B. 1 shows in the form of a schematic diagram of a container 1 , which is cylindrical shape. At the container 1 For example, it is an ion exchange vessel as a fixed bed. The height of such containers is several meters, usual dimensions are between 2.5-5.0 m. The diameter is depending on the application in the range between 0.5-1.5 m. In the example shown is in the container 1 a granular or granular bulk material 2 which forms a fixed-bed filter. In the bulk 2 For example, it is an organic ion exchange resin, that is, a polymer having exchangeable ion groups incorporated therein. In the container 1 There is also a liquid to be treated 3 that have an inlet 4 supplied from above (arrow A). For example, this is water to be desalinated. During the passage through the mass transport for the ion exchange by diffusion takes place. The bulk material 2 resting on a column bottom 5 with a variety of filter nozzles 6 , which are not shown in detail for the sake of simplicity. On the one hand, the treated liquid can pass through these nozzles 3 down to the dished bottom 7 on the other hand, this is the bulk material 2 retained. The nozzle bottom is conducive here, as it the flow behavior and the flow distribution within the container 1 evened out. Over the dished bottom 7 becomes the treated liquid 3 via a drain neck 8th removed, see arrow B.

An der Behälterwand 19 sind an zwei einander gegenüberliegenden zwei Düsen 9 vorgesehen, die im Detail in 2 dargestellt sind. Jede Düse 9 ist rohrförmig ausgebildet, wobei das gewinkelte Düsenende derart bezüglich der Behälterwand 19 ausgerichtet ist, dass ein über die Düse 9 in das Behälterinnere einströmendes flüssiges oder gasförmiges Medium in einem spitzen Winkel zum Kolonnenboden 5 entlang der Behälterwand 19 eingedüst wird. Beispielsweise kann über die Düsen 9 Zulaufwasser eingedüst werden, welches den Düsen 9 über die Zulaufleitung 4, ein entsprechendes Mehrwegeventil 10 sowie die Düsenzulaufleitungen 11 zugeführt wird. Das mit hinreichendem Druck eingedüste Wasser bewirkt, dass die im Behälterinneren befindliche Flüssigkeitssäule samt dem Schüttgut 2 in Rotation versetzt wird, d. h., sie dreht sich um die zentrale Achse in der Behältermitte. Durch die entstehende Sekundärströmung am Boden wird erreicht, dass sich das Schüttgut 2 in der Behältermitte ansammelt bzw.. dort hin wandert. Um von dort abgezogen werden zu können, ist am Kolonnenboden 5 eine Austragsöffnung 12 vorgesehen, welche direkt in ein Austragsrohr 13 mündet. Das Austragsrohr 13 ist in einem Bodenstutzen 14 angeordnet und über mehrere O-Ringe 15 dichtend gehaltert. Das Austragsrohr 13 durchsetzt den Klöpperboden 7 sowie den dort angeordneten Ablaufstutzen 8, über welche die gereinigte Flüssigkeit 3 abgezogen wird. Dem Austragsrohr 13 ist in einem zweiten Ablauf 16 ein Verschlusselement 17 nachgeschaltet, welches zum Austragen des Schüttguts 2, welches beispielsweise dann ausgetragen werden muss, wenn es verbraucht ist, um gereinigt oder regeneriert zu werden oder gegen neues ausgetauscht werden soll, zu öffnen ist. Der Schüttgutaustrag ist durch den Pfeil C angedeutet.At the container wall 19 are on two opposite two nozzles 9 provided in detail in 2 are shown. Every nozzle 9 is tubular, wherein the angled nozzle end with respect to the container wall 19 Aligned that one over the nozzle 9 flowing into the container interior liquid or gaseous medium at an acute angle to the bottom of the column 5 along the container wall 19 is injected. For example, via the nozzles 9 Inlet water to be injected, which the nozzles 9 via the supply line 4 , a corresponding multi-way valve 10 as well as the nozzle inlet pipes 11 is supplied. The injected with sufficient pressure water causes the liquid column located inside the container together with the bulk material 2 is rotated, ie, it rotates about the central axis in the center of the container. The resulting secondary flow at the bottom ensures that the bulk material 2 accumulates in the middle of the container or .. wanders there. To be withdrawn from there is at the bottom of the column 5 a discharge opening 12 provided, which directly into a discharge pipe 13 empties. The discharge pipe 13 is in a ground socket 14 arranged and over several O-rings 15 held tightly. The discharge pipe 13 passes through the dished bottom 7 and the outlet pipe arranged there 8th over which the purified liquid 3 is deducted. The discharge pipe 13 is in a second process 16 a closure element 17 downstream, which for discharging the bulk material 2 which is to be discharged, for example, when it is consumed to be cleaned or regenerated or replaced with new one. The bulk material discharge is indicated by the arrow C.

Bedingt durch die Rotation sammelt sich das Schüttgut 2 in der Behältermitte an bzw.. wird in diese getrieben, so dass eine vollständiger Austrag möglich ist, ohne dass der Behälter 1 geöffnet werden muss. Der vollständige Austrag selbst kann über ein nicht näher gezeigtes Schauglas an der Behälterwand 19 beobachtet und kontrolliert werden.Due to the rotation, the bulk material collects 2 in the middle of the container, respectively, is driven into this, so that a complete discharge is possible without the container 1 must be opened. The complete discharge itself can via a sight glass not shown in detail on the container wall 19 be observed and controlled.

2 zeigt, wie bereits ausgeführt, in einer Detailansicht den Bereich II aus 1. Die Düse 9 besteht bevorzugt aus einem Kunststoffrohr, welches in einem Losflansch 18, der an einer an der Behälterwand 19 angeordneten Schauglasarmatur 20 angeordnet und über eine Dichtung 21 abgedichtet ist, drehbar gelagert ist. Dies ermöglicht es, im Bedarfsfall die Ausrichtung der Düse 9 bezüglich des Einströmwinkels zum Kolonnenboden 5 hin zu variieren, oder aber die Einströmrichtung zur anderen Seite hin zu wechseln, so dass sich auch die Rotationsrichtung der Flüssigkeitssäule und des Schüttgutes 2 ändert. 2 As already stated, shows area II in a detail view 1 , The nozzle 9 preferably consists of a plastic tube, which in a loose flange 18 The one at the tank wall 19 arranged sight glass fitting 20 arranged and over a seal 21 is sealed, is rotatably mounted. This makes it possible, if necessary, the alignment of the nozzle 9 with respect to the inflow angle to the bottom of the column 5 to vary, or to change the direction of inflow to the other side, so that also the direction of rotation of the liquid column and the bulk material 2 changes.

3 zeigt, wie beschrieben, in einer vergrößerten Detailansicht des Bereichs III in 1 die Austragsvorrichtung. Das Austragsrohr 13 ist, wie bereits beschrieben, kombiniert mit dem Ablaufrohr 8 angeordnet, es durchsetzt letzteres. Das Ablaufrohr 8 ist am Klöpperboden 7 über einen Losflansch 22 sowie eine Dichtung 23 an einem Blockflansch 24 des Klöpperbodens 7 befestigt. 3 shows, as described, in an enlarged detail view of the area III in 1 the discharge device. The discharge pipe 13 is, as already described, combined with the drainpipe 8th arranged, it permeates the latter. The drainpipe 8th is on the dished bottom 7 over a loose flange 22 as well as a seal 23 on a block flange 24 of the dished bottom 7 attached.

Wie die 2 und 3 zeigen, ist sowohl jede rohrförmige Düse 9 als auch das Austragsrohr 13 zum Schüttgut 2 hin nicht abgeschlossen, d. h., beide sind im Normalbetrieb des Behälters 1, wenn also zuzuführende Flüssigkeit 3 mit dem Festbettfilter behandelt werden soll, mit Schüttgut 2 gefüllt. Um zu vermeiden, dass sich in diesem Bereich nachteilige Strömungstotzonen bilden, wird jede Düse 9 wie auch der Austragstutzen 13 kontinuierlich mit über den Behälter 1 zugeführter gereinigter Flüssigkeit 3 durchspült. Damit eine tatsächliche Durchströmung stattfinden kann, sind den Düsen 9 wie auch dem Austragsrohr 13 Filterelemente 25 nachgeschaltet. Diese Filterelemente 25 umfassen eine oder mehrere Filterdüsen 26, die nach dem gleichen Prinzip arbeiten wie beim Düsenboden als Kolonnenboden 5. Einerseits kann von der jeweiligen Düse 9 bzw. dem Austragstutzen 13 einströmende Flüssigkeit 3 die Filterdüse 26 durchdringen und über entsprechende Ablaufleitungen 27 ablaufen, siehe Pfeile D, andererseits wird das Schüttgut 2 zurückgehalten. Die den Düsen 9 nachgeschalteten Filterelemente 25 sind diesen bevorzugt direkt nachgeschaltet, das dem Austragsrohr 13 nachgeschaltete Filterelement 25 befindet sich zweckmäßigerweise so nahe wie möglich an einem ersten Abzweig 28, in den das Austragsrohr 13 mündet. Soll das Schüttgut 2 abgezogen werden, so wird ein flüssiges oder gasförmiges Medium über die Filterelemente 25 unter Druck den Düsen 9 zugeführt (siehe Zulaufleitungen 11), so dass dort befindliches Schüttgut 2 in den Behälter 1 gespült wird und kein Rückstand verbleibt.As the 2 and 3 show is both each tubular nozzle 9 as well as the discharge pipe 13 to the bulk material 2 not completed, ie, both are in normal operation of the container 1 , so if liquid to be supplied 3 to be treated with the fixed bed filter, with bulk material 2 filled. In order to prevent adverse flow dead zones from forming in this area, each nozzle becomes 9 as well as the discharge nozzle 13 continuously with over the container 1 supplied purified liquid 3 flushed. For an actual flow to take place are the nozzles 9 as well as the discharge pipe 13 filter elements 25 downstream. These filter elements 25 include one or more filter nozzles 26 , which operate on the same principle as the nozzle bottom as a column bottom 5 , On the one hand, from the respective nozzle 9 or the discharge nozzle 13 inflowing liquid 3 the filter nozzle 26 penetrate and via appropriate drain lines 27 run off, see arrows D, on the other hand, the bulk material 2 retained. The nozzles 9 downstream filter elements 25 These are preferably directly downstream of this, the discharge pipe 13 downstream filter element 25 is conveniently as close as possible to a first branch 28 into the discharge pipe 13 empties. Shall the bulk material 2 are withdrawn, then a liquid or gaseous medium through the filter elements 25 under pressure the nozzles 9 supplied (see supply lines 11 ), so that there located bulk material 2 in the container 1 is rinsed and no residue remains.

Wie 1 ferner zeigt, sind den Filterelementen 25 Einrichtungen 29 zur Aufnahme physikalischer und/oder chemischer Untersuchungsparameter der abgezogenen Flüssigkeit 3 nachgeschaltet. Hierüber ist eine kontinuierliche Qualitätskontrolle der behandelten Flüssigkeit 3 möglich, wodurch auch Rückschlüsse auf den Zustand des Schüttguts 2 getroffen werden können.As 1 further shows are the filter elements 25 facilities 29 for recording physical and / or chemical examination parameters of the withdrawn liquid 3 downstream. This is a continuous quality control of the treated liquid 3 possible, which also provides conclusions about the condition of the bulk material 2 can be taken.

Abschließend ist darauf hinzuweisen, dass 1 lediglich eine Prinzipskizze darstellt. Selbstverständlich sind zur Regelung der Flüssigkeitsläufe weitere Verschluss- oder Ventilelemente vorgesehen, auf die es zur Erläuterung des Grundprinzips der Erfindung jedoch nicht ankommt. Das gleiche Prinzip der Schüttgutentleerung kann auch für Schwebebettfilter angewendet werden, die oberhalb der Schüttung einen zusätzlichen Kolonnenboden 5 enthalten, und die im Normalbetrieb von unten nach oben durchströmt werden. Ferner können im Behälter 1 auch mehrere Kolonnenböden, die jeweils Schüttgut 2 tragen, übereinander angeordnet sein, wie dies bei Schichtbettfiltern der Fall ist. Jedem Kolonnenboden 5 ist in diesem Fall jeweils wenigstens eine eigene Düse 9 zugeordnet, d. h. jede Flüssigkeitssäule samt Schüttgut 2 kann separat in Rotation versetzt werden. Zum Austragen des Schüttguts 2 der einzelnen Ebenen kann jedem Boden ein eigenes Austragsrohr 13 zugeordnet sein, wobei die Rohre unterschiedlich im Durchmesser sein können und ineinander verlaufen und gemeinsam am Klöpperboden 7 austreten. Alternativ kann von den oberen Böden jeweils ein Austragsrohr 13 über eine Umleitung zur nächsten unteren Schüttgutebene führen, so dass das Schüttgut 2 der darunter liegenden Ebene zugeführt wird und von dort über ein entsprechend geführtes Auftragsrohr wieder zur nächst niedrigen Ebene u. s. w.. Das Schüttgut 2 wird also von der jeweils höheren Ebene zur darunter liegenden geführt und an der untersten abgezogen.In conclusion, it should be noted that 1 only represents a schematic diagram. Of course, further closure or valve elements are provided for the regulation of the liquid flows, to which, however, it does not matter to explain the basic principle of the invention. The same principle of bulk material removal can also be used for floating bed filters, which above the bed an additional column bottom 5 contain, and are flowed through in normal operation from bottom to top. Furthermore, in the container 1 also several column bottoms, each bulk 2 wear, be stacked, as is the case with laminated bed filters. Every column bottom 5 in this case is at least one separate nozzle in each case 9 assigned, ie each liquid column including bulk material 2 can be rotated separately. For discharging the bulk material 2 Each floor can have its own discharge pipe on each floor 13 be assigned, wherein the tubes may be different in diameter and extend into each other and together on the dished bottom 7 escape. Alternatively, each of the upper floors a discharge pipe 13 via a diversion lead to the next lower bulk material level, so that the bulk material 2 the underlying level is fed and from there via a suitably guided contract pipe back to the next low level, etc. The bulk material 2 is therefore managed from the higher level to the lower level and subtracted at the lowest level.

Alternativ zum Einbringen von zu behandelnder Flüssigkeit 3 als Medium in das Behälterinnere, um die Flüssigkeitssäule in Rotation zu versetzen, kann über die Düsen 9 auch ein gasförmiges Medium, beispielsweise ein Inertgas wie Stickstoff, eingedüst werden. In diesem Fall wäre jede Düse 9 mit einer entsprechenden Gaszufuhrleitung verbunden.Alternatively to the introduction of liquid to be treated 3 as a medium in the container interior to make the liquid column in rotation, can through the nozzles 9 also a gaseous medium, for example an inert gas such as nitrogen, are injected. In this case, every nozzle would be 9 connected to a corresponding gas supply line.

Claims

Process for the complete discharge of granular or granular bulk material ( 2 ) of a fixed or floating bed filter made of a cylindrical, liquid-filled containers ( 1 ) with at least one column bottom ( 5 ), in which by injecting a liquid or gaseous medium, the liquid column in the container ( 1 ) is rotated so that the bulk material ( 2 ) is transported by the resulting, radially inwardly directed secondary flow even at a nozzle bottom completely to the center of the vessel, where it is via a central discharge opening (due to rotation) 12 ) by means of a discharge tube ( 13 ) is completely removed without the container ( 1 ), and that in normal operation, the internals required for the discharge ( 9 and 12 ) the flow profile of the container ( 1 ) ( 3 ) and avoid flow dead zones.

A method according to claim 1, characterized in that the liquid or gaseous medium at an acute angle to the nozzle bottom along the container wall ( 19 ) via at least one nozzle provided on the container side ( 9 ) is introduced.

A method according to claim 1, characterized in that the liquid or gaseous medium at an acute angle to the bulk material ( 2 ) carrying soil is introduced.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the liquid or gaseous medium is introduced continuously or pulsed.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that is used as the liquid medium, water or as a gaseous inert gas, in particular nitrogen.