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Beschreibung
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Filtrieren von Flüssigkeit,
insbesondere zum adsorptiven Abtrennen von G:l aus Wasser, wobei die Flüssigkeit
durch ein Filterbett aus körnigem Filtermaterial hindurchgeleitet wird.
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Filterbetten aus körnigem Material werden auch r'l# Tiefenfilter
bezeichnet, da sich der Filtervorgang nicht nur ir der Oberflächenschicht, sondern
in der ganzen Tiefe des il'ercettes innerhalb der zwischen Körnern gebildeten Zwischenräume
abspielt. Durch Anlagerung der abzutrennenden Substanz, z. B.
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Öl, an der Oberfläche der Körner erschöpft sich das rLitermaterial
und muß nach einiger-Zeit gereinigt oder ausgeweckselt werden. Es ist erwünscht,
, das Filtermaterial möglichst gleichmEßig und vollständig auszunutzen, um die Intervalle
zwischen den Reinigungen oder Auswechslungen des Filterbettes möglichst
zu
verlängern und um Kosten zu sparen. Es zeigt sich aber in der Praxis, daß sich verschiedene
Bereiche derartiger Filterbetten ungleichmäßig erschöpfen, und daß deshalb ein Filterbett,
das z. B, in seinem zentralen Bereich vorzeitig erschöpft ist, seine erforderliche
Reinigungswirkung bereits verloren hat und ausgewechselt werden muß, obwohl z. B.
randnahe Bereiche des Filterbettes noch aufnahmefähig wären.
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Ähnliche Erscheinungen ergeben sich z. B. bei Ionenaustau schern mit
körnigem Ionenaustauscherbett, die ebenfalls unter dem Begriff Filter im Sinne der
vorliegenden Anmeldung fallen sollen.
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Um das Filterbett möglichst gleichmäßig und vollständig auszunutzen,
ist es bekannt, es während der Filtration ständig oder in Intervallen zu bewegen,
z. B. durch mechanisches Umrühre#bder durch Aufwirbeln mittels Druckluft und/oder
Rückspülflüssigkeit. Ein derartiges Bewegen und Umwälzen des Filterbettes erfordert
aber eine erhebliche Energiezufuhr, bedeutet einen erheblichen apparativen Aufwand
für Rührelemente oder dgl., und hat den prinzipiellen Nachteil, daß durch die Bewegung
und gegenseitige Reibung der Körner des Filtermaterials Abrieb entsteht, der mit
der filtrierten Flüssigkeit fortgeschwemmt wird und anscflließend zurückgehalten
werden muß.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine bessere und gleichmäßigere Ausnutzung
des Filterbettes mit möglichst geringem Aufwand und ohne Abrieb zp erreichen.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist das erfindungsgemuoe Verfahren dadurch
gekennzeichnet, daß man während der Filtration Luft- oder Gasblasen durch das Filterbett
aufsteigen lädt.
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Es wurde überraschenderweise gefunden, da durch diese Luft- oder
Gasblasen eine besonders gleichmäßige Verteilung der zu filtrierenden Fl-ssigkeit
im Filterbett und infolge dessen eine sehr gleichmäßige Ausnutzung des Filter-aterials
in den verschiedenen Bereichen des Filterbettes erreicht wird.
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Diese Wirkung dürfte darauf beruhen, daß durch die aufsteigenden Luftblasen
die zwischen den Körnern des Filtermaterials gebildeten Fließkanäle für die Flüssigkeit
immer wieder kurzzeitig versperrt werden, so daß die Flüssigkeit gezwungen ist,
sith immer wieder neue, gerade nicht von Luftblasen versperrte Fließwege zu suchen
und dadurch gleichmäßig auch in "abseits" gelegene Bereiche des Filterbettes gelangt.
Auch wird die Verweilzeit der Flüssigkeit in dem Filterbett verlängert und dadurch
die Adsorptionswahrscheinlichkeit der darin enthaltenen Öltröpfchen oder dgl. erhöht.
Zusätzlich haben die Luftblasen den Effekt, daß feste oder gdlertartige Schmutzteilchen,
die sich in den Zwischenräumen des Filterbettes festsetzen können und dadurch den
eigentlichen adsorptiven Filterationsprozess stören können, wieder losgelöst und
dann mit der Flüssigkeit fortgeschwemmt werden.
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Die Flüssigkeit wird vorzugsweise im Gegenstrom oder Que#-strom zu
den aufsteigenden Luft. oder Gasblasen zugeführt, und die Zuführung der Luft- oder
Gaablasen erfolgt vorzugsweise
unter solchem Druck, daß dadurch
keine wesentliche Bewegung der einzelnen Körner des Filtermaterials verursacht wird.
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Die Erfindung sieht auch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
vor,mit einem Behälter mit einem Bett aus körnigem Filtermaterial sowie Zu- und
Ableitungen für das Hindurchleiten der Flüssigkeit durch das Filterbett, und diese
Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb oder im unteren Bereich des
Filterbettes Verteileinrichtungen für Luft oder Gas im Behälter vorgesehen sind,
die an eine Luft-oder Gaszufuhrleitung angeschlossen sind. Bei diesen Verteileinrlchtungen
kann es sich in an sich bekannter Weise um perforierte oder poröse Röhren, Kerzen
oder dgl. handeln.
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Das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der Erfindung sind besonders
geeignet zur Nachreinigung von ölverschmutztem Abwasser, das bereits einen üblichen
Ölabscheider durchlaufen hat Vorzugsweise ist die erfindungsgemäße Vorrichtung deshalb
einem Schwerkraftabscheider für Öl oder dgl. Leichtflüssigkeit nachgeschaltet, insbesondere
baulich mit ihm vereinigt, z. B.
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in Form eines den Ölabscheiderbehälter ringförmig umgebenden FilterbehältersO
Der Filterbehälter hat vorzugsweise eine hohe, schmale Form, wobei die höhe des
Filterbettes vorzugsweise mindestents doppelt so groß wie die Breite des Filterbettes
ist.
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AusSührungsSormen der Erfindung werden anhand der Zeichnungen näher
erläutert0
Figur 1 und 2 zeigen im Längsschnitt und in Draufsicht
eine Filtervorrichtung mit mehreren hintereinandergeschalteten Ads orptionsfiltern.
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Figur 3 und 4 zeigen im Längsschnitt und in Draufsicht eine mit einem
Schwerkraftabscheider baulich vereinigte Filter vorrichtung gemäß der Erfindung.
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Figur 5 zeigt in Diagrammform die Ergebnisse von Vergleichsversuchen.
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Die in Figur 1 dargestellte Filtervorrichtung besteht aus einer Vielzahl
von hintereinandergeschalteten Filterbehältern 1, 2, 3 usw., von denen jeder relativ
hoch und schmal ausgebildet ist. Jeder Filterbehälter 1, 2, 3 ist bis zu einer Füllhöhe
11 mit einem Filterbett 10 aus einem körnigen Filtermaterial gefüllt, z. B, mit
einem Granulat mit öladsorbierenden Eigenschaften. Im Bereich des Bodens jedes Filterbehälters
1, 2, 3 sind perforierte Röhren 12 verlegt, die an eine gemeinsame Luftzuführungsleitung
13 angeschlossen sind, so daß Luftblasen in dem Filterbett 10 aufsteigen, die sich
rasch über den ganzen Querschnitt des Filterbettes 10 verteilen.
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Die zu filtrierende Flüssigkeit wird einer Einlaufk#mmer 14 zugeführt
und gelangt von dieser über ein Uberlaufwehr 15 und eine sich daran anschließende
Leitfläche 16 in die Mitte des ersten Filterbehälters 1 und durchströmt das Filterbett
10 nach unten im Gegenstrom zu den Luftblasen. Die filtrierte Flüssig
keit
gelangt unter einer Tauchwand 17 hindurch in einanoteigkanal 18 und aus diesem über
ein weiteres Uberlaufwehr 15 mit anschließender Leitfläche 16 in die mitte des nächsten
Filterbehälters 2, usw. Wegen des Durchflußwiderstandes jedes Filterbettes 10 stellt
sich der Wasserspiegel in jedem Filterabteil (z. B. 2) niedriger ein als in dem
vorausgehenden Filterabteil ( z. B. 1). Aus dem letzten Filterbehälter gelangt die
nun vollständig gereinigte Flüssigkeit unter der Tauchwand 17 hindurch über ein
weiteres Uberlaufwehr 19 in die Ablaufleitung 20.
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Luftblasen, die sich unter den Leitflächen 16 der Filterbehälter 1,
2, 3 usw. ansammeln, können durch Entlüftungskanäle 21 entweichen.
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Bei der in Figur 3 und 4 gezeigten Vorrichtung ist im den trum der
Vorrichtung ein Schwerkraftabscheider 25 für Öl oder dgl. Leichtflüssigkeit angeordnet,
dem die zu reinigende Flüssigkeit, insbesondere ölverschmutztes Abwasser, über eine
Leitung 26 und unter einer Tauchwand 27 hindurch zugeführt wird.
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Der Abscheider 25 ist so bemessen, daß die Flüssi#it in ihm eine ausreichende
Verweilzeit hat, so daß sich durch die Schwerkraft die Öltröpfchen oder dgl.absondern
und in Form einer zusainmenhängenden Ölschicht 28 auf der Oberfläche schwimmen.
Eine Restmenge von Öl, die in Form besonders kleiner Tröpfchen oder auch in emulgierter
Form vorliegt, ist jedoch auf diese Weise nicht abtrennbar. Um auch diese Restmenge
von Öl abzutrennen, ist dem Abscheider 25 ein adsorptives Clfilter 30 nachgeschaltet,
welches den Abscheider 25 ringförmig umgibt. Das Abwasser wird aus dem Abscheider
25 auf dem gan-
zen Umfang unter einer Tauchwand 31 hindurch über
einen Steigkanal 32 und ein überlaufwehr 33 mit anschließender Leitfläche 34 in
die Mitte des ringförmigen Filterbehälters 30 geleitet und durchfließt in diesem
von oben nach unten ein Bett 35 aus körnigem Filtermaterial mit öladsorbierenden
Eigenschaften. In diesem Filterbett 35 ist im Bodenbereich des #ilterbeh-'%lters
20 ein perforiertes Rohr 3E verlegt, welches an eine ( nicht dargestellte) Druckluftleitung
angeschlossen ist, usm Luftblasen 37 in dem Filterbett 35 aufsteigen zu lassen.
Das vom restlichen Öl nun im wesentlichen vollständig gereinigte wasser wird auf
dem ganzen Umfang des Filterbehalters 30 unter einer Tauchwand 38 hindurch über
einen Steigkanal 39 und über ein berlaufwehr 40 in eine Abzugsrinne 41 abgezogen,
aus der es in eine Abzugsleitung 42 fließt, Zur Veranschaulichung des mit der Erfindung
erzielten Effektes wurden Versuche durchgeführt, bei denen eine abgemessene Abwassermenge,
deren Ölverschmutzung bekannt war, im Kreislauf immer wieder durch denselben, mit
einem b#ett aus Filtermaterial gefüllten Filterbehälter gepuiiptwurde. Die Restverschmutzung
des den behälter verlassenden Wassers wurde in Abständen von 10 Minuten gemessen,
und die Ergebnisse sind in Figur 5 aufgetragen. Kurve A wurde bei konventioneller
Filtration ohne Zuführung von Luftblasen genessen, kurve B bei Zuführung von Luftblasen
zu dem Filterbett. Aus einen Vergleich der Kurven A und B erkennt man , daß durch
die Zuführung von Luftblasen eine wesentlich schnellere Abnahme der
Restverschmutzung
des Wassers erzielt wird, d. h. da3 in kürzerer Zeit mehr Öl in dem Filter adsorbiert
wird. Auch die sich nach längerer Filtrationszeit einstellende Restverschmutzung,
die auch durch noch längere Filtration nicht mehr wesentlich unterschritten werden
kann, liegt bei Filtration ohne Luftblasen (Kurve A) wesentlich höher als bei Filtration
mit Luftblasen (Kurve B). Dies bedeutet, daß durch die Einleitung der Luftblasen
eine wesentlich wirksame re und gleichmäßigere Ausnutzung des Filtermaterials erzielt
wird.
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Ein besonders bevorzugter Anwendungsfall der Erfindung ist die Entölung
von Kondenswasser, das bei Luftkompressoranlagen anfällt. I-Iier ist die zum Erzeugen
der Luftblasen benötigte Druckluft ohnehin vorhanden und braucht lediglich vom Kompressor
abgezweigt und gedrosselt zu werden.
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