DD228453A1

DD228453A1 - METHOD FOR FILTRATION OF LIQUIDS

Info

Publication number: DD228453A1
Application number: DD26399184A
Authority: DD
Inventors: Peter Ott; Christian Pueschel
Original assignee: Wassertech Forschung
Priority date: 1984-06-08
Filing date: 1984-06-08
Publication date: 1985-10-16

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Filtration ueber eine koernige Filterschicht. Sie ist insbesondere zur Oberflaechenfiltration von Fluessigkeiten geeignet, die Feindisperse Inhaltsstoffe, wie z. B. Algen oder Staerkekoerner, enthalten. Ziel der Erfindung ist es, ein Filtrationsverfahren zu entwickeln das bei hoher Belastbarkeit auch die feindispersen Inhaltsstoffe abtrennt. Erfindungsgemaess wird die feinkoernige Filterschicht in vorbestimmten Abstaenden ohne Unterbrechung des Filtrationsprozesses im uebrigen Filterbereich in einer ueber den Filter wandernden begrenzten Zone z. B. durch eine rotierende Waschtrommel mechanisch aufgewirbelt. Im Bereich der Aufwirbelung wird in der Filterschicht eine aufwaerts gerichtete Stroemung erzeugt. Auf der Filterschicht wird ein feindisperses Material abgelagert, das eine hoehere Absetzgeschwindigkeit als die abzutrennenden Inhaltsstoffe aufweist.The invention relates to a method for filtration over a granular filter layer. It is particularly suitable for surface filtration of liquids, the fine dispersion ingredients such. As algae or starch cores included. The aim of the invention is to develop a filtration process which separates the finely dispersed ingredients at high load capacity. According to the invention, the fine-grained filter layer is spread at predetermined intervals without interruption of the filtration process in the remaining filter area in a limited zone z passing over the filter. B. mechanically swirled by a rotating washing drum. In the area of fluidization, an upward flow is generated in the filter layer. On the filter layer, a finely dispersed material is deposited, which has a higher settling speed than the ingredients to be separated.

Description

Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Filtration über eine körnige Filterschicht. Sie ist insbesondere in der Wasserversorgung und Abwasserbehandlung sowie zur Wertstoffrückgewinnung und Kreislaufnutzung von Wasser einsetzbar. Die Erfindung eignet sich besonders für die Filtration von Flüssigkeiten mit sehr feindispersen Inhaltsstoffen, wie z. B. Algen oder Stärke.The invention relates to a method for filtration through a granular filter layer. It can be used in particular in the water supply and wastewater treatment as well as for the recovery of valuable substances and circulation of water. The invention is particularly suitable for the filtration of liquids with very finely dispersed ingredients such. B. algae or starch.

Characteristic of the known technical solutions

Zur Filtration von Flüssigkeiten werden in vielen Fällen körnige Filterschichten, z. B. aus Sand, eingesetzt. In der Wasserbehandlung wird im wesentlichen nach zwei Filtrationsverfahren gearbeitet: Die vor allem für die Grundwasseranreicherung verwendeten Langsamsandfilter arbeiten auf Grund ihres feinen Korns als Oberflächenfilter. Da sich hier sehr schnell eine Kolmationsschicht ausbildet, werden auch bei den bisher möglichen Regenerierintervallen von 14 Tagen nur durchschnittliche Filterleistungen von 4...6m/d erreicht. Eine häufigere Regenerierung ist bei den bekannten Geräten nicht möglich, da die Filter während der Regenerierung außer Betrieb gesetzt werden müssen.For filtration of liquids in many cases granular filter layers, for. B. sand, used. In the water treatment, essentially two filtration processes are used: The slow sand filters, which are mainly used for groundwater recharge, work as surface filters due to their fine grain. Since a colmation layer forms very quickly here, only average filter performances of 4 to 6 m / d are achieved even with the possible regeneration intervals of 14 days. A more frequent regeneration is not possible in the known devices, since the filters must be put out of service during the regeneration.

Zur Reinigung der obersten Sandschicht in Versickerungsbecken oder Langsamsandfiltern sind verschiedene Verfahren bekannt. Diese arbeiten entweder mittels mechanischer Abschabvorrichtung oder hydromechanisch. Bei einer bekannten Einrichtung wird der Sand über die ganze Beckenbreite mit Wasserstrahlpumpen aufgenommen, innerhalb des Gerätes mittels eines Fliehkraftabscheiders vom Schlammwasser getrennt und anschließend wieder eingebaut. Das Schlammwasser wird abgeleitet. Diese Einrichtung ist sehr aufwendig und kompliziert. Die Reinigung unter Wasser bei laufendem Betrieb ist nicht möglich. Weiterhin ist eine Einrichtung bekannt, bei der die obere Sandschicht durch Wasserstrahlen aufgewirbelt wird und in einer Beruhigungskammer abgesetzt wird, während die spezifisch leichteren Schmutzstoffe mit dem Wasserstrom aus dem Filterbereich hinausgeführt werden. Der Gesamtprozeß läuft unter dem Filterüberstau ab.Various methods are known for cleaning the uppermost layer of sand in infiltration basins or slow sand filters. These work either by mechanical scraper or hydromechanical. In a known device, the sand is taken over the entire pool width with water jet pumps, separated within the unit by means of a centrifugal separator from the sludge water and then reinstalled. The muddy water is drained off. This device is very complicated and complicated. Underwater cleaning during operation is not possible. Furthermore, a device is known in which the upper layer of sand is whirled up by water jets and deposited in a settling chamber, while the specific lighter contaminants are carried out with the flow of water from the filter area. The total process will take place under the filter overflow.

Die Nachteile bei dieser Vorrichtung sind darin zu sehen, daß durch die hydraulische Aufwirbelung die Gefahr der Tiefenverschmutzung des Filterbettes nicht ausgeschlossen ist und eine ungleichmäßige Oberfläche entsteht, die durch zusätzliche Vorrichtungen abgeglichen werden muß. Der bereits konzentrierte Schlamm wird wieder verdünnt, wodurch eine aufwendige Nachbehandlung erforderlich wird. Für die Entnahme des Spülwassers aus dem Filterüberstau darf dieser eine gewisse Mindesttiefe nicht unterschreiten.The disadvantages of this device can be seen in the fact that the risk of deep contamination of the filter bed is not excluded by the hydraulic fluidization and creates a non-uniform surface, which must be balanced by additional devices. The already concentrated sludge is diluted again, whereby a complex post-treatment is required. For the removal of the rinsing water from the filter overflow this may not fall below a certain minimum depth.

Es sind ferner Einrichtungen bekannt, bei denen auf das Filterbett ein nach unten offener Kasten aufgesetzt wird, aus dem die hydraulisch aufgewirbelten Schmutzstoffe abgezogen werden. Dabei wird aus dem Kasten mehr Wasser abgeführt, als für die hydraulische Aufwirbelung zugeführt wird. Das Schmutzwasser wird z. B. mittels Unterdruck abgezogen. Nachteilig ist vor allem der hohe Wasserverbrauch für die hydraulische Aufwirbelung und das gering konzentrierte Spülwasser.There are also known devices in which a downwardly open box is placed on the filter bed, from which the hydraulically fluidized contaminants are removed. In this case, more water is discharged from the box, as is supplied for the hydraulic fluidization. The dirty water is z. B. deducted by means of negative pressure. The disadvantage is especially the high water consumption for the hydraulic fluidization and the low-concentration rinse water.

Da die feinkörnigen Langsamsandfilter eine weitaus bessere Reinigungswirkung als die Schnellfilter üblicher Bauart erreichen, kann in vielen Fällen auf ihren Einsatz nicht verzichtet werden. Zur Erzielung einer hohen Filterleistung werden überwiegend von unten mit Wasser oder mit Wasser und Luft rückspülbare Schnellfilter eingesetzt. Diese arbeiten als Tiefbettfilter mit Filtergeschwindigkeiten von über 4m/h. Der mit diesen Schnellfiltern, die mit Grobsand- oder Kiesfilterschichten arbeiten, erreichbare Reinigungsgrad ist geringer als bei Langsamsandfiltem mit Filterschichten aus Feinsand. Der Aufwand für die Rückspülung ist sehr hoch. Es ist weiterhin erforderlich, ein enges Filterkornspektrum einzusetzen, da sich sonst das feinere Korn auf der Filteroberfläche ablagert und hohen Druckverlust erzeugt.Since the fine-grained Langsamsandfilter achieve a much better cleaning effect than the quick filter conventional design, can not be waived their use in many cases. To achieve a high filter performance, backwashable quick filters are predominantly used from below with water or with water and air. These work as deep bed filters with filter speeds of over 4m / h. The degree of cleaning achievable with these quick filters, which work with coarse sand or gravel filter layers, is lower than with slow sand filters with filter layers of fine sand. The effort for backwashing is very high. It is also necessary to use a narrow filter grain spectrum, since otherwise the finer grain deposits on the filter surface and generates high pressure loss.

Bei der Anwendung von Schnellfiltern können feindisperse Stoffe, wie z. B. Algen, nur bei Zugabe von Flockungsmitteln entfernt werden.When using quick filters, finely dispersed substances, such as. As algae, only be removed with the addition of flocculants.

Langsamsandfilter gewährleisten auf Grund der sich aufbauenden Sekundärfilterschicht eine hochgradige Abtrennung auch feindisperser Stoffe. Bei einem kurzen Reinigungszyklus, wie er für eine hohe Filterleistung notwendig ist, kommt es aber nur in begrenztem Maße zur Ausbildung der Sekundärfilterschicht.Slow sand filters ensure a high degree of separation even of finely dispersed substances due to the building up secondary filter layer. In a short cleaning cycle, as it is necessary for a high filter performance, but it is only to a limited extent to the formation of the secondary filter layer.

Object of the invention

Ziel der Erfindung ist es, einen Filter aus körnigem Material zu entwickeln, der bei hoher Belastbarkeit auch die Abtrennung feindisperser Stoffe gewährleistet.The aim of the invention is to develop a filter of granular material, which ensures the separation of finely dispersed substances at high load capacity.

Explanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Filtration durch eine feinkörnige Filterschicht zu entwickeln, wobei diese Filterschicht ohne Unterbrechung des Betriebes oberflächlich unter dem Filterüberstau gereinigt wird. Dabei ist zu gewährleisten, daß sich unmittelbar nach der Reinigung eine Sekundärfilterschicht bildet, um feindisperse Inhaltsstoffe aus der Flüssigkeit abzutrennen.The invention has for its object to develop a method for filtration through a fine-grained filter layer, said filter layer is cleaned without interruption of the operation superficially under the filter overflow. It must be ensured that immediately after cleaning a secondary filter layer is formed to separate finely dispersed ingredients from the liquid.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß auf der körnigen Filterschicht ein feindisperses Material abgelagert ist, das eine höhere Sedimentationsgeschwindigkeit aufweist, als die abzutrennenden Feststoffe, wobei die körnige Filterschicht mit dem feindispersen Material und den abfiltrierten Feststoffen innerhalb eines von der übrigen Filterfläche durch Seitenwände abgeschlossenen Raumes aufgewirbelt wird, der über die Filteroberfläche bewegt wird, und die abgetrennten Feststoffe aus dem abgeschlossenen Raum abgezogen werden, während sich das feindisperse Material wieder auf der körnigen Filterschicht ablagert. Als feindisperses Material können sedimentationsfähige Inhaltsstoffe der zu filtrierenden Flüssigkeit, gebrannte , Tonpartikel, Glasstaub, Aktivkohle oder organische wasserunlösliche Partikel verwendet werden.The object is achieved in that on the granular filter layer a finely dispersed material is deposited, which has a higher sedimentation than the solids to be separated, wherein the granular filter layer with the finely dispersed material and the filtered solids within one of the other filter surface by sidewalls Space is swirled, which is moved over the filter surface, and the separated solids are removed from the closed space, while the finely dispersed material deposited on the granular filter layer again. As finely dispersed material, sedimentation-capable ingredients of the liquid to be filtered, fired clay particles, glass dust, activated carbon or organic water-insoluble particles can be used.

Die aufwärts gerichtete Strömung in der körnigen Filterschicht wird durch Absenken des Flüssigkeitsspiegels innerhalb des abgeschlossenen Raumes oder durch Einstellen eines erhöhten Flüssigkeitsspiegels in einer Spülkammer im Bereich neben der Aufwirbelüng erzeugt. Durch den Druckgradienten kommt es zu einer Unterströmung vor allem der in Fahrtrichtung hinteren Wand des abgeschlossenen Raumes. Dadurch werden die in das Filterbett eingedrungenen Feststoffe nach oben ausgetragen.The upward flow in the granular filter layer is created by lowering the liquid level within the confined space or by setting an elevated liquid level in a purge chamber in the area adjacent to the fluidization. Due to the pressure gradient, there is an undercurrent especially of the rear wall of the closed space in the direction of travel. As a result, the solids that have penetrated into the filter bed are discharged upwards.

Die Aufwirbelüng der Filterschicht innerhalb des abgeschlossenen Raumes erfolgt entweder durch eine rotierende Walze mit horizontaler Achse, durch Erzeugung von Schwingungen oder durch Einblasen eines Gases in die Filterschicht.The Aufwirbelüng the filter layer within the enclosed space either by a rotating roller with a horizontal axis, by generating vibrations or by blowing a gas into the filter layer.

Auf der freigespülten Filterschicht hinter dem Reinigungsgerät lagert sich das spezifisch schwerere Sekundärfiltermaterial ab, so daß weiterhin Feinststoffe abgetrennt werden können.On the cleared filter layer behind the cleaning device, the specific heavier secondary filter material is deposited, so that further fine substances can be separated.

embodiments

Die Erfindung soll nachstehend an zwei Ausführungsbeispielen erläutert werden:The invention will be explained below with reference to two embodiments:

Es werden feinkörnige Sandfilterschichten von 0,4 bis 0,63mm Körnung eingesetzt. Unter den Sandfilterschichten befinden sich Stützschichten mit Drainagen. Die verwendete Vorrichtung besteht aus einem Grundrahmen und bewegt sich in Beckenlängsrichtung. Die Wascheinrichtung ist am Grundrahmen befestigt und kann je nach der nötigen Regeneriertiefe (3 bis 25cm) abgesenkt werden. Vom Grundrahmen reichen Seitenwände bis in den Filtersand. Die in Fahrtrichtung rückwärtige Abgrenzung des umschlossenen Arbeitsraumes wird durch einen entstehenden Sandwall gebildet. Die vordere Abdichtung erfolgt mechanisch durch eine Abdichtleiste. Die Überlaufkante der Schlammrinne ist höhenverstellbar, so daß die erforderliche Ablaufmenge eingestellt werden kann. Die Wascheinrichtung rotiert mit einer Drehzahl von 30 bis 40 U/min, während sich das ganze Gerät mit 0,25 bis 0,42m/min vorwärts bewegt. DerSchlammwasseraustrag beträgt 60 bis 100l/min, bezogen auf 1 m Waschtrommel.Fine-grained sand filter layers of 0.4 to 0.63 mm grain size are used. Under the sand filter layers are support layers with drainages. The device used consists of a base frame and moves in the basin longitudinal direction. The washing device is fixed to the base frame and can be lowered depending on the necessary regeneration depth (3 to 25cm). From the base frame side walls extend into the filter sand. The rearward delineation of the enclosed working space in the direction of travel is formed by an emerging sandwall. The front sealing is done mechanically by a sealing strip. The overflow edge of the mud channel is height adjustable, so that the required flow rate can be adjusted. The washer rotates at a speed of 30 to 40 rpm, while the whole device moves forward at 0.25 to 0.42 m / min. The sludge water discharge is 60 to 100 l / min, based on 1 m washing drum.

example 1

Es soll eine Algensuspension mit 5g/l Algenbiomasse filtriert werden. Die Algen der Gattung Chlorella besitzen eine durchschnittliche Zellgröße von ΙΟμ,ηη. Als Sekundärfiltermaterial dient ein gebranntes Tonmineral von 10...100μΐη Korngröße. Dieses Material besitzt eine Absetzgeschwindigkeit von 1 bis 4cm/s. Nachdem die Wascheinrichtung die Filterschicht gereinigt hat, bildet das Tonmineral sofort eine Sekundärfilterschicht. Die Algen können daher zu über 90% zurückgehalten werden.An algae suspension with 5 g / l algal biomass is to be filtered. The algae of the genus Chlorella have an average cell size of ΙΟμ, ηη. The secondary filter material used is a fired clay mineral of 10 ... 100μΐη grain size. This material has a settling speed of 1 to 4cm / s. After the washing device has cleaned the filter layer, the clay mineral immediately forms a secondary filter layer. The algae can therefore be withheld over 90%.

Example 2

Getreidestärke enthaltendes Abwasser mit einer Konzentration von 36mg/l Stärke mit einem Teilchendurchmesser von 7^m soll filtriert werden. Als Sekundärfiltermaterial wird aktivierte Kartoffelstärke mit einer Teilchengröße von 7...70μ.ηη Korngröße verwendet. Nachdem die Wascheinrichtung die Filterschicht gereinigt hat, bildet die aktivierte Kartoffelstärke sofort eine Sekundärfiiterschicht, wodurch die Getreidestärke zu 94% zurückgehalten werden kann. Da bei Materialien, die Lebensmittel darstellen, der ökonomischste Einsatz angestrebt wird, ist für Wasserkreisläufe in Stärkefabriken eine Wertstoffrückgewinnung möglich.Wastewater-containing wastewater with a concentration of 36mg / l starch with a particle diameter of 7 ^ m should be filtered. Activated potato starch with a particle size of 7 ... 70μ.ηη grain size is used as a secondary filter material. After the scrubber cleans the filter layer, the activated potato starch immediately forms a secondary fi lter layer, which allows the grain starch to be 94% retained. Since the most economical use is sought for materials that represent food, a recycling of valuable substances is possible for water cycles in starch factories.

Claims

Invention claims:

1. A process for the filtration of liquids, in which the liquids are filtered through a granular filter layer which operates as a surface filter, and is mechanically fluidized at predetermined intervals superficial, while in the field of Aufwirbelung an upward flow is generated, characterized in that on the granular filter layer is deposited with a finely dispersed material which has a higher sedimentation rate than the solids to be separated, wherein the granular filter layer is fluidized with the finely dispersed material and the filtered solids within a space closed off from the remaining filter surface by sidewalls which is moved across the filter surface, and the separated solids are withdrawn from the confined space while the finely dispersed material is re-deposited on the granular filter layer.

2. The method according to item!, Characterized in that as finely dispersed material deductible ingredients of the liquid, calcined clay particles, glass dust, activated carbon or activated potato starch are used.

3. The method according to item 1, characterized in that the upward flow is generated in the granular filter layer by lowering the liquid level within the enclosed space relative to the surrounding liquid level.

4. The method according to item 1, characterized in that the upward flow is generated in the granular filter layer by adjusting an increased liquid level in the area next to the Aufwirbelung.

5. The method according to item 1, characterized in that the Aufwirbelung takes place within the closed space by a rotating roller with a horizontal axis.

6. The method according to item 1, characterized in that the Aufwirbelung takes place within the closed space by generating vibrations in the filter layer.

7. The method according to item 1, characterized in that the Aufwirbelung takes place within the closed space by blowing gas into the filter layer.