DE1436327A1 - Mehrstoff-Filter und Verfahren zu dessen Herstellung - Google Patents

Mehrstoff-Filter und Verfahren zu dessen Herstellung

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DE1436327A1 DE1964G0041526 DEG0041526A DE1436327A1 DE 1436327 A1 DE1436327 A1 DE 1436327A1 DE 1964G0041526 DE1964G0041526 DE 1964G0041526 DE G0041526 A DEG0041526 A DE G0041526A DE 1436327 A1 DE1436327 A1 DE 1436327A1
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Conley Jun Walter Robertson
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Neptune Microfloc Inc
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Description

^, Patentanwalt
Ka rl'A. Br öse
DipMng. D-8023 München - PoHaA
wtewsir^iiM«·"'357·'"3"12 ' 143 6327
Dr.Schm.-Jo'/Hs/Fo Mtinohen-Pullach, 10. JuIi 1968
Aktenzeichen: P 14 36 327.0
Anmelder: Neptune Microfloc, Inc.
NEUE BLSCHREIBUNG-
Mehrstoff-FiIter und Verfahren zu dessen Herstellung
Die Erfindung betrifft ein Mehrstoff-Filter sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Filters zur schnellen wirkungsvollen Filterung auch von stark verschmutzten Rohwässern, Abv/äasern und anderen Flüssigkeiten durch ein in Richtimg des Fllterdurehganges kontinuierlich sich, änderndes Gemisch von Filterstoff teilchen unterschiedlicher Stoff art, V/ichte und Korn grösse.
Von den bekannten, schnell durchströmten Filtern enthalten die am meisten verbreiteten ein Filterbett aus einem einheitlichen 'Material, vorzugsweise Sand oder Anthrazit einer Kompresse von G,~> bis 0,8 nun; derartige JSinstoff-Filter arbeiten aber bekMnntlicJi nur bei einem sehr ^erin^en Trübungsgrad der zu filtrierenden Flüpsigkeiten zufriedenstellend.
Zur üriiühunf·; der Filtrierlej stun^ wurden sogenannte "Immedium11 /ilter mit niedreren durch keine Trennböden voneinander getrenn-.ten-Schichten von Filterstoffteilchen gleicher Stoffart wie ei and, 'vnthrazit oder Pyrit, jedoch in Hichtuntv des Filterdurch- y;m^ fortlaufend, z.B. v>r 1R bis zu 0,2 mm abnehmender Korn-
. -rosse entwickelt; eine Vermischung der unterschiedlichen Teilchen findet bei der Rückapülur · nicht statt.
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Ebenfalls zu dem Zweck, einen grösseren Trübungsgrad zu 'bewältigen und den Filterdurchgang zu erhöhen, dienen Zwei- oder Mehrstoff-Filter verschiedener Zusammensetzung und Bauart. Zweistoff-Filter werden vorzugsweise aus Sand und Anthrazit im gleichen Filterbett hergestellt.
Vorgeschlagen wurden auch Zweischichte^-Filter, deren Schichten durch einen Siebboden voneinander getrennt, aus ^wei verschiedenen Stof.farten einer in Richtung des Fd.lterdurcl1gan.5es unterschiedlicher Wichte bei annähernd gleichartiger Korngrö'sse bestehen, nämlich aus je einer Schicht von Lavakies (Y/ichte 2,2; Korngrösse 0,5 - 3,0) und Polystyrol (V/ichte 0,9; Korngrösse 1-2).
Von grösserem Interesse ist ein alter "Vorschlag von John V/. Hyatt (US-Patentschrift 295 745) für ein, keine Trennböden aufweisendes Mehrschichten-Filter, der aus Lagen von Teilchen verschiedener Stoffarten einer in Richtung des Filterdurchganges steigenrlen V/ichte besteht, z.B. aus je einer sorgfältig aufeinander geschichteten Lage von Teilchen hoher Wichte wie feiner Baryt (4,0 - 4j865), mittlerer Wichte wie Sand (1,4 - 1,8) oder 3uarz (etwa 2,65) und niedriger Wichte wie Koksmehl (1,0). Erotzdem hier - wie beim "Immedium"-FiIter - Trennböden fehlen, findet bei der Rückspülung ebenfalls keine Vermischung der achichtbestandteile statt.
sämtliche bisher bekannt gewordenen Mehrstoff- bzw-, Mehrschichten Tilter sind somit, wie dargelegt, derart gebaut, dass durch lückspülüng die verschiedenartigen Filterstoffteilchen - trotz-Lem sie teilweise neben unterschiedlicher V/ichte auch eine verschiedene Korngrösse aufweisen - nicht in Bewegung gebracht tnd nicht miteinander vermischt werden können, so dass auf
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— "3 —
diese Weise keine weitere Erhöhung der Filtrierleistung vorgenommen werden kann.
Denn Versuche haben gezeigt, dass auch der "bisher "bekannten Mehrstoff-Filtern hinsichtlich ihrer Leistung eine Grenze gesetzt ist. Der äusserste Trübungsgrad dieser Filter hängt nämlich von der erwünschten Durchflussmenge ab, von der Länge des Filters und von der Unabhängigkeit von den Flussmittelpumpen. Wenn die Durchflussmengen ziemlich niedrig lieger (7,5 Liter auf 1000 om ) und kurze Filter genügen, wobei keine Schwingungen im Fluss auftreten, können diese Filter bis zu 300 Teilen pro einer Million Trübung zufriedenstellend verwendet werden. (Dies be-deutet, dass die Trübung direkt auf die Filter angewendet wird). Wenn indessen die Durchflussmengen höher liegen, (etwa 18 Liter pro 1000 cm.) und wenn es keinen Wechsel im Durchfluss oder keine Flussigkeitsschwingungen gibt, liegt die äusserste obere Grenze in der Nähe von 100 Teilen pro eine Million in der Trübung. Im Gegensatz dazu können unter vergleichbaren Fluss- und zum Ausfluss gelangenden Trübun^sbedingungen, wobei die Filter der ersten Klasse aus einem einheitlichen Material, entweder Sand oder Kohle hergestellt sind, nicht mehr als angenähert 25 bis 50 Teile oro Million der zur
ρ Anwendung gebrachten Trübung bei 18 Liter pro Minute ant 1000 cm verarbeiten.
Wenn der angewendete Trübungsgrad wesentlich erhöht werden kann, wird dadurch selbstverständlich1 ein bedeutender wirtschaftlicher Vorteil erzielt werden. Es wird dann möglich sein, bei bereits vorhandenen Anlagen den Durchfluss zu erhöuen. Ausserdem wird dadurch der Vorteil entstehen, dass die Arbeitsverfahren verbessert werden können, ohne Behälter in neuen Anlagen installieren zu müssen. Da die Flockenbildung ui:d die Aiilagekosten einen ^rosseren Anteil eier Konten eiiiur Filter-
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anlage darstellen, können die Gesamtkosten durch .die Anwendung besserer Filter erheblich gesenkt werden.
Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist' die Schaffung eines Mehrstoff-FiIters, das im Vergleich zu den bekannten Filtern Flüssigkeiten mit höheren Trübungsgraden als bisher" filtern kann, einen gesteigerten Durchfluss und eine "längere Betriebsdauer ermöglicht, verhältnismässig unempfindlich gegen schnelle Flußänderungen ist sowie geringere Ausmaße hat und wirtschaftlicher arbeitet.
Diese Ziele v/erden erfindungsgemäss dadurch erreicht, daß in einem hinsichtlich der Wichte aus mindestens drei verschiedenen Stoffarten zusammengesetzten als Filterbett dienenden Teilchengemisch in Richtung des Filterdurchganges kontinuierlich die durchschnittliche Korngrösse der Teilchen abnimmt, deren Wichte dagegen ansteigt. Das neue Mehrstoff-FiIter ist insbesondere dadurch gekennzeichnet, dass im Teilchengemisch die Teilchen einer jeden, eine unterschiedliche Wichte aufweisenden Stoffart eine bestimmte Korngrösse aufweisen, indem letztere der Wichte umgekehrt proportional ist, wobei in Richtung des Filterdurchganges die Teilchenzahl höherer Wichte zunimmt, die Teilchenzahl niedrigerer Wichte dagegen stufenlos abnimmt. Die Korngrösse der im Filterstoffgemisch vorliegenden Teilchen liegt vorzugsweise zwischen etwa 0,15 und 2,0 mm, wobei die grössten Partikel im wesentlichen nicht grosser sind als 10 US Siebgrösseneinheiten.
Weitere Einzelheiten der Erfindung werden im nachfolgenden anhand einer Zeichnung näher erläutert werden:
1 zeigt eine graphische Darstellung bestimmter l.Ierkmaie der Erfindung; und
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Figur 2 veranschaulicht eine schematische Ansicht einer typischen Vorrichtung gemäss der Erfindung.
Bei Filtereinrichtungen, welche mit einer grb'sseren Anzahl von Materialteilen der verschiedensten Peinheitsgrade vorgesehen ist, hat man bisher viel Sorgfalt darauf verwendet, die Belege in bestimmten Grossen zu halten und eine Vermischung der verschiedener Lagen zu vermeiden. Biese Forderung steht im genauen Gegensatz zum Aufbau des erfindungsgemässen Filters, welcher vorsieht, dass die verschiedenen Stoffe miteinander gemischt werden. Diese Mischung ist indessen nicht gleichmässig, was in der Tat unerwünscht wäre, sondern die Mischung ist derart gehalten, dass das Bett eine wachsende Zahl von Partikeln pro Volumeneinheit in Richtung des Filterflusses aufnimmt. Diese Abstufung der Teilchen wird ausserordentlich leicht dadurch erzielt, dass die Teilchen des Filterstoffes, welche das Bett des Behälters bilden sollen, hinsichtlich ihrer Grosse und ihrer spezifischen Dichte ausgewählt werden, und anschliessend ein erneutes Waschen im Bett erfolgt, bis die Verteilung der Teilchen eine im wesentlichen konstante Orientierung erreicht hat. Y/enn die getrennter Teilchen beispielsweise aus verhältnismässig grossen Materialpartikeln mit relativ geringer spezifischer Dichte bestehen, ·■ weiter aus verhältnismässig kleinen Materialteilchen von verhältnismäsaig hoher spezifischer Dichte und Teilchen mittlerer Grosse mit einem mittleren spezifischen Gewicht, wird das Filterbett nach dem ernei^ten Waschen ar seiner Oberfläche eine relativ groase Zahl von grossen Partikeln mitführen, eine kleinere Zahl von Teilchen mittlerer Grosse und eine noch geringere Zahl der kleinen Teilchen. In einem Zwischenteil des Bettes v/erden die mittleren Teilchen überwiegen und die grösseren und kleineren Teilchen werden in einer geringeren Zahl
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vorliegen, obwohl die Zahl der kleinen Teilchen grosser sein würde als am oberen Rande. Ata Puss des Filters würden die kleineren Teilchen zahlmässig überv/iegen, wohingegen es weniger der Teilchen mit mittlerer G-rösse geben würde und noch weniger von den grossen Teilen. In einer graphischen Darstellung ist die Verteilung der Partikel ungefähr gezeigt, siehe Figur 1.
Es wird sogleich als Vorteil in Erscheinung treten, dass die genaue Teilchen-Verteilung bei irgendeinem speziellen Beispiel von der relativen Dichte, der Teilchengrösse, der Form der Teilchen und der Intensität der zurücklaufenden Strömung abhängt.
Die Erfindung wird mit besonderem Vorteil bei Materialien mit feiner Teilchengrösse zur Anwendung gebracht, wobei die bevorzugte Teilchengrösse zwischen etwa -10 und +100-US-Teilchengrösseh mit zumindest einigen Teilchen in der G-rösse von -40 bis zu +100 Einheiten besteht. Wie bereits ffiiher erwähnt worden ist, sind Teilchen mit drei verschiedenen spezifischen Gewichten erforderlich und in jedem Filter sollte ein Minimum von 5 CI° einer jeden Materialkomponente vorhanden sein.
Die Erfindung wird jetzt mit Bezugnahme auf besondere Aus-führungsbeispiele des Filters beschrieben werden, wobei Filter*- material und eine Bettzusammensetzung verwendet werden.
Als representatives Beispiel für ein Material, welches bei der erfindungsgemässen Filterkonstruktion als Bettmaterial · zur Anwendung gelangt, besteht in folgendem:
Magneteisenstein - ein natürliches Schwarzes Eisenmineral,
waa gewöhnlich durch die Formel Fe^O,
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ausgedrückt werden kann und in grossem Umfang zur Verfügung steht.
Eisentitan
Granatstein
ein naturschwarzes Mineral, das gewöhnlich durch die Formel FeO. TiOr3 ausgedrückt wird und im grossen Umfang zur Verfugung steht.
ein komplexes silikrathaltiges Mineral mit der folgenden angenäherten Analyse: Härte - (Mohr'sehe Skala) 7,4 - 7,8 spezifisches Gewicht - 4,5
EiBenoxyd Mangar-Oxyd Aluminium-Oxyd Silizium-Dioxyd Magnesium-Oxyd -
24 γό 11 $ 15 °/o 36 io 3 °/o
Tafelförmiges Aluminium - im Y/armprozess gewonnenes Aluminium-Oxyd, im grossen Umfang verfügbar.
Graphit-Gestein
- eine graphitenthaltende Kieselerde, wie sie ungereinigt und beispielsweise unter dem Handel snamen "Graphilter" auf der? Markt kommt.
Silikasand
der Sand, welcher zum Zwecke des Filt-rierens von Wasser in grossem Umfang Verwendung findet.
Anthrazit-Kohle - die Kohle, welche zum Filtrieren von Vasser
ebenfalls im grossen Umfarg verwendet wird.
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Beispiel I.
Ein Filter wurde vorbereitet, indem, der Filterstoff in eine Filtereinrichtung derart gegeben wurde, wie sie in Figur 2 veranschaulicht ist und durch einen Behälter 10 zur Aufnahme des Filterstoffes gebildet ist, welcher mit 12 bezeichnet wurde· Der Behälter ist mit einer Zuleitung -14 ausgerüstet, durch welche das rohe, ungereinigte Wasser zugeführt werden kann sowie einer Ausflussleitung 16, durch welche das gefilterte Wasser abfließen kann· Die Leitungen 18, 20 sind außerdem vorgesehen, um zusätzlich eine rücklaufende Strömung zuzuführen bzw. abzuleiten·
Der Filterstoff zeigte folgende Zusammensetzung in Gewichtsprozenten:
a· 19,35^ Granatstein mit einer dichte von 4,5 und einer Größe von -40 bis +80 in U.S. Siebgrößeneinheiten.
b. 21,o# Graphitgestein mit einer ^iente von 2,45 und einer Größe von -20 bis +50 in U.S. Siebgrößeneinheiten.
c. 59,7% Anthrazit-Kohle mit einer ^ichte von 1,55 und einer Größeren -10 bis +20 in U.S. Siebgrößeneinheit en ο
Die totale Tiefe des Filterstoffes betrug 920 mm.
Der mit 55 Liter/min auf 1000 cm zurücklaufenden Strömung folgend werden die Filtermaterialien gemischt und näherungs— weise derart geschichtet, wie dies in der Tabelle I veranschaulicht ist, wofür die Gewichtsprozente im nachfolgenden
0 9 8 0 6/0724
angegeben werden·
Tabelle I
Kohle Granatstein Graphitgestein
Deckschicht 150 cm 95 3 2
■ nächste Schicht 150 cm 92 5 3
nächste Schicht 150 cm 88 8 4
nächste Schicht 150 cm 78 14 " 8
nächste Schicht 150 cm . 5 35 60
nächste .Schicht 150 cm 1 49 50
Der filter dieses Beispiels wurde in einem parallelen Versuch mit einem Kohle« und Sandfilter erprobt mit einer Zusammensetzung einer 64 cm starken Schicht mit -10 +20 Mascheneinheiten Kohle und einer 15 cm starken Schicht -30 +40.Mascheneinheiten Sand. Das Wasser zeigte einen Trübungsgrad von 140 Standardeinheiten und wurde mit 35 Einheiten pro Million Alaun und 0,5 Einheiten pro Million einer Polymere aus Acryl-Amid mit rückläufigen isolierbaren Amid-Gruppen behandelt und durch die filter mit einer Fliessgeschwindigkeit von 17 Litern/min auf 1000 cm geleitet. Die Kohle und der Sandfilter brachen nach 6 Stunden durch (das verunreinigte Wasser überstieg dabei 0,4 Standardeinheiten), wenn die
Filterung bei 18 Liter/min auf 1000 cm durchgeführt wurde· Das Filter des Beispiels I war unter den gleichen Bedingungen 11 Stunden lang in Betrieb, bevor daskurchlaufende Schmutzwasser 0,4 Standardeinheiten überschritten hatte·
anderer Versuch mit Eoh-Wasser mit einer Trübung von 330 Teilen/einer Million durchgeführt. Der Sand- Kohlefilter ergab eine Laufzeit von 2 5/6 .Stunden, der Filter des Beispiels I eine Laufzeit von 5 Stunden, bevor die Trübung 0,4 Standardeinheiten erreichte. In diesem Beispiel wurde das Roh-Wasser mit 50 Teilen pro Million Alaun und .1,0 Teilen pro Million des zuvor erwähnten Polymere , wobei
ο das Wasser wiederum mit 180 Liter pro Minute auf 1000 cm
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hindurehgeleitet wurde, angereichert.
Bin anderer Versuch wurde mit dem Filter des Beispiels I mit Eohwasser durchgeführt, welches eine Trübung von 630 Teilen pro Million aufwies. Hiermit wurde der Versuch 3 Stunden lang durchgeführt, bevor die Trübung zusammenbrach» Der Alaun-Zusatz betrug in diesem Falle 70 Teile pro Million, der Polymer-Zusatz 1,0 und die Flüssigkeitsmenge betrug 18 Liter/min auf 1000 om2.
Beispiel 2
Filter, wie er in der -Figur 2 veranschaulicht ist, wurde hergestellt, indem die folgenden Materialanteile in Gewichtsprozenten gemischt wurden:
a 21# Granatstein mit einer -^ichte von 4,5 und einer Größe von -40 +30·
b 35# stückiges Graphitgestein mit einer Dichte von 2,45 und einer Größe von -20 +5O0
c 44$ Anthrazit-Kohle mit einer Dichte von 1,55 und einer Größe von -10 +20«
Die Gesamttiefe des Filters betrug 77 cm· Nachdem die oben' angegebenen Bestandteile der Masse des Filters beigegeben waren, wurde eine Rückwaschung bei 55 Litern/min auf 1000 cm durchgeführt, bis beobachtet werden konnte, daß eine im wesentlichen konstante Orientierung der Partikel erzielt worden war* Die Teilchenverteilung, in Gewichtsprozenten ausgedrückt, war etwa die in der Tabelle II angegebene.
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Tabelle II
Kohle Granatstein Graphitgestein
Deckschicht 150 cm 92 3 5
nächste Schicht 150 cm 88 5 7
nächste Schicht 150 cm 37 12 51
nächste Schicht 150 cm 2 4-3 55
nächste Schicht 150 cm 1 42 57
Dieser Filter wurde gleichzeitig mit einem Sandfilter er·· probt, Welcher eine Zusammensetzung von 77 cm eines -10 +40 Maschen^Musoanit-Sandes mit einem Kohle*»Sandf ilter zeigte, wie sie in Beispiel 1 beschrieben ist» Die Rohwassertrtlbung betrug 150 Standardeinheiten, der Alaun-Zusatz 35 Teile pro Million, der erwähnte Polymere-Zusatz 0,4 Teil· pro Million und die Flüssigkeitsmenge 18 Liter pro Minute auf 1000 cm bei allen Filtern· Der Sandfilter lief 2 Stunden lang, als der Stirndurchlassverlust 20 cm Quecksilber erreichte« Nach 3 1/2 Stunden war der Fluß durch den Sandfilter gänzlich zum Erliegen gekommen, weil der Filter vollständig getrübt war. Der Sand-Kohle«*Filter lief 6 1/2 Stunden, als die Trübung von 0,4 Standard-Einheiten in der Flüssigkeit beobachtet wurde· Indessen lief der erfindungsgemäße Filter 11 1/4 Stunden und erzeugte immer noch gutes Wasser mit einem Stirnquerschnittverlust von 17,3 cm Quecksilber, nach welcher Zeit der Versuch beendet wurde.
Beispiel 3.
Es wurde noch ein weiterer Filter mit der folgenden Zusammensetzung erprobt:
a 798% Granatstein mit einer Dichte von 4t5 und einer Größe von -40 +50.
b 6,1% Magneteisenerz mit einer Dichte von 5,1 und einer Größe von -40 +70.
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c 8,2# Titaneisenere mit einer Dichte von 4t7 und einer Größe von «*4O +70· ,
d 29,356 tafelförmige Tonerde mit einer Dichte von 3 »8 und einer Größe von -50 +70, .
e 18,6$ Silizium-Sand mit einer ^ichte von 2,6 und einer
• Größe von -40 +50.
f '3O,0# Anthrazit-Kohle mit einer Dichte von 1,55 und einer Größe von -14 +20.
Die Tiefe des Filterstoffes betrug 77 cm. Wiederum wurde der Filterstoff bei einer Durchflußmenge von 55 Litern/min auf
2
1000 cm zurückgewaschen und danach zeigte die Analyse eine Teilchen-Verteilung wie sie etwa in der Tabelle III dargestellt ist.
Tabelle III
Kohle Granat- Kiesel- Alu- Ulme- Magne· stein erde minium nit zit
Deckschicht I50 cm
nächste Schicht 150 cm
nächste Schicht 150 cm
nächste Schicht 150 cm
nächste Schicht 150 cm
nächste Schicht I50 cm
Dieser Filter zeigte eine hervorragende Eigenschaft, die Trübung ohne einen Durchbruch zu bewältigen· Indessen war der Querschnitt-Durchgangsverlust verhältnismäßig hoch. Der Filter lief 9 1/2 Stunden lang mit Rohwasser mit I50 Standard-Roh-Trübungseinheiten. Der Filterausstoß betrug-0,1 Einheit sogar bei einem Stirnverlust von 41 cm Quecksilber am ioade des Versuches.
Beispiel 4
Noch ^in weiteres Filter wurde mit der folgenden Beigabe,
83 1 9 7 0 0
57 5 22 16 0 0
20 10 45 25 0 0
3 9 23 65 0 ' 0
2 8 4 46 20 20
0 20 0 4 50 26
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ausgedrückt in Gewichtsprozenten, hergestellt:
a 60# Nylon mit einer Dichte von 0,99 und einer Größe von -10 +20. .
b 20# Polyäthylen mit einer Dichte von 0,94 und einer Größe von -30 +50·
ο 20# .Polyäthylen mit einer Dichte von 0,92 und einer Größe von »30 +50·
Dieser filter wurde als ein in an sich bekannter Weise nach oben fließender Filter verwendet·
Die Materialien wurden gemischt und im Anschluß an das Zurückwaschen geschichtet (was selbstverständlich in Richtung - nach unten erfolgte), um ein Bett mit einem Boden vorzugsweise aus Nylon herzustellen, woraufhin eine Mischung aus Nylon und Polyäthylen folgt. Angenommen die beiden Dichten des Polyäthylens würden zu einem gewissen Ausmaß miteinander gemischt werden, aber dies wurde nicht zu Ende geführt. Der filter wurde mit einem Durchsatz von 18 Liter/min auf
2
1000 cm betrieben, wobei der Fluß nach oben durch das Bett gerichtet war. Die Roh-Wassertrübung betrug dabei 150 Standardeinheiten, das Alaun wurde mit 35 Teilen auf eine Million zugegeben und das erwähnte Polymere in Mengen von 0,5 Einheiten pro eine Million. Die Trübung des Ausflusses betrug danach weniger als eine Standard<-^inheit (dies ist die äußerste mit dem verfügbaren Apparat messbare Grenze). Der Filter wurde 2 Stunden lang mit einem Stirnquerschnittsverlust-Anstieg von weniger als 1,25 cm Quecksilber durchgeführt, zu welcher Zeit der Versuch beendet war·
Beispiel 5
Viele Jahre lang ist beobachtet worden, daß Filter von Schmutzwasser durchlaufen werden, wenn die Flüssigkeits-
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menge oft und schnell wechselte Die verbesserten erfindungsgemäßen Filter widerstehen diesem Effekt weit besser als alle bekannten Filter. Um den "Wellenwiderstand" des erfindungsgemäßen Filters mit herkömmlichen Filtern zu vergleichen wurden gleichzeitige Versuche mittels eines Sandfilters durchgeführt, welche eine Zusammensetzung von 77 cm sand mit einer wirksamen Größe von 0,44 -mm, einem Kohle-Sand-Filter mit 61,6 cm Kohle mit einer Größe von -10 +20 und 15 cm Sand mit einer Größe von -30 +40 zeigte, wobei ein erfindungsgemäßer Filter mit einer Gesamttiefe von 77 cm zum Vergleich herangezogen wurde, welcher 30$ Granatstein mit einer Größe von -50 +7Oj 63# Kohle mit einer Größe -10 +2Oj und 1% Graphitgestein mit einer Größe vo^-20 +50 enthielte
Alle diese Filter wurden genau der gleichen Behandlung unterworfene Die Wassertrübung betrug 135 Standard-Einheiten, der Alaun-Zusatz 35 Teile pro eine Million, der erwähnte Polymer-Zusatz 0,8 Einheiten pro eine Million und die Filter wurden 3 3/4 Stund-en lang bei 17 litern/min auf 1000 cm erprobt. Der Fluß wurde,auf Full herabgesetzt und anschließend auf
3»6 Liter/min auf 1000 cm beschleunigt, woraufhin er auf
1,7 Liter/min auf 1000 cm abgesenkt wurde, was in allen Fällen innerhalb einer Minute erfolgte, ^ie Ergebnisse sind tabellarisch in der Tabelle IV zusammengefaßt»
Tabelle IV
Wanderwellen-Versuch
Zeit in Minuten, Ausflußtrübung - Standardeinheiten
«reiche der Wandea
welle folgt
0
1
2
3-4
10
)er Tabelle IV kann entnommen werden, daß der Sand-Filter
Sandfilter Sand-Kohle-Filter erfindungs-
gem. Filter
0,11 0,11 0,09
10+n.d.Skala 10+n.d.Skala 0,35
10+ 10+ 0,30
10+ 10+ 0,20 ·
10+ 10+ 0,15
10+ 10+ 0,10
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und cter Kohle-Sand-^ilter dieser schweren Beanspruchung nicht gewachsen waren· Sie Trübung des Ausflußes geht um 10 Standard-Einheiten über die Skala hinaus. Hingegen zeigte die erfindungsgemäße Filtereinrichtung einen zeitweisen geringen Anstieg in der Trübung (von 0,09 - 0,35 Einheiten) und kehrte Anschließend zu der normalen Trübung innerhalb einer 10 Hinuten Periode zurück·
Beispiel 6
Es wurde noch eine andere Versuchsreihe durchgeführt, um den Wellenwiderstand eines erfindungsgemäßen Filters, wie er im Beispiel 2 beschrieben wurde, mit einem Sand-Filter zu vergleichen, welcher eine Zusammensetzung von 62 cm Kohle mit einer Korngröße von -10 +20 und einer 17 cm starken Sandschicht mit einer Größe von -30 +40 zeigte· Beide Filter wurden in vollständig gleicher Weise behandelt· Der Alaun-Zusatz betrug 35 Teile pro eine Million, der erwähnte Polymer-Zusatz 0,4·· Teile pro Million, und die Rohwaesertrübung betrug 150 Standard-Einheiten· Nachdem die
2 Filterung 9 3/4 Stunden lang bei 18 Liter/min auf 1000 cm durchgeführt worden war, wurde das Filterwasser, wie im Beispiel 5 beschrieben, in Schwingung versetzt· Die Ergebnisse sind in Tabelle V zusammengefaßt·
Tabelle V Flüssigkeitsbewegungs-Versuch
Zeit in Minuten, Flüssigkeitstrübung des Ausflusses welche der Flüssig- Sand-Kohle erfindungsgemäskeitsbewegung folgen Filter ser Filter
0 2,1 0,10
1 10 + 0,40
2 10 + 0,30
3 10 + . 0,20
4 10 + 0,20 10 10 + 0,10
Kurz vor der Flüssigkeitsbewegung ist der Sand-Kohle-Filter über 3 Stunden lang mit getrübtem Wasser durchströmt worden, wohingegen der erfindungsgemäße Filter vor klarem Wasser durchlaufen wurde. Der Wellenbewegung folgend wurde die
«nnonc /n7O/
* 16 -
Trübung des Sand-Kohle-Filter-Ausflusses über die hinaus erhöht (über 10 Standard-Einheiten)· Die Trübung des erfindungsgemäßen Filter-Ausflusses stieg geringfügig an (von 0,10 - 0,40) und kehrte dann isur normalen Trübung nach 10 Minuten zurück.
Die Fähigkeit des erfindungsgemäßen Filters einer derartigen Flüssigkeitsbewegung ohne Anstieg in der Trübung des Ausflusses zu überstehen, weist einen bedeutenden Wert auf, weil in den meisten Anlagen Flüssigkeitsströmungen dieser Art auftreten und bei herkömmlichen Filtern ohne Frage eine geringere Wasserqualität erzeugt wird· Die Vorteile· des er— findungsgemäßen filters, ausgedrückt in der Verbesserung der Wasserqualität, ist ganz offensichtlich·
Beispiel 7
Ein Filter mit folgender Zusammensetzung wurde vorbereitet! 16# Granatstein mit -40 +100 Maschen, 21% Graphitgestein mit -20 +50 Maschen und 63# Kohle mit -10 +20 Maschen, wobei die gesamte Bett-Tiefe 152 cm betrug. Nach dem Rückfluß zur Sicherung der gewünschten Teilchen-Verteilung im Wasser mit einer Trübung von 1100 Teilen pro einenMillion wurde die Flüssigkeit durch das Bett mit einer Fliessgeschwindigkeit von 18 Litern/min auf 1000 cm geleitet, nachdem 90 Teile pro Million Alaun und 0,5 Teile pro Million der erwähnten Polymere-Verbindung hinzugefügt waren· Der Versuch wurde 4 Stunden lang fortgesetzt, bevor die Trübung zusammenbrach, zu welcher Zeit der Querschnittsverlust 36,5 cm Quecksilber betrug· Dieser Versuch demonstrierte die Fähigkeit des Filter? mit Wasser mit einem hohen Trübungsgrad arbeiten zu können.
Nachdem eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht und erläutert worden ist, soll betont werden,
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daß die Erfindung für den Fachmann Abwandlungen in der Anordnung und in den Einzelheiten gestattet. Dies gilt für alle derartigen Abwandlungen, welche innerhalb des allgemeinen Erfindungsgedanken liegen und durch die nachfolgende Anspruchsfassung abgegrenzt sind·
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0-8Q23 Mönch*--»
München-Pullach, 10. Juli 1968
Akistftitlthtat 7 14 3· 397.0 AnmtlAtrt Itftuat li«»tfloo, Inc.
US-Btanitri-Siebgrößen-Einheiten
US-Maschenzahl Maschenzahl Lichte Maschen
.1e Zollän«t .je cm weite in mm
5 4 ooo
10 2 ooo
H .1 410
18 36 1 ooo
2o ο 84o
3o ο 59o
35 144 ο 5oo
4o ο 42o
5o ο 297
60 576 ο 25o
7° ο 21g
8o ο 177
1oo ο 149
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Claims (7)

NEUE . PATENTANSPRÜCHE
1. Mfchrstoff-illter für Flüssigkeiten mit einem filterbett aus ohne Trennböden gelagerten Filterstoffteilchen unterschiedlicher Stoffart, Wichte und Korngröße, dadurch gekennzeichnet, daß in eimern hinsichtlich
aus
der Wichte, mindestens drei verschiedenen Stoffarten zus.· mmengesetzen, als Filterbett dienenden Teilchengemisch in Richtung dee Filterdurchganges kontinuierlich die durchschnittliche Korngröße der Teilchen abnimmt, deren Wichte dagegen ansteigt·
2· Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Teilchengemisch die Teilchen einer jeden, eine unterschiedliche Wichte aufweisenden Stoffart eine bestimmte Korngröße aufweisen, indem letztere der Wichte umgekehrt proportional ist, wobei in Richtung des Filterdurchganges die Teilchenzahl höherer Wichte zunimmt, die Teilchenzahl niedrigerer Wichte dagegen stufenlos abnimmt*
3· Filter nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilhhen einer Korngröße von etwa 0,15 bis 2,0 mm aufweisen·
4· Filter nach Anspruch 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß im Teilchengemisch
a) ale Teilchen höchster Wichte Granatstein einer Korngröße von etwa 0,15 bis 0,4 mm,
b) als Teilchen geringster Wichte Anthrazit mit einer Korngröße von etwa 0,64 und 2,0 mm und
o) als Teilchen mittlerer Wichte Graphitgestein einer Korngröße von etwa 0,3 bis 0,84 mm. dienen·
f-'ruo Untcrlaßon (Art.7 g 1 als.2 Kr. 1 s.-.'_ ζ j., ".^z: -.-c--.-,. v.■■:
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AD
'
5. Filter nach Anspruch -1-4, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Betthöhe von 62 cm das Teilchengemisch aus etwa
7 bis 30 Gew. $> Granatstein 7 " 35 " Graphitgestein und 30 " 65 " Anthrazit
besteht.
6. Filter nach Anspruch 1 bis 4». dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Betthöhe von 150 cm das Teilchengemisch aus etwa
16 Gew. % Granatstein
21 " Graphi,tgestein und 63 " Anthrazit
besteht.
7. Verfahren zur Herstellung eines Mehrstoff-Filters nach • Anspruch 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß in einer stehenden Einrichtung mit senkrechtem Filterdurchgang nach Einbringen des Filterteilchengemisches ein derart starker, dem beabsichtigten Filterdurchgang entgegengesetzt gerichteter Wasserstrom solange aufrecht erhalten wird, daß die in Bewegung geratenen Teilchen eine konstante Lage zueinander mnd im Filter-bett eingenommen haben, worauf die zu filtrierende Flüssigkeit in der entgegengesetzten Richtung durchgeleitet wird·
onnonc i c\ η η ι
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