Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
FILTER COMPRISING ROTATABLE, DISK-SHAPED FILTER ELEMENTS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2003/039712
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a device for removing materials, especially solid materials, liquid phases having different densities and/or gases, from a liquid, by way of rotation. The inventive device comprises a plurality of filter elements (5, 6, 7) which allow the filtrated liquid to pass and which are mounted in a housing (1) and rotate about an axis of rotation (3). The housing has an inlet opening (28) for the liquid, at least one outlet opening (44) for the solid materials removed by rotation and at least one outlet opening (32) for the filtered liquid. According to the invention, a passage (48) is disposed in the area of or next to the axis of rotation (3) of the filter elements, said passage being provided for materials that have a lesser density than the liquid.

Inventors:
STERNAD WERNER (DE)
TROESCH WALTER (DE)
SCHREINER LOTHAR (DE)
Application Number:
PCT/EP2002/012007
Publication Date:
May 15, 2003
Filing Date:
October 28, 2002
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
FRAUNHOFER GES FORSCHUNG (DE)
STERNAD WERNER (DE)
TROESCH WALTER (DE)
SCHREINER LOTHAR (DE)
International Classes:
B01D17/00; B01D19/00; B01D33/21; B01D63/16; (IPC1-7): B01D33/21; B01D33/23
Foreign References:
US4132649A1979-01-02
SU1618433A11991-01-07
US4717485A1988-01-05
EP1149619A12001-10-31
DE2146022B11973-03-08
Other References:
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 018, no. 410 (C - 1232) 2 August 1994 (1994-08-02)
Attorney, Agent or Firm:
Brisch, Georg (Stuttgart, DE)
Download PDF:
Claims:
Ansprüche
1. Vorrichtung zum Trennen von Stoffen, insbesonde re Feststoffen, Flüssigkeitsphasen unterschiedli cher Dichte und/oder Gasen, aus einer Flüssigkeit, durch Rotation mit mehreren Filterelementen (5,6, 7 ; 66,67), welche die filtrierte Flüssigkeit passieren lassen und die um eine Drehachse (3) drehbar in einem Gehäuse (1 ; 60) aufgenommen sind, das eine Eintrittsöffnung (28 ; 62) für die Flüssig keit, mindestens eine Austrittsöffnung (44 ; 74) für die durch Rotation getrennten schweren Stoffe und mindestens eine Austrittsöffnung (32 ; 71) für die filtrierte Flüssigkeit aufweist, dadurch gekenn zeichnet, dass im Bereich oder in der Nähe der Drehachse (3) der Filterelemente ein Durchgang (48 ; 72) für Stoffe vorgesehen ist, die eine gerin gere Dichte als die Flüssigkeit aufweisen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, dass die Filterelemente (5, 6, 7) im We sentlichen scheibenförmig, insbesondere kreisring scheibenförmig ausgebildet sind und die Innenräume der Filterelemente mit dem Innenraum einer konzen trisch zu der Drehachse der Filterelemente angeord neten Hohlwelle in Verbindung stehen, über welche die filtrierte Flüssigkeit (2) abgeführt wird, und dass in jedem Filterelement (5,6, 7) mindestens eine Durchgangsöffnung (48) in der Nähe der Hohlwelle (2) angeordnet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn zeichnet, dass die Durchgangsöffnungen (48) in den Filterelementen (5,6, 7) im Wesentlichen im gleichen radialen Abstand zu der Hohlwelle (2) angeordnet sind.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, dass die Filterelemente (50) im Wesent lichen kreisringscheibenförmig ausgebildet sind und die Innenräume der Filterelemente über mehrere in Umfangsrichtung voneinander beabstandete, hohle Speichen (52,53, 54,55) mit dem Innenraum einer kon zentrisch zu der Drehachse der Filterelemente ange ordneten Hohlwelle (2) in Verbindung stehen, über welche die filtrierte Flüssigkeit abgeführt wird.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in der Oberseite (34) des Gehäuses (1) in der Nähe der Hohlwelle (2) eine zusätzliche Austrittsöffnung (46) angeordnet ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, dass die Filterelemente (66,67) im We sentlichen kreisringscheibenförmig ausgebildet sind und mit einem Ringraum (zwischen 60 und 61) in Ver bindung stehen, der konzentrisch zu der Drehachse (3) der Filterelemente radial außerhalb der Filter elemente angeordnet ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekenn zeichnet, dass die Filterelemente mit einer Trommel (61) drehfest verbunden sind, die in dem Gehäuse (60) drehbar gelagert und im Bereich der Filterele mente (66, 67) durchlässig für die filtrierte Flüs sigkeit ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch ge kennzeichnet, dass die Trommel (61) im Wesentlichen kreiszylinderförmig ausgebildet ist, und dass an der unteren Stirnseite der Trommel ein Eintritts stutzen (62) für die Flüssigkeit und an der oberen Stirnseite der Trommel ein Austrittsstutzen (63) für Leichtstoffe vorgesehen ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekenn zeichnet, dass der Eintrittsstutzen (62) und der Austrittsstutzen (63) konzentrisch zu den Filter elementen (66,67) angeordnet sind und zur Lagerung der Trommel (61) verwendet werden.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass im unteren Bereich (65) des Gehäuses (60) radial außen eine Austritts öffnung (79) vorgesehen ist, die mit dem Inneren der Trommel (61) in Verbindung steht.
Description:
FILTER MIT DREHBAREN, SCHEIBENFÖRMIGEN FILTERELEMENTEN Beschreibung Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Trennen von Stoffen, insbesondere Feststoffen, Flüssig- keitsphasen unterschiedlicher Dichte und/oder Ga- sen, aus einer Flüssigkeit, durch Rotation mit meh- reren Filterelementen, welche die filtrierte Flüs- sigkeit passieren lassen und die um eine Drehachse drehbar in einem Gehäuse aufgenommen sind, das eine Eintrittsöffnung für die Flüssigkeit, mindestens eine Austrittsöffnung für die durch Rotation der Flüssigkeitssäule getrennten nicht filtrierten An- teile des Zulauffluids und mindestens eine Aus- trittsöffnung für die filtrierte Flüssigkeit auf- weist.

Derartige Vorrichtungen werden beispielsweise bei der Abwasserreinigung eingesetzt. Bei physikali- schen Verfahren zur Abwasserreinigung werden die Abwasserinhaltsstoffe entsprechend ihren physikali- schen Eigenschaften, wie Teilchengröße, Dichte und Sinkgeschwindigkeit, nach unterschiedlichen Verfah- ren aufkonzentriert. Hierzu zählen alle Verfahren, die als Trennmittel feste Hilfsstoffe (zum Beispiel Adsorption, Filtration, Ionenaustausch), flüssige Hilfsstoffe (Extraktion), gasförmige Hilfsstoffe (Flotation, Strippen), Wärmeenergie (Destillation, Eindampfen), Schwerkraft beziehungsweise Zentrifu- galkräfte (Absetzen, Aufschwimmen) verwenden. Ins-

besondere finden derartige Vorrichtungen bei der Membrantrenntechnik, das heißt mit Hilfe von Mem- branen durchgeführte Trennprozesse, Anwendung.

Vorrichtungen der Membrantrenntechnik werden außer bei der Wasseraufbereitung in vielen anderen indus- triellen Anwendungsbereichen eingesetzt. Mittels Membranen mit unterschiedlichen Porengrößen sind Partikel bis zu 5 nm abtrennbar. Beim Trennvorgang werden Feststoffe zumindest direkt an der Membran aufkonzentriert, während die filtrierte Flüssigkeit die Membran passiert. Die resultierende Konzentra- tionspolarisation führt zu einer Deckschicht-auch als Membranfouling bekannt-, deren Entstehung durch unterschiedliche Betriebsweisen beeinflusst werden kann. Klassische Betriebsweisen sind einerseits die Dead-end- (DEF) und andererseits die Cross-Flow-Fil- tration-Filtration (CFF). Diese unterscheiden sich im Wesentlichen dadurch, dass bei der DEF keine An- strömung der Membran erzwungen wird und deshalb die Deckschicht unkontrolliert anwachsen kann, während bei der CFF die Membran gezielt überströmt wird, wodurch die Deckschicht sich kontrolliert aufbaut und begrenzt werden kann. Dennoch tritt nach länge- rer Betriebszeit eine Reduzierung des Filtratstroms auf, die durch eine reversible Deckschichtbildung verursacht wird. Sowohl bei der DEF als auch bei der CFF hat sich deshalb ein periodisches Rückspü- len bewährt, um konstante Filtratflüsse zu erzie- len.

Der aus der Betriebsweise resultierende typische spezifische Energiebedarf für eine Cross-Flow- Ultrafiltration liegt zum Beispiel bei 3 bis

7 kWh/m3 bei Filtratflüssen von 100 bis 150 1/m2h und einem Transmembrandruck von 3 bis 5 bar. Für eine DEF ergeben sich Vergleichswerte von 0,1 bis 0,5 kWh/m3 bei Filtratflüssen von 50 bis 80 1/m2h und einem Druck von 0,5 bis 2 bar. Dies führt bei hohen Volumenströmen und geringer Wertschöpfung des Produkts, wie dies bei der kommunalen oder indus- triellen Abwasserreinigung oder der Trinkwasserge- winnung aus Oberflächengewässern der Fall ist, zu hohen Betriebskosten, die einen breiten Einsatz zur Zeit verhindern.

In der nicht vorveröffentlichten DE 100 04 096 wer- den als Filterelemente in Rotation versetzbare Fil- terscheiben vorgeschlagen, die stapelweise angeord- net eine große wirksame Filterfläche auf kleinem Raum gewährleisten. Die Deckschichtbildung an den Filterscheiben wird ausschließlich durch die im Be- trieb auf die Suspension wirkenden Zentrifugal- kräfte beeinflusst und kontrolliert. Bei im Rahmen der vorliegenden Erfindung durchgeführten Versuchen hat sich herausgestellt, dass in der durch die ro- tierenden Filterelemente in Rotation versetzten Flüssigkeitssäule sich leichte Stoffe wie Öle, Fette und gelöste gasförmige Komponenten im Bereich der Welle zwischen den Filterelementen sammeln, wo sie Probleme verursachen (Verblockung der Filter- oberfläche).

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Vorrich- tung der eingangs geschilderten Art zu schaffen, bei der die Ansammlung von Leichstoffen zwischen den Filterelementen im Bereich oder in der Nähe ihrer Drehachse vermieden wird. Dabei soll die er-

findungsgemäße Vorrichtung einfach aufgebaut und kostengünstig herstellbar sein.

Die Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zum Trennen von Stoffen aus einem Fluid gelöst, welche die Merkmale des Patentanspruchs 1 aufweist. Durch An- legen eines Druckgefälles wird ein Durchströmen der Filterelemente erreicht. Die Drehachse der Filter- elemente ist vorzugsweise im Wesentlichen vertikal angeordnet, um den Auftrieb der Leichtstoffe entge- gen der Erdschwerkraft auszunutzen. Der Durchgang gewährleistet, dass die sich im Betrieb der Vor- richtung zwischen den Filterelementen im Bereich oder in der Nähe ihrer Drehachse ansammelnden Leichtstoffe in dem Gehäuse wandern können. Bei den Stoffen mit einer geringeren Dichte als die Flüs- sigkeit handelt es sich um Leichtstoffe wie Gase, Öle, Fette oder Benzin, welche, abgesehen von dem filtrierbaren Anteil, nicht durch die Filterelemen- te hindurchgehen.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Filterelemente im Wesentlichen scheibenförmig, insbesondere kreis- ringscheibenförmig ausgebildet sind und die Innen- räume der Filterelemente mit dem Innenraum einer Hohlwelle in Verbindung stehen, über welche die filtrierte Flüssigkeit abgeführt wird. Die fil- trierte Flüssigkeit gelangt also durch die Filter- elemente hindurch in den Innenraum der Hohlwelle.

Vorzugsweise ist in jedem Filterelement mindestens eine Durchgangsöffnung für die unfiltrierte Flüs- sigkeit in der Nähe der Hohlwelle angeordnet. Die zusätzlichen Durchgangsöffnungen ermöglichen den

Durchtritt von in der Flüssigkeit befindlichen Leichtstoffen, die sich aufgrund ihres geringen spezifischen Gewichts im Bereich der Drehachse der Filterelemente sammeln, durch das Filterelement. Da sich die Filterelemente im Betrieb um ihre Dreh- achse drehen, können die in dem Gehäuse aufsteigen- den Leichtstoffe durch alle Filterelemente hindurch nach oben steigen, und zwar sogar dann, wenn nur eine einzige Durchgangsöffnung in jedem Filterele- ment vorgesehen ist.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Durchgangsöffnungen in den Filterelementen im We- sentlichen im gleichen radialen Abstand zu der Hohlwelle fluchtend angeordnet sind. Dadurch wird, insbesondere bei stillstehenden oder langsam rotie- renden Filterelementen ein direkter Durchgang durch mehrere Filterelemente gewährleistet, die axial voneinander beabstandet auf der Hohlwelle angeord- net sind.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Filterelemente im Wesentlichen kreisringscheiben- förmig ausgebildet sind und die Innenräume der Fil- terelemente über mehrere in Umfangsrichtung vonein- ander beabstandete, hohle Speichen mit dem Innen- raum einer konzentrisch zu der Drehachse der Fil- terelemente angeordneten Hohlwelle in Verbindung stehen, über welche die filtrierte Flüssigkeit ab- geführt wird. Die hohlen Speichen haben eine Dop- pelfunktion. Einerseits schaffen sie eine Fluidver- bindung zwischen den Filterelementen und der Hohl-

welle. Andererseits ermöglichen sie den Durchtritt von Leichtstoffen in der Nähe der Hohlwelle in Richtung der Drehachse der Filterelemente.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass in der Oberseite des Gehäuses in der Nähe der Hohlwelle eine zusätzliche Austrittsöffnung angeordnet ist.

Die zusätzliche Austrittsöffnung dient dem Austritt von Leichtstoffen, die aufgrund ihres Auftriebs durch die Durchgangsöffnungen in den Filterelemen- ten oder zwischen den Speichen hindurch zur Ober- seite des Gehäuses aufgestiegen sind. Die durch die Rotation der Flüssigkeitssäule in Richtung Gehäuse- wandung abgetrennten Schwerstoffe, deren Dichte größer als_die= Dichte des Hauptfluids ist, können durch eine Austrittsöffnung an der Gehäusewandung, nahe des Gehäusebodens, abgezogen werden.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel ist dadurch gekennzeichnet, dass die Filterelemente im Wesentlichen kreisringscheibenförmig ausgebildet sind und mit einem Ringraum in Verbindung stehen, der konzentrisch zu der Drehachse der Filterele- mente radial außerhalb der Filterelemente angeord- net ist. Der Ringraum dient zur Aufnahme der fil- trierten Flüssigkeit. Die Anordnung des Aufnahme- raums für die filtrierte Flüssigkeit radial außer- halb der Filterelemente liefert den Vorteil, dass die Strömung in den Aufnahmeraum durch die im Be- trieb wirkenden Zentrifugalkräfte unterstützt wird.

Außerdem wird radial innerhalb der Filterelemente ein zentraler Durchgang gebildet, der einen unge-

hinderten Aufstieg der Leichtstoffe nach oben ge- währleistet.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Filterelemente mit einer Trommel drehfest verbunden sind, die in dem Gehäuse drehbar gelagert und im Bereich der Filterelemente durchlässig für die filtrierte Flüssigkeit ist. Über die Trommel können die Filterelemente zusammen in Drehung versetzt werden. Die durchlässige Ausbildung der Trommel im Bereich der Filterelemente gewährleistet, dass die filtrierte Flüssigkeit aus den Filterelementen aus- treten kann.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Trommel im Wesentlichen kreiszylinderförmig ausge- bildet ist, und dass an der unteren Stirnseite der Trommel ein Eintrittsstutzen für die Flüssigkeit und an der oberen Stirnseite der Trommel ein Aus- trittsstutzen für Leichtstoffe vorgesehen ist.

Durch diese Anordnung ist sichergestellt, dass Leichtstoffe aufgrund ihres Auftriebs ungehindert zum Austrittsstutzen gelangen.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Eintrittsstutzen und der Austrittsstutzen konzen- trisch zu den Filterelementen angeordnet sind und zur Lagerung der Trommel verwendet werden. Der sich daraus ergebende einfache Aufbau führt zu geringen Herstellkosten der Vorrichtung. Zudem ist es vor-

teilhaft, dass die Trommel mit den Filterelementen vormontiert werden kann.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass im un- teren Bereich des Gehäuses radial außen eine Aus- trittsöffnung vorgesehen ist, die mit dem Inneren der Trommel in Verbindung steht. Die Austrittsöff- nung dient aufgrund ihrer Anordnung radial außen dem Austritt von aus der Flüssigkeit herausgefil- terten Feststoffen, die eine größere spezifische Dichte aufweisen als die Flüssigkeit.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Er- findung ergeben sich aus der nachfolgenden Be- schreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeich- nung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind. Es zeigen : Figur 1 eine erste Ausführungsform der erfin- dungsgemäßen Vorrichtung im Längsschnitt ; Figur 2 ein einzelnes Filterelement aus der in Figur 1 dargestellten Vorrichtung in der Draufsicht ; Figur 3 ein einzelnes Filterelement aus der in Figur 1 dargestellten Vorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfin- dung in der Draufsicht ; Figur 4 eine dritte Ausführungsform der erfin- dungsgemäßen Vorrichtung im Längsschnitt und

Figur 5 ein einzelnes Filterelement aus der in Figur 4 dargestellten Vorrichtung in der Draufsicht.

Die in Figur 1 dargestellte Vorrichtung umfasst ein Gehäuse l, in dem eine Hohlwelle 2 um eine Dreh- achse 3 drehbar aufgenommen ist. Mit der Hohlwelle 2 sind eine Vielzahl von Filterelementen 5,6 und 7 drehfest verbunden, die alle gleich ausgebildet sind. Bei der in Figur 1 dargestellten Ausführungs- form sind 19 Filterelemente drehfest mit der Hohl- welle 2 verbunden. Die Hohlwelle 2 kann einstückig oder mehrteilig ausgebildet sein. Die Filterele- mente werden von Membranen gebildet und sind innen hohl. Über die Membranen kann Flüssigkeit von außen in das Innere der Filterelemente gelangen, von wo es über entsprechende Öffnungen in der Mantelfläche der Hohlwelle in das Innere der Hohlwelle gelangt.

Die Filterelemente 5,6 und 7 werden durch Hülsen 10,11 und 14 in axialer Richtung fixiert. Die Hül- sen 10,11 und 14 können mit Dichtungen zur Abdich- tung der Schnittstellen zwischen den Filterelemen- ten und der Hohlwelle ausgestattet sein.

Durch einen Pfeil 16 ist die Drehbewegung der Hohl- welle 2 mit den Filterelementen 5,6 und 7 angedeu- tet. Das untere Ende 18 der Hohlwelle 2 ist ge- schlossen ausgebildet und in einem unteren Deckel 20 drehbar gelagert, der das Gehäuse 1 unten ab- schließt. Der untere Deckel 20 ist mit Hilfe von Schraubverbindungen 22 und 23 an einem Flansch 25 befestigt, der radial außen am unteren Rand des Ge- häuses 1 angebracht ist. In dem unteren Deckel 20 ist außerdem eine Eintrittsöffnung 28 für eine zu

filtrierende Flüssigkeit vorgesehen, die durch einen Pfeil 30 angedeutet ist. Dort ist auch eine Austrittsöffnung 56 in direkter Nachbarschaft zur Gehäusewandung angebracht, durch die Schwerstoffe mit größerer Dichte als die Flüssigkeit, die durch Rotation abgetrennt und zur Wand hin aufkonzent- riert werden, abgezogen werden können.

Das obere Ende 32 der Hohlwelle 2 ist in einem obe- ren Deckel 34 gelagert, der das Gehäuse 1 oben ver- schließt. Das obere Ende 32 bildet eine Austritts- öffnung für die gefilterte Flüssigkeit, also das Filtrat. Das austretende Filtrat ist durch einen Pfeil 36 angedeutet.

Die eintretende Flüssigkeit 30 gelangt durch die Eintrittsöffnung 28 in das Innere des Gehäuses 1 und gelangt von dort durch die Filterelemente 5,6 und 7 als Filtrat in die Hohlwelle 2, aus der sie durch das obere Ende 32 der Hohlwelle 2 austritt.

Der obere Deckel 34 ist durch Schraubverbindungen 38 und 39 an einem Flansch 41 befestigt, der radial außen am oberen Rand des Gehäuses 1 angebracht ist.

In der Nähe der Mantelfläche des kreiszylinderför- migen Gehäuses 1 ist eine Austrittsöffnung 44 für aus der eintretenden Flüssigkeit 30 resultierende Konzentrate in dem oberen Deckel 34 ausgebildet.

Radial weiter innen von der Austrittsöffnung 44 ist in der Nähe der Hohlwelle 2 in dem oberen Deckel 34 eine Austrittsöffnung 46 für Leichtstoffe ausgebil- det.

Infolge der im Betrieb durchgeführten Drehbewegung der Hohlwelle 2 und den damit drehfest verbundenen Filterelementen wird die in dem Gehäuse 1 befind- liche Flüssigkeitssäule in Drehung versetzt. Die daraus resultierenden Zentrifugalkräfte sorgen für ein Wandern der in der Flüssigkeit enthaltenen Stoffe im Zentrifugalkraftfeld. Wirksame schwerere Stoffe werden dabei gegenläufig zu leichteren Stof- fen transportiert. Als schwerere Stoffe werden sol- che Stoffe bezeichnet, die eine größere spezifische Dichte als die Flüssigkeit aufweisen. Als leichtere Stoffe werden solche Stoffe bezeichnet, die eine geringere spezifische Dichte als die Flüssigkeit aufweisen. Die in der eintretenden Flüssigkeit 30 enthaltenen schwereren Stoffe werden aufgrund ihrer Dichte im Betrieb der Trennvorrichtung radial nach außen beschleunigt und sammeln sich im Bereich der Mantelfläche des Gehäuses 1, wo sie durch die Aus- trittsöffnungen 44,56 aus dem Gehäuse 1 austreten können. Die Leichtstoffe sammeln sich aufgrund ih- rer geringen Dichte an der äußeren Mantelfläche der Hohlwelle 2. Die Bewegung der schwereren Stoffe wird durch eine Strömung im Inneren der Vorrichtung von unten nach oben bewirkt.

Gemäß der vorliegenden Erfindung sind in den kreis- ringscheibenförmigen oder kreisscheibenförmigen Filterelementen 5,6 und 7 Durchgangsöffnungen 48 ausgebildet. Die Durchgangsöffnungen 48 sind, wie man in Figur 1 sieht, jeweils im gleichen radialen Abstand zu der Drehachse 3 der Hohlwelle 2 angeord- net. Infolge der Drehbewegung der Hohlwelle 2 mit den Filterelementen 5,6 und 7 ist im Betrieb der Trennvorrichtung gewährleistet, dass Leichtstoffe,

die sich wegen ihrer geringen Dichte im Bereich der Hohlwelle 2 ansammeln, nach oben zur Austrittsöff- nung 46 aufsteigen beziehungsweise wandern oder fließen können.

Wie man in Figur 2 sieht, sind die einzelnen Fil- terelemente 5 der in Figur 1 dargestellten Trenn- vorrichtung als Kreisringscheibe mit einer zentra- len Öffnung 49 ausgestattet. Die zentrale Öffnung 49 der innen hohlen Filterelemente gewährleistet, dass das Filtrat aus dem Inneren der Filterelemente durch entsprechende Öffnungen in die Hohlwelle 2 gelangen kann. Zentrifugalkräfte bewirken den kon- tinuierlichen Abtransport der Deckschicht (Konzent- rationspolarisation) von der Filteroberfläche der kreisscheiben-oder kreisförmigen Filterelemente und sorgen für einen kontinuierlichen, gleichförmi- gen transmembranen Fluss. Das Verhältnis von Filt- ratvolumen zu Zulaufvolumen bestimmt die Konzentra- tion von nicht-filtrierbaren Stoffen im Austrag 44, 56.

In Figur 3 ist eine alternative Ausführungsform eines Filterelements 50 dargestellt. Das Filterele- ment 50 ist ebenfalls als Kreisringscheibe ausge- bildet, die jedoch mit einer größeren zentralen Öffnung 51 ausgestattet als das in Figur 2 darge- stellte Filterelement 5. Von der zentralen Öffnung 51 gehen hohle Speichen 52,53, 54 und 55 aus, die radial nach innen verlaufen und das Innere des Fil- terelements 50 mit der Hohlwelle 2 verbinden.

Selbstverständlich sind im Bereich der Schnittstel- len zwischen den Speichen 52 bis 55 und der Hohl- welle 2 in der Hohlwelle 2 entsprechende Öffnungen

vorgesehen, die den Durchtritt des Filtrats ermög- lichen. Gleichzeitig gewähren die Speichen 52 bis 55 im eingebauten Zustand des Filterelements 50, dass Leichtstoffe in Richtung der Drehachse 3 der Hohlwelle 2 ungehindert zwischen den Speichen 52 bis 55 hindurchtreten können. Dadurch wird ein na- hezu ungehindertes Aufsteigen von Leichtstoffen im Bereich der Hohlwelle 2 sichergestellt.

In Figur 4 ist eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Trennvorrichtung dargestellt. Die Trennvorrichtung umfasst ein Gehäuse 60, in dem eine kreiszylinderförmige Trommel 61 drehbar aufge- nommen ist. An der unteren Stirnseite der Trommel 61 ist ein hohler, am Ende offener Zapfen 62 ange- bracht, der den Eintritt der zu filtrierenden Flüs- sigkeit in das Innere der Trommel 61 ermöglicht. An der oberen Stirnseite der Trommel 61 ist ein hoh- ler, am Ende offener Zapfen 63 angebracht, der den Austritt von Leichtstoffen aus dem Inneren der Trommel 61 ermöglicht.

Das Gehäuse 60 ist unten durch einen Boden 65 und oben durch einen Deckel 64 verschlossen. Das Gehäu- se 60 ist, wie die Trommel 61, kreiszylinderförmig ausgebildet und weist einen etwas größeren Durch- messer als die Trommel 61 auf. Die Trommel 61 ist über die hohlen Zapfen 62 und 63 in dem Boden 65 des Gehäuses 60 beziehungsweise in dem Deckel 64 des Gehäuses 60 gelagert.

Eine Vielzahl von Filterelementen 66,67 sind radi- al außen drehfest mit der Mantelfläche der Trommel 61 verbunden. Die Filterelemente 66,67 sind mit

Hilfe von Befestigungsringen 68,69, 70 in Richtung der Drehachse 3 fixiert. Außerdem dienen die Befes- tigungsringe 68,69, 70 dazu, die Schnittstellen zwischen den Filterelementen 66,67 und der Mantel- fläche der Trommel 61 abzudichten. Die Trommel ist im Bereich der Filterelemente durchlässig für die filtrierte Flüssigkeit. Die Filterelemente 66,67 haben, wie insbesondere aus Figur 5 ersichtlich ist, die Form von Kreisringscheiben mit einer zent- ralen Durchgangsöffnung 72. Die zentralen Durch- gangsöffnungen 72 gewährleisten, dass Leichtstoffe, die sich im Betrieb der Trennvorrichtung im Bereich der Drehachse 3 der Trommel 61 ansammeln, ungehin- dert zu der Austrittsöffnung 63 aufsteigen können.

Eine Austrittsöffnung für Schwerstoffe ist radial außen am oberen Rand der Trommel 61 vorgesehen und mit 73 bezeichnet. Durch die Austrittsöffnung 73 gelangen Schwerstoffe in den hohl ausgebildeten De- ckel 64 und von dort in eine Austrittsöffnung 74, die radial außen in dem Deckel 64 vorgesehen ist.

Eine weitere Austrittsöffnung für Schwerstoffe ist radial außen am unteren Rand der Trommel 61 vorge- sehen und mit 80 bezeichnet. Durch die Austritts- öffnung 80 gelangen Schwerstoffe in den hohl ausge- bildeten Boden 65 und von dort in eine Austritts- öffnung 79, die radial außen in dem Boden 65 vorge- sehen ist.

Die Filterelemente 66,67 sind radial außen mit in Richtung der Drehachse 3 der Trommel 61 verlaufen- den Durchgangsöffnungen 78 ausgestattet. Die Durch- gangsöffnungen 78 gewährleisten den Durchtritt von Feststoffen und verhindern so, dass sich radial außen an den Filterelementen Anbackungen bilden. In

der unteren Stirnwand der Trommel 61 sind radial außen eine oder mehrere Durchtrittsöffnungen (nicht dargestellt) vorgesehen. Diese ermöglichen den Durchtritt von Feststoffen, die ein größeres spezi- fisches Gewicht aufweisen als die zu filtrierende Flüssigkeit, zu mindestens einer Austrittsöffnung 79, die radial außen in der unteren Stirnwand des Gehäuses 60 angeordnet ist. Die kreisringförmigen Filterelemente können auch segmentiert ausgebildet sein, so dass Spalte den Festkörperdurchtritt er- möglichen, oder wie in Turbinen angeordnet sein.

Im Betrieb der in den Figuren 1 bis 5 dargestellten Filtervorrichtung wird eine zu filternde Flüssig- keit, zum Beispiel eine Suspension, beispielsweise über eine Pumpe durch die Eintrittsöffnung 28,62 in das Gehäuse 1 beziehungsweise in die Trommel 61 gefördert. Die Flüssigkeit wird durch die Filter- elemente eingezogen und durch die in Strömungsver- bindung mit den Filterelementen stehende Hohlwelle beziehungsweise über den Ringraum zwischen der Trommel 61 und dem Gehäuse 60 abgezogen. Durch die bei der Rotation der Filterelemente auftretende Flüssigkeitsbewegung und die auf die Flüssigkeit wirkenden Zentrifugalkräfte kann eine unerwünschte Deckschichtbildung an den Filterelementen wirkungs- voll unterbunden werden. Der für die Filtration notwendige transmembrane Druck kann beispielsweise durch Anlegen eines Unterdrucks auf der Filtrat- seite oder durch Anlegen eines Überdrucks an den Eintrittsöffnung der Trennvorrichtung erfolgen.

Außerdem ist es vorteilhaft, den in vielen für die Verwendung der beschriebenen. Trennvorrichtung ge- eigneten Anlagen zur Wasseraufbereitung vorhandenen

hydrostatischen oder hydrodynamischen Druck zur Er- zeugung des erforderlichen transmembranen Druck- gefälles zu nutzen. Moderne Abwasserreinigungsanla- gen weisen beispielsweise Belebungsreaktoren von bis zu 20 m Höhe auf, wodurch ein transmembranes Druckgefälle aufgrund des hydrostatischen Drucks von fast 2 bar möglich ist.

Die Filterelemente können als Membranen aufweisende oder mit Membranen überzogene Hohlkörper bezie- hungsweise Hohlrahmen ausgeführt sein. Dabei können übliche in der Membrantrenntechnik verwendete tech- nische Membranen, zum Beispiel Polymermembranen, Membranfilter, Ultrafiltrationsmembranen, Mikro- filtrationsmembranen oder Nanofiltrationsmembranen verwendet werden.

Die in Figur 1 dargestellte Hohlwelle 2 kann einstückig oder mehrteilig aus verschiedenen, zum Beispiel rohrförmigen, hohlen Abschnitten ausgebil- det sein, wobei die verschiedenen Abschnitte der Hohlwelle durch zwischen diesen angeordnete Filter- elemente, insbesondere Filterscheiben, getrennt und zu der zu filtrierenden Flüssigkeit hin flüssig- keitsdicht durch diese verbunden sind. Wesentlich ist, dass zwischen dem Inneren der Hohlwelle bezie- hungsweise dem Inneren des Ringraums zwischen Trom- mel und Gehäuse eine Fluidverbindung in Form min- destens einer Öffnung vorhanden ist, die den Durch- tritt des Filtrats ermöglicht.

Die Trenn-beziehungsweise Filtervorrichtung kann sowohl in aerob als auch in anaerob arbeitenden Systemen, zum Beispiel Abwasserbehandlungs-oder

Wasseraufbereitungssystemen verwendet werden. Die Filtervorrichtung kann beispielsweise in der Bele- bungsstufe einer Kläranlage eingebaut werden und stellt ein modernes System zur Biomasserückhaltung und damit zur Aufkonzentrierung der Biomasse dar.

Selbstverständlich kann die Filtervorrichtung auch in der Auftrennung des Zulaufs zu Kläranlagen nach oder anstatt der Vorklärung eingesetzt werden. Da- durch wird der Zulauf in ein kohlenstoffreiches Konzentrat, das anaerob zu Biogas umgesetzt werden kann und ein kohlenstoffarmes Filtrat aufgetrennt, das zum Beispiel in Hochleistungsabwasserreaktoren aerob umgesetzt werden kann. Selbstverständlich ist es auch möglich, die Filtervorrichtung zur Trink- wassergewinnung aus Oberflächengewässern einzuset- zen. Die Trennvorrichtung kann auch Einrichtungen zum Luft-oder Gaseintrag aufweisen, um eine aerobe Betriebsführung zu ermöglichen.

Das Gehäuse 1, 60 hat vorzugsweise im Wesentlichen die Gestalt eines Kreiszylinders, dessen Längsachse vorzugsweise in vertikaler Richtung, also senkrecht zu einem horizontalen Untergrund angeordnet ist.

Die Drehachse der Filterelemente ist vorzugsweise ebenfalls in vertikaler Richtung, also senkrecht zu einem horizontalen Untergrund angeordnet. Darüber hinaus ist die Eintrittsöffnung 28, 62 in das Ge- häuse 1 beziehungsweise die Trommel 61 in dem Boden des Gehäuses 1 beziehungsweise dem unteren Deckel 20 beziehungsweise in der unteren Stirnseite der Trommel 61 angeordnet. Diese Anordnung gewährleis- tet, dass in dem Gehäuse 1 beziehungsweise in der Trommel 61 enthaltene Leichtstoffe parallel bezie- hungsweise entlang der Drehachse 3 der Filterele-

mente aufsteigen. Erfindungsgemäß wird durch die Durchgangsöffnungen 48, die Speichen 52 bis 55 und/oder die zentralen Durchgangsöffnungen 72 ein nahezu ungehinderter Aufstieg von Leichtstoffen in der Trennvorrichtung ermöglicht.