umlaufenden Aufbereitungsmediums

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Aufbereitung eines Fluids. Die Aufbereitung des Fluids erfolgt beispielsweise mithilfe einer mechanischen Trennung, wie beispielsweise eine Dead-End-Filterung.

Ein grundlegendes branchen- und technologieunabhängiges Dilemma in der Filtertechnik ist der bisher stets einhergehende Kompromiss zwischen hoher Filtratausbeute einerseits und einem unterbrechungsfreien, wirtschaftlichen und energieeffizienten Betrieb andererseits.

In sogenannten Dead-End-Filtern sammelt sich der abgeschiedene Filterkuchen auf den Filterflächen bzw. im Filterbett und verblockt dieses früher oder später. Hierdurch wird eine Reinigung (beispielsweise mit Hilfe einer Rückspülung) erforderlich, welche eine Unterbrechung des Betriebes und damit meist weiterer verknüpfter Systeme verursacht.

Wartet man zugunsten eines kontinuierlichen Betriebs mit der Reinigung, steigen die Energiekosten und die strukturmechanische Belastung des Filtermediums (z.B. zylindrische Gitterkerze). Es existieren Fösungen in denen Filterkerzen während des Betriebs mechanisch durch Kratzer oder Schaber gereinigt werden, jedoch besteht hier das Problem, dass die abgelöste Feststoffmasse letztlich nicht ohne erheblichen Fluidverlust aus dem Filterbereich abtransportiert werden kann. Außerdem erreichen derartige Reinigungsvorrichtungen nur die Oberflächen und nicht die Poren des Aufbereitungsmediums, wie z.B. die Siebzwischenräume einer Filterkerze. Insbesondere bei plissierten (gewellten) Kerzen ist aufgrund der Geometrie eine erfolgreiche Reinigung dieser Art ausgeschlossen.

Eine Alternative besteht in der Anwendung von Querstromfiltem (Cross-Flow), in denen der Filterstrom während der Filtration kontinuierlich in einen Permeatstrom und einen tangential zur Filterfläche abgeführten Retentatstrom geteilt wird. So findet eine ständige strömungsinduzierte Reinigung der eigentlichen Filterfläche statt, jedoch wird dies mit erheblichen Verlusten hinsichtlich der Permeatausbeute und hohen Energiekosten für die erforderliche Druckbereitstellung erkauft. Außerdem setzen sich auch hier nach einiger Zeit die Poren/Zwischenräume der Filter zu und müssen letztlich getauscht oder gesäubert werden. Sowohl bei der Dead-End-Filtration, als auch bei der Querstromfiltration treten in vielen Anwendungen zudem Probleme mit Ausfähungen (z.B. Calciumcarbonat), auch Scalings genannt, auf. Aufgrund ihrer starken Anhaftung an der Filterfläche können diese nicht im laufenden Betrieb entfernt werden. Die Folge sind Verblockungen mit den genannten operativen Konsequenzen.

Es besteht daher ein Bedarf an einer Aufbereitungsvorrichtung zur Aufbereitung eines Fluids, sowie an einem Verfahren zur Aufbereitung eines Fluids, welche einen effizienten Aufbereitungsprozess ermöglichen.

Ausführungsformen stehen eine Aufbereitungsvorrichtung zur Aufbereitung eines Fluids, insbesondere mit Hilfe einer mechanischen Trennung, bereit. Die Aufbereitungsvorrichtung weist ein Aufbereitungsmedium auf, welches ein Rundgranulat aufweist. Die Aufbereitungsvorrichtung weist ferner zwei Wände auf, welche zueinander gegenüberliegend angeordnet sind. Zwischen den zwei Wänden ist zumindest ein Teil des Aufbereitungsmediums angeordnet. Das Fluid durchfließt das Aufbereitungsmedium. Das durchflossene Aufbereitungsmedium bildet einen Durchflussbereich. Zumindest eine der zwei Wände ist fluiddurchlässig, so dass durch die fluiddurchlässige Wand das Fluid in das Aufbereitungsmedium eintritt oder aus dem Aufbereitungsmedium austritt. Die Aufbereitungsvorrichtung ist ausgebildet, zumindest einen Teil des Aufbereitungsmediums, geführt durch die Wände, durchlaufend durch den Durchflussbereich zu transportieren.

Das Fluid kann flüssig und/oder gasförmig sein. Das Fluid kann Wasser, insbesondere Wasser als Hauptbestandteil aufweisen.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Rundgranulat ein Kugelgranulat. Insbesondere kann das Aufbereitungsmedium aus einem Rundgranulat oder aus einem Kugelgranulat bestehen. Für jedes der Granulatpartikel kann ein Verhältnis zwischen einem maximalen Durchmesser und einem minimalen Durchmesser des jeweiligen Granulatpartikels geringer sein als 10, oder geringer sein als 5 oder geringer sein als 3, oder geringer sein als 2, oder geringer sein, als 1,5, oder geringer sein, als 1,3, oder geringer sein, als 1,2. Eine mittlere Granulatpartikel-Größe des Rundgranulats kann größer sein, als 5 Mikrometer, oder größer sein, als 10 Mikrometer, oder größer sein als 20 Mikrometer. Die mittlere Granulatpartikel-Größe kann geringer sein, als 10 Zentimeter, oder geringer sein, als 5 Zentimeter.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die mechanische Trennung eine Dead-End- Filterung. Die Dead-End-Filterung kann eine Oberflächenfilterung und/oder eine Tiefenfilterung aufweisen.

Die Wände können starr ausgebildet sein. In zumindest einem Abschnitt der Wände können die Wände parallel oder im Wesentlichen parallel relativ zueinander verlaufen. Das Fluid kann durch eine der Wände in das Aufbereitungsmedium eintreten und durch die andere der zwei Wände aus dem Ausbereitungsmedium austreten. Die Wände können eine Aufbereitungskammer bilden. Die Aufbereitungskammer kann vom Aufbereitungsmedium ausgefüllt sein. Die Aufbereitungskammer kann fluiddurchlässig sein. Das Fluid kann gewinkelt, insbesondere senkrecht zur Oberfläche einer der Wände auf die Wand treffen, um in das Aufbereitungsmedium einzutreten.

Nach dem Austritt aus dem Aufbereitungsmedium kann das Fluid in ein weiteres Aufbereitungsmedium eintreten, welches in einer weiteren Aufbereitungskammer angeordnet ist.

Durch den durchlaufenden Transport kann das Aufbereitungsmedium relativ zu den Wänden transportierbar sein. Beim durchlaufenden Transport kann das Rundgranulat (insbesondere die Kugeln eines Kugelgranulats) zumindest auf einem Teil der Wände abrollen. Zumindest eine der Wände kann eine oder mehrere Öffnungen aufweisen. Die Öffnungen können undurchlässig für die Granulatpartikel des Rundgranulats sein und durchlässig für zumindest einen Teil des Fluids sein. Die Öffnungen können als Durchgangsöffnung ausgebildet sein. Die Öffnungen können ein zweidimensionales geordnetes oder ungeordnetes Array an Öffnungen in der Wand bilden.

Gemäß einer Ausführungsform ist das Aufbereitungsmedium zur mechanischen Filterung ausgebildet. Das Aufbereitungsmedium kann ein Filtermedium sein. Die Aufbereitung kann eine Immobilisierung eines abzufiltemden Anteils des Fluids relativ zum Aufbereitungsmedium bewirken. Die Aufbereitung kann eine Abscheidung, insbesondere eine Partikelabscheidung, des abzufiltemden Anteils des Fluids am Aufbereitungsmedium umfassen. Das Aufbereitungsmedium kann so ausgebildet sein, dass der abzufiltemde Anteil des Fluids am Aufbereitungsmedium direkt oder indirekt (beispielsweise über vorherig abgefilterte Anteile des Fluids) anhaftet. Die Abscheidung kann einen Filterkuchen erzeugen, welcher zumindest teilweise durch abgefilterte Anteile des Fluids gebildet wird. Der Filterkuchen kann sich an einem Bereich ablagem, an welchem das Fluid in das Aufbereitungsmedium eintritt. Alternativ oder zusätzlich können sich abgefilterte Anteile des Fluids in einem Inneren des Aufbereitungsmediums ablagem, beispielsweise infolge einer Tiefenfilterung.

Die Aufbereitung kann eine mechanische fest/flüssig-Trennung und/oder eine mechanische fest/gasförmig-Trennung aufweisen.

Zusätzlich oder alternativ kann das Aufbereitungsmedium zur Modifikation eines zu filternden Anteils des Fluids ausgebildet sein. Die Modifikation kann eine Modifikation struktureller, chemischer und/oder physikalischer Eigenschaften des abzufiltemden Anteils umfassen. Beispielsweise kann das Aufbereitungsmedium ausgebildet sein, eine chemische Zusammensetzung des abzufiltemden Anteils, eine geometrische Struktur (wie eine atomar-geometrische Struktur oder eine Struktur auf einer größeren Längenskala) von Partikeln des abzufiltemden Anteils, einen Ladungszustand der Partikel (insbesondere einen Oberflächenladungszustand) und/oder eine Polarisation der Partikel zu verändern. Die Modifikation des abzufiltemden Anteils kann so erfolgen, dass eine Lunktionalisierung, wie eine chemische, insbesondere eine biochemische Lunktionalisiemng des abzufiltemden Anteils des Lluids bewirkt wird.

Unter Partikel können in diesem Zusammenhang einzelne Atome, einzelne Moleküle oder ein Partikel aus mehreren separaten Atomen und/oder Molekülen verstanden werden.

Das Aufbereitungsmedium kann ausgebildet sein, mit zumindest einem Teil des abzufiltemden Anteils eine chemische Reaktion einzugehen und/oder diesen Teil zu katalysieren. Gemäß einer Ausführungsform kann das Aufbereitungsmedium zu einem Ionenaustausch mit dem Fluid ausgebildet sein. Insbesondere kann das Aufbereitungsmedium ausgebildet sein, gelöste Ionen des Fluids durch andere Ionen, insbesondere durch andere Ionen gleicher Ladung, welche durch das Aufbereitungsmedium bereitgestellt werden, zu ersetzen. Dadurch kann die Aufbereitungsvorrichtung als Ionentauscher füngieren.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist eine Oberfläche der Granulatpartikel des Rundgranulats beschichtet. Mit Hilfe der Beschichtung kann beispielsweise die chemische Reaktion mit dem abzufiltemden Anteil des Fluids und/oder die katalytische Wirkung auf den abzufiltemden Anteil des Fluids bewirkt werden. Zusätzlich oder alternativ ist es denkbar, dass das Rundgranulat aus einem Material besteht, welches mit zumindest einem Bestandteil des Fluids eine chemische Reaktion eingeht.

Beispielsweise können Granulatpartikel des Rundgranulats Manganoxid (Mn _x O _x ) aufweisen. Das Manganoxid kann beispielsweise in einer Beschichtung der Granulatpartikel enthalten sein. Dadurch ist es möglich, eine Manganfiltration von Wasser, insbesondere von Trinkwasser, durchzuführen.

Eine Oberfläche der Granulatpartikel des Rundgranulats kann glatt sein oder eine Rauigkeit aufweisen. Die Granulatpartikel des Rundgranulats können massiv oder porös sein. Die Granulatpartikel können starr ausgebildet sein. Die Granulatpartikel können Partikel aus Glas, Keramik, Metall, Polymer, Kunststoff, Mineralien, granuliertes Eisenhydroxid (herbestellt beispielsweise von der Firma GEH Wasserchemie, Osnabrück, Deutschland) und/oder Harz aufweisen.

Durch den durchlaufenden Transport kann das Aufbereitungsmedium in den Durchflussbereich einbringbar und/oder aus dem Durchflussbereich bringbar sein. Der durchlaufende Transport kann kontinuierlich oder diskontinuierlich sein.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Aufbereitungsmedium granulatformig. Das Aufbereitungsmedium kann eine Schüttung sein. Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das Aufbereitungsmedium ein Kugelgranulat auf. Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Aufbereitungsmedium ein Rundgranulat, insbesondere ein Kugelgranulat.

Eine mittlere Abweichung der Partikelgrößenverteilung aller Granulatpartikel von einer mittleren Granulatpartikel-Größe kann geringer sein als 30 %, oder geringer sein als 20 %, oder geringer sein als 10 % der mittleren Granulatpartikel-Größe. Die mittlere Granulatpartikel-Größe kann definiert sein als ein Mittelwert über alle Granulatpartikel- Größen der Partikelgrößenverteilung. Der Mittelwert kann beispielsweise ein arithmetisches Mittel, ein geometrisches Mittel, ein quadratisches Mittel oder ein Median sein. Andere Methoden der Mittelwertberechnung zur Berechnung des Mittelwerts sind denkbar. Eine Partikelgröße eines Granulatpartikels kann als ein minimaler Durchmesser des Granulatpartikels definiert sein. Alternativ kann die Partikelgröße als ein volumenäquivalenter Kugeldurchmesser des Granulatpartikels sein. Wiederum alternativ kann die Partikelgröße als ein maximaler Durchmesser des Granulatpartikels definiert sein.

Die Granulatpartikel können den gesamten oder im Wesentlichen den gesamten Durchflussbereich ausfüllen. Die Granulatpartikel können im Durchflussbereich in einer maximalen Packungsdichte angeordnet sein. Durch die maximale Packungsdichte kann eine erhöhte vordefinierte Trennschärfe für die Filtration erhalten werden.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Aufbereitungsvorrichtung so ausgebildet, dass der durchlaufende Transport des Aufbereitungsmediums zumindest zeitweise simultan zum Durchfluss des Fluids durch das Aufbereitungsmedium erfolgt.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Aufbereitungsvorrichtung eine im Wesentlichen fluiddichte Schleusenvorrichtung auf. Die Schleusenvorrichtung kann zum Ausschleusen zumindest eines Teils des Aufbereitungsmediums aus dem Durchflussbereich in einen fluidfreien Bereich ausgebildet sein.

Die Schleusenvorrichtung kann beispielsweise als Zellenradschleuse konfiguriert sein. Die Schleusenvorrichtung kann ausgebildet sein, einen Durchsatz des Aufbereitungsmediums mithilfe des durchlaufenden Transports einzustellen. Beispielsweise kann der Durchsatz durch den Betrieb des Zellenrads, insbesondere durch eine Umlaufgeschwindigkeit des Zellenrads regulierbar sein. Der Durchsatz kann sich auf eine vordefinierte Zeiteinheit, wie beispielsweise eine Sekunde, eine Minute oder eine Stunde beziehen. Der Durchsatz kann beispielsweise in Einheiten von Volumen pro Zeit oder in Einheiten von Masse pro Zeit gemessen sein.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird zumindest ein Teil einer Kraft zur Erzeugung einer Bewegung des Aufbereitungsmediums für den durchlaufenden Transport durch eine Schwerkraft des Aufbereitungsmediums, d.h. durch sein Eigengewicht, erzeugt. Eine oder beide Wände können vertikal oder im Wesentlichen vertikal orientiert sein. Der durchlaufende Transport kann in Richtung oder im Wesentlichen in Richtung der Schwerkraft erfolgen.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Aufbereitungsvorrichtung eine Durchsatz-Steuervorrichtung zur Steuerung eines Durchsatzes des Aufbereitungsmediums durch den Durchflussbereich auf, wobei der Durchsatz mithilfe des durchlaufenden Transports erfolgt.

Die Durchsatz-Steuervorrichtung kann beispielsweise als Zellenradschleuse ausgebildet sein. Die Durchsatz- Steuervorrichtung kann das Aufbereitungsmedium mit einem Druck beaufschlagen, oder einen Sog erzeugen, so dass das Aufbereitungsmedium mit Hilfe des Drucks oder Sogs zwischen den Wänden durchlaufend transportiert wird.

Gemäß einer Ausführungsform weist die Aufbereitungsvorrichtung ferner eine Messvorrichtung auf zur Erfassung eines Partikelanteils des Fluids stromabwärts des Aufbereitungsmediums. Das Aufbereitungsmedium kann zur Abscheidung der Partikel des gemessenen Partikelanteils ausgebildet sein. Beispielsweise kann bei einer Tiefenfilterung ein erhöhter Anteil der abzuscheidenden Partikel im Fluid stromabwärts des Aufbereitungsmediums auftreten, wenn das Aufbereitungsmedium mit abgeschiedenen Partikeln so aufgefüllt ist, dass sich bereits abgeschiedene Partikel vom Aufbereitungsmedium wieder lösen.

Die Durchsatz-Steuervorrichtung kann ausgebildet sein, den Durchsatz abhängig von dem erfassten Partikelanteil einzustellen. Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Aufbereitungsvorrichtung eine Messvorrichtung auf zur Erfassung eines Differenzdrucks und/oder eines Volumenstroms zwischen einem Anteil des Fluids, welcher sich stromaufwärts des Aufbereitungsmediums befindet und einem Anteil des Fluids, welcher sich stromabwärts des Aufbereitungsmediums befindet. Die Durchsatz-Steuervorrichtung kann ausgebildet sein, den Durchsatz abhängig von dem erfassten Differenzdruck und/oder abhängig vom erfassten Volumenstrom zu steuern.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird durch den durchlaufenden Transport zumindest ein Teil des Aufbereitungsmediums aus dem Durchflussbereich des Fluids entnommen. Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird zumindest ein Teil des entnommenen Aufbereitungsmediums mit Hilfe des durchlaufenden Transports dem Durchflussbereich wieder zugeführt.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Aufbereitungsvorrichtung ferner eine Bearbeitungsvorrichtung auf zur Bearbeitung, insbesondere zur Regenerierung, zumindest eines Teils des entnommenen Aufbereitungsmediums. Die Bearbeitung kann eine Separation eines, mithilfe des Aufbereitungsmediums abgefilterten, Anteils des Fluids vom Aufbereitungsmedium umfassen. Die Separation kann beispielsweise eine Sedimentierung des abgefilterten Anteils oder des Aufbereitungsmediums umfassen. Zusätzlich oder alternativ kann die Bearbeitung eine Entfernung von Ablagerungen, wie Ausfällungen (z.B. Calciumcarbonat) umfassen, welche sich vom abgefiltemden Anteil unterscheiden.

Die Bearbeitungsvorrichtung kann ausgebildet sein, das Aufbereitungsmedium zu modifizieren. Die Modifikation kann eine Modifikation struktureller, chemischer und/oder physikalischer Eigenschaften des Aufbereitungsmediums umfassen. Beispielsweise kann die Bearbeitungsvorrichtung ausgebildet sein, eine chemische Zusammensetzung von Granulatpartikeln des Aufbereitungsmediums, einen Fadungszustand der Granulatpartikel (insbesondere einen Oberflächen-Fadungszustand der Granulatpartikel) und/oder eine Polarisation der Granulatpartikel zu verändern. Mit Hilfe der Modifikation des Aufbereitungsmediums kann beispielsweise eine Funktionalisierung, wie eine chemische, insbesondere eine biochemische Funktionalisierung des Aufbereitungsmediums bewirkt werden. Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird zumindest ein Teil einer Kraft zur Erzeugung des durchlaufenden Transports durch eine Schwerkraft des Aufbereitungsmediums erzeugt.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform bildet das Aufbereitungsmedium einen Mantel, welcher umfangsseitig offen oder geschlossen ist. Der Mantel kann an einer oder an beiden Stirnseiten offen oder geschlossen sein. Das Fluid kann das mantelförmige Aufbereitungsmedium von innen nach außen oder von außen nach innen durchfließen. Hierbei kann die Aufbereitungsvorrichtung so ausgebildet sein, dass die Durchflussrichtung umkehrbar ist.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform begrenzen die gegenüberliegenden Wände eine Aufbereitungskammer, in welcher das Rundgranulat angeordnet ist.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform bildet das Aufbereitungsmedium und die gegenüberliegenden Wände eine erste Aufbereitungskammer von einer Vielzahl von Aufbereitungskammem der Aufbereitungsvorrichtung. Jede der Aufbereitungskammern kann jeweils ein Aufbereitungsmedium aufweisen, welches ein Rundgranulat aufweist oder ein Rundgranulat ist. Das Fluid kann die Aufbereitungskammem nacheinander durchdringen. Die Rundgranulate unterschiedlicher Aufbereitungsmedien können unterschiedliche mittlere Ganulatpartikel-Größen aufweisen.

Gemäß einer Ausführungsform unterscheiden sich die mittleren Granulatpartikel-Größen der Rundgranulate von zumindest zwei der Aufbereitungskammem um mindestens einen Faktor 2 oder um mindestens einen Faktor 3 oder um mindestens einen Faktor 4 oder um mindestens einen Faktor 5. In anderen Worten kann die mittlere Granulatpartikel-Größe des Rundgranulats einer ersten der Aufbereitungskammem größer als 2 mal oder größer als 3 mal oder größer als 4 mal oder größer als 5 mal die mittlere Granulatpartikel-Größe des Rundgranulats einer zweiten der Aufbereitungskammem sein.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weisen die Aufbereitungsmedien von zumindest zwei der Aufbereitungskammem eine untere Abscheidegrenze auf. Die Aufbereitungsmedien der zwei Aufbereitungskammem können so ausgebildet sein, dass sich die Abscheidegrenzen der Aufbereitungsmedien der zwei Aufbereitungskammern um mindestens einen Faktor 2 oder um mindestens einen Faktor 3 oder um mindestens einen Faktor 4 oder um mindestens einen Faktor 5 unterscheiden. In anderen Worten kann die Abscheidegrenze eines Aufbereitunsgsmediums einer ersten der Aufbereitungskammem größer als 2 mal oder größer als 3 mal oder größer als 4 mal oder größer als 5 mal die Abscheidegrenze eines Aufbereitungsmediums einer zweiten der Aufbereitungskammem sein.

Zumindest zwei der Aufbereitungskammem können aneinander angrenzend sein. Die Aufbereitungsmedien der angrenzenden Aufbereitungskammem können mit Hilfe einer dazwischenliegenden Wand der Aufbereitungsvorrichtung separiert sein. Eine oder mehrere Öffnungen der dazwischenliegenden Wand können die Aufbereitungskammem miteinander verbinden.

Ausfühmngsformen der vorliegenden Offenbarung stellen eine Aufbereitungsvorrichtung zur Aufbereitung eines Fluids, insbesondere mit Hilfe einer mechanischen Trennung bereit. Die Aufbereitungsvorrichtung weist eine Vielzahl von Aufbereitungskammem auf. Jede der Aufbereitungskammem weist jeweils ein Rundgranulat auf. Das Fluid durchläuft die Aufbereitungskammem nacheinander. Die Rundgranulate unterschiedlicher Aufbereitungsmedien weisen eine unterschiedliche mittlere Granulatpartikel-Größe auf. Zumindest zwei der Aufbereitungskammem sind aneinander angrenzend und mit Hilfe einer dazwischenliegenden Wand voneinander separiert.

Gemäß einer weiteren Ausfühmngsform unterscheidet sich die mittlere Granulatpartikel- Größe der Rundgranulate der aneinander angrenzenden Aufbereitungskammem um mindestens einen Faktor 2 oder um mindestens einen Faktor 3 oder um mindestens einen Faktor 4 oder um mindestens einen Faktor 5.

Gemäß einer weiteren Ausfühmngsform weist jedes der Aufbereitungsmedien der angrenzenden Aufbereitungskammem eine untere Abscheidegrenze auf. Die Aufbereitungsmedien der aneinander angrenzenden Aufbereitungskammem können so ausgebildet sein, dass sich die Abscheidegrenzen um mindestens einen Faktor 2 oder um mindestens einen Faktor 3 oder um mindestens einen Faktor 4 oder um mindestens einen Faktor 5 unterscheiden. Die Abscheidegrenze kann als diejenige Größe der Partikel definiert sein, bei welcher der Fraktionsabscheidegrad, welcher durch das Aufbereitungsmedium bewirkt wird, auf 50% abgefallen ist. Der Fraktionsabscheidegrad einer Partikelgröße kann definiert sein als der prozentuale Anteil von Partikeln gleicher Partikelgröße, welche durch das Aufbereitungsmedium abscheidbar sind, wenn die Partikel auf das Aufbereitungsmedium treffen. Der Fraktionsabscheidegrad bezieht sich daher auf eine Partikelgröße. Die Abscheidegrenze kann für geringe Differenzdrücke definiert sein.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist für zumindest eine der Aufbereitungskammem das Rundgranulat ein Kugelgranulat auf oder besteht aus einem Kugelgranulat.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die dazwischenliegende Wand undurchlässig für die Granulatpartikel desjenigen Aufbereitungsmediums, welches die größere mittlere Granulatpartikel-Größe aufweist. Die dazwischenliegende Wand kann durchlässig sein für die Granulatpartikel desjenigen Aufbereitungsmediums, welches die kleinere mittlere Granulatpartikel-Größe aufweist.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die aneinander angrenzenden Aufbereitungskammem so ausgebildet, dass das Aufbereitungsmedium mit dem Rundgranulat der größeren mittleren Granulatpartikel-Größe für zumindest einen Teil des Rundgranulats der kleineren mittleren Granulatpartikel-Größe undurchdringbar ist. Eine Abscheidegrenze des Rundgranulats der größeren mittleren Granulatpartikel-Größe kann geringer sein, als die kleinere mittlere Granulatpartikel-Größe oder kann geringer sein als 80%, oder geringer sein als 60%, oder geringer sein als 50% der kleineren mittleren Granulatpartikel-Größe. Die Abscheidegrenze kann größer sein als 10% der kleineren mittleren Granulatpartikel-Größe oder größer sein als 20%, oder größer sein als 40% der kleineren mittleren Granulatpartikel-Größe.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Aufbereitungskammer mit dem Rundgranulat der kleineren mittleren Granulatpartikel-Größe stromaufwärts zur Aufbereitungskammer mit dem Rundgranulat der größeren mittleren Granulatpartikel- Größe angeordnet. Die Aufbereitungskammer mit der kleineren mittleren Granulatpartikel-Größe kann zwischen zwei Aufbereitungskammem mit einem Rundgranulat einer verglichen hierzu größeren mittleren Granulatpartikel-Größe angeordnet sein. Das Rundgranulat mit der kleineren mittleren Granulatpartikel-Größe kann das Rundgranulat mit der kleinsten mittleren Granulatpartikel-Größe der Aufbereitungsvorrichtung sein.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform bildet jede der Aufbereitungskammem einen in Umfangsrichtung offenen oder geschlossenen Mantel. Eine oder mehrere der mantelförmigen Aufbereitungskammem kann an einer oder beiden Stirnseiten offen oder geschlossen sein. Die mantelförmigen Aufbereitungskammem können eine gemeinsame Achse umlaufen, wobei die mantelförmigen Aufbereitungskammem zueinander konzentrisch oder unkonzentrisch angeordnet sein können. Das Fluid kann jeden der Mäntel jeweils von innen nach außen durchdringen.

Ausfühmngsformen stellen ein Verfahren zur Aufbereitung eines Fluids, insbesondere mit Hilfe einer mechanischen Trennung, bereit. Die Aufbereitung kann mit Hilfe einer Aufbereitungsvorrichtung erfolgen. Die Aufbereitungsvorrichtung weist ein Aufbereitungsmedium auf, welches ein Rundgranulat aufweist. Die Aufbereitungsvorrichtung weist ferner zwei Wände auf, welche zueinander gegenüberliegend angeordnet sind, wobei zwischen den zwei Wänden zumindest ein Teil des Aufbereitungsmediums angeordnet ist. Zumindest eine der zwei Wände ist fluiddurchlässig, so dass durch die fluiddurchlässige Wand das Fluid in das Aufbereitungsmedium eintritt oder aus dem Aufbereitungsmedium austritt. Das Verfahren umfasst ein Durchfließen des Aufbereitungsmediums durch das Fluid, so dass das durchflossene Aufbereitungsmedium einen Durchflussbereich bildet. Das Verfahren weist ferner ein durchlaufendes Transportieren zumindest eines Teils des Aufbereitungsmediums durch den Durchflussberich auf, geführt durch die Wände.

Die vorliegende Offenbarung bezieht sich insbesondere auf folgende Ausfühmngsformen:

Punkt 1 : Aufbereitungsvorrichtung zur Aufbereitung eines Fluids, insbesondere mit Hilfe einer mechanischen Trennung, wobei die Aufbereitungsvorrichtung aufweist: ein Aufbereitungsmedium, welches ein Rundgranulat aufweist; zwei Wände, welche zueinander gegenüberliegend angeordnet sind, wobei zwischen den zwei Wänden zumindest ein Teil des Aufbereitungsmediums angeordnet ist, so dass das Fluid das Aufbereitungsmedium durchfließt, so dass das durchflossene Aufbereitungsmedium einen Durchflussbereich bildet; wobei zumindest eine der zwei Wände fluiddurchlässig ist, so dass durch die fluiddurchlässige Wand das Fluid in das Aufbereitungsmedium eintritt oder aus dem Aufbereitungsmedium austritt; und wobei die Aufbereitungsvorrichtung ausgebildet ist, zumindest ein Teil des Aufbereitungsmediums, geführt durch die Wände, durchlaufend durch den Durchflussbereich zu transportieren.

Punkt 2: Aufbereitungsvorrichtung gemäß Punkt 1, wobei das Aufbereitungsmedium als Filtermedium zur mechanischen Filterung ausgebildet ist.

Punkt 3 : Aufbereitungsvorrichtung gemäß Punkt 1 oder 2, wobei das

Aufbereitungsmedium granulatförmig ist.

Punkt 4: Aufbereitungsvorrichtung gemäß einem der Punkte 1 bis 3, wobei die Aufbereitungsvorrichtung so ausgebildet ist, dass der durchlaufende Transport des Aufbereitungsmediums zumindest zeitweise simultan zum Durchfluss des Fluids durch das Aufbereitungsmedium erfolgt.

Punkt 5 : Aufbereitungsvorrichtung gemäß einem der vorangehenden Punkte 1 bis 4, ferner aufweisend eine im Wesentlichen fluiddichte Schleusenvorrichtung zum Ausschleusen zumindest eines Teils des Aufbereitungsmediums aus dem Durchflussbereich in einen fluidfreien Bereich.

Punkt 6: Aufbereitungsvorrichtung gemäß einem der vorangehenden Punkte 1 bis 5, ferner aufweisend eine Durchsatz-Steuervorrichtung zur Steuerung eines Durchsatzes des Aufbereitungsmediums durch den Durchflussbereich, wobei der Durchsatz mit Hilfe des durchlaufenden Transports erfolgt.

Punkt 7 : Aufbereitungsvorrichtung gemäß Punkt 6, ferner aufweisend eine Messvorrichtung zur Erfassung eines Partikelanteils des Fluids stromabwärts des Aufbereitungsmediums; wobei die Durchsatz-Steuervorrichtung ausgebildet ist, den Durchsatz abhängig von dem erfassten Partikelanteil zu steuern. Punkt 8: Aufbereitungsvorrichtung gemäß Punkt 6 oder 7, ferner aufweisend eine Messvorrichtung zur Erfassung eines Differenzdrucks und/oder eines Volumenstroms zwischen einem Anteil des Fluids, welcher sich stromaufwärts des Aufbereitungsmediums befindet und einem Anteil des Fluids, welcher sich stromabwärts des Aufbereitungsmediums befindet; wobei die Durchsatz- Steuervorrichtung ausgebildet ist, den Durchsatz abhängig von dem erfassten Differenzdruck und/oder Volumenstrom zu steuern.

Punkt 9: Aufbereitungsvorrichtung gemäß einem der vorangehenden Punkte 1 bis 8, wobei die Aufbereitungsvorrichtung so ausgebildet ist, dass durch den durchlaufenden Transport zumindest ein Teil des Aufbereitungsmediums aus dem Durchflussbereich des Fluids entnommen wird.

Punkt 10: Aufbereitungsvorrichtung gemäß Punkt 9, wobei die Aufbereitungsvorrichtung so ausgebildet ist, dass zumindest ein Teil des entnommenen Aufbereitungsmediums mit Hilfe des durchlaufenden Transports dem Durchflussbereich wieder zugeführt wird.

Punkt 11 : Aufbereitungsvorrichtung gemäß einem der Punkte 9 oder 10, ferner aufweisend eine Reinigungsvorrichtung zur Reinigung zumindest eines Teils des entnommenen Aufbereitungsmediums.

Punkt 12: Aufbereitungsvorrichtung gemäß einem der vorangehenden Punkte 1 bis 11, wobei zumindest ein Teil einer Kraft zur Erzeugung des durchlaufenden Transports durch eine Schwerkraft des Aufbereitungsmediums erzeugt wird.

Punkt 13: Aufbereitungsvorrichtung gemäß einem der Punkte 1 bis 12, wobei das Aufbereitungsmedium einen Mantel bildet, welcher umfangsseitig offen oder geschlossen ist.

Punkt 14: Aufbereitungsvorrichtung gemäß Punkt 13, wobei das Fluid den Mantel von innen nach außen durchdringt. Punkt 15: Aufbereitungsvorrichtung gemäß einem der vorangehenden Punkte 1 bis 14, wobei das Aufbereitungsmedium und die gegenüberliegenden Wände eine erste Aufbereitungskammer von einer Vielzahl von Aufbereitungskammem der Aufbereitungsvorrichtung bildet; wobei jede der Aufbereitungskammem ein Aufbereitungsmedium aufweist, welches ein Rundgranulat aufweist oder ein Rundgranulat ist und das Fluid die Aufbereitungskammem nacheinander durchdringt; wobei die Rundgranulate unterschiedlicher Aufbereitungsmedien unterschiedliche mittlere Granulatpartikel-Größen aufweisen.

Punkt 16: Aufbereitungsvorrichtung gemäß Punkt 15, wobei zumindest zwei der Aufbereitungskammem aneinander angrenzend sind, wobei die Aufbereitungsmedien der angrenzenden Aufbereitungskammem mit Hilfe einer dazwischenliegenden Wand der Aufbereitungsvorrichtung separiert werden.

Punkt 17: Aufbereitungsvorrichtung zur Aufbereitung eines Fluids, insbesondere mit Hilfe einer mechanischen Trennung, wobei die Aufbereitungsvorrichtung aufweist: eine Vielzahl von Aufbereitungskammem, wobei jede der Aufbereitungskammem jeweils ein Rundgranulat als ein Aufbereitungsmedium der jeweiligen Aufbereitungskammer aufweist; wobei das Fluid die Aufbereitungskammem nacheinander durchläuft; wobei die Rundgranulate unterschiedlicher Aufbereitungsmedien unterschiedliche mittlere Größen aufweisen; wobei zumindest zwei der Aufbereitungskammem aneinander angrenzend sind und mit Hilfe einer dazwischenliegenden Wand voneinander separiert sind.

Punkt 18: Aufbereitungsvorrichtung gemäß Punkt 16 oder 17, wobei die mittlere Größe der Rundgranulate der aneinander angrenzenden Aufbereitungskammem sich um mindestens einen Faktor 2 oder um mindestens einen Faktor 3 oder um mindestens einen Faktor 4 oder um mindestens einen Faktor 5 unterscheiden.

Punkt 19: Aufbereitungsvorrichtung gemäß einem der Punkte 16 bis 18, wobei jedes der Aufbereitungsmedien der angrenzenden Aufbereitungskammem eine untere Abscheidegrenze aufweist; wobei die Aufbereitungsmedien der aneinandergrenzenden Aufbereitungskammem so ausgebildet sind, dass sich die Abscheidegrenzen um mindestens einen Faktor 2 oder um mindestens einen Faktor 3 oder um mindestens einen Faktor 4 oder um mindestens einen Faktor 5 unterscheiden. Punkt 20: Aufbereitungsvorrichtung gemäß einem der Punkte 16 bis 19, wobei die dazwischenliegende Wand undurchlässig für das Rundgranulat der größeren mittleren Größe ist; und wobei die dazwischenliegende Wand (19) durchlässig für das Rundgranulat der kleineren mittleren Größe ist.

Punkt 21 : Aufbereitungsvorrichtung gemäß einem der Punkte 16 bis 20, wobei die aneinander angrenzenden Aufbereitungskammem so ausgebildet sind, dass das Aufbereitungsmedium mit dem Rundgranulat der größeren mittleren Größe für zumindest einen Teil des Rundgranulats der kleineren mittleren Größe undurchdringbar ist.

Punkt 22: Aufbereitungsvorrichtung gemäß einem der Punkte 16 bis 21, wobei die Aufbereitungskammer mit dem Rundgranulat der kleineren mittleren Granulatpartikel- Größe stromaufwärts zur Aufbereitungskammer mit dem Rundgranulat der größeren mittleren Granulatpartikel-Größe angeordnet ist.

Punkt 23: Aufbereitungsvorrichtung gemäß einem der vorangehenden Punkte 16 bis 22, wobei jedes der Aufbereitungskammem einen in Umfangsrichtung offenen oder geschlossenen Mantel bildet, wobei die Mäntel eine gemeinsame Achse umlaufen.

Punkt 24: Aufbereitungsvorrichtung gemäß Punkt 23, wobei das Fluid jeden der Mäntel von innen nach außen durchdringt.

Punkt 25 : Aufbereitungsvorrichtung gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Rundgranulat ein Kugelgranulat ist oder wobei das Aufbereitungsmedium ein Kugelgranulat ist.

Punkt 25 : Aufbereitungsvorrichtung gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die mechanische Trennung eine Dead-End-Filterung ist.

Punkt 26: Verfahren zur Aufbereitung eines Fluids, insbesondere mit Hilfe einer mechanischen Trennung, wobei die Aufbereitung mit Hilfe einer Aufbereitungsvorrichtung erfolgt, welche aufweist: ein Aufbereitungsmedium, welches ein Rundgranulat aufweist; zwei Wände, welche zueinander gegenüberliegend angeordnet sind, wobei zwischen den zwei Wänden zumindest ein Teil des Aufbereitungsmediums angeordnet ist; wobei zumindest eine der zwei Wände fluiddurchlässig ist, so dass durch die fluiddurchlässige Wand das Fluid in das Aufbereitungsmedium eintritt oder aus dem Aufbereitungsmedium austritt; und wobei das Verfahren aufweist: durchfließen des Aufbereitungsmediums durch das Fluid, so dass das durchflossene Aufbereitungsmedium einen Durchflussbereich bildet; und durchlaufendes Transportieren zumindest eines Teils des Aufbereitungsmediums durch den Durchflussbereich, geführt durch die Wände.

Die vorstehenden sowie weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung werden durch die nachfolgende detaillierte Beschreibung der beispielhaften Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen noch deutlicher hervorgehen. Es wird betont, dass nicht alle möglichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung notwendigerweise alle oder einige der hier angegebenen Vorteile erzielen.

Figuren lA und 1B illustrieren einen Vergleich zwischen den aus dem Stand der

Technik bekannten Techniken der Dead-End-Filtration und der Querstromfiltration;

Figur 2 zeigt eine Aufbereitungsvorrichtung in Schnittansicht gemäß einem Ausführungsbeispiel; und

Figur 3 zeigt eine Detailansicht der Aufbereitungskammem der in der

Figur 2 gezeigten Aufbereitungsvorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel.

Die Figuren 1A und 1B illustrieren einen Vergleich zwischen den aus dem Stand der Technik bekannten Techniken der Dead-End-Filtration (Fig. 1A) und der Querstromfiltration (auch als Tangentialflussfiltration bezeichnet).

In typischen Konfigurationen der Dead-End-Filterung strömt der zu filternde Zulauf 1 (auch als Feed bezeichnet) im Wesentlichen orthogonal zur Oberfläche des Aufbereitungsmediums 2 (welches in diesem Fall als Filtermedium füngiert) auf das Aufbereitungsmedium 2 ein. Partikel, welche im zu filternden Zulauf enthalten sind, werden durch das Aufbereitungsmedium zurückgehalten und sammeln sich auf der Oberfläche des Aufbereitungsmediums an, wodurch ein Filterkuchen 6 oder ein Konzentrationsgradient (nicht gezeigt) gebildet wird. Dadurch wird der Filtrationswiderstand erhöht, was typischerweise einen Abfall des Flusses 4 durch das Aufbereitungsmedium 2 zur Folge hat.

Zur Regenerierung und/oder Reinigung des Aufbereitungsmediums 2 vom Filterkuchen 6 sind daher typischerweise Reinigungsprozesse durch Rückspülung, mechanische und/oder chemischen Reinigung erforderlich. Solche Reinigungsprozesse haben jedoch typischerweise eine Unterbrechung des Betriebs der Aufbereitungsvorrichtung, sowie weiterer damit gekoppelter Systeme zur Folge. Reinigungsprozesse mit Kratzern oder Schabern können ggf. eine unterbrechungsfreie Reinigung bewirken, erreichen jedoch nicht die Poren und Zwischenräume des Aufbereitungsmediums. Das Problem des konzentrierten Abtransports der Feststoffmasse aus dem Filtrationsraum bleibt bei dieser Lösung bestehen.

Eine Verlängerung der Reinigungsintervalle führt typischerweise zu einem steigenden Differenzdruck über das Aufbereitungsmedium 2, was wiederum zu hohen Energiekosten und/oder zu einem sinkenden Durchsatz führt. Ferner erhöht sich auch die strukturmechanische Belastung der Filterflächen, was zu Materialversagen führen kann. Daher sind Dead-End-Filter für viele Anwendungen mit hoher Feststoffbeladung (beispielsweise für Schlämme oder Konzentrate) nicht einsetzbar.

Wie in der Figur 1B illustriert ist, wird bei der Querstromfiltration (auch als Cross-Flow- Filtration bezeichnet) der Filterstrom während der Filtration in einen Permeatstrom 4 (orthogonal zur Oberfläche des Aufbereitungsmediums 2) und einen Retentatstrom 5 (tangential zu Anströmfläche des Aufbereitungsmediums 2) geteilt. Dadurch findet während des Filterbetriebs eine ständige, strömungsinduzierte Reinigung der Oberfläche des Aufbereitungsmediums 2 statt.

Die Querstromfiltration ist jedoch oftmals unerwünscht, da diese zu erheblichen Verlusten hinsichtlich der Permeatausbeute, sowie zu hohen Energiekosten für den erforderlichen Druck führt. Des Weiteren setzen sich auch bei der Querstromfilterung im Fauf der Zeit die Filteröffhungen (wie beispielsweise Poren) des Aufbereitungsmediums 2 mit abgeschiedenen Partikeln 3 zu, wodurch ein Austausch und/oder eine Säuberung des Aufbereitungsmediums 2 erforderlich wird.

Sowohl bei der Dead-End Filtration (illustriert in der Figur 1A) als auch bei Querstromfiltration (illustriert in der Figur 1B) treten in vielen Anwendungen zudem Probleme mit Ausfällungen (z.B. Calciumcarbonat), auch Scalings genannt, auf. Aufgrund ihrer starken Anhaftung an der Oberfläche des Aufbereitungsmediums 2 können diese nicht im laufenden Betrieb entfernt werden. Eine Folge hiervon sind oftmals Verblockungen, welche eine Unterbrechung des Betriebs der Aufbereitungsvorrichtung sowie der damit gekoppelten Systeme zur Folge haben.

Es hat sich jedoch gezeigt, dass die oben beschriebenen Probleme mit einer den Aspekten der vorliegenden Offenbarung entsprechenden Aufbereitungsvorrichtung gelöst werden können.

Die Figur 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Aufbereitungsvorrichtung 10 in Schnittansicht gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel. Die Aufbereitungsvorrichtung 10 ist zur Aufbereitung eines Fluids 17 mithilfe einer mechanischen Trennung, d.h. mit Hilfe einer Filterung ausgebildet. Hierbei werden Partikel, insbesondere partikuläre Feststoffe, im Wesentlichen bis zu einer unteren Abscheidegrenze aus dem zu filternden Fluid abgeschieden solange der Abscheidegrad nicht zusätzlich durch bereits abgeschiedene Partikel verändert wird. Der Abscheidegrad kann definiert sein als das Verhältnis der durch die Filterung abgeschiedenen zu der zur Filterung zugeführten Partikel. Die Abscheidegrenze kann als diejenige Größe der Partikel definiert sein, bei welcher der Fraktionsabscheidegrad, welcher durch die Filterung bewirkt wird, auf 50% abgefallen ist. Der Fraktionsabscheidegrad einer Partikelgröße kann definiert sein als der prozentuale Anteil von Partikeln gleicher Partikelgröße, welche durch die Filterung abscheidbar sind, wenn die Partikel auf das Aufbereitungsmedium treffen. Der Fraktionsabscheidegrad bezieht sich daher auf eine Partikelgröße.

Die Aufbereitungsvorrichtung 10 weist einen Behälter 18 mit einem Inneren 11 auf, welcher eine Zuführleitung 12 zur Zuführung des ungefilterten Fluids 17 in das Innere 11 und eine Abführleitung 13 zur Abführung des gefilterten Fluids 17 (d.h. des Filtrats) aus dem Inneren 11 aufweist. Der Behälter 18 kann beispielsweise so ausgebildet sein, dass das Innere 11 zylinderförmig ist. Es ist denkbar, dass die Aufbereitungsvorrichtung 10 mehrere Zuführleitungen und/oder mehrere Abführleitungen aufweist.

Der Behälter 18 kann an der Ober- und/oder der Unterseite jeweils mit Hilfe eines Deckels verschlossen sein. Der Deckel kann beispielsweise als Schraubdeckel ausgebildet sein.

Im Inneren 11 ist eine Vielzahl von Aufbereitungskammem 14, 15, 16 angeordnet. Jede der Aufbereitungskammem 14, 15 und 16 umläuft in Umfangsrichtung eine gemeinsame Mittelachse M, welche durch das Innere 11 des Behälters 18 verläuft. Jede der Aufbereitungskammem bildet daher einen Mantel, welcher umfangsseitig geschlossen ist. Es ist aber auch denkbar, dass die Aufbereitungskammem in Umfangsrichtung offen sind. Die Aufbereitungskammem 14, 15 und 16 können hierbei konzentrisch oder unkonzentrisch zueinander angeordnet sein. Die Zuführleitung 12 und die Abführleitung 13 sind so angeordnet, dass das Fluid 17, relativ zur Mittelachse M, von innen nach außen die Aufbereitungskammem 14, 15 und 16 nacheinander durchströmt. Insbesondere kann die Zuführ leitung 12 so ausgebildet sein, dass das zu filternde Fluid 17 zentrisch und axial dem zylinderförmigen Behälter 18 zugeführt wird und in radial exzentrischer Richtung die Aufbereitungskammem 14, 15 und 16 durchströmt. Dadurch kann beispielsweise der erhöhte flächenspezifische Strömungswiderstand eines radial außen angeordneten feineren Aufbereitungsmediums durch die größere Anströmfläche des radial außen angeordneten Aufbereitungsmediums ausgeglichen werden. Über einen Auslass im unteren Bereich des Behälters 18, welcher sich beispielsweise in radialer Richtung erstreckt, kann das gefilterte Fluid 17 (d.h. das Filtrat) in die Abführleitung 13 strömen. Es ist denkbar, dass die Abführleitung 13 über einen, beispielsweise exzentrisch in den Deckel des Behälters 18 eingelassenen, Ausgang mit dem Inneren 11 fluidleitend verbunden ist.

Die Aufbereitungsmedien innerhalb der Aufbereitungskammem 14, 15 und 16 sind jeweils granulatformig, wobei das Granulat ein Rundgranulat ist, mit dessen Hilfe die mechanische Trennung in der jeweiligen Aufbereitungskammer vorgenommen wird, und welches beispielsweise dicht gepackt angeordnet sein kann. Die Aufbereitungsvorrichtung 10 fungiert somit als Filter, insbesondere als Dead-End Filter. Der Dead-End Filter kann als Oberflächenfilter und/oder als Tiefenfilter wirken.

Die Aufbereitungskammem 14, 15 und 16 sind einander angrenzend und mithilfe von zwischenliegenden Wänden 19, 20 voneinander getrennt. Ferner weisen die in Radialrichtung äußeren Aufbereitungskammem 14 und 16 jeweils die Wände 21 und 22 auf, welche die Aufbereitungsmedien der Aufbereitungskammem 14 und 16 auf einer Anströmseite und auf einer Abströmseite zurückhalten. Jede der Wände 19, 20, 21 und 22 ist zumindest für einen Teil des zu filternden Fluids durchlässig. Hierzu weisen die Wände 19, 20, 21 und 22 jeweils Durchgangsöffnungen auf, welche sich durch über die jeweilige Wand hindurch erstrecken. Beispielsweise können eine oder mehrere der Wände ein Gittersieb, ein Fochsieb und/oder ein Stabsieb aufweisen.

Mögliche Ausfühmngsformen für die Wände 19, 20, 21 und 22 werden in Verbindung mit dem zweiten Ausführungsbeispiel mit Bezug auf die Figur 2 beschrieben.

Die Aufbereitungsvorrichtung 10 ist so ausgebildet, dass für jede der zwei stromaufwärtsseitigen Aufbereitungskammem 14 und 15 das jeweilige Aufbereitungsmedium durch einen Durchflussbereich, in welchem das Fluid 17 das jeweilige Aufbereitungsmedium durchfließt, durchlaufend transportierbar ist. In anderen Worten treten die Granulatpartikel des Aufbereitungsmediums beim durchlaufenden Transport an einem Eintrittsbereich in den Durchflussbereich im Filterbehälter 18 ein, durchlaufen den Durchflussbereich, bis diese dann an einem Austrittsbereich aus dem Durchflussbereich austreten.

Beim durchlaufenden Transport werden die Aufbereitungsmedien der Aufbereitungskammem 14 und 15 entlang derjenigen Wände geführt, welche gleichzeitig auch das jeweilige Aufbereitungsmedium in Durchflussrichtung und entgegen der Durchflussrichtung begrenzen. Der durchlaufende Transport wird durch die Verwendung eines Rundgranulats, insbesondere eines Kugelgranulats, in effizienter Weise ermöglicht.

Wie in der Figur 2 dargestellt ist, ist die Aufbereitungsvorrichtung 10 des Weiteren ausgebildet, mit Hilfe des durchlaufenden Transports das jeweilige Aufbereitungsmedium in einem Kreislauf zu führen, in welchem zumindest ein Teil des jeweiligen Aufbereitungsmediums, welches vom Durchflussbereich entnommen wurde, der Aufbereitungskammer wieder zugeführt wird. Der Kreislauf kann beispielsweise mit Hilfe einer Leitungsvorrichtung bereitgestellt sein, in welcher das Rundgranulat geführt wird. Die Leitungsvorrichtung kann zumindest abschnittsweise rohrförmig ausgebildet sein. Der rohrförmige Abschnitt kann starr oder flexibel ausgebildet sein. Der rohrförmige Abschnitt kann senkrecht zur Rohrachse einen in Umfangsrichtung offenen oder geschlossenen Querschnitt aufweisen.

Das Zuführen und Abführen des Aufbereitungsmediums zum Durchflussbereich erfolgt an unterschiedlichen Stellen, so dass ein Zulauf und ein Ablauf gebildet werden. Der Kreislauf kann dazu verwendet werden, das Aufbereitungsmedium mithilfe einer Bearbeitungsvorrichtung 23 zu bearbeiten, welche im Kreislauf des Aufbereitungsmediums außerhalb des Durchflussbereichs angeordnet ist. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel umfasst die Bearbeitungsvorrichtung 23 eine Reinigungsvorrichtung zur Reinigung des Aufbereitungsmediums von abgeschiedenen Anteilen des Fluids 17, wie dem Filterkuchen und/oder von Ausfällungen (z.B. Calciumcarbonat). Nach der Bearbeitung des Aufbereitungsmediums in der Bearbeitungsvorrichtung 23 wird das Aufbereitungsmedium mit Hilfe des Kreislaufs wieder in die entsprechende Aufbereitungskammer 14 oder 15 geführt.

Die Bearbeitungsvorrichtung kann dazu ausgebildet sein, das Rundgranulat mithilfe eines Reinigungsmittels, das flüssig und/oder dampfförmig sein kann, zu reinigen. Die Bearbeitungsvorrichtung kann beispielsweise Sprühdüsen aufweisen, aus welchen das Reinigungsmittel austritt. Das Reinigungsmittel kann beispielsweise Wasser sein oder Wasser als Hauptbestandteil aufweisen. Beispielsweise kann das Rundgranulat durch Wasser oder durch eine Wasser-Luft-Mischung angeströmt werden, um die abgeschiedenen Anteile des Fluids 17 vom Rundgranulat zu trennen. Zusätzlich oder alternativ kann die Reinigung mit Hilfe eines druckbeaufschlagten Gases, wie beispielsweise Druckluft, erfolgen. Zusätzlich oder alternativ kann die Reinigung mit Hilfe von Ultraschall in einer Flüssigkeit und/oder mit Hilfe eines Flüssigkeits- Düsenstrahls erfolgen. Zusätzlich oder alternativ kann die Reinigung mithilfe eines Sedimentationsbades und/oder mithilfe eines Flotationssystems erfolgen. Zusätzlich oder alternativ kann die Bearbeitungsvorrichtung zur Modifikation des Aufbereitungsmediums ausgebildet sein. Die Modifikation kann eine Modifikation struktureller, chemischer und/oder physikalischer Eigenschaften des Aufbereitungsmediums umfassen. Die Bearbeitungs Vorrichtung kann zu einer Desinfektion des Aufbereitungsmediums ausgebildet sein, beispielsweise mit Hilfe eines Desinfektionsbades.

Beispielsweise kann die Bearbeitungsvorrichtung ausgebildet sein, eine chemische Zusammensetzung der Granulatpartikel, einen Ladungszustand der Granulatpartikel und/oder einen Polarisationszustand der Granulatpartikel des Aufbereitungsmediums zu verändern. Mit Hilfe der Modifikation des Aufbereitungsmediums kann beispielsweise eine Funktionalisierung, wie eine chemische, insbesodere eine biochemische Funktionalisierung, der Granulatpartikel bewirkt werden.

Zusätzlich oder alternativ ist es vorstellbar, dass die Bearbeitungsvorrichtung ausgebildet ist, das Rundgranulat mit einer Beschichtung zu versehen und/oder eine Beschichtung, welche auf dem Rundgranulat angebracht ist, zu entfernen. Mit Hilfe der Beschichtung kann beispielsweise die Oberfläche der Granulatpartikel funktionalisiert werden. Mit Hilfe der chemischen Bearbeitung und/oder der Beschichtung kann das Rundgranulat mit Eigenschaften versehen werden, zu einer physikalisch-chemischen Wechselwirkung mit zumindest einem Teil des Fluids 17. Beispielsweise kann das Rundgranulat mit einer Beschichtung aus Manganoxid versehen sein, um Mangan (Mn) aus Wasser als Fluid zu entfernen.

Durch die Reinigung der Aufbereitungsmedien ist ein Abschalten und/oder Demontieren der Aufbereitungsvorrichtung 10 nicht nötig, um einen Reinigungsprozess durchzuführen. Die Reinigung wird aus dem Filtrationsraum heraus verlagert, wodurch eine operative Flexibilität bewirkt wird. Ist eine der Aufbereitungsmedien oder sind mehrere der Aufbereitungsmedien als Tiefenfilter konfiguriert, so kann dadurch eine bisher noch nicht realisierte Verknüpfung von Tiefenfiltration und Querstromfiltration (Cross-Flow) bereitgestellt werden. Sind eine oder mehrere Aufbereitungsmedien als Oberflächenfilter ausgebildet, so kann, im Vergleich zu herkömmlichen Querstrom- Oberflächenfiltem, eine signifikant höhere Filtrationsausbeute realisiert werden. Daher können durch den Kreislauf der Aufbereitungsmedien die Vorteile beider Stoffstromregime (Dead-End/Cross-Flow) und Filtrationsprinzipien

(Oberflächenfiltration/Tiefenfiltration) vereint werden und gleichzeitig deren Nachteile umgangen werden.

Insbesondere können die Nachteile der Dead-End-Filtration, wie eine schnelle Verblockung und eine Unterbrechung des Filtrationsbetriebs zur Durchführung der Rückspülung umgangen werden. Ferner werden die Nachteile der Querstromfiltration, wie die - im Vergleich zur Dead-End-Filterung reduzierte Filtrationsausbeute und die Inkompatibilität mit der Tiefenfiltration umgangen. Ferner werden die Nachteile der Oberflächenfiltration, wie kostenintensive feinmaschige Gitter oder Gewebe und/oder kostenintensive Membranen umgangen. Gröbere Gitter und Gewebe haben den weiteren Vorteil, dass diese eine höhere Stabilität aufweisen. Ebenso können die Nachteile der Tiefenfiltration umgangen werden. Ein Tiefenfilter, welcher in der Regel einen hohen Differenzdruck erfordert, ist in der Regel nicht als Querstromfilter betreibbar. Ein weitrer Nachteil der Tiefenfilter ist, dass diese typischerweise eine streuende betriebsabhängige Trennschärfe aufweisen.

Darüber hinaus eignet sich die Bearbeitungsvorrichtung aufgrund des hochkonzentrierten Feststoffabtransports insbesondere zur Filtration von Dispersionen, insbesondere von Suspensionen, in denen nicht das Fluid sondern der separierte Feststoff als Wertstoff gewonnen werden soll.

Ferner erfolgt Filterung in dem Ausführungsbeispiel energieeffizient und strukturell belastungsarm, da der Differenzdruck aufgrund des Austausches des Aufbereitungsmediums gar nicht erst signifikant ansteigen kann. Durch die Möglichkeit zur Vollautomatisierung (d.h. ohne eine manuelle oder halbautomatische Wartung durchführen zu müssen), insbesondere durch die Möglichkeit des durchgehenden Betriebs der Aufbereitungsvorrichtung 10 ist ein zuverlässiger und kostengünstiger Betrieb gewährleistet. Die Aufbereitungsvorrichtung 10 ist zudem platzsparend, da nur ein Filter, statt zwei Filter für den unterbrechungsfreien Betrieb benötigt werden.

Zudem kann die Reinigungsvorrichtung platzsparend ausgebildet sein, da kein großvolumiger Frischwassertank zur Vorhaltung von Rückspülwasser vorgesehen sein muss. Die Aufbereitungsvorrichtung ist zudem einfach in ihrer Filteraufgabe anpassbar durch eine Variation der verwendeten Rundgranulate (Anzahl der verschiedenen eingesetzten Rundgranulate, sowie deren Größe), sowie der radialen Tiefe und der Anzahl der Aufbereitungskammem.

Ist eine in den Prozess eingebettete Reinigung aufgmnd wirtschaftlicher Aspekte oder z.B. infolge des hohen Drucks oder der hohen Temperaturen innerhalb des Rohrmediums, welches zum Transport des Aufbereitungsmediums verwendet wird, nicht sinnvoll, kann diese durch einen vorgeschalteten Vorratstank mit sauberem Rundgranulat und einen nachgeschalteten Auffangtank für das bereits verwendete Rundgranulat ersetzt werden. Aufgmnd der typischerweise geringen Kosten des Rundgranulats, insbesondere bei Kugelgranulaten, kann dessen Inhalt in zeitlich großzügigen Intervallen und im groß- industriellen Maßstab kosteneffizient bearbeitet (insbesondere gereinigt) werden.

Wie in der Figur 2 zu sehen ist, ist für die Aufbereitungsmedien der Aufbereitungskammem 14 und 15 jeweils ein separater Kreislauf vorgesehen. Es ist jedoch auch denkbar, dass die Aufbereitungsmedien, zumindest abschnittsweise entlang des Kreislaufs und außerhalb der Durchflussbereiche, sich einen gemeinsamen Kreislauf teilen. Beispielsweise sind Anwendungen denkbar, in welchen die Aufbereitungsmedien der Aufbereitungskammem gleiches Rundgranulat aufweisen. Alternativ ist es jedoch auch denkbar, dass die Aufbereitungsmedien vor dem erneuten Zuführen zum Durchlassbereich voneinander separiert werden. Eine solche Separierung kann beispielsweise eine Separierung (Klassierung) der Granulatpartikel nach deren Größe sein. Eine Separation nach der Größe kann beispielsweise mit Hilfe eines Siebs (Siebklassieren) erfolgen. Es sind hierfür jedoch auch andere Klassierverfahren denkbar, wie beispielsweise Sedimentation (Stromklassieren). Durch eine Vereinigung der Rundgranulate verschiedener Aufbereitungskammem sind weniger Fördereinrichtungen erforderlich und der Strömungswiderstand im Abfluss der Rundgranulate wird aufgrund der sich einstellenden dichteren Packung erhöht. Dadurch verlässt ein geringerer Anteil des Fluids 17 das Innere 11 des Behälters 18 durch den Abfluss der Rundgranulate.

Beim durchlaufenden Transport durch den Durchflussbereich durchläuft das Aufbereitungsmedium den entsprechenden Durchflussbereich entlang der zwei Wände 19 und 21, bzw. 19 und 20, wobei die Wände die entsprechende Aufbereitungskammer in oder entgegen der Durchflussrichtung des Fluids 17 begrenzen. Es hat sich gezeigt, dass die runde Außengeometrie des Rundgranulats die Führung des Rundgranulats entlang der Wände 19 und 21, bzw. 19 und 20 erleichtert. Da Rundgranulate keine Ecken und Kanten aufweisen, findet überdies stark reduzierter Feinabrieb statt, wenn die Rundgranulate aus Glas gefertigt sind.

In dem gezeigten Ausführungsbeispiel erfolgt der durchlaufende Transport des Aufbereitungsmediums zumindest zeitweise simultan zum Durchfluss des Fluids 17 durch das Aufbereitungsmedium. Zur Entfernung und zum Einbringen des Aufbereitungsmediums aus oder in die entsprechende Aufbereitungskammer ist daher keine Unterbrechung des Filterbetriebs der Aufbereitungsvorrichtung 10 erforderlich. Ebenso ist keine Unterbrechung des Betriebs von Systemen erforderlich, welche mit der Aufbereitungsvorrichtung 10 gekoppelt sind, wodurch die Wirtschaftlichkeit deutlich erhöht wird.

Der Begriff "Rundgranulat" kann im Rahmen dieser Anmeldung definiert sein als ein Granulat, dessen Partikel eine abgerundete Oberfläche aufweisen, also keine unabgerundeten, nach außen vorspringende Spitzen oder Kanten. Ein Minimalwert aller Werte der mittleren Krümmung, welche auf der Oberfläche eines Partikels des Rundgranulats gemessen werden, kann größer sein als 10% oder größer sein als 20%, oder größer sein als 30% einer Partikelgröße des jeweiligen Partikels. Die mittlere Krümmung an einem Oberflächenpunkt eines Rundgranulatpartikels kann definiert sein als der Mittelwert der beiden Hauptkrümmungen an dem Oberflächenpunkt. Die Partikel des Rundgranulats können näherungsweise ein Ovoid repräsentieren. Weitere Beispiele für Rundgranulate können Linsengranulate und Kugelgranulate sein. Für jedes der Granulatpartikel kann ein Verhältnis zwischen einem maximalen Durchmesser und einem minimalen Durchmesser des jeweiligen Granulatpartikels geringer sein als 10, oder geringer sein als 5 oder geringer sein als 3, oder geringer sein als 2, oder geringer sein, als 1,5, oder geringer sein, als 1,3.

Das Rundgranulat kann Partikel aus Vollmaterial und/oder als Hohlkörper aufweisen. Die Partikel können beispielsweise aus Glas gefertigt sein. Insbesondere hat es sich gezeigt, dass Rundgranulate aus Glas, wie Glaskugelgranulate, sehr kosten- und umwelteffizient aus Recyclingmaterial herstellbar sind und eine sehr hohe chemische, thermische und strukturelle Beständigkeit aufweisen, welche einen geringen Verschleiß gewährleisten und es ermöglicht, dass das Aufbereitungsmedium über einen breiten Temperatur- und pH-Bereich, insbesondere bei sterilen Anwendungen zur Anwendung kommen können.

Ferner hat es sich erwiesen, dass bei Kugelgranulaten, insbesondere bei Glaskugelgranulaten, aufgrund der hohen geometrischen Formtreue, und durch die ideal dichte Packung in der Kugelschüttung (es besteht kein Setzungsverhalten) eine definierte Trennschärfe des Filterprozesses erhalten werden kann. Glaskugeln können des Weiteren einfach gefordert und dosiert werden, was seinen Grund darin hat, dass die kugelförmigen Granulatpartikel an Wänden und am Boden abrollen. Ferner können Glaskugeln einfach gereinigt werden. Daher kann der Kreislauf für Kugelgranulate vergleichsweise einfach und effizient realisiert werden. Ferner weisen Kugelgranulate, insbesondere aber Glaskugelgranulate, eine hohe hydraulische Permeabilität auf, wodurch ein geringer Druckabfall und hohe Durchsätze des Fluids durch die Aufbereitungsvorrichtung realisiert werden können.

Es hat sich ferner gezeigt, dass Glaskugeln vergleichsweise einfach und effizient zu reinigen sind. Des Weiteren findet auf Glaskugeln wegen deren glatten Oberflächenbeschaffenheit nur ein geringer Aufwuchs organischer und mineralischer Ablagerungen (Verockerung, Scaling) statt. Das Kugelgranulat kann ferner einfach abhängig von der Größe der Kugelpartikel nach der einer Größe der Granulatpartikel klassiert werden (Fraktionstrennung). Kugelgranulate, insbesondere Glaskugelgranulate, weisen ferner eine gleichbleibend hohe definierte Qualität, insbesondere in ihrer Form und Beständigkeit, auf, im Vergleich zu Quarzsanden. Quarzsande sind als Naturmaterial in ihrer Qualität variierend und weisen eine nicht gleichbleibende Verfügbarkeit auf.

Es hat sich ferner gezeigt, dass ein weiterer Vorteil von Kugelgranulaten darin liegt, dass diese im Reinigungskreislauf einfach voneinander separierbar sind, da diese einheitliche Sieb- und Sinkeigenschaften aufweisen. Dadurch kann die Anzahl an Fördermedien verringert werden. Verschlissene Anteile der Kugelgranulate können durch den Kreislauf einfach ersetzt und/oder ergänzt werden. In jedem der Kreisläufe für die Aufbereitungskammem 14 und 15 ist jeweils eine Schleusenvorrichtung 24, 25 vorgesehen. Für jede der Schleusenvorrichtungen 24, 25 ist ein Eingang der jeweiligen Schleusenvorrichtung in fluider Verbindung mit dem Inneren 11 des Behälters 18. Mit Hilfe der Schleusenvorrichtungen 24, 25 kann das Rundgranulat vom Inneren 11 des Behälters 18 nach außen transportiert werden, ohne, dass größere Mengen des Fluids 17 nach außen dringen. Insbesondere kann dadurch eine Fluiddichtigkeit für das Fluid 17 an einem Auslass erhalten werden, an welchem das Rundgranulat vom Inneren 11 nach außen transportiert wird.

Eine beispielhafte Ausführungsform für die Schleusenvorrichtungen 24 und 25 sind Zellenradschleusen. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel fungieren die Schleusenvorrichtungen 24 und 25 gleichzeitig als Durchsatz- Steuervorrichtungen zur Steuerung eines Durchsatzes des entsprechenden Aufbereitungsmediums durch den Durchflussbereich. Die Durchsatz-Steuervorrichtungen 24 und 25 können so ausgebildet sein, dass der durchlaufende Transport kontinuierlich oder schrittweise (insbesondere batchweise) erfolgt, beispielsweise durch eine kontinuierliche oder schrittweise Bewegung des Zellenrads. Die Zellenradschleuse dient daher zur Schüttgutdosierung.

Wie in der Figur 2 dargestellt ist, weist die Aufbereitungsvorrichtung 10 ferner für jeden der Kreisläufe eine Fördervorrichtung 28, 29 auf, um die Rundgranulate zu fördern. Eine oder beide der Fördervorrichtungen kann beispielsweise einen Rohrkettenförderer aufweisen. Zusätzlich oder alternativ kann die Fördervorrichtung eine Förderschnecke aufweisen. Es ist denkbar, dass für einen oder beide Kreisläufe die Durchsatz- Steuereinrichtung und die Fördereinrichtung in einer Vorrichtung kombiniert werden. Zur Fluidabdichtung kann der Rohrkettenförderer beispielsweise Dichtungen aufweisen, welche zwischen dem Führungsrohr und den Trennelementen angeordnet sind. Alternativ oder zusätzlich kann der Rohrkettenförderer einen Rohrmolch aufweisen, welcher im Führungsrohr, beispielsweise zwischen zwei Trennelementen angeordnet ist, um das Führungsrohr fluiddicht abzudichten.

Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel wird in der Aufbereitungsvorrichtung 10 die Kraft zur Erzeugung der Bewegung des Aufbereitungsmediums für den durchlaufenden Transport durch den Durchflussbereich mithilfe der Schwerkraft, d.h. mit Hilfe des Eigengewichts des Aufbereitungsmediums, erzeugt. Die Schwerkraft eines Teils des Aufbereitungsmediums dient hierbei als Antriebskraft. Zusätzlich oder alternativ ist es jedoch auch denkbar, dass im Kreislauf eine Vorrichtung vorgesehen ist, welche das Aufbereitungsmedium mit einer Kraft beaufschlagt, um das Aufbereitungsmedium durch den Durchflussbereich durchzudrücken. Beispiele für solche Vorrichtungen sind Förderschnecken und Feststoffpumpen (auch als Dickstoffpumpe bezeichnet), welche zur Förderung von Gemischen aus flüssigen und festen Bestandteilen ausgebildet ist.

Durch die Bewegung des Aufbereitungsmediums von oben nach unten wird zumindest teilweise eine Gleichrichtung der Strömung des Fluids 17 und der Bewegung des Aufbereitungsmediums bewirkt. Durch diese Gleichrichtung wird eine energetisch unvorteilhafte, gegenseitige Bewegungshemmung vermieden und eine stets dichte Packung des Aufbereitungsmediums gewährleistet. Da der Durchsatz mithilfe der Durchsatz-Steuervorrichtungen 24 und 25 gesteuert wird, erfährt das Aufbereitungsmedium hierdurch einen Drossel-Widerstand.

Die Aufbereitungsvorrichtung 10 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel weist ferner eine Messvorrichtung (nicht gezeigt in der Figur 2) auf zur Erfassung eines Partikelanteils des Fluids 17 stromabwärts der Aufbereitungskammem 14, 15 und 16. Eine solche Messvorrichtung kann den Partikelanteil beispielsweise mithilfe einer optischen Messung erfassen, welche beispielsweise unter Verwendung eines Lasers durchgeführt wird. Beispielsweise kann die Messvorrichtung ausgebildet sein, einen Anteil von Laserlicht des Lasers zu bestimmen, welcher durch das Lluid 17 absorbiert wird. Eine solche Messung kann beispielsweise eine Trübstoffmessung sein. Beispielsweise kann bei einer Tiefenfilterung ein erhöhter Anteil der abzuscheidenden Partikel im Lluid stromabwärts der Aufbereitungskammem 14, 15 und 16 auftreten, wenn die Aufbereitungsmedien mit abgeschiedenen Partikeln so aufgefüllt sind, dass sich bereits abgeschiedene Partikel von den Aufbereitungsmedien wieder lösen.

Die Steuervorrichtungen 24, 25 sind dazu ausgebildet den Durchsatz des Aufbereitungsmediums, abhängig von dem erfassten Partikelanteil einzustellen. Dadurch kann eine optimale Punktion der Aufbereitungsvorrichtung bereitgestellt werden, wodurch keine überflüssige Energie auf Aufbereitungsvorgänge zur Bearbeitung (insbesondere Reinigung) des Aufbereitungsmediums aufgewendet wird. Alternativ oder zusätzlich kann die Messvorrichtung ausgebildet sein, einen Differenzdruck über die Aufbereitungskammem 14, 15 und 16 und/oder einen Volumenstrom durch die Aufbereitungskammem 14, 15 und 16 zu erfassen. Der Differenzdruck und/oder der Volumenstrom kann ein Maß für die Feststoffbeladung der Aufbereitungsmedien sein. Die Durchsatz-Steuervorrichtungen 24, 25 können dazu ausgebildet sein, den Durchsatz des entsprechenden Aufbereitungsmediums abhängig vom Differenzdruck zu steuern.

Die Figur 3 zeigt eine Detailansicht von Aufbereitungskammem l4a, l5a, l6a und 26a einer Aufbereitungsvorrichtung gemäß einem zweiten Ausfühmngsbeispiel. Das in der Figur 3 gezeigte zweite Ausfühmngsbeispiel weist Komponenten auf, welche zu den in der Figur 1 dargestellten Komponenten des ersten Ausfühmngsbeispiels analog sind. Daher sind die Komponenten des zweiten Ausfühmngsbeispiels mit ähnlichen Bezugszeichen versehen, die jedoch das Begleitzeichen”a” aufweisen.

Ferner können die in der Figur 3 nicht dargestellten Komponenten der Aufbereitungsvorrichtung des zweiten Ausfühmngsbeispiels entsprechend zum ersten Ausfühmngsbeispiel ausgebildet sein, wie dies mit Bezug auf die Figur 2 beschrieben wurde, wobei für die drei stromaufwärts angeordneten Aufbereitungskammem l4a, l5a und l6a des zweiten Ausfühmngsbeispiels einer oder mehrere separate Kreisläufe vorgesehen sind.

Wie in der Figur 3 gezeigt ist, sind die Aufbereitungsmedien des zweiten Ausfühmngsbeispiels Kugelgranulate. Es ist jedoch auch denkbar, dass die Aspekte dieses Ausfühmngsbeispiels auf Aufbereitungsvorrichtungen mit anderen Rundgranulaten angewandt werden. Die Rundgranulate des zweiten Ausfühmngsbeispiels sind in Form einer Schüttung in den entsprechenden Aufbereitungskammem angeordnet.

Die in der Figur 3 gezeigten Aufbereitungskammem l4a, l5a, l6a und 26a werden in dieser Reihenfolge nacheinander vom Fluid l7a durchströmt. Wie in der Figur 3 dargesteht ist, beinhaltet die Aufbereitungskammer l4a ein Rundgranulat, dessen Größenverteilung einen mittlere Granulatpartikel-Größe, insbesondere einen mittleren Kugeldurchmesser, aufweist, welcher größer ist als die mittlere Granulatpartikel-Größe (insbesondere der mittlere Kugeldurchmesser) der Größenverteilung der Rundgranulate in den Aufbereitungskammem l5a, l6a und 26a.

Die Granulatpartikel des Rundgranulats einer gemeinsamen Aufbereitungskammer können alle im Wesentlichen die gleiche Größe aufweisen.

Das Rundgranulat der Aufbereitungskammer l4a stellt daher ein Aufbereitungsmedium mit vergleichsweise breiten Filteröffhungen bereit. Dadurch ist die Abscheidegrenze dieses Aufbereitungsmediums größer als die Abscheidegrenze der Aufbereitungsmedien in den übrigen Aufbereitungskammem l5a, l6a und 26a.

Durch den durchlaufenden Transport des Aufbereitungsmediums der Aufbereitungskammer l4a durch den Durchflussbereich werden diese abgeschiedenen Anteile aus dem Durchflussbereich heraustransportiert und einer Bearbeitungsvorrichtung zur Bearbeitung des Aufbereitungsmediums (gezeigt für das erste Ausführungsbeispiel mit dem Bezugszeichen 23 in der Figur 2) zugeführt, wo die Abscheidungen vom Rundgranulat getrennt werden.

Die, in Stromrichtung des Fluids l7a, nachfolgende Aufbereitungskammer 15a ist dazu ausgebildet, kleinere Partikel aus dem Fluid l7a herauszufiltem, verglichen mit der Aufbereitungskammer l4a. Die Aufbereitungskammer l6a ist wiederum dazu ausgebildet, kleinere Bestandteile aus dem Fluid l7a herauszufiltem, verglichen mit der Aufbereitungskammer l5a. Die Aufbereitungskammem l4a, 15a und 16a repräsentieren daher eine in Serie angeordnete Gmppe (insbesondere eine Kaskade) an Aufbereitungskammem, wobei diejenigen Aufbereitungskammem, welche zur ersten Aufbereitungskammer nachfolgend sind, jeweils eine geringere Abscheidegrenze aufweisen, als die vorangehende Aufbereitungskammer.

Es hat sich gezeigt, dass eine solche Filtergruppe mit abnehmender Abscheidegrenze effektiv dazu verwendet werden kann, die Abscheidungen nahezu vollständig mit Hilfe des durchlaufenden Transports aus dem Durchflussbereich herauszubefördem. Insbesondere erlaubt diese Konfiguration, Bestandteile des Fluids l7a welche ein breites Partikelgrößenspektrum aufweisen, mit nur einer Aufbereitungsvorrichtung zu erfassen und effizient abzutrennen, und zwar ohne dass aufwändige Reinigungsvorgänge der Aufbereitungsmedien und/oder ein Aussetzen der Filterung erforderlich sind.

In dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Wände 2la und l9a der Aufbereitungskammer l4a so ausgebildet, dass die Granulatkugeln des Kugelgranulats der Aufbereitungskammer l4a zwischen den Wänden 2la und l9a gehalten werden, d.h. für diese undurchdringbar sind. Da die Granulatkugeln der Aufbereitungskammer l4a den größten mittleren Durchmesser aufweisen, können die Öffnungen einen vergleichsweise großen freien Querschnitt aufweisen. Die freien Querschnitte der Öffnungen der Wand l9a können ausgebildet werden, dass diese geringer sind als die Kugeldurchmesser der Granulatpartikel der Aufbereitungskammer l4a.

Die Wand l9a ist eine dazwischenliegende Wand zwischen der Aufbereitungskammer l4a und der dazu angrenzenden Aufbereitungskammer l5a, so dass die Wand l9a sowohl eine Wand der Aufbereitungskammer l4a, als auch eine Wand der Aufbereitungskammer l5a ist.

Wie in der Figur 3 zu sehen ist, sind die Öffnungen der Wand l9a so groß, dass die Wand l9a durchlässig für die Granulatpartikel der Aufbereitungskammer l5a ist. Wie im nächsten Absatz genauer beschrieben ist, sind die Granulatpartikel-Größen der Granulatpartikel der Aufbereitungskammem l4a und l5a so gewählt, dass die Granulatpartikel der Aufbereitungskammer l4a verhindern, dass ein großer Anteil der kleineren Granulatpartikel der Aufbereitungskammer l5a in die Aufbereitungskammer l4a eintreten.

Unter der Annahme, dass das Kugelgranulat aus idealen Kugeln gleicher Größe aufgebaut ist, ergibt sich durch geometrische Überlegungen, dass erst ab einem Kugel- Durchmesserverhältnis von mehr als 6,464 die kleineren Granulatkugeln durch die Filteröffhungen der Granulatkugeln mit dem größeren Granulatkugel-Durchmesser hindurchdringen. Diese Grenze gilt unabhängig vom Packungsmuster der Granulatkugeln der Aufbereitungskammer l4a. Daraus folgt, dass beispielsweise ein Durchmesserverhältnis von diesem Wert oder weniger (beispielsweise sechs oder weniger) ausreichend ist, um zu verhindern, dass die kleineren Granulatkugeln durch die Filteröffnungen, welche durch die größeren Granulatkugeln gebildet werden, hindurchdringen.

Entsprechendes gilt für Rundgranulate, welche keine Kugelgranulate sind und/oder welche eine nichthomogene Größenverteilung der Granulatpartikel aufweisen.

Folglich können sich die Öffnungen der zwischenliegenden Wände an der Granulatpartikel-Größe derjenigen benachbarten Partikelfraktion orientieren, welche die größeren Granulatpartikel aufweisen. Die Öffnungen der zwischenliegenden Wände können eine Größe aufweisen, welche geringer ist, insbesondere annähernd gleich ist, als die Größe der größeren Granulatpartikel. Beispielsweise können die Durchmesser der Öffnungen in einem Bereich zwischen 60% und 95%, insbesondere in einem Bereich zwischen 80% und 95% der kleinsten Granulatpartikel-Größe der Granulatpartikel- Größenverteilung dieser Partikelfraktion betragen.

Durch eine entsprechende Wahl der durchschnittlichen Granulatpartikel-Größen der Granulatpartikel der Aufbereitungskammem l4a und l5a kann also die Wand l9a mit verhältnismäßig großen Öffnungen versehen sein. Durch die großen Öffnungen der Wand l9a ist der Anteil der Wand l9a an der Filtrations Wirkung der Aufbereitungsvorrichtung verringert oder sogar ganz unterbunden. Dies führt zum einen dazu, dass der Differenzdruck über alle Aufbereitungskammem l4a, l5a, l6a und 26a gering gehalten werden kann. Des Weiteren wird dadurch verhindert, dass sich an der Wand l9a Partikel ablagem, welche durch den durchlaufenden Transport des Kugelgranulats nicht abtransportiert werden können. Ferner hat es sich gezeigt, dass Wände schwer abzureinigen sind, wenn sie kleine Öffnungen aufweisen. Darüber hinaus hat es sich gezeigt, dass durch den vergleichsweise großen freien Querschnitt der Öffnungen der Wand l9a die Wand l9a einfach und daher auch kosteneffizient herstellbar ist.

Mit entsprechenden Überlegungen ist die Wand 20a zwischen den Aufbereitungskammem l5a und l6a ausgebildet und das Verhältnis zwischen den Größen der Granulatpartikel der Aufbereitungskammem l5a und l6a gewählt. Daher ist die Wand 20a undurchlässig für die Granulatpartikel der Aufbereitungskammer l5a und durchlässig für die Granulatpartikel der Aufbereitungskammer l6a. Die Filteröffhungsweite des Gesamtfilters wird durch die Filteröffnungsweite der Aufbereitungskammer l6a mit den kleinsten Granulatpartikeln bestimmt. Beispielsweise kann die Filteröffnungsweite 0,05 mm betragen.

Wie bereits erwähnt, ergibt sich unter der Annahme, dass das Kugelgranulat aus idealen Kugeln gleicher Größe aufgebaut ist, durch geometrische Überlegungen, dass erst ab einem Kugel-Durchmesserverhältnis von mehr als 6,464 die kleineren Granulatkugeln durch die Filteröffhungen der Granulatkugeln mit dem größeren Granulatkugel- Durchmesser hindurchdringen. Daher beträgt bei Kugelgranulaten die Filteröffnungsweite ungefähr ein Sechstel des Durchmessers der Granulatkugeln. Da der freie Durchmesser der Öffnungen der stromaufwärts angrenzenden Wand 20a ungefähr dem Durchmesser der Granulatkugeln der stromaufwärts angrenzenden Aufbereitungskammer l5a entspricht, und dieser Durchmesser das Sechsfache des Durchmessers der Granulatkugeln der Aufbereitungskammer l6a entspricht, ergibt sich somit ein vergleichsweise großes Verhältnis von 36 zwischen dem freien Durchmesser der Öffnungen der dazwischenliegenden Wand 20a zur Filteröffnungs weite des gesamten Filtersy stems.

Folglich sind bei der beispielhaften Filteröffnungsweite von 0,05 Millimeter lediglich Öffnungen mit einer Größe von ca. 1,8 Millimeter für die Wand 20a erforderlich. Öffnungen dieser Größe können ohne aufwändige Fertigungs verfahren einfach hergestellt werden. Wände mit größeren Öffnungen sind außerdem mechanisch stabiler und haben anteilig eine größere freie Durchströmungsfläche.

Durch diese faktoriellen Zusammenhänge kann in wenigen Aufbereitungskammer-Stufen eine sehr breite Größenverteilung von zu filternden Bestandteilen aus dem Fluid l7a herausgefiltert werden und durch den umlaufenden Transport aus dem Durchflussbereich entfernt werden, und zwar ohne zwischenliegende Wände mit Öffnungen eines geringen Durchmessers zu benötigen.

Die Aufbereitungsvorrichtung des zweiten Ausführungsbeispiels weist ferner eine zur Aufbereitungskammer l6a stromabwärts angeordnete Aufbereitungskammer 26a auf. Die mittlere Granulatpartikel-Größe des Rundgranulats der Aufbereitungskammer 26a ist größer, als die mittlere Granulatpartikel-Größe des Rundgranulats der Aufbereitungskammer l6a. In anderen Worten weist die, gesehen in Stromrichtung, letzte Aufbereitungskammer 26a nicht die Rundgranulatpartikel der kleinsten mittleren Größe auf. Die Aufbereitungskammer l6a mit den Granulatpartikeln der kleinsten mittleren Größe ist somit, gesehen in Stromrichtung, zwischen zwei Aufbereitungskammem l5a und l6a angeordnet.

Die mittlere Granulatpartikel-Größe der Aufbereitungskammer 26a ist im Verhältnis zur mittleren Granulatpartikel-Größe der Aufbereitungskammer l6a nach den gleichen geometrischen Kriterien gewählt wie das Verhältnis der mittleren Granulatpartikel- Größen zwischen den Aufbereitungskammem l5a und l6a. Insbesondere können die mittleren Granulatpartikel-Größen der Aufbereitungskammem l5a und 26a gleich oder im Wesentlichen gleich sein. Entsprechendes gilt für die Konfiguration der dazwischenliegenden Wand 22a zwischen den Aufbereitungskammem l5a und 26a, sowie die, gesehen in Stromrichtung, letzte Wand 27a, sowie die freien Querschnitte der darin vorgesehenen Öffnungen, welche geringer oder im Wesentlichen gleich sein können, wie die freien Querschnitte der Öffnungen, welche in der dazwischenliegenden Wand 20a vorgesehen sind.

Durch die zusätzliche Aufbereitungskammer 26a ist es nicht erforderlich, dass die Wand 22a, welche stromabwärtsseitig an der Aufbereitungskammer l6a mit den Granulatpartikeln der kleinsten mittleren Granulatpartikel-Größe angeordnet ist, so ausgebildet werden muss, dass die vergleichsweise kleinen Granulatpartikel nicht die Wand 22a durchdringen können. Vielmehr kann, wie oben bereits dargestellt, der freie Durchmesser der Öffnungen, welche in der Wand 22a vorgesehen sind, bis zu einem Faktor 36a der Öffnungsweite des gesamten Filtersystems betragen.

Dadurch können einfache Herstellungsverfahren angewandt werden, um die Wände 20a und 22a herzustellen. Die Vermeidung solcher Wände mit Öffnungen eines vergleichsweise geringen Durchmessers bedeutet eine erhebliche Kosteneinspamng für das Aufbereitungssystem.

Die, in Stromrichtung des Fluids gesehene, letzte Aufbereitungskammer 26a muss nicht mehr von Abscheidungen befreit werden, da diese Aufbereitungskammer stromabwärts der Aufbereitungskammer l6a mit den Granulatpartikeln der kleinsten mittleren Granulatpartikel-Größe angeordnet ist. In anderen Worten dient die Aufbereitungskammer 26a als kosteneffiziente Austrittsbarriere.

Daher kann darauf verzichtet werden, die Granulatpartikel der Aufbereitungskammer 26a durch einen durchlaufenden Transport einer Aufbereitungsvorrichtung zuzuführen, wie diese in der Figur 2 dargestellt ist.

Wie in der Figur 2 dargestellt ist, enthält auch in der Aufbereitungsvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel die, gesehen in Stromrichtung des Fluids 17, letzte Aufbereitungskammer 16 Granulatpartikel einer größeren mittleren Granulatpartikel- Größe, verglichen mit der Aufbereitungskammer 15, welche die Granulatpartikel der kleinsten mittleren Größe aufweist. Wie ferner in der Figur 2 zu sehen ist, werden die Granulatpartikel der Aufbereitungskammer 16 nicht durchlaufend transportiert, um der Bearbeitungsvorrichtung 23 zugeführt zu werden.

Einerseits ermöglicht die vorliegende Offenbarung eine bisher nicht realisierbare Verknüpfung von Tiefenfiltration und Querstromprinzip (Cross-Flow). Andererseits erlaubt diese eine Anwendung als Oberflächenfilter in der Querstromfiltration mit erheblich gesteigerter Filtratausbeute. Die Anwendung kombiniert folglich die Vorteile von Dead-End Filtern (kein Retantatstromverlust) und Cross-Flow Filtern (keine engen Reinigungszyklen) und löst damit das beschriebene Dilemma der Filtertechnik.

Der offenbarte Mechanismus kann grundsätzlich ebenso effizient zur Ausbeute des Feststoffs aus dem Fluid herangezogen werden, falls dieser aufgrund seines Materialwerts selbst im Mittelpunkt des Filtrationsinteresses steht.

Zusätzlich oder alternativ zu den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen kann die Aufbereitungsvorrichtung als Ionenaustauscher ausgebildet sein. Hierzu kann das Aufbereitungsmedium so ausgebildet sein, mit dem Fluid Ionen auszutauschen. Beispielsweise kann das Aufbereitungsmedium ausgebildet sein, Calcium-Kationen, die im normalen Feitungswasser gelöst sind, gegen Natrium- Kationen, die im Aufbereitungsmedium gebunden sind, auszutauschen. Zusätzlich oder alternativ von Glaskugeln können hier beispielsweise Ionenaustauscher- Harzkugeln zum Einsatz kommen. Die Bearbeitungs Vorrichtung kann hierbei so ausgebildet sein, dass das Rundgranulat regeneriert wird.

Die Regenerierung kann beispielsweise ein Inkontaktbringen des Rundgranulats mit einer Regenerierungsflüssigkeit, wobei die Regenerierungsflüssigkeit im Kontakt mit dem Aufbereitungsmedium das Aufbereitungsmedium für weitem Ionenaustausch regeneriert. Die Regenerierung kann eine Reaktion aufweisen, welche eine Rückreaktion zum Ionenaustausch im Durchflussbereich repräsentiert. Beispielsweise kann, wenn das Aufbereitungsmedium mit Calcium-Kationen abgesättigt ist, diese Kationen in einer Lösung von Natiumchlorid (Kochsalz) wieder verdrängt werden.

Durch mehrstufige Aufbereitungskammem ist ebenfalls eine Kombination partikulärer und Ionen-selektiver Aufbereitungsaufgaben denkbar.