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Schnellfilteranlage zum Aufbereiten von Wasser und Verfahren für den Betrieb einer Schnellfilteranlage
Die Erfindung bezieht sich auf eine Schnellfilteranlage zum Aufbereiten von Wasser, mit wenigstens einem, relativ grobkörnige Filtermasse enthaltenden, einen Vorfilter bildenden Filterfeld, an dessen Rohwasserzuführungskanal ein absperrbarer Kanal zur Zuführung von Flockungsmittel in den Vorfilter angeschlossen ist, und mit wenigstens einem, dem Vorfilter nachgeschalteten, verhältnismässig feinkörnige Filtermasse enthaltenden, einen Nachfilter bildenden Filterfeld ; ferner bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren für den Betrieb einer solchen Anlage.
Mehrstufige Schnellfilteranlagen sind bekannt. Bei einer bisherigen Anlage dieser Art sind in einem Druckbehälter mehrere Zwischenböden, mit darauf gelagerter Sandschicht untergebracht, wobei die Korngrösse der Sandbetten von oben nach unten sprunghaft abnimmt und das filternde Wasser durch Gravitation von oben nach unten strömt.
Bei einer weiteren bekannten Ausführung sind in einer oberen, geschlossenen Kammer eines Behälters eine lediglich zur Entsäuerung nicht zur Filterung dienende Entsäuerungsmasse und ausserhalb davon in einer weiteren Kammer ein zur eigentlichen Schmutzentfernung dienender, ebenfalls geschlossener Filter angeordnet.
Ferner ist ein liegender, mehrere Filterstufen von verschiedener Korngrösse enthaltender Reinigungsbehälter für ungereinigte Betriebsflüssigkeiten bekannt. Bei diesem sind alle Stufen abgeschlossen und nebeneinander angeordnet.
Demgegenüber besteht die Erfindung darin, dass der Vorfilter als geschlossener Druckfilter ausgebildet ist und der Nachfilter als offener, unter Atmosphärendruck stehender Graviationsfilter, der über dem Vorfilter in ein und demselben Baukörper angeordnet ist. Hiedurch wird es möglich, das durch den Nachfilter strömende Wasser während der Filtrierung visuell zu beobachten und festzustellen, ob der Reinigungsprozess in gewünschter Weise abläuft. Auch lässt sich leicht feststellen, wann der Filter oder einzelne Filterfelder gespült werden müssen und wie lange der Spülvorgang zu erstrecken ist. In betrieblicher und hygienischer Hinsicht ist dies von Vorteil. Dadurch, dass der unten angeordnete Vorfilter als Druckfilter ausgebildet ist, strömt Wasser ohne Pumpe aus dem Vorfilter in den darüber befindlichen Nachfilter.
Bei dem Verfahren für den Betrieb der Anlage wird die dem Vorfilter zugeführte, aus Rohwasser und Flockungsmittel bestehende Mischung in der relativ grobkörnigen Filtermasse des Vorfilters einer Raumfiltration und darauf in der verhältnismässig feinkörnigen Filtermasse des Nachfilters einer Oberflächenfiltration unterzogen.
Die Flockung (= chemische Umsetzung des Flockungsmittels mit dem Wasser und anschliessende Anlagerung der im Rohwasser befindlichen Schwebestoffe an die Flocken) wird bei der erfindungsgemässen Anlage in einen Vorfilter verlegt. Mischkammern und Absetzbecken zur Durchführung der Flockung werden entbehrlich. Die Flocken und die Schwebestoffe setzen sich an die Filterkörner insbesondere der Vorfiltermasse und lagern sich an sie an. Hieraus erklärt sich vor allem
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die Wirksamkeit der Flockung bei der erfmdungsgemässen Anlage.
Da die Vorfiltermasse im Vergleich zu der Nachfiltermasse relativ grobkörnig ist, dringen die Flocken und die Schwebestoffe praktisch in die ganze Tiefe der Vorfiltermasse ein, so dass innerhalb der Vorssltermasse eine sogenannte Raumfiltration stattfindet und der Druckverlust des Vorfilters während des Betriebes nur allmählich ansteigt, was zur Folge hat, dass relativ selten gespült zu werden braucht.
Die Zugabe von Flockungsmittel kann bei der neuen Anlage praktisch ohne Verzögerung der Wirkung gesteuert, also begonnen, reguliert oder beendet werden, so dass, wie die Versuche ergaben, wenig Flockungsmittel bei gleichem Reinigungseffekt gebraucht wird.
Wenn z. B. die Verschmutzung des Rohwassers zurückgeht, d. h. wenn in dem z. B. aus einem Fluss stammenden Rohwasser relativ wenige Schwebestoffe, etwa auf Grund einer Schönwetterperiode, enthalten sind, kann die Flockungsmittelzugabe unterbrochen werden. Auch dann hält der Vorfilter den grössten Teil derr Schwebestoffe zurück.
Wird der Fluss dann plötzlich stark verschmutzt, z. B. infolge eines Gewitters, so kann sofort wieder Flockungsmittel zur besseren Reinigung des Wassers zugegeben werden.
Während in dem Vorfilter der grösste Teil der Schwebestoffe zurückgehalten wird, werden die feineren Schwebestoffe in dem Nachfilter, hauptsächlich an der Oberfläche der Nachfiltermasse auf Grund der dort stattfindenden, sogenannten Oberflächenfiltration zurückgehalten. Zweckmässig enthält der Vorfilter eine relativ grobkörnige Filtermasse von verhältnismässig geringer Schichthöhe und ist als geschlossener Druckfilter ausgebildet ; der Nachfilter enthält eine relativ feinkörnige Filtermasse von relativ grosser Schichthöhe und ist als offener, unter Atmosphärendruck stehender Gravitationsfilter ausgebildet.
Weitere Merkmale ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles in Verbindung mit den Zeichnungen und den Ansprüchen. Fig. l ist ein Längsschnitt durch eine erfmdungsgemäss ausgebildete Schnellfilteranlage, Fig. 2 ein zugehöriger Querschnitt.
An der Stirnseite (in Fig. l rechts) eines aus Beton bestehenden Gebäudes --1-- ist eine Rohwasserzuführungsleitung--2-angeordnet, die über eine ein Absperrorgan --3-- enthaltende Verbindungsleitung --4-- zu einem Rohwasserkollektor--5--geführt ist. In ihn mündet auch eine
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Flockungsmittelzuführungsleitung--7--.Vorratsbehälter--9-dem Rohwasser zugeführt werden kann.
Aus dem Kollektor --5-- zweigen mehrere Verteilleitungen ab, die zu mehreren, parallel zueinander liegenden Filterfeldem führen und von denen in Fig. l nur eine sichtbar und mit-11bezeichnet ist. Die Leitung --11-- führt in einen Überstauraum--12--eines als Ganzes mit - -13-- bezeichneten, in einer Druckkammer --10-- des Betongebäudes --1-- untergebrachten Vorfilters. Er enthält relativ grobkörnige Filtermasse--14--, deren Korndurchmesser in der Grössenordnung von 1 bis 2 mm liegt und deren Schichthöhe relativ gering ist. Die Filtermasse - ruht auf einem Düsen --18-- enthaltenden Boden --15--, unter dem sich der Reinwassersammelraum--16--befindet.
Die Leitung --11- ist mit schräg nach unten gerichteten Rohwasserausströmdüsen--22- (Fig. 2) versehen, durch welche eine wirbelfreie Zirkulationsströmung gemäss den Pfeilen-23- erzielt wird. Statt Düsen können auch Ausströmlöcher in dem Rohr --11-- enthalten sein.
Der Vorfilter --13-- ist geschlossen ausgebildet und steht unter einem gewissen überdruck, der durch die in der Rohwasserzuführungsleitung--2-befindliche, nicht gezeichnete Rohwasserpumpe erzeugt wird ; der Vorfilter -13-- bildet also einen geschlossenen Druckfilter.
Am unteren Teil des Vorfilters ist ein stutzenförmiger Einstieg --24-- angebracht, aus dem eine Steileitung --25-- weggeführt ist, die frei von Regulierorganen ist. Sie führt zu einem Einstieg - eines über dem Vorfilter angeordneten, gleichen Grundriss wie der Vorfilter aufweisenden NachHlters --27--,
Der NachSIter-27-enthält in Fig. 1 rechts einen Zulaufkanal-28--, aus dem über eine Klappe--29-das aus dem Filter -13- stammende Filtrat in den Überstauraum --31-- des Nachfilters einlaufen kann. Der tiefste Wasserstand im Nachfilter ist bei--31a--, der höchste bei --31b--. Der Nachfilter enthält eine Filtermasse--32--, deren Korndurchmesser relativ klein ist und z.
B. in der Grössenordnung 0, 5 bis 1 mm liegt und deren Schichthöhe verhältnismässig gross ist. Die Filtermasse --32-- ruht auf einem Düsen --30-- enthaltenden Boden --33--.
Das aus dem Nachfilter --27-- kommende Filtrat gelangt aus dem Nachfilter-Reinwasser- sammelraum --34-- über einen Einstieg in einen Reinwassersammelkanal-36--. Aus ihm wird es der weiteren Verwendung, z. B. dem Wasserversorgungsnetz einer Stadt, zugeführt.
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die Düsen --22-- schräg nach oben gerichtet, damit wieder eine Zirkulationsströmung --23a-- in dem überstauraum --12- entstehen kann. Je weiter unten die Leitung --11-- angeordnet ist, umso mehr sind die Auströmdüsen-22-schräg nach oben zu richten.
Eine weitere Ausführungsform ergibt sich, wenn Vor- und Nachfilter nebeneinander statt übereinander angeordnet sind.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Schnellfilteranlage zum Aufbereiten von Wasser, mit wenigstens einem, relativ grobkörnige Filtermasse enthaltenden, einen Vorfilter bildenden Filterfeld, an dessen Rohwasserzuführungskanal ein absperrbarer Kanal zur Zuführung von Flockungsmittel in den Vorfilter angeschlossen ist, und mit wenigstens einem, dem Vorfilter nachgeschalteten, verhältnismässig feinkörnige Filtermasse
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Vorfilter (13) als geschlossener Druckfilter ausgebildet ist und der Nachfilter (27) als offener, unter Atmosphärendruck stehender Gravitationsfilter, der über dem Vorfilter (13) in ein und demselben Baukörper (1) angeordnet ist.
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