DE2600193C3 - - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Filteranlage mit den Merkmalen entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei bekannten Schwerkraftfiltern (DE-PS 11 83 050) wird die Rückspülung selbsttätig in Gang gesetzt wenn der Druckverlust im Filterbett einen vorherbestimmten Wert übersteigt. Dieser Druckverlust aufgrund ansteigender Verschmutzung des Filterbetts hat zur Folge, daß der Wasserstand in dem Zuflußrohr des Rohwassers und in dem Steigrohr des Rückspülrohrs entsprechend ansteigt. Das Druckniveau, bei dem eine Rückspülung eingeleitet wird, kann durch eine Treibwasserleitung zwischen dem Steigrohr des Rückspülrohrs und einer vertikalen Falleitung bestimmt werden, welche arn oberen Ende mit dem Umkehrknie der RückspülIHtung verbunden ist, und deren unteres Ende in den Sumpf hineinragt, so daß mit Hilfe eines Injektors in der Falleitung ein Unterdruck über dem Wasserspiegel in der Steigleitung des Rückspülrohrs erzeugt wird, um die Arbeitsweise des Rückspülrohrs las Siphon zu bewirken. Die Rückspülung endet, sobald der Flüssigkeitsspiegel in dem Filtratspeicherraum unter das Mündungsende des Unterbrecherrohrs in dem Filtratspeicherraum absinkt

Obwohl derartige Schwerkraftfilter sich in der Praxis gut bewährt haben, sind in puncto zulässigem Drurkverlustaufbau dem Filter Grenzen gesetzt. Würden diese Grenzen überbchriüen werden, su bilden sich bei der Rückspülung Dampfblasen, wodurch der Spülvorgang sofort unterbrochen wird.

»Es sind ferner kombinierte Druckfilter aus Aufwärtsstrom- und Abwärtsstrom-Filter bekannt (DE-AS 15 36 899), wobei der Düsenboden durch zwei zylindrische Trennwände in einen kreisförmigen Innen- und einen ringförmigen Außenboden unteneilt ist und wobei im Aufwärtsstromteil unter dem kreisförmigen Innenboden eine Rohwas^c>erkammer vorgesehen ist. Bei bekannten Konstruktionen dieser Art ist es jedoch nicht ohne weiteres möglich, eine Rückspüleinrichtung vorzusehen, die eine automatische Rückspülung nach dem Schwerkraftprinzip ermöglicht. Außerdem wird dabei als nachteilig angesehen, daß für gleiche Durchsatzmengen die doppelte Filtergrundfläche benötigt wird«.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, ein Schwerkraftfilter dieser Art derart zu verbessern, daß der zulässige Druckverlust bedeutend höher gewählt werden kann und daß mit Hilfe einer materialsparenden Konstruktion trotz Verringerung der Bauhöhe der Rückspülleitung eine größere Strömungsgeschwindigkeit während der Filtration und damit eine höhere Leistung des Schwerkraftfilters pro Flächeneinheit erzielt werden kann.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs I gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Besondere Vorteil der Erfindung sind neben beträchtlichpn Materialeinsparungen durch Verkürzung der Rückspülleitung und durch Wegfall der früher erforderlichen Zwischendecke für die Filterkammer auch darin zu sehen, daß lediglich der Rohwasserzulauf unter höherem Druck erfolgen muß. beispielsweise indem die Bauhöhe des Fallrohrs für das Rohwasser erhöht wird, wenn ein höherer zulässiger Druckverlust in dem Filterbett erzielt werden soll. Obwohl die Rückspülleitung in einer im wesentlichen horizontalen Lage angeordnet werden kann, wird sie zweckmäßigerweise zu einem unterhalb des Wasserspiegels im FiltratspeU cherraüm liegenden Umkehrknie hochgeführt, um eine zuverlässige Arbeitsweise des eingebauten Sperrorgans zu gewährleisten. In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung — insbesondere unter Verwendung von verhältnismäßig billigem Kies — kann das Schlammaufnähmevolumen dadurch vergrößert werden, däß das

Filterbett aus mehreren Schichten des körnigen Materials mit von unten nach oben abnehmenden Korngrößen besteht.

Anhand der Zeichnung soll die Erfindung beispielsweise näher erläutert werden. Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung einer Filteranlage gemäß der Erfindung;

F i g. 2 eine schematische Darstellung einer Doppelstock-FiIteranlagf gemäß der Erfindung;

F i g. 3 und 4 gegenüber F t g. 1 bzw. F i g. 2 abgewandelte Ausführungsbeispiele.

Bei de;n in F i g. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein Staugefäß 1 in einer Höhe von 6—15 m über Bodenniveau ±0 vorgesehen, aus dem Rohwasser durch ein Fallrohr 2 in ein Umlenkgefäß 3 gelangt, aus dem mitgerissene Luft über ein Entiüftungsrohr 4 in die Atmosphäre abgeführt wird. Das Rohwasser gelangt zunächst in eine Rohrwasserkammer 5 unter einem im unteren Bereich des Filterkessels angeordneten Diisenboden 6, auf dem sich das Filterbett 7 befindet. Anstelle von verhältnismäßig teuren Filtermaterialien wie Anthrazit kann das Filterbett aus einer Kiessc'-.üttjng bestehen. Vorzugsweise besteht das Filterbett 7 aus zwei oder mehr Schichten eines körnigen Materials mit von unten nach oben abnehmender Korngröße zwischen 0,5 und 6 mm. Zweckmäßigerweise ist jedoch das spezifische Gewicht des körnigen Materials in allen Schichten gleich, damit keine Vermischung stattfinden kann.

Bei geringer Korngröße des Materials in der obersten Schicht kann es ferner erforderlich werden, daß zum Fixieren des Filterbetts 7 über diesem ein zweiter Düsenboden 8 eingebaut ist, damit beim Filtrationsbetrieb das in den Filtratspeicherraum 9 und durch einen Stutzen 10 in der Höhe des Flüssigkeitsspiegels in dem Filtratspeicherraum ausfließende Nutzwasser kein Filtermaterial enthält.

In die Rohwasserkammer 5 mündet eine RückspüIIeitung 11, die ein Sperrorgan 12 enthält und zweckmäßigerweise zu -inem unterhalb des Wasserspiegels im Filtratspeicherraum 9 liegenden Umkehrknie hochgeführt ist, in das eine Unterbrecherleitung 14 mündet. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel liegt der oberste Punkt der Rückspülleitung nur etwa 2 bis 2,5 m über dem Bodenniveau, so daß keine Gefahr einer Dampfblasenbildung wahrend der Rückspülung besteht. In der Rückspülleitung kann ferner ein Drosselorgan zur Einstellung der Rückspülmenge oder der Rückspülgeschwindigkeit eingebaut sein, beispielsweise ein Konus 17 am Ausflußende der zu einem Abwassersumpf 13 führenden Rückspülleitung 11. Die Rückspülleitung muß jedoch nicht isn Sumpf abgetajcht sein, so daß auch kein Überlaufwehr erforderlich ist.

Im folgenden soll die Arbeitsweise näher erläutert werden. Mit zunehmender Verschmutzung des Filterbetts 7 muß zur Konstanthaltung der Filtratmenge das Wasser in dem F .llrohr 2 ansteigen. In gleichem Maße steigt der Druck in der Rückspülleitung 11 an. Als Sperrorgan 12 kann eine gewichtsbelastete Rückschlagklappe oder ein federbelastetes Kugelrückschlagventil Verwendung finden, welche sich bei einem vorherbestimmten Druck in der Rückspülleitung öffnet und damit die Rückspülung einleitet. Dann fließt Wasser aus dem Filtratspeicherraum 9 durch das Filterbett 7 über den Düsenboden 6 in die Rohwasserkammer 5 und gelangt dann über die Rückspülleitung 11 durch das geöffnete Sperrorgan 12 in den Abwassersumpf 13. Der Rückspülzyklüs wird bei Erreichen eines bestimmten Niveaus im Filtratspeicherraum 9 durch Belüftung der Rückspülleitung 11 über die Unterbrechcrleimng 14 unterbrochen. Wie in Fig. I angedeutet ist, kann zum Unterbrechen einer Rückspülung auch ein Kontaktmanometer 15 an dem Filterkesse angeordnet sein, durch das ein Magnetventil 16 geöffnet und damit eine Unterbrecherleitung 14 mit der Atmosphäre verbunden wird. Durch das Kontaktmanometer 15 zur Messung des Vordrucks in dem Filtratspeicherraum 9 kann beispielsweise bei einem voreingestellten Druck ein Impuls an einen Impulszähler abgegeben werden, welcher das Magnetventil 16 zu einem geeigneten Zeitpunkt öffnet, um die Rückspülung zu unterbrechen.

Das in Fig.2 dargestellte Ausführungsbeispiel betrifft die Anwendung der Erfindung auf ein bekanntes Doppelstock-Schwerkraftfilter (DE-PS 19 03 226). Bei diesem Ausführungsbeispiel ist über dem ersten Filterbett 7a ein zweites Filterbett Tb angeordnet und der Filtratspeicherraum 9 über dem oberen Filterbett Tb steht mit der Filterkammer über dem er·"·^ Filterbett Ta über Verbindungsrohre 20 in Verbindung Entsprechend dem Ausführungsbeispiel in Fig. 1 sind in den Filterkessel unterhalb der Düsenböden in eine Rohwasserkammer 5a bzw. 5b mündende Rückspüldüsen 11a, 116 vorgesehen, in die ein Sperrorgan 12a bzw. 120 eingebaut ist, das bei einem vorherbestimmten Druck in der mit dem Rohwasserzulauf über die Umlenkgefäße 3a bzw. Zb verbundene Rohwasserkammer 5a bzw. 5b zur Einleitung einer Rückspülung geöffnet wird. Die Arbeitsweise bei der Filtration bzw. bie aufeinanderfolgenden Rückspülungen des oberen bzw. unteren Filterbetts ist deshalb dieselbe wie bei dem Ausführungsbeispiel in F i g. 1.

Das in Fig. 3 dargestellte, gegenüber Fig. 1 abgewandelte Ausführungsbeispiel enthält ein Mengenkonstanthaltungsventil 19. durch welches das Rohwasser direkt in die Rohwasserkammer 5 fließt. Auf dem Düsenboden 6 befindet sich das Filterbett 7, welches bei diesem Ausführungsbeispiel aus mehreren Schichten körnigen Materials mit gleichem spezifischem Gewicht besteh'. Die Korngröße der einzelnen Schichten ist verschieden. Sie nimmt von unten nach oben ab und liegt zwischen 0,5 und 6 mm. Das Rohwasser gelangt über den Düsenboden in die Kiesschüttung und fließt nach oben. Abfiltrierbare Feststoffe werden in dem Filterbett zurückgehalten. Das Filtratwasser füllt den Filtratspeicherraum 9 und wird wie bei dem Ausführurgsbeispiel in Fig. 1 über den Stutzen 10 dem Verbraucher zugeführt.

Das Ventil 19 zur Konstanthaltung des Rohwasserdurchflusses besteht in an sich bekannter Weise aus einem Gehäuse mit eingebauten Patronen, deren Anzahl von der maximalen Durchflußmenge abhängt. Die Patronen selbst bestehen aus Kolben, Feder und Führung. Die Durchfltißmenge durch eine Patrone iut abhängig vom Druckverlust und der Größe der Durchflußöffnungen, die durch Verschieben des Kolbens mehr oder weniger freigegeben werden. Um eine konstante Durchflussmenge aufrechtzuerhalten, müssen sich die Öffnungen am Kolben bei steigendem Druckunterschied (Druck vor und hinter dem Kolben) verkleinern und bei sinkendem Differenzdruck vergrößern. Derartige Ventile erzielen die Regelung durch speziell geformte öffnungen, die auf dem Umfang des hohlen und federbelastet gelagerten Kolbens angeordnet sind.

Das Ventil hat keine von Hand zu bewegenden Teile und bedarf keiner Hilfsenergie. Eine andere an sich

bekannte Möglichkeil zur Konstanthaltung besteht darin, eine Kombination von Druckregler mit z. B. pneumatischem Regelventil einzusetzen.

Während die Arbeitsweise des Ausführungsbeispiels in Fig.3 im wesentlichen derjenigen des Ausführungsbeispiels in F i g. 1 entspricht, ergibt sich bei diesem Ausführungsbeispiel der Vorteil, daß das Staugöfäß 1, das Fallrohr 2, das Umlenkgefäß 3 sowie das EnllüftUngsrohr 4 in Fig. 1 entfallen können. Durch diese Vereinfachung der Konstruktion können bis zu bestimmten stündlichen Durchflußleistungen Kosteneinsparungen erzielt werden. Ein w.qiterer Vorteil dieses Ausführungsbeispiels ist darin zu sehen, daß die Bauhöhe sehr niedrig gehalten Werden kann, so daß die Filteranlage auch in solchen Gebäuden eingebaut werden kann, in denen bisher wegen der begrenzten Gebäudehöhe keine Filtcranlage vergleichbarer Leistung eingesetzt werden konnte.

Die in Fig.4 dargestellte Doppelslock-Schwerkfaftfilteranlage arbeitet wie die Filteranlage in Fig.3. Es sind jedoch zwei Mengen Koiiistäriihaltungsventile 19a und 196 vorgesehen. Der weitere Aufbau entspricht demjenigen der Döppeistöck-Filteraniäge in F i g. Z

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Filteranlage mit einem in einem Filterkessel unter einem Rückspül- und Filtratspeicherraum auf einem Düsenboden angeordneten Filterbett aus körnigem Material, mit einem in einen unteren Bereich des Filterkessel mündenden Rohwasserzulauf und einem Fiitratwasserablauf in der Höhe des Wasserspiegels im Filtratspeicherraum, sowie mit einer eine automatische Rückspülung nach dem Schwerkraftprinzip ermöglichenden Rückspüleinrichtung, deren zu einem Abwassersumpf führende Rückspülleitung mit einer im unteren Bereich des Fillratspeicherraums endenden Unterbrecherleitung verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückspülleitung (11) in den Filterkessel unterhalb des Düsenbodens (6) in eine Rohwasserkammer (5) mündet und mit einem eingebauten Sperrorgan (12) versehen ist, das bei einem vorherbestimmten Druck in der mit dem Rohwasseriuläuf verbundenen Rühwasserkarnmer (5) unter dem Düsenboden (6) zur Einleitung einer Rückspülung geöffnet wird.

2. Filteranlage nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß die das Sperrorgan (12) enthaltende Rückspülleitung (11) zu einem unterhalb des Wasserspiegels im Filtratspeicherraum (9) liegenden Umkehrknie (18) hochgeführt ist, in das die Unterbrecherleitung (14) mündet.

3. Filteranlage nach Anspruch 1, dadurch gekenn- ^o zeichnet, daß i 'S Filterbett (7) aus mindestens zwei Schichten des körnigen MaterHs mit von unten nach oben abnehmenden Korngrößen besteht.

4. Filteranlage nach Anspr-ch 2 dadurch gekennleichnet, daß das körnige Material in allen Schichten dasselbe spezifische Gewicht besitzt.

5. Filteranlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das körnige Material Kies ist.

6. Filteranlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in die Rückspülleitung (11) ein Drosselorgan (17) zur Einstellung der Rückspülmenge oder -geschwindigkeit eingebaut ist.

7. Filteranlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Sperrorgan (12) eine Einrichtung mit einstellbarer Federbelastung oder Gewichtsbelastung enthält.

8. Filteranlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß über dem Filterbett (7a) ein zweites Filterbett (7 b) angeordnet ist und daß unter jedem Filterbett eine Rückspülleilung (12a, 12{^und ein Rohwasserzulauf mündet.

9. Filteranlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohwasserzulauf in die Rohwasserkammer (5, 5a, 5b) Ober ein Mengenkonstanthaltungsventil (19, 19a, t9b) erfolgt.