DE8107036U1 - BASIN OF A BACKWASHABLE FILTER SYSTEM - Google Patents

Description

Gebrüder Sulzer,. Aktiengesellschaft, Winterthur/SchweizSulzer Brothers ,. Aktiengesellschaft, Winterthur / Switzerland

Rückspülbare FilteranlageBackwashable filter system

Die Erfindung betrifft eine rückspülbare Filteranlage für die Aufbereitung von Flüssigkeiten mit mindestens einem Festbett aus körnigem Material, über dem ein Ueberstauraum für die zu filtrierende Flüssigkeit vorhanden ist, aus dem durch eine Seitenwand ein mit einer Schlammwasserklappe verschliessbarer Schlitz in einen Schlammwasserablaufkanal für die Rückspülflüssigkeit führt.The invention relates to a backwashable filter system for the treatment of liquids with at least one fixed bed made of granular material, above which there is an overflow space for the liquid to be filtered, from which through a side wall a slot that can be closed with a sludge water flap in a sludge water drainage channel for the backwashing liquid leads.

Körnige Massen, die in Festbetten von Filteranlagen für die Aufbereitung von Flüssigkeiten eingesetzt werden, bedürfen einer Rückspülung, die in der Regel nach dem Dreiphasen-Rückspülverfahren mit Luft und Wasser im Gegenstrom zur Filtrationsrichtung durchgeführt wird. Erfolgt diese Rückspülung in vertikaler Richtung von unten nach oben, so werden die während des Filtrationsbetriebs in der körnigen Masse ausgeschiedenen Verunreinigungen in den Ueberstrauraum über dem Festbett ausgespült. Die mit diesen Verunreinigungen beladene Spülflüssigkeit - im folgenden als Schlammwasser bezeichnet - muss aus der Filteranlage abgeleitet werden. Filteranlagen der vorstehend genannten Art sind daher bekannt und beispielsweise in folgenden Veröffentlichungen gezeigt: F. Lipp und H. Kubli "Seewasserwerk für Trinkwasserversorgung der Stadt Biel", "Sulzer Technische Rundschau" (STR), 5_8, (1976), Heft 1, Seite 19-27, insbesondere Bild 3 auf Seite 2, oder F. Lipp "Entsäuerungsanlage "Massagno" für die Wasserversorgung der Stadt Lugano" STR S4, (1972), Heft 3, Seite 208-212, insbesondere Bild 4 auf Seite 211.Granular masses that are used in fixed beds of filter systems for the treatment of liquids are required a backwash, which is usually based on the three-phase backwash process is carried out with air and water in countercurrent to the direction of filtration. This backwashing takes place in the vertical direction from bottom to top, the granular during the filtration operation Mass of excreted impurities rinsed out into the overstay space above the fixed bed. The ones with these impurities loaded rinsing liquid - hereinafter referred to as sludge water - must be derived from the filter system. Filter systems of the type mentioned above are therefore known and shown, for example, in the following publications: F. Lipp and H. Kubli "Seewasserwerk für Drinking water supply of the city of Biel "," Sulzer Technische Rundschau "(STR), 5_8, (1976), issue 1, pages 19-27, in particular Picture 3 on page 2, or F. Lipp "Deacidification system" Massagno "for the water supply of the city of Lugano" STR S4, (1972), issue 3, pages 208-212, especially picture 4 on page 211.

Bei der Dreiphasen-Rückspülung ist die erste Spühlphase, dieWith three-phase backwashing, the first rinsing phase is the

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* .... sogenannte Aufbrechphase,so-called break-up phase, .·. · *··* '* ·· * ' •• bekanntlichas is well known VfVf -- dann am wirksamsten, wennmost effective when - 2- 2nd -- abgesenktemlowered SS. diethe mitwith Luft erfolgt,Air takes place, sieshe beiat möglichst tiefas deep as possible

Wasserspiegel im Ueberstauraum über dem Festbett erfolgt. Diese Forderung bedingt, dass der Schlitz in dem Schlammwasserablaufkanal und damit die Schlammwasserklappe möglichst knapp über dem Festbett angeordnet werden soll, also der sogenannte Freibord, d.h. der Abstand zwischen der Oberkante des Festbettes und der Unterkante des Schlitzes, der zum Schlammwasserablaufkanal führt, möglichst klein ist.Water level takes place in the overflow space above the fixed bed. This requirement requires that the slot in the muddy water drainage channel and thus the sludge water flap if possible should be arranged just above the fixed bed, i.e. the so-called freeboard, i.e. the distance between the upper edge of the fixed bed and the lower edge of the slot that leads to the sludge water drainage channel is as small as possible.

Die bisherigen, in den genannten Veröffentlichungen gezeigten Konstruktionen für die Schlammwasserklappe erfordern ein relativ hohes Freibord in der Grössenordnung von 300 mm, damit insbesondere beim Einsatz leichter körniger Materialien und bei hohen Abflussgeschwindigkeiten des Schlammwassers keine Körner mitgerissen und ausgetragen werden; ein hohes Freibord widerspricht aber der vorstehend erhobenen Forderung. Darüberhinaus müssen bei einem hohen Freibord die aus dem Festbettmaterial gespülten Verunreinigungen über die relativ hochliegende Unterkante des Schlitzes ausgetragen werden, wodurch zusätzlich der Spülwasserbedarf erhöht wird.The previous ones shown in the publications mentioned Constructions for the sludge water valve require a relatively high freeboard in the order of 300 mm, thus especially when using light, granular materials and at high flow rates of the No grains are entrained and carried away by the muddy water; however, a high freeboard contradicts the above demand raised. In addition, in the case of a high freeboard, the impurities flushed from the fixed bed material must can be discharged via the relatively high lower edge of the slot, which also means the need for flushing water is increased.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Filteranlage mit Schlammwasserklappe zu schaffen, bei der das Freibord möglichst klein ist und trotzdem ein Mitreissen und Austragen von körnigem Festbettmaterial mit Sicherheit vermieden wird.The object of the invention is to provide a filter system with a sludge water flap to create in which the freeboard is as small as possible and still entrain and carry over granular fixed bed material is avoided with certainty.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt gemäss der Erfindung dadurch, dass der Klappenflügel der Schlammwasserklappe in der dem Ueberstauraum zugewandten Fläche der Seitenwand eingelassen und um eine Achse aufklappbar ist, die einerseits mindestens annähernd auf der oberen Niveauhöhe des Festbettes und andererseits entlang dem unteren Rand des Klappenflügels verläuft.This object is achieved according to the invention by that the flap wing of the sludge water flap in the surface of the side wall facing the overflow space is let in and can be opened about an axis, which is at least approximately at the upper level of the on the one hand Fixed bed and on the other hand runs along the lower edge of the valve wing.

Der Klappenflügel der erfindungsgemässen SchlammwasserklappeThe flap wing of the sludge water flap according to the invention

bildet einerseits eine Art Ueberlaufkante für das aus dem Ueberstauraum abfliessende Wasser. Eventuell beim Abströmen des Wassers aufgewirbelte Festbettkörner müssen daher zuerst diesen Ueberlauf überwinden, ehe sie aus dem Festbett ausgeschwemmt werden. Dadurch können die Niveauhöhen des Schlitzes bzw. der vollständig geöffneten Schlammwasserklappe, die die Höhe der bei der eingangs erwähnten ersten Spülphase der Dreiphasen-Rückspülung vorhandenen und von der Luft zu durchdringende Restwassersäule bestimmen, gegenüber dem Freibord bisheriger Konstruktionen erheblich erniedrigt werden.forms on the one hand a kind of overflow edge for the water flowing out of the overflow space. Fixed bed grains that may be swirled up when the water flows out must therefore first overcome this overflow before they are flushed out of the fixed bed. As a result, the level of the slot or the fully open sludge water flap, which determines the height of the residual water column that is present in the initially mentioned first flushing phase of the three-phase backwashing and has to be penetrated by the air, can be significantly reduced compared to the freeboard of previous designs.

Die für ein Aufwirbeln des körnigen Materials massgebende Geschwindigkeit, mit der das ausströmende Wasser im ueberstauraum fliesst, lässt sich gering halten, wenn Mittel vorgesehen sind, die ein schrittweises Aufklappen der Schlammwasserklappe ermöglichen. Auf diese Weise kann man erreichen, dass bei hohem Wasserstand im Ueberstauraum die Klappe nur geringfügig geöffnet wird, so dass infolge der Strömungsdrosselung an der nur teilweise geöffneten Schlammwasserklappe im Ueberstauraum nur massige Wassergeschwindigkeiten erreicht werden; damit ergibt sich gleichzeitig bei der erfindungsgemässen Konstruktion ein hoher "Ueberlauf" für das körnige Material an der Oberkante des Klappenflügels. Dieser hohe "Ueberlauf" entspricht in seiner Wirkung dem hohen Freibord der bisherigen Konstruktionen. Durch schrittweise weiteres Oeffnen des Klappenflügels wird mit sinkendem Wasserstand die Schlammwasserklappe immer weiter geöffnet, ohne dass dadurch die Wassergeschwindigkeit über dem körnigen Material des Festbettes soweit erhöht wird, dass es zum Aufwirbeln und Mitreissen dieses Materials kommt.The decisive speed for whirling up the granular material with which the water flowing out in the overflow space flows can be kept low if means are provided that allow the sludge water flap to be opened gradually enable. In this way you can achieve that when the water level in the overflow space is high, the flap only is opened slightly, so that as a result of the flow restriction at the only partially open sludge water flap only moderate water velocities can be achieved in the overflow space; this also results in the According to the construction according to the invention, a high "overflow" for the granular material on the upper edge of the flap wing. This high "overflow" corresponds in its effect to the high freeboard of the previous constructions. By gradually further opening of the flap wing, the sludge water flap is opened wider and wider as the water level falls, without thereby increasing the water velocity over the granular material of the fixed bed to such an extent that it becomes This material is being whirled up and carried away.

Um auch geringfügige Verluste von körnigem Material an den seitlichen Enden der-Schlammwasserklappe zu vermeiden, ist es vorteilhaft, wenn der Klappenflügel in seinem ganzen Aufklappbereich seitlich abgedichtet ist. In order to avoid even slight losses of granular material at the lateral ends of the sludge water flap, it is advantageous if the flap wing is laterally sealed in its entire opening area.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert.The invention is explained in more detail below using an exemplary embodiment in conjunction with the drawing.

Fig. 1 bis 3 zeigen schematisch einen Ausschnitt einer Filteranlage, wobei in einem Schnitt I-I von Fig. 4 die die Schiammwasserklappe Figs. 1 to 3 show schematically a section of a filter system, wherein in a section II of FIG. 4, the Schiammwasserklappe

enthaltende Seitenwand des Filterbeckens dargestellt ist.containing side wall of the filter basin is shown.

Fig. 1 gibt das Wasserniveau im Ueberstauraum bei geschlossener Klappe und voll · überstautem Festbett wieder, während dieFig. 1 shows the water level in the overflow space with the flap closed and full · Flooded fixed bed again while the

Fig. 2 und 3 die Wasserspiegel bei teilweise und bei ganz geöffneter Schlammwasserklappe zeigen.
Fig. 4 schliesslich ist ein Schnitt IV-IV von Fig. 1.FIGS. 2 and 3 show the water level with the sludge water flap partially and fully open.
Finally, FIG. 4 is a section IV-IV from FIG. 1.

Eine Filteranlage, beispielsweise für die Wasserfiltration, enthält üblicherweise mindestens ein im allgemein aus Beton gefertigtes Becken 1, in dem auf einem Boden ein aus körnigem Material bestehendes Festbett 2 vorhanden ist. Der Innenraum über diesem Festbett 2 bildet den Ueberstauraum 3 für das zu filtrierende Roh- bzw. - beim Rückspülen Schlammwasser, dessen Niveau mit 6 bezeichnet ist. Eine innere Seitenwand 4A filter system, for example for water filtration, usually contains at least one, generally made of concrete Manufactured basin 1, in which a fixed bed 2 made of granular material is present on a floor. Of the The interior space above this fixed bed 2 forms the overflow space 3 for the raw water to be filtered or - in the case of backwashing, sludge water, the level of which is indicated by 6. An inner side wall 4

trennt im Becken 1 das Festbett 2 und den Ueberstauraum 3 von einem Schlammwasserablaufkanal 5, durch den die beim Rückspülen aus dem Festbett 2 entfernten Verunreinigungen mit dem Schlammwasser weggeführt werden.separates the fixed bed 2 and the overflow space 3 in the basin 1 from a sludge water drainage channel 5, through which the impurities removed from the fixed bed 2 during backwashing are carried away with the sludge water.

Ein Schlitz 7, der über die ganze Länge der Seitenwand 4 verläuft, verbindet den ueberstauraum 3 mit dem Schlammwasserablaufkanal 5. Der Schlitz 7 ist durch eine Scnlammwasserklappe 8 absperrbar, die erfindungsgemäss in der dem Ueberstauraum 3 zugewandten Fläche der Seitenwand 4 gelegen ist. Der Klappenflügel 9 der Schlammwasserklappe 8 ist A slot 7, which runs over the entire length of the side wall 4 , connects the overflow space 3 with the sludge water drainage channel 5. The slot 7 can be blocked by a sludge water flap 8 which, according to the invention, is located in the area of the side wall 4 facing the overflow space 3 . The flap wing 9 of the sludge water flap 8 is

scharnierartig um eine Achse 10 drehbar, die einerseits mindestens annähernd auf der Niveauhöhe 11 des Festbettes und andererseits entlang der unteren Längskante des Klappenflügels 9 angeordnet ist.hinge-like rotatable about an axis 10, which on the one hand at least approximately at the level 11 of the fixed bed and on the other hand is arranged along the lower longitudinal edge of the flap wing 9.

Bei geschlossener Schlammwasserklappe 8 liegt ihr Klappenflügel 9 an einer Dichtung 12 an, die, in einem Dichtungsrahmen 13 gehalten, den Schlitz 7 umgibt. When the sludge water flap 8 is closed, its flap wing 9 rests against a seal 12 which, held in a sealing frame 13, surrounds the slot 7.

Weitere Dichtelemente 14 und 15, die alle aus flexiblen Elastomeren, beispielsweise aus Gummi, bestehen, sind entlang der Unterkante des Klappenflügels 9 und an den seitlichen Enden der Schlammwasserklappe 8 (Fig. 4) vorgesehen, wobei die seitlichen, am Klappenflügel 9 befestigten und daher mit diesem beweglichen Dichtelemente 15 (Fig. 4) aufgrund ihrer Elastizität an der Seitenwand/(Fig. 4) des Beckens 1 anliegen; um die Reibung dieser Dichtelemente 15 auf der Wand 16 zu verringern, ist diese im Bewegungsbereich der Schlammwasserklappe 8 mit einem Blech 17 verkleidet. Further sealing elements 14 and 15, all of which are made of flexible elastomers such as rubber, are along the lower edge of the flap wing 9 and at the lateral ends of the sludge water flap 8 (Fig. 4), whereby the lateral sealing elements 15 (FIG. 4) attached to the flap wing 9 and therefore movable with it are due to their elasticity on the side wall / (Fig. 4) of the basin 1; about the friction of these sealing elements 15 to reduce on the wall 16, this is covered in the movement area of the sludge water flap 8 with a sheet metal 17.

Der die geschlossene Schlammwasserklappe 8 aufnehmende Hohlraum 18 in der dem üeberstauraum 3 zugewandten Fläche der Seitenwand 4 ist gegenüber dem Schlitz 7 erweitert und enthält zusätzlich die Dichtung 12 und den zugehörigen Dichtungsrahmen 13; er ist seinerseits gegen die Betonwände bzw. 15 des Beckens 1 durch einen Rahmen 19 abgeschlossen.The cavity 18 receiving the closed sludge water flap 8 in the surface facing the overflow space 3 the side wall 4 is widened compared to the slot 7 and additionally contains the seal 12 and the associated Sealing frame 13; he is in turn against the concrete walls or 15 of the basin 1 completed by a frame 19.

Die Betätigung der Schlammwasserklappe 8 erfolgt über ein, nur schematisch dargestelltes Gestänge 20 und einen Hebel Wie bereits erwähnt, können in dem nicht dargestellten Steuersystem für die Filteranlage, durch das unter anderem beispielsweise das Rückspülen der Anlage in bekannter Weise automatisch gesteuert wird, Mittel - wie beispielsweise ein elektrischer Schrittmotor oder hydraulische und/oder pneumatische Servomotoren, die nach entsprechenden Programmen The actuation of the sludge water flap 8 takes place via a linkage 20, shown only schematically, and a lever for example an electric stepper motor or hydraulic and / or pneumatic servomotors that operate according to appropriate programs

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angesteuert werden - vorgesehen sein, die ein schrittweises Oeffnen der Schlammwasserklappe 8 ermöglichen.- be provided, which enable the sludge water valve 8 to be opened gradually.

Mit einer derartigen Steuerung kann man durch ein zunächst nur teilweises Oeffnen der Schlammwasserklappe 8 die Fliessgeschwindigkeit des im Ueberstauraum 3 gespeicherten Wassers oberhalb des Festbettes 2 niedrig halten, so dass ein Mi treissen und Austragen des körnigen Materials verhindert wird. Fig. 2 zeigt eine solche Zwischenstellung der Schlammwasserklappe 8 bei bereits teilweise abgesenktem Wasserspiegel 6 im Ueberstauraum 3. Die schematisch eingezeichneten Strömungslinien 22 verdeutlichen, dass die Oberkante des Klappenflügels 9 in der gezeigten Stellung für die unter ihrem Niveau liegenden, an das körnige Festbett 2 angrenzenden Wasserschichten als Ueberlaufkante wirkt, wodurch ein Ausschwemmen der möglicherweise von diesen Wasserschichten mitgerissenen Körner erschwert wird.With such a control, by initially only partially opening the sludge water flap 8, the flow rate can be increased keep the water stored in the overflow space 3 above the fixed bed 2 low, so that a Mi tear and discharge of the granular material is prevented. Fig. 2 shows such an intermediate position of the sludge water flap 8 with the water level 6 already partially lowered in the overflow space 3. The flow lines 22 shown schematically make it clear that the upper edge of the flap wing 9 in the position shown for those lying below their level, adjacent to the granular fixed bed 2 Layers of water acts as an overflow edge, causing a washout the grains that may be carried away by these layers of water are made more difficult.

In der Darstellung der Fig. 3 ist die Schlammwasserklappe 8 voll geöffnet; ihr Klappenflügel 9 liegt nahezu auf der Niveaufläche 11 des Festbettes 2 auf. Die Wasserhöhe 23 über dem Festbett 2, die, wie bereits geschildert, für die Spülphase mit Luft möglichst gering sein soll, kann bei der neuen Konstruktion für die Schlammwasserklappe 8 relativ klein gehalten werden, da die - in dem gezeigten Beispiel diese Wasserhöhe bestimmende - Höhe des Schlitzes 7 über dem Festbett 2 niedriger sein kann, als bei den bisherigen Schlammwasserklappen; denn bei der neuen Konstruktion ist nicht mehr die Schlitzhöhe, sondern die Oberkante des teilweise geöffneten Klappenflügels 9 massgebend für das das Austragen des körnigen Materials verhindernde Freibord zwischen Schlammwasserauslass und Festbettniveau. In the illustration of FIG. 3, the sludge water flap 8 is fully open; its flap wing 9 rests almost on the level surface 11 of the fixed bed 2. The water height 23 above the fixed bed 2, which, as already described, should be as low as possible for the rinsing phase with air, can be kept relatively small in the new design for the sludge water valve 8, since the height - which determines this water height in the example shown the slot 7 above the fixed bed 2 can be lower than in the previous sludge water valves; because with the new construction it is no longer the slot height, but the upper edge of the partially open flap wing 9 that is decisive for the freeboard between the sludge water outlet and the fixed bed level, which prevents the granular material from being discharged.

Zusammenfassungsummary

Die Schlammwasserklappe (8) zum Verschliessen des Schlitzes (7) zu einem Schlairanwasserablaufkanal (5) wird In der dem Festbett (2) der Filteranlage zugewandten Fläche der Seitenwand (4) des Ueberstauraumes (3) angeordnet und ist scharnlerartig um eine Achse (10) aufklappbar, die etwa auf Niveauhöhe (11) des Festbettes und entlang der Unterkante des Klappenflügels (9) verläuft.The sludge water flap (8) to close the slot (7) to a Schlairan water drainage channel (5) is In the dem Fixed bed (2) of the filter system facing surface of the side wall (4) of the overflow space (3) is arranged and is scharnler-like about an axis (10) which can be opened approximately at level (11) of the fixed bed and along the lower edge of the Flap wing (9) runs.

Durch schrittweises Aufklappen des Klappenflügels (9), dessen oberer Rand eine Ueberlaufkante für öle unmittelbar über dem Festbett (2) liegenden Wasserschicht bildet, wird die Ausflussgeschwindigkeit des Wassers im Ueberstauraum (3) kontrolliert und ein Ausschwemmen von körnigem Material des Festbettes vermieden. Dadurch kann die Niveauhöhe des Schlitzes (7) über dem Niveau (11) des Festbettes (2) verringert werden, wodurch für die Luftphase der Spülung der Anlage die diese Spülphase behindernde Restsäule (23) des Wassers im Ueberstauraum (3) verringert ist.By gradually opening the flap wing (9), its upper edge forms an overflow edge for oils directly above the fixed bed (2) lying water layer, the The outflow speed of the water in the overflow space (3) is controlled and granular material is washed out of the fixed bed avoided. As a result, the level of the slot (7) can be reduced above the level (11) of the fixed bed (2) be, whereby for the air phase of the flushing of the system, the remaining column (23) of the obstructing this flushing phase Water in the overflow space (3) is reduced.

Claims (3)

tit »ill «III III· ···! «I I I···· till ■Ill ti « · ·· I» 111 SchutzansprUchetit »ill« III III · ···! «I I I ···· till ■ Ill ti« · ·· I »111 claims to protection 1. ^Becken einer rückspülbaren Filteranlage/fUr die Aufbereitung von Flüssigkeiten mit mindestens einem Festbett aus körnigem Material, über dem ein Oberstauraum ftlr die zu filtrierende Flüssigkeit vorhanden ist, aus dem durch eine Beckenseitenwand ein mit einer Schlammwasserklappe verschliessbarer Schlitz in einen Schlammwasserablaufkanal für die Rückspülflüssigkeit führt, dadurch gekennzeichnet, dass der Klappenflügel (9) der Schlammwasserklappe (8) in der dem Uberstauraum (3) zugewandten Fläche der Becken-Seitenwand (4) eingelassen und um eine Achse (1o) aufklappbar ist, die einerseits mindestens annähernd auf der oberen Niveauhöhe (11) des Festbettes (2) und andererseits entlang dem unteren Rand des Klappenflügels (9) verläuft.1. ^ Basin of a backwashable filter system / for the Treatment of liquids with at least one fixed bed of granular material, above which a top storage space for the liquid to be filtered is available, from which a sludge water valve is passed through a side wall of the basin closable slot leads into a sludge water drainage channel for the backwashing liquid, characterized in that that the flap wing (9) of the sludge water flap (8) in the surface of the basin side wall facing the overflow space (3) (4) let in and pivoted about an axis (1o), which is at least approximately on the one hand on the upper one Level height (11) of the fixed bed (2) and on the other hand along the lower edge of the flap wing (9). 2. Schlammwasserklappe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorhanden sind, die ein schrittweises öffnen der Klappe (8) ermöglichen.2. Sludge water valve according to claim 1, characterized in that means are present which have a gradual allow opening of the flap (8). 3. Becken nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Klappenflügel (9) in seinem ganzen Aufklappbereich seitlich abgedichtet ist.3. Basin according to claim 1 and 2, characterized in that the flap wing (9) in its entire opening area is sealed laterally.