SE501362C2 - Sätt och anordning att optimera flödet genom ett granulärt bäddfilter - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 501 362 2 ningar är ett antagande att just deras lösning ger en jämnt fördelad strömning genom hela filtret. Antagandet förblir en tes om man inte medelst konkreta mätningar kan bevisa den.

Svårigheterna att genomföra sådana mätningar har uppenbarligen varit ett så stort hinder att skaffa sig en bild av verklighe- ten att man helt enkelt ej brytt sig om det.

Underlaget till föreliggande uppfinning är ett stort antal mätningar av strömningsförhållandena i en mängd mätpunkter fördelade såväl radiellt som axiellt i filterbädden. Resulta- ten från dessa mätningar var överraskande. Två mycket väsent- liga iakttagelser kunde göras. För det första visade det sig att flödena hade en mycket stark tendens att redan strax efter inloppet böja av mot filtrets yttermantel. De inloppsanord- ningar som placerats inte blott invid yttermanteln utan även en bit innanför manteln åstadkom ett lika stort flöde inom de 30% av totala arean som låg närmast yttermanteln som i hela övriga filtret. Den strömningstekniska förklaringen till detta kan möjligen finnas i en mindre korntäthet hos filtermediet utmed mantelytan. För det andra visade det sig att planheten hos filterbäddens överyta starkt inverkade på flödena i ett område några decimeter ned under ytan. Strömmarna hos vätskan vek av under partier hos överytan, som bildade åsar eller top- par, och riktades mot närmaste vågdalar. Den väsentliga slut- sats man kan draga av dessa iakttagelser är att filterbädden ej utnyttjades optimalt och att det skulle finnas mycket att vinna på ett optimalt utnyttjande av filterbädden. En sådan optimalt utnyttjad filterbädd kännetecknas av att varje liten del av filterbädden utnyttjas maximalt för filtreringsprocedu- ren oavsett läget i filterbädden, dvs. genomströmmas av lika stort suspensionsflöde. Om så är fallet skall totalflödet kun- na ökas till en högre nivå utan att reningsgraden hos filtret försämras. Alternativt kan mängden filtermedium minskas resul- terande i en lägre totalhöjd, bygghöjd, hos filtret.

Ett stort antal mätningar i filter med varierande inloppsför- hållanden för suspensionen och med varierande suspensioner 10 15 20 25 30 35 3 501 362 ända ned till klarlösningar har givit betingelserna för ett sådant optimalt utnyttjat filter och lett till föreliggande uppfinning. En huvuddel av suspensionsflödet skall ledas in i filterbädden där filterarean är momentant minst, vilket område samtidigt blir det där filtermediets sjunkhastighet är störst.

Ett sådant område återfinns vid styrkonens nedre kant, vilken kant vanligen befinner sig i det område där början till en bottenkon finns. Genom att låta suspensionen strömma in runt kanten på styrkonen har det visat sig att man erhåller en jämnt fördelad strömning i det yttre området mot manteln.

Det visade sig emellertid också att det icke var möjligt att låta hela suspensionsmängden strömma in runt styrkonens nederkant, enär ytbelastningen vid den förträngda filterarean blev för hög, vilket medförde att suspenderade partiklar ryck- tes loss från sandkornen. Ej heller åstadkoms en jämnt förde- lad strömning över hela filterarean och ej heller hela vägen upp genom filtret. Det visade sig vara nödvändigt att också intaga en del av suspensionen mycket centralt till filterbäd- den. Denna del av suspensionsmängden kommer in i ett senare stadium i filterbädden och fyller ut det område av filtret som ej tillfredsställande fylls från styrkonens nedre kant. Genom en avpassning av fördelningen av suspensionen till de båda inloppsområdena kan den jämnt fördelade strömningen erhållas över hela filterarean och genom större delen av filtret. Mot bakgrund av ovanstående har uppfinningen nu erhållit i efter- följande krav angivna kännetecken.

Enligt en förfinad utföringsform av uppfinningen för optimalt utnyttjande av hela filtret är filterbäddens överyta helt plan.

Uppfinningen kommer nedan att beskrivas med hänvisning till bifogad ritningsfigur som schematiskt visar nedre delen av ett kontinuerligt filter enligt uppfinningen.

Figuren visar schematiskt hur införseln av suspesionen till 10 15 20 25 30 35 501 362 4 filterbädden kan anordnas enligt uppfinningen. Nedre delen av en filterbädd 1 är innesluten medelst en företrädesvis cirku- lär mantel 2 och en bottenkon 3. I centrum rakt ned genom fil- terbädden är mammutpumpen placerad med sitt transportrör 4 som leder upp till en ej visad tvättanordning för filtermediet samt lufttillförselröret 5 till pumpen. Koncentriskt runt mammutpumpen har ett tillförselrör 6 för suspensionen anord- nats och detta rör mynnar ut i styrkonens 7 övre del. Styrko- nen 7 är öppen nedtill och en del av suspensionen är avsedd att strömma ut i filterbädden runt konens nederkant 8 till det förträngda området 9 mellan styrkonen 7 och bottenkonen 3. I styrkonens övre del är ett antal hål 10 upptagna runt om och således utefter en cirkelbana för att suspensionen skall kunna inströmma tämligen centralt i filterbädden 1. Hålen 10 skyddas mot filtermediet i denna utförandeform medelst en strax utan- för hålen placerad konisk krage 11. Suspensionen kommer i det- ta fall att strömma in i filterbädden runt nedre kanten hos denna krage 11. Varje hål kan givetvis i en annan utförings- form enligt uppfinningen skyddas mot filtermediet medelst ett utanförliggande lock. Vidare kan hålen förläggas utefter cir- kelbanor på olika höjder av konen. Nedanför hålen 10 inuti styrkonen är strömningshinder 12 anordnade. Dessa hinders funktion skall dels vara att bromsa upp den kraftiga rörelse- energin, som suspensionen fått genom den lodräta införsel- kanalen 6, dels fördela mängderna suspension till styrkonens nedre del respektive till hålen i övre delen i önskade propor- tioner. Strömningshindret 12 kan lämpligen utformas som en horisontell plåt fastsatt i styrkonen och försedd med ett antal hål. Hålen placeras då lämpligen så att den instörtande suspensionen från röret 6 ej träffar hålen utan bromsas upp.

Det är i en annan utföringsform enligt uppfinningen ej ens nödvändigt att den centralare inströmningen av suspensionen sker genom hål i styrkonen, utan hålen kan placeras direkt på tillförselröret 6 för suspensionen strax ovanför styrkonens övre del. Även i denna utföringsform måste strömningshinder för suspensionen anordnas antingen i röret eller i styrkonens 10 15 _20 25 30 35 5 501 362 övre del. Däremot är det icke nödvändigt att skydda dessa hål med täckflikar eller krage.

En förutsättning för en jämn inströmning i filterbädden runt styrkonens nedre kant och även vid den övre kragens kant är att dessa är vågrätt orienterade och ordentligt stagade i det- ta läge. För att underlätta för en jämn inströmning till fil- terbädden kan nederkanten lämpligen förses med anvisningar i någon form, exempelvis triangulära utskärningar, tandningar, ej visade.

Det har visat sig lämpligt att oavsett suspensionens samman- sättning låta mer än 65% av suspensionen men ej över 80% ledas in i filterbädden runt styrkonens nedre kant 8 och resten täm- ligen centralt genom hålen 10 i styrkonens övre del. Styrko- nens nedre kant bör dessutom ha ett avstånd från filtrets lod- räta begränsningsyta eller tänkt förlängning av denna, som utgör minst 1/3 av en radie inuti filtermediet och den inre kanten under kragen eller liknande anordningar bör befinna sig på mindre avstånd från filtermediets inneryta, dvs. i förelig- gande utförandeform mot införselröret, än 1/3 av radien inuti filtermediet.

Anordningar för att åstadkomma en plan överyta kan utföras på många sätt: Kostsamt i form av roterande skrapor. Detta bör vägas mot vinsten hos en enklare anordning, som ger en huvud- sakligen plan överyta med accepterande av vissa mindre vågor hos filtermediet. En fördelarkon under tvättanordningen, som har utseendet av en stjärna med ett stort antal strålar ut mot periferin, kan vara en sådan kompromisslösning.

Den ekonomiska vinsten hos ett filter, som är optimalt utnytt- jat, blir under alla förhållanden påtaglig. Antingen blir re- dan i projekteringsstadiet filtren lägre i bygghöjd och er- fordrar därmed lägre byggnader eller ryms i redan befintliga sådana eller blir vid större anläggningar antalet filter färre i och med ett tillåtet större flöde genom varje filter.

Claims (10)

10 15 20 25 30 35 501 362 6 PATENTKRAV

1. Förfarande för införsel av en suspension i en filterbädd av ett granulärt filtermedium i ett kontinuerligt arbetande filter, vilken filterbädd i dess nedre del omsluter en centralt placerad nedåt öppen styrkon för att säkerställa en önskad strömningsprofil hos filtermediet och till vilken styr- kons inre suspension tillföres i dess toppområde och nedåt, k ä n n e t e c k n a t av, att från styrkonens inre suspen- sionen ledes ut till filterbädden, förutom utefter styrkonens underkant, på minst en nivå ovanför underkanten och därvid i avpassade olika proportionsmängder för de olika nivåerna, allt i avsikt att erhålla jämnt fördelad strömning av suspensionen över filterarean.

2. Förfarande enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av, att den på högsta nivån utledda mängden utgör minst 20% av totala flödet och den på nedersta nivån utgör minst 65% av totala flödet.

3. Anordning för att enligt förfarandet i krav 1 införa en suspension i en filterbädd av ett granulärt filtermedium i ett kontinuerligt arbetande filter, vilken anordning innefattar införselrör, som mynnar i filterbäddens nedre del där en nedåt öppen styrkon med spetsen uppåt är centralt placerad för att säkra ett önskat strömningsmönster för filtermediet, varvid införselrörets (6) mynning ligger inuti styrkonen (7) i dess toppområde, k ä n n e t e c k n a d av, att utlopp till den omslutande filterbädden (1) består dels av ett antal öppningar (10) genom styrkonens mantelyta på viss höjd av konen och/eller öppningar genom införselröret ovanför styrkonen, dels av passage utefter styrkonens nedre kant (8).

4. Anordning enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a d av, att öppningarna (10) på konens (7) utsida skyddas av en runtom- gående krage (11) på litet avstånd från öppningarna och tätt tillslutande mot konens (7) utsida ovanför öppningarna (10). 10 15 20 25 7 501 362

5. Anordning enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a d av, att öppningarna (10) är placerade utefter en cirkelbana runt konens mantel.

6. Anordning enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a d av, att införselrörets (6) mynnings centrumaxel sammanfaller med konens (7) axel.

7. Anordning enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a d av, att ett strömningshinder (12) för suspensionen är förlagt strax under öppningarna för fördelning i önskade proportioner av suspensionen till de olika utloppsnivåerna.

8. Anordning enligt krav 5, k ä n n e t e c k n a d av, att öppningarna (10) är förlagda utefter flera cirkelbanor på olika höjder av konen.

9. Anordning enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a d av, att styrkonens (7) nedre kant (8) har ett avstånd till filterbäd- dens yttre cylindriska begränsningsyta (2) eller tänkt för- längning av denna, som är minst 1/3 av cylinderns radie.

10. Anordning enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a d av, att öppningarna (10) har ett avstånd till filterbäddens inre cylindriska begränsningsyta som är mindre än 1/3 av filterbäd- dens radiella utsträckning.