Filteranlage
Es sind Filteranlagen mit einer Vielzahl von parallel geschalteten, mit gemeinsamen ZufLussleitun- gen und Abflussleitungen verbundenen Filtereinheiten bekannt, in denen einzelne oder mehrere Filtereinheiten mittels einer mit konstanter Strömungsge- schwindigkeit von der Abflussleitung her eingeführten Flüssigkeit rückgespült werden können, während die übrigen Filtereinhelten die normale Filtration ausführen. Dabei wird in den Auslaufkammern ein im wesentlichen gleichbleibender Flüssigkeitsstand aufrechterhalten. Derartige Filteranlagen erfordern zur Ausführung der Rückspülung für jede Filtereinheit eine grosse Anzahl teurer Schaltorgane, die in einem bestimmten Wechsel zu betätigen sind.
Die daraus sich ergebende Konstruktion ist demgemäss verhältnismässig teuer in der Bauweise und im Betrieb.
Es sind auch Filteranlagen bekannt, welche keine solchen Umschaltorgane, z. B. Schieber, enthalten, sondern die Rückspülung mittels Heber ausführen.
Dabei ist jeder Filtereinheit ein hochgelegener Flüssigkeitstank für Spülflüssigkeit zugeordnet. Für jede Rückspülung wird dabei das Wasser aus dem Tank im wesentlichen vollständig entleert und danach wieder aufgefüllt. Demgemäss nimmt die Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit durch das Filter während der Rückspülung nach Massgabe der Entleerung der Flüssigkeit aus dem Tank ständig ab.
Die bekannten Filteranlagen mit offenen, rückspülbaren Filtern benötigen also entweder für jede Filtereinheit eine Vielzahl von Umschaltorganen, die in Anschaffung, Bau und Betrieb teuer sind, oder einen hochgelegenen Tank für Spülflüssigkeit, womit aber der Vorteil einer konstanten Rückspülströ mungFgeschwindigkeist verlorengeht.
Die vorliegende Erfindung behebt diese Nachteile der erwähnten bekannten Filteranlagen und betrifft eine Filteranlage mit einer Vielzahl von offenen, von der zu filtrierenden Flüssigkeit abwärts durchilossenen und rückspülbaren Filtern, die jeweils ein Filterbett aus körniger Filtermasse über einem Filtratsammelw raum enthalten, und zwischen einer Zuleitung für zu filtrierende Flüssigkeit und einer Filtratableitung parallel geschaltet sind und abwechselnd mit Filtrat rückgespült werden
Die Filteranlage ist erfindungsgemäss dadurch gekennzeichnet,
dass der Behälter eines jeden Filters durch eine Trennwand in eine Nebenkammer und eine das über dem Sammelraum angeordnete Filterbett enthaltende Filterkammer unterteilt ist, dass in der Gehäusewand der Filterkammer gegenüber der Trennwand die Ueberlaufkante eines Einlaufwehres angeordnet und durch einen von diesem auf die Trennwand hinabführenden offenen Trog mit der Nebenkammer verbunden ist, dass der Filtratsam melraum mittels Durchlässe in Verbindung steht mit der Filtratableitung, in welcher mittels einer Über- laufkante in der Austrittsöffnung ein Flüssigkeitsstand unterhalb des Einlaufwehres, aber oberhalb der Kante der Trennwand eingehalten wird, und dass aus der Nebenkammer ein Heber,
der durch einen Anschluss an seinem höchsten Punkt wahlweise durch Evakuieren in Gang gesetzt oder durch Verbindung mit der Atmosphäre stillgesetzt werden kann, mit seiner Auslauföffnung in einer Spülwasserrinne auf eine unter seiner Einlauföffnung liegende Höhe hinabgeführt ist und dort in mittels der Üb erl aufkante angestaute Flüssigkeit taucht.
In den beigefügten Zeichnungen ist eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beispielsweise dargestellt.
Fig. 1 ist eine perspektivische-Ansicht einer er findungsgemässen Filteranlage, in welcher zur Verdeutlichung einzelne Teile herausgelassen sind.
Fig. 2 ist eine Aufsicht auf die Vorrichtung gemäss Fig. 1, ebenfalls mit einigen weggelassenen Teilen.
Fig. 3 ist ein Schnitt längs der Linie 3-3 in Fig. 2.
Fig. 4 ist ein Schnitt längs der Linie 4-4 in Fig. 2.
Fig. 5 ist eine schematische Darstellung der Mittel zur Betätigung. der Heber.
Fig. 6 ist ein vergrösserter Teilquerschnitt durch eines der Filterbetten, welcher einige Einzelheiten der Konstruktion zeigt
Wie aus den Figuren 1 bis 4 ersichtlich, hat die erfindungsgemässe Anlage die Form einer Filterbatterie, in welcher die Filtereinheiten und andere Anlagenteile auf einer gemeinsamen Grundplatte 10 aus Zement mittels verschiedener, ebenfalls aus Beton hergestellter vertikaler Trennwände gebildet werden.
In den Figuren 1 bis 4 sind beispielsweise zwei im Abstand voneinander parallel angeordnete Reihen 12 von gleichen Filtereinheiten 14 dargestellt. Jede Reihe 12 enthält eine Vielzahl von Filtereinheiten 14, wobei die Filter beider Reihen symmetrisch und einander gegenüber angeordnet sind. Die beiden Reihen 12 von Filtereinheiten werden von benachbarten parallelen und vertikalen Wänden 16 und den parallelen äusseren Wänden 18-18 gebildet. Die Räume zwischen den parallelen Wänden 16-18 einer jeden Reihe sind durch vertikale auf der Bodenplatte 10 stehende Querwände 20, welche Abteile zwischen den Wänden 16-18 begrenzen, in eine Vielzahl von Filtereinheiten 14 unterteilt.
In jeder Filtereinheit 14 ist eine Trennwand 22 als verhältnismässig niedriger Überlauf 22 angeord net, welche sich zwischen den gegenüberliegenden Querwänden 20 aufwärts vom Filterboden erstreckt, und das Innere einer jeden Filtereinheit 14 in eine Nebenkammer 24 an der Aussenwand 18 und die eigentliche, durch die Wände 16, 20-20 und 22 begrenzte Filterkammer 26 unterteilt. Die Filterkammer 26 eines jeden Filters enthält ein an sich bekanntes horizontales Filterbett 28, beispielsweise aus körni- gern Material, wie Sand oder Kies, welches auf einer Vielzahl von im Abstand voneinander angeordneten Rippen 29 ruht.
Die Rippen 29 sind in einem Abstand über dem Boden 10 auf Leisten 30-30 an den gegenüberliegenden Seiten der Filterkammer gelagert rind reichen bis an die Wände 20-20. Wie in der Fig. 6 deutlicher dargestellt, haben die Rippen 29 vorteilhaft einen dreieckigen oder trapezförmigen Querschnitt und sind an ihren Grundlinien mit klei- nem Abstand zueinander angeordnet, um einen freien Durchlauf für die Flüssigkeit zu bilden. Die gröberen Partikeln des Filterbettes 28 liegen auf und zwischen den voneinander konvergierenden Oberflächen der benachbarten Rippen 29. Die kleineren Partikel werden so von diesen grösseren Partikeln gehindert, zwischen den Rippen 29 liindurchzufallen.
Durch die Anordnung des Filterbettes 28 in eini gern Abstand über dem Boden 10 der Filterkammer 26 wird unter dem Filterbett ein Sammelraum 32 gebildet, welcher das durch das Filterbett abwärts perkolierte Filtrat aufnimmt.
Die zu filtrierende Flüssigkeit wird jeweils auf das Filterbett 28 aus einem Zulauf aufgegeben. Die Zu laufleitung 33 hat, wie beispielsweise in den ! Figuren dargestellt, rechteckigen Querschnitt und liegt zwischen und parallel zu den benachbarten Wänden 16 der Filterreihen in einer merklich über den Filterbetten 28 liegenden Höhe. Die Filterbetten 28 der Filtereinheiten 14 smd alle auf dem gleichen Niveau an geordnet.
Die Decke der Zuflussleitung 33 kann vorteilhaft als Laufsteg, der zwischen den Reihen der Filtereinheiten entlang verläuft, dienen. Von ihm aus kann der Wärter die Flüssigkeitsstände in den Filtern direkt einsehen. Zweckmässig werden auf beiden Seiten des von der Decke der Leitung 33 gebildeten Laufsteges Geländer 34 angeordnet.
Um die zu filtrierende Flüssigkeit durch ihre eigene Schwere aus der Zuleitung 33 in die einzelnen Filtereinheiten 14 zu leiten und den Zulauf zu jeder Einheit für sich regeln zu können, ist für jede einzelne Filtereinheit ein Einlaufwehr 36 vorgesehen, das von Querwänden 35-35 zwischen der Wand 16 und der anliegenden Seitenwand der Leitung 33 und dem Boden 37 begrenzt wird. Die sich ergebende Struktur hat die Form eines oben offenen Kastens.
In einer solchen Anordnung sind die verschiedenen Wände alle untereinander verbunden und werden vorzugsweise als integrierende Bestandteile einer gemeinsamen Betonkonstruktion gebildet, wobei die Wände 35 und der Boden 37 durch ihre starren Verbindungen sowohl mit der Leitung 33 als auch mit den Wänden 16 gemeinsam die Leitung 33 auf dem gewünschten Niveau tragen.
Von jedem Einlaufwehr 36 erstreckt sich ein Trog 38 abwärts und quer zur Filterkammer und dem Filterbett 28 der entsprechenden Filtereinheit und leitet Flüssigkeit in die zugehörige Nebenkammer 24 an einer Seite des Filterbettes.
Wie in den Figuren 1 bis 4 dargestellt, ist in jedem Filter dieser Trog 38 am oberen Ende mit dem Einlaufwehr 36 auf einem durch den unteren Rand der Öffnung 39 in einer Wand dieses Einlaufwehres gegebenen Niveau verbunden. Dabei liegen das Niveau dieser Öffnung und der Flüssigkeitsspiegel in dem Einlaufwehr etwas unterhalb des normalen Flüssigkeitsstandes in der Einlaufleitung 33. Diese wird normalerweise vollständig mit Flüssigkeit gefüllt gehalten, so dass dieser Flüssigkeitsstand durch die innere Unterseite der Decke auf der Leitung 33 gegeben ist. In der Nebenkammer wird die Turbulenz der einströmenden Flüssigkeit herabgesetzt, worauf die Flüssigkeit aus dieser über die Wand 22 auf das Filterbett 28 und danach durch dieses hinab fliesst.
Die Tröge 38 können Flüssigkeit auch während der Rückspülung in die Nebenkammer 24 leiten. In diesem Fall wird die Flüssigkeit nur an den Filterschichten vorbeigeleitet, wie später gezeigt wird.
Jedoch sind in jeder Filtereinheit für sich zu betätigende Einrichtungen vorhanden, um die Zufuhr von zu filtrierender Flüssigkeit zu der einzelnen Filtereinheit in Gang zu setzen oder zu unterbrechen. Da, wie bereits gesagt, die einzelnen Einlaufwehre 36 so. angeordnet sind, dass darin der Flüssigkeitsstand ein wenig unter dem Flüssigkeitsstand in der Zuflussleitung 33 liegt, kann infolge dieser Niveaudifferenz die Flüssigkeit aus der Leitung 33 in jedes Einlaufwebr 36 durch einen Heber 40 eingeführt werden. Die Einlauföffnung 41 des Hebers 40 liegt im Inneren der Leitung 33, während seine Auslauföffnung 42 in dem Einlaufwehr 36 tiefer als seine Einlauföffnung und unter dem Flüssigkeitsstand in dem Einlaufwehr liegt.
Die Flüssigkeit im Einlaufwehr bildet zu jeder Zeit einen Flüssigkeitsverschluss für die Auslauföffnung 42 des Hebers 40: Jeder Heber 40 ist ein etwa U-förmig gebogenes Rohr, dessen Schenkel abwärts gerichtet sind, während die Krümmung über die Zuflussleitung 33 hinausreicht. Um in einem solchen Heber eine Strömung herbeizuführen, ist am höchsten Punkt der Krümmung ein Rohranschluss 46 angebracht. Mittels dieser Leitung kann Luft aus dem Heber gepumpt werden, wodurch eine Strömung durch diesen eingeleitet wird. Andererseits kann der Heber durch diese Leitung mit der Atmosphäre verbunden werden, wodurch die Strömung durch den Heber unterbrochen wird. Geeignete Vorrichtungen zur Evakuierung und zur Belüftung werden später beschrieben.
Für die Ableitung des Filtrates aus den einzelnen Filtereinheiten ist eine Ableitung 48 vorgesehen, wen ; che zweckmässig unterhalb der Zuflussleitung 33 in dem Raum zwischen den beiden Filterreihen 12 angeordnet sein kann. Die Filtratableitung 48 kann vorzugsweise durch die unteren Teile der benachbarten Seitenwände 16-16 der beiden Filterreihen 12 und den Teil des Bodens 10, der zwischen diesen liegt, gebildet und begrenzt sein. Um das Filtrat in dieser Leitung vor Verunreinigungen zu schützen, wird beispielsweise ein Zwischenboden 49, der sich zwischen den Wänden 16 überhalb des Bodens 10 und unterhalb der Einlaufleitung 33 erstreckt, eingezogen.
Das Filtrat fliesst aus der Leitung 48. durch eine Öffnung 50, deren untere Kante als Wehr 51 ausgebildet ist, durch welches innerhalb der Leitung 48 ein im wesentlichen gleichbleibender Flüssigkeitsstand gehalten wird, der über den Filterbetten 28, aber unter dem Flüssigkeitsstand der zuströmenden Flüssigkeit in den Einlaufwehren 36 liegt. Das Unterteil der Filtratableitung 48 steht ständig mittels der Durchlässe 54 in beiderseitiger freier Verbindung (Figuren 1 und 4) mit den Sammelkammern 32. Infolge der unbehinderten Verbindung kann das Filtrat durch die Durchlässe 54 in die Leitung 48 hineinoder aus dieser hinausströmen, so dass die Strömungsrichtung des Filtrates allein durch die Niveaudifferenz zwischen der auf die Filterbetten zuströmenden Flüssigkeit und dem Filtrat in der Ableitung 48 bestimmt ist.
Da die zuströmende Flüssigkeit normalerweise. einen wesentlich höheren Flüssigkeits ;- stand hat, oder in anderen Worten, normalerweise auf einem wesentlich höheren Niveau. steht als das Filtrat innerhalb der Leitung 48, wird während der normalen Filtration die zulaufende Flüssigkeit abwärts durch jede Filterschicht strömen und nach der Filtration als Filtrat in dem Sammelraum 32 unter der Jeweiligen Filterschicht ankommen. Aus diesem S. ammelraum strömt die Flüssigkeit in und durch die Leitung 48 über das. Wehr 51 in der Auslassöffnung 50, z B. in einen Speicherbehälter. Von diesem Speicherbehälter ist nur ein Teil 52 des Bodens in der Fig. l dargestellt.
Um die Rückspülung eines einzelnen Filters mit tels des Filtrates aus der Leitung 48 durch die Passagen 54 und 32 und aufwärts durch die Filterschicht 28 herbeizuführen, wird: der Flüssigkeitsstand über der Filterschicht herabgesetzt. Gemäss der vorliegenden Erfindung geschieht das mittels der Heber 56, wie in Fig. 4 dargestellt. Die Einlauföffnung 57 eines jeden Hebers liegt in der Nebenkammer 24 der zugehörigen Filtereinheit wesentlich unter dem normalen Flüssigkeitsstand in der Filtratableitung 48 und insbesondere unter den Uberlauföffnungen 65 in den Trennwänden 22..
Der Heber 56 erstreckt sich auf abwärts und über die Aussenwand 18 der zugehörigen Filtereinheit und wieder abwärts, so dass seine untere Auslauföffnung 58 unter das. Normalniveau der Flüssigkeit in einem Auslauftrog 60 reichtund'.einen Tauch- verschluss bildet. Solche Tröge 60 verlaufen längs und ausserhalb. der Wände 18 am Boden und nehmen die Auslaufenden 58 aller Heber 56 auf. Die Tröge 6 haben Einrichtungen, welche ein Ablaufen von Flüssigkeit unter ein gegebenes Niveau verhindern, beispielsweise wie in Fig. 1 dargestellt, Überlaufwehre 62 am. Ende eines jeden Troges.
Diese Wehre 62 sind so eingestellt, dass in den Trögen ein Flüssigkeitsstand eingehalten wird, bei dem die Auslauföffnungen 58 aller Heber 56 untergetaucht und damit verschlossen sind, und der stets unter dem Mindestniveau der Flüssigkeit über den Filterschichten 28 während der Rückspülung liegt. Dieses Mindestniveau,. das durch Igebrochene Linien 63 in Fig. 1 eingezeichnet ist, wird vorzugswfeise Idurch die oberen horizontalen Kanten einer oder mehrerer Rinnen 64 begrenzt,. welche in jedem Filter zwischen den Wänden 16 und 22 angeordnet sind, und deren Böden jeweils zu den Filtervorkammern 24 hin geneigt sind.
Nachdem die über den Filterbetten stehende Flüssigkeit auf ihr Mindestniveau 63 abgesunken ist, wird die durch die Filterschicht aufsteigende Rückspül- flüssigkeit in die Rinnen 64 über deren obere Kanten strömen und Fremdstoffe, welche durch die Rückspülung aus den Filterschichten geschwemmt wurden, ableiten. Aus den Rinnen 64 gelangen die Fremdstoffe in die Vorkammern 24 und werden aus diesen dflrch. die Rückspülheber 56 abgeleitet. Die Auslaufenden wider Rinnen 64 ruhen in öffnungen 65 in den oberen Kanten der Wände 22 derart, dass die Rückspülflüssigkeit mit den Verunreinigungen durch die Rinnen 64 abgeIeitet wird und nicht auf die Kanten der Wände 22 gelangt.
Um die Heber 56 einzeln zu betätigen, sind die Krümmungen in den oberen Mittelteilen mit einer Leitung 66 verbunden, durch welche zur Ingangsetzung Luft aus dem Heber abgesaugt oder andererseits zur Unterbrechung der Strömung und zur Beendigung der Rückspülung Luft in den Heber eingelassen werden kann. Wie aus Fig. 5 ersichtlich, kann die Leitung 66 eines jeden Rückspülhebers 56 mittels eines Dreiweghahnes 68 herkömmlicher Bauart geschaltet werden. In einer Stellung verbindet der Hahn 68 die Leitung 66 über die Vakuumleitung 69 mit dem Vakuumkessel 70 und der Vakuumpumpe 71. In einer anderen Stellung verbindet der Hahn 68 die Leitung 66 mit einer zur Atmosphäre führenden Leitung 72, wodurch Luft in den Heber 56 eintritt und der Durchstrom von Flüssigkeit unterbrochen wird.
Nachdem die Leitung 66 durch den Hahn 68 mit der Vakuumleitung 69 verbunden worden ist und die Strömung von Flüssigkeit durch den Heber in Gang gebracht ist, wird der Hahn 68 in eine Stellung zwischen den beiden oben genannten Extremstellungen gebracht, bei welcher die Leitung 66 verschlossen ist.
Dadurch wird verhindert, dass Flüssigkeit in den Vakuumkessel und die Pumpe gesaugt wird.
Die entsprechende Anordnung wird auch an den Einlaufhebern 40 getroffen. Wie aus Fig. 5 ersichtlich ist, stellen Leitungen 74 eine Verbindung zwischen dem hochliegenden Mittelteil eines jeden Hebers 40 und einem Dreiweghahn 75 her. Der Hahn 75 verbindet in einer Schaltstellung den Heber 40 über die Vakuumleitung 76 mit dem Vakuumtank 77 und der Pumpe 78. In der anderen Schaltstellung verbindet er die Leitung 74 mit der zur Atmosphäre führenden Luftleitung 79, wobei die Strömung durch den Heber unterbrochen wird. In einer dritten mittleren Stellung wird, nachdem der Heber durch Abpumpen der Luft in Gang gesetzt ist, die Leitung 74 abgesperrt, um zu verhindern, dass in den Vakuumtank 77 und die Pumpe 78 Flüssigkeit gesaugt wird.
Im normalen Betrieb der erfindungsgemässen Filteranlage stehen alle Filter in der kontinuierlichen Filtration, wobei sie die zu filtrierende Flüssigkeit aus der gemeinsamen Zuleitung 33 erhalten und das Filtrat an die gemeinsame Filtratableitung 48 abgeben, aus welcher das Filtrat schliesslich in den Speicherbehälter 52 gelangt. Die Filtration beginnt, wenn die zuströmende Flüssigkeit über der Filterschicht einen Flüssigkeitsstand zwischen einem durch die gebrochene Linie 80 in Fig. 1 bezeichneten Mindestniveau und dem durch die gebrochene Linie 82 in Fig. 1 bezeichneten Höchstniveau liegt. Es ist zu sehen, dass das Niveau 80 auch das Niveau des Filtrates der Filtratableitung 48 ist.
Wenn der Spiegel der zulaufenden Flüssigkeit auf das Niveau 80 absinkt, besteht keine Strömung durch die Filterschicht 28 mehr wegen der Gleichheit der Drücke. Das Niveau 82 ist gleich mit dem Niveau der zuströmenden Flüssigkeit in den verschiedenen Einlaufwehren 36. Wenn die Flüssigkeit dieses Niveau 82 über einem Filterbett erreicht, dann wird der Einlaufheber dieser Filtereinheit automatisch unwirksam. Auf diese Weise wird automatisch das Überlaufen einer einzelnen Filtereinheit verhindert, wenn die Filterschicht im Lauf des Betriebes so verunreinigt oder verstopft ist, dass ein unzulässiges Ansteigen des Flüssigkeitsniveaus eintritt.
Bekanntlich werden Kornschichtfilter während des Betriebes durch die aus der zu filtrierenden Flüssigkeit abfiltrierten Feststoffe, welche meist einen schleimigen Niederschlag bilden, fortschreitend verunreinigt und verstopft. Deshalb ist es notwendig, jede Filtereinheit von Zeit zu Zeit auszuspülen, um diese Ablagerungen zu beseitigen und das Filterbett wieder in seinen Anfangszustand zu bringen.
Wenn beispielsweise die Einheit 14 an der linken Seite der Fig. 4 rückgespült werden soll, dann wird der Einlaufheber 40 dieses Filters über die Leitung 46 mit der Atmosphäre verbunden, wodurch der Zulauf von zu filtrierender Flüssigkeit unterbrochen wird. Der Rückspülheber 56 dieses Filters, welcher normalerweise mit der Atmosphäre verbunden ist und während der Filtration ausser Betrieb ist, wird mittels des Anschlusses 66 des zugehörigen Ventils 68 (Fig. 5) an die Vakuumleitung angeschlossen.
Durch Absaugen der Luft aus diesem Heber wird der Flüssigkeitsstrom durch den Heber in den Trog 60 in Gang gesetzt. Zu diesem Zeitpunkt ist der Flüssigkeitsstand über dem Filterbett infolge der Verstopfung gewöhnlich auf eine Höhe in der Nähe des maximalen Niveaus 82 angestiegen. Sobald aber die Flüssigkeit Idurch den Heber 56 abgezogen wind, sinkt der Flüssigkeitsstand bis zu der durch die gebrochene Linie 63 angedeutete Höhe und unter das des Filtrates in der Leitung 48. Dadurch setzt eine umgekehrte freie Strömung von Filtrat aus der Leitung 48 durch die Durchlässe 54 und 32 aufwärts durch das Filterbett 28 ein, um dieses rückzuspülen.
Da die übrigen Filter, die zu dieser Zeit nicht rückgespült werden, Filtrat in die Leitung 48 abgeben, wird d das Niveau innerhalb der Filtratableitung für die Dauer der Rückspülung konstant oder annähernd konstant gehalten.
Die aufwärts durch das Filterbett 28 strömende Flüssigkeit führt die im Filterbett angesammelten Verunreinigungen mit in die Tröge ; 64 über deren Oberkanten ab. Aus Idiesen Trögen gelangt die Rückspülflüssigkeit in die Nebenkammern 24 und aus diesen durchIden Heber 56 in die Abieitungströge 60 für Rückspülwasser. Wenn die Rückspülung beendet werden soll, wird der Heber 56 durch das zugehörige Ventil 68 mit der Atmosphäre verbunden, und der Einlaufheber 40 wird durch das zugehörige Ventil 75 (Fig. 5) durch Anschliessen an die Vakuumleitung in Gang gesetzt, wodurch die Zuführung von zu filtrierender Flüssigkeit auf das Filter wieder beginnt.
Die Filtration setzt wieder ein, sobald die Flüssigkeit über der Filterschicht das Mindestniveau über der gebrochenen Linie 80 in Fig. 1 wieder erreicht hat.
Die Flüssigkeitsstände in verschiedenen Teile. einer Filtereinheit während der Filtration, wobei der Einlaufheber 40 in Gang ist und der Auslaufheber 56 mit der Atmosphäre verbunden und deshalb unwirksam ist, sind in der rechten Hälfte der Fig. 4 eingetragen.
Es ist vorteilhaft, die Aufgabe von zu fütrierender Flüssigkeit zu jedem Filter für die Dauer der Rückspülung zu unterbrechen. Die durch die Leitung 33 zugeführte Flüssigkeit ist meist mit teuren Chemikalien behandelt worden, bevor sie durch die Leitung 33 zur Filtration gelangt, und es würde den Verlust solcher Chemikalien bedeuten, wenn man einen wesentlichen Teil der so behandelten Flüssigkeit an dem Filter vorbei ableiten würde. Von diesen Gründen abgesehen, ist es jedoch nicht wesentlich, dass die Einlaufheber 40 oder entsprechende Einrichtungen für die Einleitung und die Unterbrechung des Zulaufes zu den einzelnen Filtern benutzt oder ange- wendet werden.
Selbst wenn der Heber 40 einer Filtereinheit in Betrieb bleibt und während der Rückspti- lung Flüssigkeit abgibt, dann wird diese Flüssigkeit durch ihre Schwere durch den Trog 38 in die Vorkammer 24 der Filtereinheit geleitet und fliesst von dort zusammen mit der Rückspülflüssigkeit durch den Heber 56 ab. Deshalb erhalten die Heber 56 zweckmässig einen grösseren Querschnitt und ein grösseres Fassungsvermögen als die Einlaufheber 40.
Durch die vorstehend erläuterte Ausführungsform ergibt sich eine Filterkonstruktion von äusserst gedrungener Bauart, die aus Beton oder ähnlichem Material errichtet werden kann, und welche keine Flüssigkeitshähne oder Rohrleitungen ausser den Hebern erfordert. Durch die Anordnung gemeinsamer Zuleitungen und Ableitungen für zwei Filterreihen ergeben sich bedeutende Ersparnisse an Material bei der Errichtung solcher Filter. Auch die Konstruktion und der Betrieb werden wesentlich vereinfacht.
Filter system
There are filter systems with a large number of filter units connected in parallel and connected to common inflow lines and outflow lines, in which individual or multiple filter units can be backwashed by means of a liquid introduced from the outflow line at a constant flow rate, while the other filter units use the normal Run filtration. A substantially constant liquid level is maintained in the discharge chambers. Such filter systems require a large number of expensive switching elements for performing the backwashing for each filter unit, which are to be actuated in a specific change.
The resulting construction is accordingly relatively expensive to construct and operate.
There are also known filter systems which do not have such switching devices, e.g. B. slide included, but carry out the backwash with a lifter.
Each filter unit is assigned a high-level liquid tank for rinsing liquid. For each backwash, the water is essentially completely drained from the tank and then refilled. Accordingly, the flow rate of the liquid through the filter decreases continuously during backwashing as the liquid has been emptied from the tank.
The known filter systems with open, backwashable filters therefore either require a large number of switching devices for each filter unit, which are expensive to purchase, build and operate, or a high-level tank for flushing liquid, which, however, loses the advantage of a constant backwashing flow rate.
The present invention overcomes these disadvantages of the known filter systems mentioned and relates to a filter system with a plurality of open, from the liquid to be filtered downward durchilossenen and backwashable filters, each containing a filter bed of granular filter material over a Filtratsammelw space, and between a supply line for to filtering liquid and a filtrate discharge are connected in parallel and are alternately backwashed with filtrate
According to the invention, the filter system is characterized by
that the container of each filter is divided by a dividing wall into a secondary chamber and a filter chamber containing the filter bed arranged above the collecting space, that the overflow edge of an inlet weir is arranged in the housing wall of the filter chamber opposite the dividing wall and by an open trough leading from this down to the dividing wall is connected to the secondary chamber that the Filtratsam melraum is connected by means of passages with the filtrate drainage, in which a liquid level is maintained below the inlet weir but above the edge of the partition wall by means of an overflow edge in the outlet opening, and that from the secondary chamber Lifter,
which can be set in motion through a connection at its highest point either by evacuation or shut down by connection with the atmosphere, with its outlet opening in a rinsing water channel to a height below its inlet opening and dipping there in liquid that has accumulated by means of the overhanging edge .
A preferred embodiment of the present invention is illustrated by way of example in the accompanying drawings.
Fig. 1 is a perspective view of a filter system according to the invention, in which individual parts are left out for clarity.
FIG. 2 is a plan view of the device according to FIG. 1, also with some parts omitted.
FIG. 3 is a section along line 3-3 in FIG. 2.
FIG. 4 is a section taken along line 4-4 in FIG. 2.
Fig. 5 is a schematic representation of the means for actuation. the lifter.
Figure 6 is an enlarged partial cross-section through one of the filter beds showing some details of the construction
As can be seen from FIGS. 1 to 4, the system according to the invention has the form of a filter battery in which the filter units and other system parts are formed on a common base plate 10 made of cement by means of various vertical partitions also made of concrete.
In FIGS. 1 to 4, for example, two rows 12 of identical filter units 14, arranged parallel to one another, are shown. Each row 12 contains a plurality of filter units 14, the filters of both rows being arranged symmetrically and opposite one another. The two rows 12 of filter units are formed by adjacent parallel and vertical walls 16 and the parallel outer walls 18-18. The spaces between the parallel walls 16-18 of each row are divided into a multiplicity of filter units 14 by vertical transverse walls 20 standing on the base plate 10 and delimiting compartments between the walls 16-18.
In each filter unit 14 there is a partition 22 as a relatively low overflow 22, which extends between the opposite transverse walls 20 upwards from the filter base, and the interior of each filter unit 14 into a secondary chamber 24 on the outer wall 18 and the actual through the walls 16, 20-20 and 22 limited filter chamber 26 divided. The filter chamber 26 of each filter contains a per se known horizontal filter bed 28, for example made of granular material such as sand or gravel, which rests on a plurality of ribs 29 arranged at a distance from one another.
The ribs 29 are mounted at a distance above the floor 10 on strips 30-30 on the opposite sides of the filter chamber extend to the walls 20-20. As shown more clearly in FIG. 6, the ribs 29 advantageously have a triangular or trapezoidal cross section and are arranged at their base lines at a small distance from one another in order to form a free passage for the liquid. The coarser particles of the filter bed 28 lie on and between the mutually converging surfaces of the adjacent ribs 29. The smaller particles are thus prevented by these larger particles from falling through between the ribs 29.
By arranging the filter bed 28 at some distance above the bottom 10 of the filter chamber 26, a collecting space 32 is formed under the filter bed which receives the filtrate percolated downwards through the filter bed.
The liquid to be filtered is applied to the filter bed 28 from an inlet. The flow line 33 has, for example in the! Figures shown, rectangular cross-section and lies between and parallel to the adjacent walls 16 of the filter rows at a height lying noticeably above the filter beds 28. The filter beds 28 of the filter units 14 are all arranged on the same level.
The cover of the inflow line 33 can advantageously serve as a walkway that runs between the rows of filter units. From there, the guard can see the fluid levels in the filters directly. Handrails 34 are expediently arranged on both sides of the catwalk formed by the ceiling of the line 33.
In order to direct the liquid to be filtered out of the feed line 33 into the individual filter units 14 by its own gravity and to be able to regulate the feed to each unit individually, an inlet weir 36 is provided for each individual filter unit, which is surrounded by transverse walls 35-35 between the Wall 16 and the adjacent side wall of the line 33 and the bottom 37 is limited. The resulting structure is in the form of an open-topped box.
In such an arrangement the various walls are all connected to one another and are preferably formed as integral parts of a common concrete structure, the walls 35 and the floor 37 jointly forming the conduit 33 through their rigid connections with both the conduit 33 and the walls 16 wear to the desired level.
From each inlet weir 36, a trough 38 extends downwardly and transversely to the filter chamber and the filter bed 28 of the corresponding filter unit and guides liquid into the associated secondary chamber 24 on one side of the filter bed.
As shown in FIGS. 1 to 4, in each filter this trough 38 is connected at the upper end to the inlet weir 36 at a level given by the lower edge of the opening 39 in a wall of this inlet weir. The level of this opening and the liquid level in the inlet weir are slightly below the normal liquid level in the inlet line 33. This is normally kept completely filled with liquid, so that this liquid level is given by the inner underside of the cover on the line 33. In the secondary chamber, the turbulence of the inflowing liquid is reduced, whereupon the liquid flows out of this via the wall 22 onto the filter bed 28 and then down through it.
The troughs 38 can also conduct liquid into the secondary chamber 24 during backwashing. In this case, the liquid is only diverted past the filter layers, as will be shown later.
However, in each filter unit there are devices which are to be actuated for themselves in order to start or interrupt the supply of liquid to be filtered to the individual filter unit. As already said, the individual inlet weirs 36 like this. are arranged so that the liquid level therein is a little below the liquid level in the inflow line 33, as a result of this level difference the liquid can be introduced from the line 33 into each inlet channel 36 by a siphon 40. The inlet opening 41 of the lifter 40 lies in the interior of the line 33, while its outlet opening 42 in the inlet weir 36 is lower than its inlet opening and below the liquid level in the inlet weir.
The liquid in the inlet weir forms a liquid seal for the outlet opening 42 of the lifter 40 at all times: each lifter 40 is an approximately U-shaped tube, the legs of which are directed downwards, while the curve extends beyond the inflow line 33. In order to bring about a flow in such a lifter, a pipe connection 46 is attached at the highest point of the bend. By means of this line, air can be pumped out of the lifter, whereby a flow is initiated through it. On the other hand, the lifter can be connected to the atmosphere through this line, whereby the flow through the lifter is interrupted. Suitable devices for evacuation and ventilation will be described later.
For the discharge of the filtrate from the individual filter units, a discharge line 48 is provided, if; surface can expediently be arranged below the inflow line 33 in the space between the two rows of filters 12. The filtrate discharge 48 can preferably be formed and delimited by the lower parts of the adjacent side walls 16-16 of the two filter rows 12 and the part of the base 10 which lies between them. In order to protect the filtrate in this line from contamination, an intermediate floor 49, for example, which extends between the walls 16 above the floor 10 and below the inlet line 33, is drawn in.
The filtrate flows out of the line 48 through an opening 50, the lower edge of which is designed as a weir 51, through which a substantially constant liquid level is maintained within the line 48, which is above the filter beds 28 but below the liquid level of the inflowing liquid the inlet weirs 36 lies. The lower part of the filtrate drainage 48 is constantly in free communication on both sides (FIGS. 1 and 4) with the collecting chambers 32 by means of the passages 54. As a result of the unimpeded connection, the filtrate can flow into or out of the line 48 through the passages 54, so that the flow direction of the filtrate is determined solely by the level difference between the liquid flowing onto the filter beds and the filtrate in the discharge line 48.
As the incoming liquid normally. a much higher fluid level, or in other words, usually at a much higher level. stands as the filtrate within the line 48, during normal filtration the incoming liquid will flow downwards through each filter layer and after the filtration it will arrive as filtrate in the collecting space 32 under the respective filter layer. The liquid flows from this chamber into and through the line 48 via the weir 51 in the outlet opening 50, for example into a storage container. From this storage container only a part 52 of the bottom is shown in FIG.
In order to backwash an individual filter using the filtrate from line 48 through passages 54 and 32 and up through filter layer 28, the liquid level above the filter layer is lowered. According to the present invention, this is done by means of the lifters 56, as shown in FIG. The inlet opening 57 of each lifter is located in the secondary chamber 24 of the associated filter unit substantially below the normal liquid level in the filtrate discharge 48 and in particular below the overflow openings 65 in the partition walls 22 ..
The lifter 56 extends downwards and over the outer wall 18 of the associated filter unit and down again, so that its lower outlet opening 58 extends below the normal level of the liquid in an outlet trough 60 and forms an immersion seal. Such troughs 60 run longitudinally and outside. of the walls 18 at the bottom and take the discharge ends 58 of all lifters 56 on. The troughs 6 have devices which prevent liquid from running off below a given level, for example as shown in FIG. 1, overflow weirs 62 at the end of each trough.
These weirs 62 are set so that a liquid level is maintained in the troughs at which the outlet openings 58 of all lifters 56 are submerged and thus closed, and which is always below the minimum level of the liquid above the filter layers 28 during backwashing. This minimum level. which is indicated by broken lines 63 in FIG. 1 is preferably bounded by the upper horizontal edges of one or more channels 64. which are arranged in each filter between the walls 16 and 22, and the bases of which are inclined towards the filter antechambers 24.
After the liquid above the filter beds has sunk to its minimum level 63, the backwashing liquid rising through the filter layer will flow into the channels 64 over their upper edges and divert foreign substances which were washed out of the filter layers by the backwashing. The foreign substances pass from the channels 64 into the antechambers 24 and are drained from them. the backwash lifter 56 derived. The outflows against channels 64 rest in openings 65 in the upper edges of the walls 22 in such a way that the backwashing liquid with the impurities is drained off through the channels 64 and does not reach the edges of the walls 22.
In order to operate the lifters 56 individually, the bends in the upper middle parts are connected to a line 66 through which air can be sucked out of the lift to start it up or, on the other hand, air can be let into the lift to interrupt the flow and end the backwashing. As can be seen from FIG. 5, the line 66 of each backwash lifter 56 can be switched by means of a three-way cock 68 of conventional design. In one position, the cock 68 connects the line 66 via the vacuum line 69 with the vacuum vessel 70 and the vacuum pump 71. In another position, the cock 68 connects the line 66 with a line 72 leading to the atmosphere, whereby air enters the lifter 56 and the flow of liquid is interrupted.
After the line 66 has been connected to the vacuum line 69 by the cock 68 and the flow of liquid has been started through the siphon, the cock 68 is brought into a position between the two above-mentioned extreme positions in which the line 66 is closed .
This prevents liquid from being sucked into the vacuum vessel and pump.
The corresponding arrangement is also made on the infeed lifters 40. As can be seen from FIG. 5, lines 74 establish a connection between the overhead central part of each lifter 40 and a three-way valve 75. In one switching position, the cock 75 connects the lifter 40 via the vacuum line 76 to the vacuum tank 77 and the pump 78. In the other switching position, it connects the line 74 to the air line 79 leading to the atmosphere, the flow through the lifter being interrupted. In a third middle position, after the siphon has been started by pumping out the air, the line 74 is shut off in order to prevent liquid from being sucked into the vacuum tank 77 and the pump 78.
During normal operation of the filter system according to the invention, all filters are in continuous filtration, receiving the liquid to be filtered from the common feed line 33 and delivering the filtrate to the common filtrate drain 48, from which the filtrate finally reaches the storage tank 52. Filtration begins when the inflowing liquid above the filter layer is a liquid level between a minimum level indicated by broken line 80 in FIG. 1 and the maximum level indicated by broken line 82 in FIG. 1. It can be seen that level 80 is also the level of the filtrate from the filtrate discharge 48.
When the level of the incoming liquid drops to the level 80, there is no longer any flow through the filter layer 28 because of the equality of the pressures. The level 82 is the same as the level of the inflowing liquid in the various inlet weirs 36. When the liquid reaches this level 82 above a filter bed, the inlet lifter of this filter unit automatically becomes ineffective. In this way, an individual filter unit is automatically prevented from overflowing if the filter layer is so contaminated or clogged during operation that an inadmissible rise in the liquid level occurs.
It is known that grain layer filters are progressively contaminated and clogged during operation by the solids filtered off from the liquid to be filtered, which usually form a slimy precipitate. It is therefore necessary to rinse each filter unit from time to time in order to remove these deposits and to bring the filter bed back to its initial state.
If, for example, the unit 14 on the left-hand side of FIG. 4 is to be backwashed, the inlet siphon 40 of this filter is connected to the atmosphere via the line 46, whereby the inflow of liquid to be filtered is interrupted. The backwash lifter 56 of this filter, which is normally connected to the atmosphere and is out of operation during the filtration, is connected to the vacuum line by means of the connection 66 of the associated valve 68 (FIG. 5).
By sucking the air out of this siphon, the flow of liquid through the siphon into the trough 60 is started. At this point the liquid level above the filter bed has usually risen to a level near the maximum level 82 as a result of the clogging. As soon as the liquid I is withdrawn by the siphon 56, the liquid level drops to the level indicated by the broken line 63 and below that of the filtrate in the line 48. This sets a reverse free flow of filtrate from the line 48 through the passages 54 and 32 up through filter bed 28 to backwash it.
Since the remaining filters, which are not backwashed at this time, discharge filtrate into line 48, the level within the filtrate discharge is kept constant or approximately constant for the duration of the backwash.
The liquid flowing up through the filter bed 28 carries the impurities that have accumulated in the filter bed with it into the troughs; 64 over their upper edges. The backwashing liquid passes from these troughs into the secondary chambers 24 and from these through the siphon 56 into the discharge troughs 60 for backwashing water. When the backwashing is to be ended, the siphon 56 is connected to the atmosphere through the associated valve 68, and the inlet siphon 40 is activated through the associated valve 75 (FIG. 5) by connecting it to the vacuum line, whereby the supply of to Filtering liquid on the filter begins again.
The filtration starts again as soon as the liquid above the filter layer has again reached the minimum level above the broken line 80 in FIG. 1.
The fluid levels in different parts. a filter unit during the filtration, the inlet lifter 40 being in operation and the outlet lifter 56 connected to the atmosphere and therefore ineffective, are entered in the right half of FIG.
It is advantageous to interrupt the supply of liquid to be fed to each filter for the duration of the backwash. The liquid fed in through line 33 has mostly been treated with expensive chemicals before it passes through line 33 for filtration, and it would mean the loss of such chemicals if a substantial part of the liquid so treated were to be drained past the filter. Apart from these reasons, however, it is not essential that the infeed lifters 40 or corresponding devices are used or applied for introducing and interrupting the feed to the individual filters.
Even if the siphon 40 of a filter unit remains in operation and discharges liquid during the backwashing, this liquid is guided by its weight through the trough 38 into the antechamber 24 of the filter unit and flows from there through the siphon 56 together with the backwashing liquid . Therefore, the lifters 56 expediently have a larger cross section and a larger capacity than the infeed lifters 40.
The embodiment explained above results in a filter construction of extremely compact design, which can be built from concrete or similar material, and which does not require any liquid taps or pipelines other than the siphons. The arrangement of common supply lines and discharge lines for two rows of filters results in significant savings in material when installing such filters. Construction and operation are also greatly simplified.