Mechanisches Filter zum Reinigen von Flüssigkeiten
Die vorliegende Erfindung betrifft ein mechanisches Filter zum Reinigen von Flüssigkeiten unter Verwendung körniger Stoffe.
Mechanische Filter, z. B. Sandfilter, sind an sich eine längst bekannte Einrichtung zur Reinigung von Flüssigkeiten, wie z.B. Wasser, sie werden in der Industrie, in der Wasserver sorgung, in Schwimmbädern u. dgl. verwendet. Das Funk tionsprinzip besteht darin, dass beim Hindurchfliessen des Wassers durch das Filtermedium, z.B. eine Sand-, Kohleinsbesondere Hydroanthrazitschicht, der Schmutz zurückgehalten, d.h. ausfiltriert wird. Nach einer bestimmten abge schiedenen Schmutzmenge muss das Filtermedium gereinigt werden. Dazu kann in umgekehrter Richtung eine Reinigunsflüssigkeit, oft auch, zwecks Auflockerung des Filtermediums, Luft durch dieses gepumpt werden.
Die Grösse eines Filters wird aus der stündlich zu filtrierenden Wassermenge und aus der als zulässig erachteten, sogenannten Filtergeschwindigkeit, definiert als m3 durchfliessende Flüssigkeit pro m2 Fläche des Filters, bestimmt. Die verwendeten Grössen der Filtermedien, z.B. die Sandkörnungen, massgebend für die Reinheit des Filtrates, sind in ein und demselben Filter unter schiedlich: Die zu reinigende Flüssigkeit durchströmt zuerst das gröbere und anschliessend das feinere Material. Ist in Flussrichtung gesehen, die erste Filterschicht stark ver schmutzt, so entsteht ein zusätzlicher Filterwiderstand, der durch Reinigung beseitigt werden muss.
Um die obenerwähnten Nachteile teilweise zu beheben, zeichnet sich die vorliegende Erfindung dadurch aus, dass beim Filtern mehrere Filterkammern hintereinander angeordnet sind und dass die Filterkammern mit bezüglich Körnung unterschiedlichem Filtermaterial versehen sind, jedoch in der einzelnen Kammer diese Körnung praktisch einheitlich ist.
Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes wird anschliessend anhand einer Prinzipskizze erklärt.
Ein senkrecht aufgestelltes behälter- bzw. turmförmiges Filtergehäuse 1 ist durch radial angebrachte Düsenböden 4 in vier verschiedene Kammern 13-16 unterteilt. Diese Kammern 13-16 sind über eine Mehrzahl von Düsen 3 in den Düsenböden 4 miteinander verbunden. Von oben nach unten sind die einzelnen Kammern 13-16 mit grobem, mittlerem und feinem, respektive feinstem Sand versehen. In jeder Filterkammer ragt in etwa 3/4 ihrer Höhe eine Leitung 6, z.B. radial oder tangential in den über der Sandfläche ge legenen Hohlraum. Diese vier Leitungen 6 sind über steuerbare Ventile 8 mit einer Abflussleitung 10 verbunden.
Die zu reinigende Flüssigkeit wird durch eine Leitung 5 über ein steuerbares Ventil 11 in die oberste, mit grobem Filtermedium versehene Filterkammer 13 zugeführt. Diese füllt sich auf und die Flüssigkeit sickert unter der Wirkung des statischen Druckes der über der Filtermediumsoberfläche liegenden Flüssigkeitssäule durch dieses hindurch, gelang anschliessend durch die Düsen 3 in die nächste Filterkammer
14, wo sich der Vorgang wiederholt, bis die gereinigte Flüssig keit oder das Filtrat, durch die Düsen 3 im untersten Düsenboden 4, in den unteren Abschlussdeckel 18 des Filtergehäuses 1 fliesst, wo sie gesammelt und durch eine Abfluss leitung 17 über ein steuerbares Ventil 19 weggeführt wird.
Die Filtergeschwindigkeit ist in allen Filterkammern etwa gleich gross, da dem Wasser in der mit grobem Filtermedium versehenen ersten Kammer 13 nur die gröberen Schmutzpartikelchen entzogen werden, das dadurch nun vorgereinigte Wasser auf das nächste, mit kleinerer, vorzugsweise sehr gleichmässiger und einheitlicher Körnung ausgerüstete Filter teil gelangt. Dieses zweite Filter hat einen Filterwiderstand bezüglich des schon weitgehendst vorgereinigten Wassers, welcher gleich demjenigen des gröberen, bezüglich des dort ankommenden Wassers ist, bei dem das Wasser die entsprechend gröbsten Schmutzpartikelchen abgegeben hat. Die einzelnen Filterschichten, z.B.
Sand- oder Hydroanthrazitkörner, können relativ dünn gehalten werden, da, bedingt durch den Aufbau des Filterturmes, diese nicht, wie bei Filtern mit einer einzigen Filterschicht, um eine gewisse Sicherheit zu gewähren, dicker als unbedingt nötig gehalten werden müssen. Zusammenfassend ist festzuhalten, dass die im Wasser vorhandenen, verschieden grossen Schmutzpartikel in der Kammer mit der entsprechenden Filtermediumskörnung zurückgehalten werden, wodurch die einzelnen Filterschichten bezüglich Schmutzpartikelgrösse einheitlich beladen werden und damit auch die Gesamtschicht besser ausgenützt wird, was u. a. bessere Filterstandzeiten ergibt. Durch eine derartige Unterteilung in Einzelkammern wird zudem die Filterfläche des Filters gegebenen Durchmessers erhöht. Die Filterfläche wächst mit der Anzahl Kammern.
Das Reinigen des Filters geschieht folgendermassen:
Durch eine Zuführleitung 20 wird eine Rückspülflüssigkeit durch die Düsen 3 im Düsenboden 4 entgegen der Flussrichtung beim Filtern in die unterste Kammer 16 eingepumpt.
Dies muss so erfolgen, dass das Filtermedium durch die einströmende Flüssigkeit tunlichst nicht aufgewirbelt wird. Es werden daher vorteilhafterweise als Düsen 3 im Düsenboden 4 Gegenstromdüsen verwendet, die in Arbeitsflussrichtung mehr Flüssigkeit durchlassen als in der entgegengesetzten Rückspülrichtung. Der Spiegel der Rückspülflüssigkeit steigt im Filtermedium der Kammer hoch, wobei es die in der Filterschicht vorhandenen Schmutzpartikel mitträgt. Diese Rückspülflüssigkeit wird anschliessend durch die entsprechende, aus der Kammer führende Abflussleitung 6 im.gewünschten Anteil von der ganzen Rückspülmenge oder vollständig weggesaugt.
Ist die unterste Kammer 16 gereinigt, so wird das zugehörige Steuerventil 8 geschlossen, wodurch das Rückspülmedium in die nächst höhere Kammer 15 steigt, wo sich dieser Vorgang wiederholt, bis das Rückspülmedium auch die oberste Filterkammer 13 mit den gröbsten Schmutzpartikeln gereinigt hat. Für die Reinigung der Filteranlage wird kein Gebläse benötigt, da die Filterschichten so dünn gehalten werden können, dass keine Auflockerung durch Druckluft benötigt wird.
Mechanical filter for cleaning liquids
The present invention relates to a mechanical filter for cleaning liquids using granular materials.
Mechanical filters, e.g. B. sand filters, are a long-known device for cleaning liquids, such as e.g. Water, they are used in industry, in water supply, in swimming pools and the like. Like. Used. The functional principle is that when the water flows through the filter medium, e.g. a layer of sand, coal, especially hydroanthracite, which retains dirt, i.e. is filtered out. After a certain amount of dirt has been separated off, the filter medium must be cleaned. For this purpose, a cleaning liquid can be pumped through the filter medium in the opposite direction, often also with air to loosen it up.
The size of a filter is determined from the amount of water to be filtered hourly and from the so-called filter speed that is considered permissible, defined as m3 of liquid flowing through per m2 of area of the filter. The sizes of the filter media used, e.g. The grains of sand, decisive for the purity of the filtrate, are different in one and the same filter: The liquid to be cleaned first flows through the coarser and then the finer material. If, viewed in the direction of flow, the first filter layer is heavily contaminated, an additional filter resistance is created that must be removed by cleaning.
In order to partially remedy the above-mentioned disadvantages, the present invention is characterized in that several filter chambers are arranged one behind the other during the filtering and that the filter chambers are provided with filter material that is different in terms of grain size, but this grain size is practically uniform in the individual chamber.
An exemplary embodiment of the subject matter of the invention is then explained using a schematic diagram.
A vertically installed container or tower-shaped filter housing 1 is divided into four different chambers 13-16 by radially attached nozzle bases 4. These chambers 13-16 are connected to one another via a plurality of nozzles 3 in the nozzle bases 4. From top to bottom, the individual chambers 13-16 are provided with coarse, medium and fine, respectively the finest sand. In each filter chamber a conduit 6, e.g. radially or tangentially into the cavity placed above the sand surface. These four lines 6 are connected to a discharge line 10 via controllable valves 8.
The liquid to be cleaned is fed through a line 5 via a controllable valve 11 into the uppermost filter chamber 13 provided with coarse filter medium. This fills up and the liquid seeps through the column of liquid lying above the surface of the filter medium under the effect of the static pressure, then passed through the nozzles 3 into the next filter chamber
14, where the process is repeated until the cleaned liquid or the filtrate flows through the nozzles 3 in the lowest nozzle bottom 4 into the lower cover 18 of the filter housing 1, where it is collected and passed through a drain line 17 via a controllable valve 19 is led away.
The filter speed is roughly the same in all filter chambers, since only the coarser dirt particles are removed from the water in the first chamber 13, which is provided with coarse filter medium, and the water that is now pre-cleaned is then transferred to the next filter with a smaller, preferably very even and uniform grain size got. This second filter has a filter resistance with respect to the already largely pre-cleaned water, which is the same as that of the coarser water arriving there, in which the water has given off the correspondingly coarsest dirt particles. The individual filter layers, e.g.
Sand or hydroanthracite grains can be kept relatively thin because, due to the structure of the filter tower, they do not have to be made thicker than absolutely necessary, as is the case with filters with a single filter layer to ensure a certain degree of safety. In summary, it should be noted that the dirt particles of different sizes present in the water are retained in the chamber with the corresponding filter medium grain, whereby the individual filter layers are uniformly loaded with regard to dirt particle size and thus the overall layer is better utilized, which u. a. results in better filter service life. Such a division into individual chambers also increases the filter area of the given diameter filter. The filter area grows with the number of chambers.
The filter is cleaned as follows:
A backwashing liquid is pumped through a feed line 20 through the nozzles 3 in the nozzle base 4 counter to the direction of flow during the filtering into the lowermost chamber 16.
This must be done in such a way that the filter medium is not whirled up by the inflowing liquid. Countercurrent nozzles are therefore advantageously used as nozzles 3 in the nozzle base 4, which allow more liquid to pass through in the working flow direction than in the opposite backwashing direction. The level of the backwashing liquid rises in the filter medium of the chamber, carrying the dirt particles present in the filter layer. This backwashing liquid is then sucked away in the desired proportion of the total amount of backwashing or completely through the corresponding drainage line 6 leading out of the chamber.
When the lowest chamber 16 is cleaned, the associated control valve 8 is closed, whereby the backwashing medium rises into the next higher chamber 15, where this process is repeated until the backwashing medium has also cleaned the uppermost filter chamber 13 with the coarsest dirt particles. No fan is required to clean the filter system, as the filter layers can be kept so thin that no loosening with compressed air is required.