DE10106322A1 - Wasserfilter - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur schnellen Filterung großer Wassermengen, mit einem Filtermantel, der im unteren und/oder mittleren Bereich ein Filterbett und im oberen Bereich ein Freibord umschließt und je einen Filterzu- und -ablauf aufweist, wobei der Filterzulauf durch eine oder mehrere Öffnungen in dem oberen Bereich des Filtermantels gebildet ist.

Description

Die Erfindung richtet sich auf eine Vorrichtung zur schnellen Filterung großer Wassermengen, bspw. im Rahmen der Aufbereitung des Badewassers in Schwimmbädern, mit einem Filtermantel, der im unteren und/oder mittleren Bereich ein Filterbett und im oberen Bereich ein Freibord umschließt und je einen Filterzu- und -ablauf aufweist.

Im Stand der Technik sind aufrecht stehende, tonnenförmige Metallbehälter als sogenannte Schnellfilter bekannt, bei denen ein Filterbett auf einem Düsenboden abgestützt wird. An der tiefsten Stelle des Behälters befindet ein Ablaufanschluß und an der höchsten Stelle eine Entlüftung. Als Zulauf dient ein mantelseitiger Anschluß, von dem aus sich ein Rohr konstanten Querschnittes radial nach innen etwa bis zur zentralen Vertikalachse des Behälters erstreckt. Dort schließt sich ein Viertelkreisbogen nach oben an, und an dessen freiem, oberen Ende sitzt ein sich nach oben erweiternder Trichter. Diese Konstruktion des Zulaufs bewirkt bei nahezu oder vollständig gefülltem Filter ein möglichst laminares Ausströmen des zu filternden Wassers in den Freibord oberhalb des Filterbettes. Andererseits kann beim Spülen des Filters, wenn der unterseitige, normalerweise dem Abfluß dienende Anschlußstutzen den Wassereintritt bildet, der oberseitige Rand des Trichters an der Zulaufleitung als Überlaufkante verwendet werden, über die das Spülwasser abfließen kann.

In Erfüllung seiner beiden unterschiedlichen Aufgaben muß der aus dem Stand der Technik bekannte Trichter konträre Eigenschaften aufweisen: Eine möglichst laminare Strömung während des normalen Filterbetriebes wird am besten dadurch erreicht, daß der Öffnungsdurchmesser des Filters nicht zu groß ist, damit das an diesem vorbei nach unten strömende Wasser mit einer möglichst niedrigen Geschwindigkeit ruhig strömen kann. Andererseits schwimmt während der Spülung ein großer Teil der aus dem Filter gelösten Rückstände auf der Wasseroberfläche und soll dabei möglichst vollständig durch den Trichter ausgeschwemmt werden. Dies wird ermöglicht, indem der obere Trichterdurchmesser möglichst groß ist, somit eine möglichst lange Überlaufkante aufweist. Wie man sieht, handelt es sich hierbei um einander widersprechende Bedingungen und jede Wahl des oberen Trichterdurchmessers bildet einen Kompromiß, der je nach konkreter Ausführungsform stärker die Anforderungen eines optimalen Filterbetriebs oder eines optimalen Spülbetriebs berücksichtigt, jedoch niemals beiden Anforderungen gleichzeitig optimal gerecht werden kann.

Aus den Nachteilen des beschriebenen Stands der Technik resultiert das die Erfindung initiierende Problem, einen gattungsgemäßen Wasserfilter dahingehend weiterzubilden, daß im Bereich des Zu- und Überlaufs sowohl während des normalen Filterbetriebs sowie auch während des Rückspülbetriebs optimale Voraussetzungen vorliegen, d. h. eine möglichst laminare Strömung während des Filterns einerseits und ein möglichst vollständiges Ausschwemmen von auf der Wasseroberfläche schwimmenden Rückständen beim Rückspülen andererseits.

Die Lösung dieses Problems gelingt dadurch, dass der Filterzulauf durch eine oder mehrere Öffnungen in dem oberen Bereich des Filtermantels gebildet ist.

Durch diese Maßnahme kann eine große Einströmfläche in Form des Gesamtquerschnitts der Zulauföffnungen realisiert werden, ohne dadurch den vertikalen Strömungsquerschnitt innerhalb des Filterkessels einzuengen. Das Ergebnis ist eine niedrige Strömungsgeschwindigkeit des zulaufenden Wassers, die sich überdies innerhalb des Filterkessels gleichmäßig auf einen großen Querschnitt verteilen kann, so daß sich eine rein laminare Strömung ergibt, die zu optimalen Filterergebnissen führt. Die erfindungsgemäßen Zulauföffnungen können u. U. auch als Überlaufkante beim Spülen des Filters verwendet werden; hierfür kann jedoch auch ein eigener Überlauf vorgesehen sein.

Es hat sich als günstig erwiesen, dass die Grundfläche des Filters zwischen 0,5 m² und 2 m², vorzugsweise zwischen 0,75 m² und 1,5 m², insbesondere etwa 1 m² beträgt. Diese gegenüber gattungsgemäßen Wasserfiltern äußerst niedrige Grundfläche hat zur Folge, daß bei den meisten Anwendungen mehrere erfindungsgemäße Filter parallel betrieben werden, die allesamt jeweils einzeln gespült werden können, während die übrigen den normalen Filterbetrieb fortsetzen. Da beim Spülen im Gegensatz zum Filterbetrieb hohe Strömungsgeschwindigkeiten erforderlich sind, wird üblicherweise das für einen Spülvorgang benötigte Wasser in einem Spülwasserspeicher angesammelt und bevorratet, dessen Volumen jedenfalls deutlich geringer gehalten sein kann als bei herkömmlichen Filterkesseln mit einer Grundfläche von bspw. 5 m². Darüber hinaus können mehrere kleinere Filter auch in vergleichsweise kleinen Räumen untergebracht werden, da die Anlage solchenfalls besser an örtliche Verhältnisse anpaßbar ist. Schließlich kann auch der Transport derartiger Behälter weitaus einfacher bewerkstelligt werden als bei großvolumigen Filterkesseln, deren Transport oftmals nur mit Sonderfahrzeugen möglich ist.

Bevorzugt beträgt eine Horizontalerstreckung des Filters etwa 1 m. Diese Maßnahme ist bei der Grundfläche des Filters von etwa 1 m² leicht realisierbar und führt dazu, daß erfindungsgemäße Filter zum Nachrüsten einer Anlage bequem in bereits bestehende Gebäude eingebaut werden können, indem sie auf dem üblichen Weg durch die Türöffnungen transportiert werden.

Es hat sich bewährt, dass die Höhe des Filters zwischen 1 m und 3 m, vorzugsweise zwischen 1,8 m und 2,8 m, insbesondere bei etwa 2,5 m liegt. Dieses Merkmal orientiert sich an der üblichen Raumhöhe, so daß erfindungsgemäße Behälter ohne Schwierigkeiten auch in bereits vorhandenen Kellerräumen untergebracht werden können.

Die Erfindung bietet ferner die Möglichkeit, dass der Filtermantel in vertikaler Richtung unterteilt ist. Durch einen unterteilten Filtermantel kann die Herstellung und der Transport des erfindungsgemäßen Filters vereinfacht werden. Nach Installation des Filters ist ein Zugang zu dem Innenraum ggf. über ein Mannloch möglich.

Der Erfindungsgedanke erlaubt eine Weiterbildung dahingehend, dass sich die Unterteilung etwa auf Höhe eines Düsenbodens befindet, der das Filterbett abstützt und von der Filtratkammer trennt. Dadurch ist es möglich, durch Abheben des oberen Gehäuseteils den Düsenboden freizulegen und bspw. einer Spezialreinigung zu unterziehen oder auszutauschen.

Indem der Filtermantel oben offen ausgebildet und mit einer abnehmbaren Abdeckung verschließbar ist, so ist auf einfachem Weg ein weiterer Zugang zu dem Filter geschaffen, der u. a. auch während des Betriebs eine Inspektion des Filterbettes erlaubt.

Wenn der Filterzulauf um 10 cm bis 70 cm, vorzugsweise 20 cm bis 50 cm, unterhalb des oberen Endes des Filtermantels angeordnet ist, verbleibt ein Filtermantelkragen oberhalb der Zulauföffnungen, der einen Rückstau des zufließenden Wassers erlaubt, ohne daß ungefiltertes Wasser ggf. in die Kanalisation abgeleitet werden müßte.

Ein weiteres, erfindungsgemäßes Merkmal liegt darin, dass sämtliche Öffnungen des Filterzulaufs auf demselben Niveau angeordnet sind. Hierdurch werden einerseits optimale Verhältnisse für eine gleichmäßig laminare Strömung innerhalb des Filterkessels geschaffen. Andererseits kann auf diesem Weg für einen Rückspülvorgang eine Überlaufkante zur Verfügung gestellt werden.

Es liegt im Rahmen der Erfindung, dass die gesamte, horizontale Erstreckung sämtlicher Öffnungen des Filterzulaufs etwa dem 0,25- bis 0,95-fachen des Behälterumfangs, vorzugsweise dem 0,45- bis 0,9-fachen, insbesondere dem 0,65- bis 0,85-fachen, entspricht. Zur Schaffung einer möglichst gleichförmig laminaren Strömung innerhalb des Filterkessels ist eine niedrige Strömungsgeschwindigkeit erforderlich, die nur durch einen großen Querschnitt der Filterzulauföffnungen erreicht werden kann. Unter der Prämisse, die Öffnungen etwa auf gleicher Höhe anzuordnen, ergibt sich die Nebenforderung, möglichst den gesamten Behälterumfang für Öffnungen zu nutzen. Diese Bedingung findet jedoch ihre Grenze an dem Grunderfordernis einer ausreichenden Stabilität des Filtermantels, die wiederum in Relation zu dessen Stärke zu sehen ist.

Eine vorteilhafte Anordnung lässt sich dadurch finden, dass die vertikale Erstreckung der Öffnungen des Filterzulaufs etwa dem 0,0001- bis 0,002-fachen des Behälterumfangs, vorzugsweise dem 0,00015- bis 0,0015-fachen, insbesondere dem 0,0002- bis 0,001-fachen, entspricht. Damit die Zulauföffnungen insgesamt wenigstens etwa 3-30%, vorzugsweise 10-20% des horizontalen Querschnitts durch den Filterkessel umfaßt, ist eine entsprechende Bemessung der Öffnungshöhe vorzusehen.

Die Erfindung lässt sich dadurch ergänzen, dass die Filterzulauföffnungen schlitzförmig ausgebildet sind. Dieses Erfordernis berücksichtigt, daß ggf. auch größere Partikel wie beispielsweise Grashalme in dem von einem Schwimmbecken ausgetragenen Wasser enthalten sein können, und dieselben können durch schlitzförmige Filterzulauföffnungen weitaus besser hindurchgelangen als durch Perforationen kleinen Querschnittes.

Die Erfindung erfährt eine vorteilhafte Ausgestaltung dadurch, dass die Filterzulauföffnungen einen sich von außen nach innen bspw. keilförmig verjüngenden Querschnitt aufweisen. Diese Geometrie setzt mit dem Zulaufwasser einströmenden Partikeln einen möglichst geringen Widerstand entgegen, während andererseits ein unerwünschter Austrag beispielsweise während des Rückspülens bei Verwendung einer zusätzlichen Überlaufeinrichtung soweit als möglich vermieden ist, indem sich größere Partikel an den innen schmaleren Schlitzrändern verhaken.

Mit einer Ausgestaltung, wobei die Ränder der Filterzulauföffnungen einen abgerundeten Querschnitt aufweisen, soll dem Anhaften von Partikeln während des Zustroms wie auch während des Spülens entgegengewirkt werden, damit die Öffnungen nicht verstopfen, was die Einströmgeschwindigkeit erhöhen und damit die laminare Strömung verschlechtern könnte.

Mit großem Vorteil sind alle Filterzulauföffnungen untereinander verbunden. Damit soll erreicht werden, daß sich eine möglichst einheitliche Strömungsgeschwindigkeit im Bereich des Zulaufs einstellen kann, sodaß keine Turbulenzen entstehen können.

Zur Perfektionierung der erfindungsgemäßen Konstruktion kann vorgesehen sein, dass die Verbindung zwischen den Öffnungen des Filterzulaufs und/oder zu der Zulaufleitung direkt an der Außenseite des Filtermantels entlanggeführt ist. Diese Konstrukionstechnik führt einerseits zu einem einfachen Aufbau und vermeidet darüber hinaus zusätzliche Strömungswege, welche den Strömungswiderstand erhöhen könnten.

Weitere Vorzüge ergeben sich dadurch, dass die Verbindung zwischen den Öffnungen des Filterzulaufs und/oder zu der Zulaufleitung als Strömungskanal etwa konstanten Querschnittes ausgebildet ist. Von einem derartigen Kanal können die einzelnen Zulauföffnungen in Form von Durchbrechungen des Filtermantels abzweigen. Sofern die Zulauföffnungen gegenüber dem Boden des Strömungskanals nach oben versetzt sind, so kann sich unterhalb der Unterkanten der Zulauföffnungen eine Strömung ausbilden, die auch bei niedrigem Wasserstand in dem Filter und in dem Strömungskanal für eine Verteilung des zuströmenden Wassers auf sämtliche Zulauföffnungen sorgt, so daß auch in diesem Fall sich keine turbulenten Strömungen ausbilden können. Im Fall eines Rückstaus innerhalb des Filterbehälters kann sich auch der Strömungskanal vollständig füllen, und solchenfalls findet ein weiterer Zustrom durch die Zulauföffnungen allenfalls als Reaktion auf einen höheren Eingangsdruck statt, der sich in dem Strömungskanal nahezu widerstandsfrei ausbreiten kann.

Die Erfindung lässt sich dahingehend weiterbilden, dass der Strömungskanal als an der Außenseite des Filters angesetztes U- oder Hohl-Profil ausgebildet ist. Solchenfalls kann auf spezielle Armaturen oder sonstige Anschlußelemente vollständig verzichtet werden, so daß die Herstellungskosten auf ein Minimum gesenkt werden.

Eine weitere Optimierung lässt sich erreichen, indem die Querschnitte der Zulauföffnung(en) und des Strömungskanals derart aufeinander abgestimmt sind, dass der durch die Zulauföffnung(en) bedingte Druckabfall groß gegenüber dem Druckabfall entlang des Strömungskanals ist, so dass in letzterem ein Druckausgleich stattfinden kann. Hierdurch wird die Einstellung eines konstanten Wasserdrucks innerhalb des Strömungskanals bei vollgefülltem Filterkessel begünstigt, so dass an allen, auch von dem Zulaufanschluß am weitesten entfernten Zulauföffnungen dieselbe Druckdifferenz zwischen Strömungskanal und Filterinnenraum anliegt und somit an allen Filterzulauföffnungen sich etwa dieselbe Zuströmgeschwindigkeit einstellt. Dadurch kann stets eine optimal laminare Strömung eingehalten werden.

Die Höhe des Strömungskanals sollte etwa dem 2- bis 20-fachen der maximalen Höhe der Öffnungen des Zulaufs, vorzugsweise dem 5- bis 15-fachen, entsprechen. Damit kann einerseits die Ausbildung eines konstanten Wasserspiegels bei niedrig gefülltem Filter erreicht werden, andererseits wird der Widerstand für eine Ausgleichsströmung minimal, und außerdem können Schmutzablagerungen, Verkrustungen oder dergleichen im Bereich der Zulauföffnungen sich nicht negativ auf die Strömungsverhältnisse innerhalb des Strömungskanals auswirken.

Erfindungsgemäß ist weiterhin vorgesehen, dass der Strömungskanal einen rechteckigen, vorzugsweise etwa quadratischen Querschnitt aufweist. Dadurch können auch versehentlich in das zu filternde Wasser gelangte größere Schmutzpartikel zu keiner Verstopfung des Strömungskanals führen, außerdem ist eine Reinigung beispielsweise mittels eines bürsten- oder spiralförmigen Werkzeugs möglich.

Der Strömungskanal kann den Filtermantel vollständig umgeben. Diese Maßnahme fördert einerseits den einfachen Aufbau des erfindungsgemäßen Filters und dient andererseits einem optimalen Druckausgleich innerhalb des Strömungskanals selbst in dem Extremfall einer lokalen Verstopfung.

Sofern an der Außenseite des Zulauf-Strömungskanals ein Anschluß zum Anflanschen des Abzweigs eines Zulauf-T-Rohrs vorgesehen ist, so ist es möglich, nebeneinander in Reihe aufgestellte Filter auf kürzestem Weg und mit einer Rohrleitung großen Querschnitts zu verbinden, wobei das zulaufende Wasser infolge eines rückstaubedingten Druckausgleichs sich stets gleichförmig auf die solchermaßen parallel geschalteten Filter aufteilt, so daß dieselben sich mit etwa gleicher Geschwindigkeit zusetzen und durch turnusmäßiges Rückspülen gereinigt werden können.

An einen oberseitigen Überlauf des Filtermantels kann sich außen eine Überlaufrinne anschließen. Im Rahmen eines derartigen Überlaufs lässt sich eine maximale Überlaufkante realisieren, die dem Umfang des Filtermantels entspricht. Dadurch werden gerade die auf der Wasseroberfläche beim Rückspülen aufschwimmenden Partikel zu der Überlaufrinne ausgetragen, wodurch sich ein optimaler Reinigungseffekt ergibt.

Eine hohe Betriebssicherheit erhält der erfindungsgemäße Filter, indem der Außensteg der Überlaufrinne höher als deren innere Überlaufkante ist; dieser erhöhte Außensteg kann auch zur Abstützung der Filterabdeckung verwendet werden. Damit ist sichergestellt, daß selbst bei einem vehementen Pegelanstieg in dem Filter während eines Rückspülvorgangs das die Überlaufkante überwindende Oberflächenwasser die Überlaufrinne nicht verlassen kann, sondern vielmehr durch den steigenden Wasserdruck in der Überlaufrinne zu einem verstärkten Ausströmen führt. Als Nebeneffekt kann dieser Außensteg zum Aufsetzen eines Filterdeckels verwendet werden, der nur lose aufgelegt werden muß und daher zur Inspektion des Filterinnenraums mit einem Handgriff abgehommen werden kann.

Ein Aufbau, wonach sich die Ausströmöffnung der Überlaufrinne an der dem Filterzulaufanschluß gegenüberliegenden Seite des Filtermantels befindet, begünstigt eine Anordnung, wobei der Schlammwasserspeicher als schmaler vertikaler Behälter ausgebildet und direkt an der Rückseite einer Reihe von erfindungsgemäßen Filtern aufgestellt ist, so daß die Ausströmungsöffnungen der verschiedenen Überlaufrinnen direkt in die geöffnete Oberseite eines derartigen Schlammwasserspeichers eintauchen. Im Rahmen einer anderen Ausführungsform kann hier auch eine Schlammwasserrinne installiert werden, die beispielsweise als Freispiegelleitung ausgebildet ist und zu dem Schlammwasserspeicher führt.

Der Filterablauf befindet sich unterhalb des Düsenbodens im Bereich der Filtratkammer, und sofern dieser etwa unterhalb des Zulaufanschlusses angeordnet ist, so ergeben sich wiederum optimale Verhältnisse für einen Parallelbetrieb einer beliebigen Anzahl derartiger Filter, die mittels T- Abzweigstücken an dieselbe Filtratleitung angeschlossen sein können.

Da andererseits infolge der optimalen Geometrie der Zulauföffnungen auch bei einem verstärkten Durchsatz die Ausbildung einer laminaren Strömung innerhalb des Freibordes nicht beeinträchtigt wird, sieht die Erfindung zusätzlich vor, an dem Ablauf eines erfindungsgemäßen Filters eine Saugpumpe anzuschließen. Sofern bei einer Parallelschaltung mehrerer erfindungsgemäßer Filter jedem eine Saugpumpe zugeordnet und dieselbe stromaufwärts der betreffenden Einmündung in die Filtratleitung angeordnet ist, kann der Durchsatz jedes einzelnen Filters beeinflußt werden. Dadurch ist es möglich, unabhängig von dem Zustand, insbesondere Verschmutzungsgrad eines Filters stets für eine gleichmäßige Aufteilung des zu filternden Wassers auf alle Filter zu sorgen, so daß das gesamte Filtermaterial sich gleichmäßig aufbraucht und eine vorzeitige Erneuerung nicht erforderlich ist.

Schließlich entspricht es der Lehre der Erfindung, dass der Filtermantel außen angeordnete Versteifungsrippen aufweist. Derartige Versteifungsrippen erlauben eine Reduzierung des Querschnittes des Filtermantels und dienen dadurch der Einsparung von Material und Gewicht. Sofern die Rippen in jeweils horizontalen Ebenen angeordnet sind, können diese den Filtermantel vollständig umgeben und in sich geschlossen werden, so daß mit geringstem Aufwand eine maximale Stabilität erreicht werden kann. Hierbei ist von großem Vorteil, daß der erfindungsgemäße Behälter eine quaderförmige Grundgestalt aufweist, so daß für die Versteifungsrippen gerade gestreckte Profile verwendet werden können, die im Bereich der Filterkanten miteinander verschweißt werden und zusätzlich punktuell mit dem Filtermantel verschweißt sein können. Zur Verbesserung der Statik können außerdem säulenartige Versteifungselemente vorgesehen sein, so dass sich ein selbsttragender Versteifungskäfig ergibt, in den sodann der Filtermantel eingeschoben oder eingehängt werden kann. Es ist auch möglich, für die Filtratkammer und den davon getrennten Filtermantel oberhalb des Düsenbodens voneinander getrennte Versteifungskäfige vorzusehen, so dass eine Demontage des oberen Filterbereichs trotz des Versteifungskäfigs mit einfachsten Mitteln möglich ist.

Weitere Merkmale, Einzelheiten, Vorteile und Wirkungen der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung sowie anhand der Zeichnung. Hierbei zeigt:

Fig. 1 einen Verrohrungsplan für die Badewasseraufbereitungsanlage eines Schwimmbades;

Fig. 2 einen Längsschnitt durch einen Wasserfilter aus Fig. 1 entlang der Linie II-II;

Fig. 3 einen Schnitt durch die Fig. 2 entlang der Linie III-III; sowie

Fig. 4 eine Draufsicht auf den Wasserfilter nach Fig. 2 und 3 bei abgenommener Abdeckung.

Bei dem in Fig. 1 im Schnitt wiedergegebenen Wasserbecken 1 kann es sich bspw. um ein 50-m-Schwimmbecken eines Frei- oder Hallenbades handeln. Die darin enthaltene Wassermenge 2 von bspw. 1.000 m³ muss ständig gereinigt, zwecks Desinfektion mit Chlor u. ggf. anderen Mitteln versetzt, u. U. auch beheizt werden. Zu diesem Zweck wird die Wassermenge 2 im Normalbetrieb ständig umgewälzt, wobei gereinigtes, desinfiziertes u. ggf. geheiztes Wasser über eine Reinwasserleitung 3 bspw. an bodenseitigen Öffnungen 4 in das Wasserbecken 1 eingespeist wird. Die dadurch überschüssige Wassermenge fließt zusammen mit einer durch Wellenschlag ausgelösten Wassermenge in eine das Wasserbecken 1 randseitig umgebende Überlaufrinne 5 und gelangt von dort über eine Schwallwasserleitung 6 in einen Schwallwasserspeicher 7. Von dort wird es über eine Pumpe 8 der Filteranlage 9 zugeführt, die in dem in Fig. 1 wiedergegebenen Beispiel aus zwei erfindungsgemäßen Wasserfiltern 10 gebildet ist. Nach Durchlaufen einer in diesen Wasserfiltern 10 angeordneten Filterschicht 11 wird das gereinigte Wasser über die Reinwasserleitung 3 wieder dem Wasserbecken 1 zugeführt.

Von diesem Umwälzbetrieb zu unterscheiden ist der Spülbetrieb zum Reinigen der Wasserfilter 10, der in regelmäßigen Zeitabständen, bspw. zweimal pro Woche, durchgeführt wird. Im Rahmen eines derartigen Filterspülens wird das für diesen Zweck in einem Spülwasserspeicher 12 bevorratete Spülwasser von einer Spülwasserpumpe 13 nach Öffnen eines Spülventils 14 zu der bodenseitigen Öffnung 15 des zu spülenden Wasserfilters 10 befördert und von dort nach oben durch den betreffenden Wasserfilter 10 gedrückt. Von einem oberseitigen Überlauf 16 des betreffenden Wasserfilters 10 gelangt das mit Schmutz befrachtete Spülwasser sodann in einen Schlammwasserspeicher 17, von wo es allmählich an die Kanalisation abgegeben werden kann.

In Fig. 2 ist ein erfindungsgemäßer Wasserfilter 10 in einem Vertikalschnitt dargestellt. Der Wasserfilter 10 hat in der bevorzugten Ausführungsform eine quadratische oder nährungsweise quadratische Grundfläche von etwa 1 m² und eine Höhe von etwa 2 m. Der Mantel 18 des erfindungsgemäßen Wasserfilters 10 ist in einen unteren Bereich 19 und einen darauf gesetzten Bereich 20 unterteilt. Der untere Bereich 19 hat etwa die Gestalt einer oben offenen Wanne mit einem randseitig nach außen umgebogenen Flansch 21, an welchem das obere, etwa röhrenförmige Mantelteil 20 über einen gleichermaßen nach außen umgebogenen Flansch 22 festgelegt werden, kann. Dabei wird beim Zusammenbau des erfindungsgemäßen Wasserfilters 10 zwischen die beiden aufeinanderzusetzenden Flansche 21, 22 ein deren Außenumfang flächenmäßig entsprechender Düsenboden 23 eingelegt, der aus einer vorzugsweise metallischen Lochplatte 24 gebildet ist, in deren Ausnehmungen speziell geformte Düsen 25 eingesetzt sind. Nach dem Zusammenschrauben der Flansche 21, 22 der beiden Gehäusebereiche 19, 20 ist dadurch gleichzeitig der Filtermantel 18 fertiggestellt und außerdem der Düsenboden 23 arretiert, so dass in einem anschließenden Schritt das Filtermaterial 26 durch die oberseitige Öffnung 27 des Filtermantels 18 eingefüllt und auf dem Düsenboden 23 aufgeschichtet werden kann. Nachdem dies geschehen ist, verbleibt unterhalb des Düsenbodens 23 die Kammer 27 zur Aufnahme des Filtrats und oberhalb des Filterbettes 26 ein Freibord 28 zur Aufnahme und Verteilung des zugeführten Rohwassers auf die Filterschicht 26.

Der Abzug des Filtrates erfolgt durch einen bspw. an der Vorderseite 29 des Filters 10 in dessen unteren, wannenförmigen Bereich 19 angeordneten Anschlußstutzen 30, über den gleichzeitig auch das Spülwasser zum Rückspülen des Filters 10 zugeführt werden kann.

Das Spülwasser durchströmt sodann das Filterbett 26 von unten nach oben und gelangt - mit dem gelösten Schlamm befrachtet - in den Freibord 28 und von dort zu der die oberseitige Filteröffnung 31 umlaufenden Überlaufkante 32, die von einer Überlaufrinne 33 umgeben ist. Diese Überlauf- oder Schlammwasserrinne 33 ist an ihrer Außenseite 34 höher ausgebildet als die Überlaufkante 32, so dass das überlaufende Schlammwasser von der Überlaufrinne 33 vollständig aufgenommen und zu einem sich an diese seitlich anschließenden Auslauf 35 geleitet werden kann, von wo es bspw. direkt in einen darunter gestellten Schlammwasserspeicher 17 fließen kann. Gegenüberliegende Bereiche der nach oben verlängerten Außenkante 34 der Überlaufrinne 33 können durch horizontale Streben 36 od. dgl. miteinander verbunden sein, um den Behältermantel im Bereich der oberseitigen Öffnung 31 zu stabilisieren. Um den Innenraum des Wasserfilters 10 vor zusätzlichem Schmutzeintrag soweit als möglich zu bewahren, kann auf die nach oben verlängerte Außenkante 34 der Überlaufrinne 33 und/oder auf die Verstrebungen 36 ein Deckel vorzugsweise lose aufgesetzt werden.

Während des Umwälzbetriebs gelangt das zu reinigende Rohwasser über einen weiteren, vorzugsweise ebenfalls an der Vorderseite 29 angeordneten Anschlußstutzen 37 zu dem Wasserfilter 10. Jedoch mündet der Anschlußstutzen 37 nicht direkt in den Behältermantel 18, sondern in einen den Wasserfilter 10 im Bereich des Freibordes 28 vorzugsweise außen umgebenden Strömungskanal 38. Dieser Strömungskanal 38 hat im dargestellten Ausführungsbeispiel einen rechteckigen, nahezu quadratischen Querschnitt mit einer Höhe von etwa 10 cm bis 20 cm. Da dieser Strömungskanal 38 umlaufend ausgebildet ist, kann er von dem durch den Rohrstutzen 37 zufließenden Rohwasser vollständig gefüllt werden. Der Strömungskanal 38 ist durch ein U-förmiges Profil gebildet, das an den ebenen Außenseiten 29, 39, 40 des Wasserfilters 10 mit seinen freien Längskanten 41 bündig angelegt und abdichtend angeschweißt ist, so dass die innenliegende Berandung des Strömungskanals 38 durch den Außenmantel 18 des Wasserfilters 10 selbst gebildet wird.

Dieser Behältermantel 18 ist auf Höhe des Strömungskanals 38 mit Wassereintrittsöffnungen 42 versehen, durch welche das Rohwasser von dem Strömungskanal 38 in den Freibord 28 oberhalb des Filterbettes 26 gelangt. Die Wassereintrittsöffnungen 42 sind auf derselben Höhe etwa mittig zwischen den beiden angeschweißten Kanten 41 des Strömungskanals 38 angeordnet. Die Wassereintrittsöffnungen 42 selbst haben eine geringe Höhe von bspw. 0,5 cm bis 2,5 cm, jedoch jeweils eine erhebliche Horizontalerstreckung entlang des Strömungskanals 38 und mithin die Form eines Schlitzes, der sich über jeweils einen Großteil einer Filterwand 29, 39, 40 erstrecken kann. Die zwischen derartigen Eintrittsöffnungen 42 verbleibenden Stege 43 dienen vor allem der Stabilität des Behältermantels 18. Sofern diese Funktion von den U-förmigen Profilen 44 des Strömungskanals 38 übernommen werden kann oder der Strömungskanal 38 innerhalb des Behältermantels 18 angeordnet ist, können die Eintrittsöffnungen 42 auch derart miteinander verbunden sein, dass sie den gesamten Umfang des Filtermantels 18 in Form eines einzigen Schlitzes umlaufen.

Der Querschnitt der Wassereintrittsöffnungen 42 kann sich vorzugsweise von der Behälteraußenseite 45 zu dessen Innenseite 46 hin verjüngen, so dass das Zurückschwemmen größerer Partikel während des Rückspülbetriebs weitgehend vermieden wird. Andererseits können die Kanten der Wassereintrittsöffnungen 42 abgerundet ausgebildet sein, damit in dem Rohwasser enthaltene Partikel wie bspw. Grashalme od. dgl. sich an den Eintrittsöffnungen 42 nicht festsetzen können.

Da die erfindungsgemäßen Wasserfilter 10 mit einer quadratischen oder rechteckigen Grundfläche ausgebildet sind, können sie je nach Bedarf in größeren Stückzahlen in einer Reihe nebeneinander aufgestellt werden, wobei die Rohwasserzuläufe 37 und die Filtratabläufe 30 jeweils an vor den Wasserfiltern 10 entlang laufenden Sammelleitungen - ggf. über zwischengeschaltete Armaturen - angeschlossen sein können. Ebenso kann sich an der Rückseite einer derartigen Wasserfilterreihe ein flächiger Schlammwasserspeicher 17 erstrecken, in dessen oberseitige Öffnung die rückwärtigen Ausläufe 35 aller Wasserfilter 10 hineinragen können. Durch diesen modularen Aufbau einer Filteranlage 9 kann der in einem Betriebsraum vorhandene Platz optimal genutzt werden, andererseits ist die Verwendung relativ kleiner Filtereinheiten mit dem weiteren Vorteil verknüpft, dass diese einzeln nacheinander rückgespült werden können, wobei jeweils nur eine weitaus geringere Spülwassermenge bevorratet wird als bei herkömmlichen Anlagen mit weitaus größeren Wasserfiltereinheiten. Deshalb kann der Spülwasserspeicher 12 und auch der Schlammwasserspeicher 17 mit einem deutlich kleineren Volumen ausgebildet werden als dies bisher erforderlich war.

Andererseits ergeben die mantelseitigen Wassereintrittsöffnungen 42 eine optimale und laminare Strömungsverteilung innerhalb des Freibordes 28 während des Umwälzbetriebes, so dass auch höhere Filterstandzeiten erreichbar sind. Zu diesem Zweck werden zwischen den bodenseitigen Öffnungen 15 bzw. Anschlußstutzen 30 und der Reinwasserleitung 3 auch Saugpumpen 47 angeordnet, die im Bereich der Filtratkammer 27 eines Wasserfilters 10 einen Unterdruck erzeugen und dadurch das Rohwasser mit einer erhöhten Geschwindigkeit durch das Filterbett 26 hindurchsaugen. Durch diese Maßnahme kann die Standzeit eines erfindungsgemäßen Wasserfilters 10 gegenüber vergleichbaren herkömmlichen Wasserfiltern erhöht werden, so dass unter Umständen das Gesamtvolumen der für eine vorgegebene Beckengröße benötigten Wasserfilter 10 und damit der Platzbedarf der erfindungsgemäßen Filteranlage 9 weiter reduziert werden kann.

Claims (28)

1. Vorrichtung (10) zur schnellen Filterung großer Wassermengen (2), mit einem Filtermantel (18), der im unteren und/oder mittleren Bereich ein Filterbett (26) und im oberen Bereich ein Freibord (28) umschließt und je einen Filterzu- und -ablauf (30) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Filterzulauf durch eine oder mehrere Öffnungen (42) in dem oberen Bereich (28) des Filtermantels (18) gebildet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundfläche des Filters (10) zwischen 0,5 m² und 2 m², vorzugsweise zwischen 0,75 m² und 1,5 m², insbesondere etwa 1 m² beträgt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Horizontalerstreckung des Filters (10) etwa 1 m beträgt.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe des Filters (10) zwischen 1 m und 3 m, vorzugsweise zwischen 1,8 m und 2,8 m, insbesondere bei etwa 2,5 m liegt.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Filtermantel (18) in vertikaler Richtung unterteilt ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Unterteilung etwa auf Höhe eines Düsenbodens (23) befindet, der das Filterbett (26) abstützt und von der Filtratkammer (27) trennt.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Filtermantel (18) oben offen (31) ausgebildet und mit einer abnehmbaren Abdeckung verschließbar ist.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Filterzulauf (42) um 10 cm bis 70 cm, vorzugsweise 20 cm bis 50 cm, unterhalb des oberen Endes (32) des Filtermantels (18) angeordnet ist.

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sämtliche Öffnungen (42) des Filterzulaufs auf demselben Niveau angeordnet sind.

10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die gesamte, horizontale Erstreckung sämtlicher Öffnungen (42) des Filterzulaufs etwa dem 0,25- bis 0,95-fachen des Behälterumfangs, vorzugsweise dem 0,45- bis 0,9-fachen, insbesondere dem 0,65- bis 0,85-fachen, entspricht.

11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die vertikale Erstreckung der Öffnungen (42) des Filterzulaufs etwa dem 0,0001- bis 0,002-fachen des Behälterumfangs, vorzugsweise dem 0,00015- bis 0,0015-fachen, insbesondere dem 0,0002- bis 0,001-fachen, entspricht.

12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Filterzulauföffnungen (42) schlitzförmig ausgebildet sind.

13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Filterzulauföffnungen (42) einen sich von außen nach innen bspw. keilförmig verjüngenden Querschnitt aufweisen.

14. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ränder der Filterzulauföffnungen (42) einen abgerundeten Querschnitt aufweisen.

15. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass alle Filterzulauföffnungen (42) untereinander verbunden sind.

16. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung zwischen den Öffnungen (42) des Filterzulaufs und/oder zu der Zulaufleitung direkt an der Außenseite des Filtermantels (18) entlanggeführt ist.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung zwischen den Öffnungen (42) des Filterzulaufs und/oder zu der Zulaufleitung als Strömungskanal (38) etwa konstanten Querschnittes ausgebildet ist.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnitte der Zulauföffnung(en) (42) und des Strömungskanals (38) derart aufeinander abgestimmt sind, dass der durch die Zulauföffnung(en) (42) bedingte Druckabfall groß gegenüber dem Druckabfall entlang des Strömungskanals (38) ist, so dass in letzterem sich ein etwa konstanter Druck einstellen kann.

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe des Strömungskanals (38) etwa dem 2- bis 20-fachen der maximalen Höhe der Öffnungen (42) des Zulaufs, vorzugsweise dem 5- bis 15-fachen, entspricht.

20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungskanal (38) einen rechteckigen, vorzugsweise etwa quadratischen Querschnitt aufweist.

21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungskanal (38) als an der Außenseite des Filters angesetztes U- oder Hohl-Profil ausgebildet ist.

22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungskanal (38) den Filtermantel (18) vollständig umgibt.

23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass an der Außenseite des Zulauf-Strömungskanals (38) ein Anschluß (37) zum Anflanschen des Abzweigs eines Zulauf-T-Rohrs vorgesehen ist.

24. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Filtermantel (18) einen oberseitigen Überlauf (32) mit außen anschließender Überlaufrinne (33) aufweist.

25. Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass der Außensteg (34) der Überlaufrinne (33) höher als deren innere Überlaufkante (32) ist und zur Abstützung der Filterabdeckung dient.

26. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Ausströmungsöffnung (35) des Überlaufs (33) an der dem Filterzulaufanschluß (37) gegenüberliegenden Seite des Filtermantels (18) befindet.

27. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Filterablauf (30) eine Saugpumpe (47) angeschlossen ist.

28. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Filtermantel (18) außen angeordnete Versteifungsrippen aufweist.