DE1042542B

DE1042542B - Filters for cleaning fluids, especially water

Info

Publication number: DE1042542B
Application number: DEM25501A
Authority: DE
Inventors: Hermann Wienands
Original assignee: Mannesmann AG
Current assignee: Vodafone GmbH
Priority date: 1954-12-17
Filing date: 1954-12-17
Publication date: 1958-11-06

Description

Filter für die Reinigung von Flüssigkeiten, insbesondere von Wasser Es ist bei der Gewinnung von Gebrauchswasser, z. B. Fabrikationswasser, und Trinkwasser bekannt, das zu reinigende Rohwasser zunächst in große Sedimentationsbecken zwecks Ausscheidung eines Teiles der in dem Rohwasser enthaltenen Schwebe-und Sinkstoffe zu leiten, worauf das auf diese Weise vorgeklärte Rohwasser einem mit Filtermasse, z. B.Filters for cleaning liquids, especially water It is in the production of service water, z. B. manufacturing water, and drinking water known, the raw water to be cleaned first in large sedimentation basins for the purpose Elimination of part of the suspended and settling matter contained in the raw water to guide, whereupon the raw water pre-clarified in this way is fed to a filter mass, z. B.

Kiesen oder feinen Sanden, ausgefüllten Filterraum zugeführt wird, wo es bei seinem Durchtritt durch die Filtermasse von den restlichen Schwebe- und Sinkstoffen befreit wird. Das so erhaltene gereinigte Wasser würde den Anforderungen, wie sie z. B. in Fabrikationsbetrieben gestellt werden, im allgemeinen genügen. Für die Verwendung als Trinkwasser jedoch muß das vorgereinigte Wasser noch einem weiteren Beinstfilterungsprozeß unterworfen werden. Die in den einzelnen Reinigu,ngsvorrichtungen als Feinschlamm ausgeschiedenen Schwebe- und Sinkstoffe müssen in gewissen Zeitabständen entfernt werden.Gravel or fine sand is fed into the filled filter room, where it is floating and floating on its passage through the filter mass Sediment is freed. The purified water obtained in this way would meet the requirements how they z. B. are placed in manufacturing plants, are generally sufficient. For the use as drinking water, however, the pre-cleaned water must be one be subjected to further leg filtering process. The in the individual cleaning devices Suspended and suspended matter separated out as fine sludge must be removed at certain time intervals removed.

In den Sedimentationsbecken geschieht dies unter anderem durch mechanisches Ausräumen oder Ausspülen der Becken und bei den Filteranlagen durch Rückspülen der Filtermasse. Bei dem letzteren Verfahren besteht aber die Gefahr, daß ein Teil der feinen Filtermasse während des Rückspülens mit dem nach oben abgeführten Schlammwasser verlorengeht.In the sedimentation basin, this is done mechanically, among other things Emptying or rinsing the basins and, in the case of the filter systems, by backwashing the Filter mass. In the latter process, however, there is a risk that some of the fine filter material during backwashing with the sludge water discharged upwards get lost.

Ein weiterer wesentlicher Nachteil besteht hierbei darin, daß sich die durch das Rückspülen aufgewirbelte Filtermaslse nach Beendigung des Rückspülens nicht in gleichmäßiger Schichtstärke wieder in den Filterraum absetzt. Die verschiedenen Schichthöhen verursachen aber eine ungleichmäßige Filter belastung und Filterung. Dies ist in besonderem Maße bei großflächigen Filterbecken der Fall. Another major disadvantage here is that the filter mesh whirled up by the backwashing after the end of the backwashing does not settle back into the filter chamber in an even layer thickness. The different However, layer heights cause uneven filter loading and filtering. This is particularly the case with large filter basins.

Die Leistungsfähigkeit einer Filteranlage ist unter anderem proportional der Durchflußgeschwindigkeit des Wassers durch die Filtermasse und der Zeitspanne zwischen zwei Rückspülungen, die mit Laufzeit bezeichnet wird. Da die bisher üblichen Filter verhältnismäßig hohe Schüttungen der Filtermassen aufweisen, sind die Durchflußgeschwindigkeiten und die Laufzeiten und somit die spezifischen Belastungsmöglichkeiten derartiger Filter verhältnismäßig gering. The efficiency of a filter system is proportional, among other things the flow rate of the water through the filter mass and the length of time between two backwashes, which is referred to as the running time. Since the usual Filters have relatively high beds of filter media, are the flow rates and the running times and thus the specific load possibilities of such Filter relatively low.

Die Nachteile hoher Schüttungen ergeben sich daraus, daß an dem Filterungsvorgang nicht der gesamte Querschnitt der in dem Filterraum aufgeschütteten Filtermasse gleichmäßig teilnimmt, sondern hauptsächlich nur die zuoberst gelagerten Schichten. An der Oberfläche der einzelnen Körperchen der obersten Filtermassenschichten setzt sich nämlich anfangs ein Teil der Schwebestoffe und der durch Oxydation der in der Flüssigkeit gelösten Mineralien entstandenen kolloidalen Flöckchen ab. An diese anfänglichen Abscheidungen lagern sich im Verlauf des Filterungsprozesses immer neue Schwebestoffe in Kolonien an, so daß sich auf diese Weise an der Oberfläche der Filtermasse allmählich eine feine Schlamm schicht bildet, welche ihrerseits auf die nachfolgenden Schwebestoffe eine filternde Wirkung ausübt. Ein weiterer Teil der feinen Schwebestoffe gelangt durch die Flüssigkeit in die porigen Hohlräume innerhalb des körnigen Filtermaterials, wo sie sich in gleicher Weise abscheiden. Der letztere Vorgang vollzieht sich aber - wie es sich gezeigt hat - im wesentlichen nur innerhalb eines Bruchteiles der gesamten Schütthöhe der Filtermasse, so daß die unteren Filtermassenschichten bei den Schichthöhen, wie sie in den üblichen Filteranlagen zur Anwendung kommen, kaum noch an der filternden Wirkung teilnehmen. The disadvantages of high beds result from the fact that the filtering process not the entire cross-section of the filter mass heaped up in the filter space participates equally, but mainly only the uppermost layers. On the surface of the individual corpuscles of the uppermost filter mass layers sets Namely, at the beginning a part of the suspended solids and those caused by oxidation in the Minerals dissolved in liquid form colloidal flakes. To this initial deposits are deposited in the course of the filtering process always new Suspended solids in colonies, so that in this way on the surface of the Filter mass gradually forms a fine layer of sludge, which in turn increases the following suspended matter has a filtering effect. Another part the fine suspended matter gets through the liquid into the porous cavities inside the granular filter material, where they are deposited in the same way. The latter process, however - as it has been shown - essentially takes place only within a fraction of the total bed height of the filter mass, so that the lower filter mass layers at the layer heights as they are in the usual Filter systems are used, hardly participate in the filtering effect.

Es ist zwar bekannt, zur Filtrierung großer Mengen Wassers in kurzer Zeit und zum Außerbetriebsetzen einzelner Zellen mehrere Siebböden enthaltende Filterelemente parallel zu betreiben, dabei ist jedoch auch die Schichthöhe in den Filtern sehr hoch, und im wesentlichen haben diese bekannten Filter die gleichen Nachteile wie sie oben geschildert sind. While it is known to filter large amounts of water in a short time Time and for putting individual cells out of operation, filter elements containing several sieve trays to operate in parallel, but the layer height in the filters is also very high high, and essentially these known filters have the same disadvantages as they are described above.

Weiterhin ist bekannt, mehrere Filter übereinander unter Freilassung eines Luftraumes anzuordnen. Dabei sind jedoch auch die Filterschichten in den einzelnen Abteilungen sehr hoch und haben die entsprechenden Nachteile. It is also known to release several filters one above the other to arrange an airspace. However, the filter layers are also in the individual Departments very high and have the corresponding disadvantages.

Alle geschilderten Mängel werden gemäß der Erfindung dadurch behoben, daß der Filterraum durch eine Vielzahl von dicht nebeneinander und übe-reinander lose angeordneten Filterkästen gebildet ist, von denen jeder mehrere im Abstand voneinander liegende dünne Schichten der Filtermasse zwischen mehreren im Abstand übereinander angeordneten wasserdurchliissigen, z. B. siebartig ausgebildeten Böden enthält und jeder nach oben durch Siebe verschlossen ist. According to the invention, all of the deficiencies described are eliminated by that the filter space by a multitude of close to each other and one above the other loosely arranged filter boxes is formed, each of which is several at a distance thin layers of the filter material lying apart from one another between several at a distance superimposed water-permeable, z. B. sieve-like contains trained floors and each is closed at the top by sieves.

In der Zeichnung ist eine Ausführungsform gemäß der Erfindung dargestellt, und zwar in Abb. 1 im Längsschnitt und in Abb. 2 im Querschnitt durch einen Filter. In the drawing, an embodiment according to the invention is shown, namely in Fig. 1 in longitudinal section and in Fig. 2 in cross section through a filter.

Von dem Filterraum 6 sind durch die Wand 12 die beiden Kanäle 2 und 4 abgeteilt, welche durch die Zwischenwand 3 bis auf eine untere Durchflußöffnung voneinander getrennt sind. Die von oben her zufließende Rohflüssiglieit tritt über den Prallboden 1 zunächst in den Kanal 2. wird durch die untere Durchfiußöffnung in den Kanal 4 geleitet, steigt in diesem wieder nach oben und gelangt über die Verteilerrinne 5 in den Filterraum 6. Auf diese Weise wird ein ruhiger Einlauf in den Filterraum erzielt. Dieser ist ausgefüllt durch die Filterkästen 8, in denen sich auf den Siebböden 13 die einzelnen Filtermassenschichten 14 befinden. Nach oben hin sind die Filterkästen durch die Siebe 7 verschlossen. Die zu reinigende Flüssigkeit durchfließt die einzelnen Filtermassenschichten von oben nach unten, wobei sich auf ihnen die Schwebe- und Sinkstoffe abscheiden. Die gereinigte Flüssilieit tritt darauf in den Sammelraum 9, steigt durch den von dem Filterraum abgetrennten Kanal 10 wieder nach oben und wird durch die Rinne 11 abgeführt. From the filter space 6, the two channels 2 and are through the wall 12 4 divided, which through the partition 3 except for a lower flow opening are separated from each other. The raw liquid flowing in from above passes over the baffle plate 1 first into the channel 2. is through the lower flow opening Passed into channel 4, rises again in this and reaches the Distribution channel 5 into the filter chamber 6. In this way, a smooth inlet into achieved the filter space. This is filled in by the filter boxes 8 in which the individual filter mass layers 14 are located on the sieve trays 13. To The filter boxes are closed at the top by the sieves 7. The one to be cleaned Liquid flows through the individual filter mass layers from top to bottom, suspended matter and sediment are deposited on them. The purified liquid then enters the collecting space 9, rises through the one separated from the filter space Channel 10 back up and is discharged through the channel 11.

Für das Riickspülen der Filtermasse wird Preßluft oder gereinigtes Preßwasser in an sich bekannter Weise durch die mit Düsen versehenen Rohrleitungen 15 in die Filterkästen geleitet. Dadurch werden die Filtermassenschichten aufgewirbelt, wobei sich die an ihnen haftenden Schlammengen ablösen. Die Siebe 7 bewirken, daß während des Rückspülens keine Filterkörperchen aus den Filterkästen entweichen und somit verlorengehen können. Der gelöste Schlamm wird in bekannter Weise über die Rinne 5 abgeführt. Das sich unter den Siebkästen bei Wiederbeginn der Filterung sammelnde Erstflltrat, das teilweise noch mit restlichen Schlammengen verunreinigt ist, wird aus dem Raum 9 durch die Rohrleitung 16 abgeführt. For backwashing the filter material, compressed air or purified air is used Press water in a manner known per se through the pipelines provided with nozzles 15 passed into the filter boxes. As a result, the filter mass layers are whirled up, whereby the sludge adhering to them peel off. The sieves 7 have the effect that no filter bodies escape from the filter boxes during backwashing and thus can be lost. The dissolved sludge is in a known manner on the Channel 5 discharged. That is under the sieve boxes when the filtering starts again collecting first fill, which is partly still contaminated with remaining amounts of sludge is, is discharged from the space 9 through the pipe 16.

Gegenüber den bisher bekannten Vorrichtungen weist der erflndungsgemäße Stufenfilter folgende wesentlichen Vorteile auf: Bei gleicher Gesamtmenge an Filtermasse bewirkt der Stufenfilter eine bedeutend bessere Reinigung der Flüssigkeiten, weil sich auf jeder einzelnen Filtermassenschicht eine aus den Schwebestoffen bestehende Schlammschicht bildet, die eine von Schicht zu Schicht sich steigernde filternde Wirkung ausübt. Der Filterraum wird durch die Aufteilung in einzelne dünnere Schichten der Filtermasse wirksamer ausgenutzt. Die Durchlaufgeschwindigkeit und damit die anfallende Menge an gereinigter Flüssigkeit pro Zeiteinheit wird erhöht, weil die an der Filterung nicht mehr teilnehmenden und den Durchfluß hemmenden Filtermasseschichten, die bei dem relativ hohen Kiesschüttungen in den bisher bekannten Filtereinrichtungen vorliegen, nunmehr in Fortfall kommen. Für nachgeschaltete Feinstfilter-Magen ergeben sich längere Laufzeiten, weil in dem erfindungsgemäßen Stufenfilter die Vorfilterung wesentlich intensiver erfolgt als bisher und daher nur noch sehr geringe Mengen an feinen Schwebstoffen zu den Feinstfiltern übertreten. Von nicht zu unterschätzender Bedeutung ist fernerhin die Tatsache, daß durch die besondere Ausbildung der käfigartigen Filterkästen keine Filtermaterialien bei noch so hohen Rückspülgeschwindigkeiten aus dem Filterraum entweichen können und daß die Filtermasse nach beendigter Rückspülung in gleichmäßiger Schichtstärke sich wieder auf den einzelnen siebartigen Böden absetzt, wodurch eine gleichmäßige Belastung der gesamten Filterfläche gewährleistet wird. Compared to the previously known devices, the inventive Step filter has the following essential advantages: With the same total amount of filter mass the step filter causes a significantly better cleaning of the liquids because one from the Existing suspended matter Forms a layer of sludge, which is a filtering layer that increases from layer to layer Has an effect. The filter space is divided into individual, thinner layers the filter material used more effectively. The throughput speed and thus the amount of purified liquid per unit of time is increased because the layers of filter material that no longer take part in the filtering and that impede the flow, those with the relatively high gravel fillings in the previously known filter devices exist, now come in discontinuation. For the downstream fine filter stomach longer running times because the pre-filtering in the step filter according to the invention takes place much more intensively than before and therefore only very small amounts of fine suspended solids pass over to the ultra-fine filters. Not to be underestimated Another importance is the fact that the special design of the cage-like Filter boxes do not have any filter materials, no matter how high the backwash speeds can escape from the filter chamber and that the filter material after backwashing is complete settles on the individual sieve-like floors again in an even layer thickness, whereby an even load of the entire filter surface is guaranteed.

Claims

PATENT CLAIM Filters for cleaning liquids, in particular of water, with several superimposed filter layers, characterized in that that the filter space by a multitude of close together and one above the other loosely arranged filter boxes is formed, each of which is several at a distance thin layers of the filter material lying apart from one another between several at a distance water-permeable, e.g. B. sieve-like soils and each one is closed at the top by sieves.

Documents considered: German Patent No. 832596; British Patent Nos. 12072 of 1895, 11,049 of 1898; French Patent Nos. 425 616, 417 115; U.S. Patent No. 2,154 167, 866 433, 590 868.