DE1411736B - Filtrierapparat mit automatischer Rückspülung - Google Patents

Description

1 2

Die Erfindung bezieht sich auf einen ventillosen, 31 verbunden, in dem sich ein Überlaufwehr 32 beautomatisch arbeitenden, gravimetrischen Filtrier- findet. Ein Einlaßrohr 33 ist mit einem Flüssigkeitsapparat der in der USA.-Patentschrift 2 879 891 dar- abschluß 34 und einem von Hand einstellbaren gestellten und beschriebenen Art. In einem derarti- Schließventil 35 versehen. Das Rohr 33 führt von gen Apparat wird das Rückspülen automatisch mit- 5 dem Kasten 31 zum oberen Abschnitt der Filterkamtels eines Siphons eingeleitet. Es ist nun festgestellt merlö. Eine Ablaufleitung 36 ist mit der Ablaufworden, daß bei verhältnismäßig niedrigen Filtrier- kammer 15 verbunden und hat eine offene Oberseite, geschwindigkeiten der Siphon nicht immer einwand- die etwa bis zur gleichen Ebene reicht wie die Oberfrei arbeitet, so daß Störungen bei der zwangläufigen seite des Behälters 10. Aus dem oberen Abschnitt Einleitung des Rückspülvorganges auftreten. io der Ablaufleitung 36 wird das gefilterte Wasser über

Mit der Erfindung wird ein abgeändertes Rück- das Auslaßrohr 37 durch natürliches Gefälle einer

spülrohr geschaffen, das eine zwangläufige und Verwendungsstelle, beispielsweise einem Klärbrun-

sichere Einleitung der Rückspülstufe herbeiführt, nen, zugeführt.

selbst wenn sich die Filtriergeschwindigkeit über Ein Rückspülrohr 40 ist mit der Decke 14 verbun-

weite Größenbereiche ändert. 15 den und stellt eine Verbindung mit dem Oberteil der

Der automatisch arbeitende gravimetrische FiI- Filterkammer 16 her. Eine an der Decke 14 angetrierapparat mit einer Filterkammer, mit einem un- brachte Prallwand 41 zwingt die in das Rohr 40 einteren Ablauf für diese Filterkammer, mit einem fließende Flüssigkeit, nahe der Decke 14 in waage-Rückspülwasserspeicherraum mit einer offenen Ober- rechter Richtung zu fließen. Das Rückspülrohr 40 seite oberhalb dieser Filterkammer, mit einem Rohr 20 hat einen nach oben gerichteten Rohrabschnitt 42, oder mehreren Rohren, die den Ablaufraum und den der zuerst lotrecht verläuft und dann mit einem unteren Abschnitt des Rückspülwasserspeicherrau- schrägliegenden Rohrabschnitt 43 nach oben zu einem mes verbindet, mit einem Einlaßrohr, das von einer Umkehrkrümmer 44 gerichtet ist. Von dem Umkehr-Quelle der zu filtrierenden Flüssigkeit zu einem krümmer 44 verläuft das Rückspülrohr 40 über einen oberen Abschnitt der Filterkammer verläuft, mit 25 Reduzierstutzen 49 in einen nach unten gerichteten einer Auslaßleitung, die sich aus dem unteren Ab- Rohrabschnitt 45, der einen etwas kleineren Durchlaufraum nach oben erstreckt und ein oberes offenes messer hat und in einem Vorratssumpf 46 endet, der Ende etwa an der Ebene der Oberseite des Rückspül- auf einer Ebene liegt, die sich unterhalb des Spülwasserspeicherraumes aufweist, mit einem für die Wasserspeicherraumes 17 befindet. Der Vorratssumpf gefilterte Flüssigkeit bestimmten Auslaßrohr, das mit 30 46 hat einen Auslaß 47, der zu einer Verwendungsder Ablaufleitung verbunden ist und dessen höchster stelle für Abwasser führt und ist mit einem Überlauf-Abschnitt an einer Ebene nahe, jedoch unter der wehr 48 versehen, so daß das untere Ende des lot-Oberseite des Rückspülwasserspeicherraumes liegt, rechten Rohrabschnittes 45 des Rückspülrohres 40 in mit einem Abwassersumpf, der in einer Ebene liegt, Wasser eintaucht und geschlossen wird. Am unteren die sich unterhalb des Rückspülwasserspeicherrau- 35 Ende des lotrechten Rohrabschnittes 45 befindet sich mes befindet, und mit einem Rückspülrohr, das mit ein Rückspülwasserregler 50, der aus einem becherder Oberseite des Rückspülwasserspeicherraumes formigen Gehäuse 51 mit einem Ablenkkegel 52 beverbunden ist, wobei dieses Rückspülrohr einen Um- steht. Mehrere Gewindestangen 53 sind an dem Gekehrkrümmer hat, der oberhalb der oberen Seite des häuse 51 angeschweißt. Die Gewindestangen 53 tra-Rückspülwasserspeicherraumes liegt, ferner sich ein 40 gen an ihren oberen Enden Gewindemuttern 54, die Rohrabschnitt dieses Rückspülrohres aus der Filter- auf einem Flansch 55 aufliegen, der am lotrechten kammer nach oben zu dem Umkehrkrümmer er- Rohrabschnitt 45 angeschweißt ist.
streckt, und ferner sich ein Rohrabschnitt von dem Ein Entlüftungsrohr 57 ist mit seinem einen Ende Umkehrkrümmer nach unten erstreckt und in diesem mit dem Umkehrkrümmer 44 verbunden und endet Abwassersumpf endet, ist dadurch gekennzeichnet, 45 mit seinem anderen Ende innerhalb eines Gehäuses daß der nach unten gerichtete Rohrabschnitt eine 58, das im unteren Abschnitt des Speicherraumes 17 innere Querschnittsfläche hat, die gleich 0,2 bis angeordnet und am Entlüftungsrohr 57 mittels einer 0,4 % der Querschnittsfläche der Filterkammer ist, Konsole 59 befestigt ist.

wobei der nach oben verlaufende Rohrabschnitt eine Im Zuführrohr eines Ejektors 60 befindet sich ein innere Querschnittsfläche hat, die mindestens 40 °/o 50 Y-förmiges Rohrverbindungsstück 61, das an einer größer ist als die Querschnittsfläche des nach unten hohen Stelle des Zuführrohres an einer Ebene angegerichteten Rohrabschnittes. ordnet ist, die sich in einem kleinen Abstand unter-

Der Behälter 10 hat eine Seitenwand 11, eine halb des Rohrkrümmers 44 befindet. Ein nach oben Bodenwand 12, eine Zwischenwand 13 und eine gerichteter Rohrschenkel 62 verbindet den nach oben Decke 14. Auf diese Weise wird in dem Behälter 10 55 gerichteten Rohrabschnitt 42 des Rückspülrohres 40 eine untere Ablaufkammer 15, eine in der Mitte lie- mit dem Y-förmigen Rohrverbindungsstück 61, und gende Filterkammer 16 und eine obere Spülwasser- ein nach unten gerichteter Rohrschenkel 63 verbinspeicherkammer 17 gebildet. Rohre 18, die an den det das Y-förmige Verbindungsstück 61 mit dem Zwischenboden 13 und die Decke 14 angeschweißt Ejektor 60. Ein Entlüftungsrohr 64 verbindet das sind, verbinden die untere Ablaufkammer 15 und die 60 Rohrverbindungsstück 61 und den Umkehrkrümmer Spülwasserspeicherkammer 17. Innerhalb der Filter- 44. Ein Saugrohr 65 führt von dem Ejektor 60 zu kammer 16 befindet sich ein Bett 19 aus Sand oder dem Umkehrkrümmer 44. Ein Ablaufrohr 66 für den einem anderen körnigen Material, das von dem Zwi- Ejektor 60 endet innerhalb des Vorratssumpfes 46 schenboden 13 getragen wird, der mehrere Filter- unterhalb der oberen Seite des Überlaufwehres 48.
düsen 20 aufweist. Die Filterdüsen 20 sind Vorzugs- 65 Erfindungsgemäß hat die innere Querschnittsfläche weise scheibenförmig, wie sie aus der USA.-Patent- des nach unten gerichteten Rohrabschnittes 45 gleich schrift 2 743 016 bekannt sind. Ein Zuführrohr 30 0,2 bis 0,4 °/o der Querschnittsfläche der Filterfür das zu filtrierende Wasser ist mit einem Kasten kammer 16, wobei der nach oben verlaufende

3 . 4

Rohrabschnitt 42, vorzugsweise einschließlich des laßrohr 33 und auch in den Rohren 43 und 62 all-

Umkehrkrümmers 44, mit einer Querschnittsfläche mählich an.

versehen ist, die mindestens 40 % größer als die Sobald der im Rohr 62 befindliche Spiegel die

Querschnittsfläche des nach unten gerichteten Rohr- Ebene des Y-förmigen Rohrverbindungsstückes 61

abschnittes 45 ist. Es besteht zwar keine kritische 5 erreicht hat, strömt Wasser über die Rohre 62 und 63

obere Grenze für den Durchmesser des nach oben zum Ejektor 60 und von dort über das Rohr 66 in

gerichteten Rohrabschnittes 42, doch ist es weder den Sumpf 46. Alle in das Rohr 62 gelangenden Luftvorteilhaft noch wirtschaftlich günstig, wenn dieser Wäschen werden in dem Rohrverbindungsstück 61

Durchmesser um mehr als etwa 70 °/o größer als der freigegeben und störmen über das Entlüftungsrohr;

Durchmesser des nach unten gerichteten Rohr- io 64 in den Umkehrkrümmer 44. Der in dem Ejektor

abschnittes gemacht wird. Als Beispiel sei folgendes 60 erzeugte Sog saugt Luft aus dem Umkehrkrümmer,

gegeben: 44 über das Rohr 65 und fördert die Luft in den

Bei einem Filterapparat, dessen zylindrische FiI- Sumpf 46. Es wird auf diese Weise ein Teilvakuum terkammer 16 einen Durchmesser von 3 m (d. h. erzeugt, das in dem Rückspülrohr 40 zwischen dem einer waagerechten Querschnittsfläche von 7,2 m²) 15 in dem schrägliegenden Rohrabschnitt 43 vorhandeaufweist, hat der nach unten gerichtete Rohrab- nen Spiegel und dem Sumpfspiegel in Rohrabschnitt schnitt 45 erfindungsgemäß einen Durchmesser von 45 eingeschlossen ist. Durch dieses Teilvakuum wer-^: 15,24 cm, d. h. eine innere Querschnittsfläche von den die Spiegel sowohl in dem schrägliegenden Rohr-" 0,0182 m². Der nach oben gerichtete Rohrabschnitt abschnitt 43 als auch in dem lotrechten Abschnitt 45 42 hat hierbei einen Durchmesser von 25,4 cm (in- 20 des Rückspülrohres 40 gehoben. Sobald der im riere Querschnittsfläche von 0,050 m²). Die innere schrägliegenden Rohrabschnitt 43 vorhandene Spie-^: Querschnittsfläche des nach unten gerichteten Rohr- gel den Umkehrkrümmer 44 erreicht hat, fließt Was-; abschnittes 45 ist also gleich 0,25 %> der Quer- ser über den Umkehrkrümmer 44 und den Reduzier-' schnittsfläche der Filterkammer 16, und die innere rohrstutzen 49 in den nach unten gerichteten Rohr-Querschnittsfläche des nach oben gerichteten Rohr- 25 abschnitt 45. Der Ejektor 60 saugt weiterhin Luft aus' abschnittes 42 ist 176 % größer als die Querschnitts- dem Umkehrkrümmer 44 ab, und sobald der größte fläche des nach unten gerichteten Rohrabschnittes Teil der Luft auf diese Weise abgesaugt worden ist, 45. Der Durchmesser des Rohrabschnittes 42 ist um füllt sich das Rückspülrohr 40 im wesentlichen volletwa 67 °/o größer als der Durchmesser des Rohr- ständig mit Wasser und arbeitet dann als Siphon abschnittes 45. Alle diese Abmessungen liegen inner- 3° oder Saugheber.

halb der beanspruchten Relation der drei Quer- Das Wasser strömt nun aus dem Speicherraum 17

schnittsflächen. über die Rohre 18 in die untere Ablaufkammer 15,

Zur Beschreibung der Arbeitsweise des Filtrier- dann nach oben über die Filterdüsen 20 und das Bett

apparates sei angenommen, daß das Filter sich in 19 um die Prallwand 41 herum über das Rückspül-

einem normalen Filterbetrieb befindet und Schwebe- 35 rohr 40 in den Sumpf 46 und dann über das Wehr 48

stoffe aus einem Wasservorrat entfernen soll. Der in das Auslaßrohr 47. ;

Spiegel im Speicherraum 17 ist durch die Linie OL Der Rückspülwasserregler 50 wird anfangs durch,

angedeutet. Dieser Spiegel bleibt praktisch gleich Verstellen der Muttern 54 so eingestellt, bis die

hoch, da er nur kleinen Änderungen auf Grund von gewünschte Rückspülgeschwindigkeit oder -menge

Wechseln in der Strömungsgeschwindigkeit oder 40 durch teilweises Bedecken des unteren Endes des lot-

-menge durch den Apparat hindurch und Wechseln rechten Rohrabschnittes 45 erhalten wird. Diese StröX

in dem Fließwiderstand im Wasserauslaßrohr 37 für mungsgeschwindigkeit ist am Beginn des Rückspül-,

filtriertes Wasser unterworfen ist. Der Spiegel im Ein- Vorganges größer und nimmt allmählich ab, wenn

laßrohr 33 ist durch die Linie IL angegeben. Der der Spiegel im Speicherraum 17 sinkt, da hierdurch

Höhenunterschied zwischen den Spiegeln OL und IL 45 die wirksame Druckhöhe des Siphons im RückspüK

ist der in dem Apparat vorhandene Druckhöhenver- rohr verringert wird. Wird beispielsweise Sand als

lust, der in der Hauptsache durch das Filterbett 19 Filtermittel verwendet, dann beginnt die Rückspül-

entsteht. Der Wasserspiegel in dem Rückspülrohr 40 menge bei etwa 810 Liter je m² je Minute und sinkt

und in dem schrägliegenden Ejektorzuführrohr 62 ist allmählich auf etwa 405 Liter je m² je Minute an der.

im wesentlichen der gleiche wie in dem Einlaßrohr 50 Filterbettfläche nahe dem Ende der Rückspülstufe.

33, da diese Rohre über den oberen Abschnitt der Eine derartig sich verringerte Rückspülmenge ist

Filterkammer 16 in Verbindung stehen. Der Spiegel wirksamer als die bisher allgemein verwendete gleich-

im Einlaßrohr 33 ist infolge der verhältnismäßig klei- förmige Spülmenge. Der höhere Anfangsstrom hebt

nen Reibungsverluste im Rohr 33 etwas höher. schnell das Filtermaterial und dehnt dessen Raum·

Das über das Zuführrohr 30 einströmende Wasser 55 bedarf um etwa 50 °/o aus, wobei eine größere Anfließt über das Überlaufrohr 32 in das Einlaßrohr 33 fangswirbelung geschaffen wird, durch die ein gründ- und über das offene Ventil 35 in den oberen Ab- liches Waschen und Reinigen des Filtermittels erfolgt.' schnitt der Filterkammer 16, dann durch das Bett 19 Die am Ende des Rückspülvorganges vorhandene hindurch und über die Filterdüsen 20 in die untere niedrigere Strömungsmenge klassiert das Filtermittel Ablauf kammer 15. Dann fließt das Wasser über die 60 und läßt es gleichmäßig und glatt absetzend In der-Ablaufleitung 36 in das Auslaßrohr 37 für filtriertes artigen gravimetrischen Filtern ist zur Erzeugung des' Wasser. Rückspülstromes eine nur begrenzte Druckhöhe ver-

Bei fortgesetztem Filtern sammeln sich Fremdstoffe . fügbar, die durch den Höhenunterschied zwischen

auf der Oberseite des Bettes 19 und innerhalb des dem Wasserspiegel in dem Sumpf 46 und der Ebene Bettes 19. Der Druckhöhenverlust über das Filter 65 OL in dem Speicherraum 17 gegeben ist. Aus prak-

erhöht sich, und da der Spiegel OL im Speicherraum tischen Gründen beträgt bei mit Wasser gefülltem 17 und in der Auslaßleitung 36 im wesentlichen Speicherraum 17 der Unterschied zwischen den Spiegleich hoch bleibt, steigt der Spiegel IL in dem Ein- geln für gewöhnlich 3,6 m. Dies ist die zur Verfügung

stehende Druckhöhe zur Überwindung der Reibungsverluste des Rückspülstromes über die Rohre 18, die Filterdüsen 20, das Bett 19 und das Rückspülrohr 40. Zur Erzielung der erwähnten gewünschten Anfangsrückspülgeschwindigkeit von 810 Liter je m² je Minute ist es bisher üblich, das Rückspülrohr 40 verhältnismäßig groß auszuführen, und zwar mit einer Innenquerschnittsfläche von etwa 0,4 bis 1,0 % dei waagerechten Querschnittsfläche der Filterkammer 16. Beispielsweise wurde bei einer zylindrischen FiI-terkammer von 3 m Durchmesser bisher ein Rückspülrohr verwendet, das einen gleichförmigen Durchmesser von 25,4 cm (0,7 % der Filterkammerfläche) auf seiner gesamten Länge hatte. In der nachstehenden Beschreibung wird das Verhalten eines derartigen bekannten Filterapparates beim Einleiten der Rückspülstufe mit dem Verhalten eines ähnlichen erfindungsgemäßen Filtrierapparates verglichen, in welchem der Durchmesser des nach unten gerichteten Rohrabschnittes des Rückspülrohres 40, wie in dem Beispiel oben angegeben, auf 15,24 cm verkleinert worden ist.

Das Einleiten der Rückspülstufe in einer derartigen Apparatur erfordert immer eine gewisse Zeit, die in zwei getrennte Perioden unterteilt werden kann. Die erste Periode beginnt, wenn der im Rohr 62 vorhandene Spiegel bis zum Rohrverbindungsstück 61 gestiegen ist und das Wasser mit seinem Abfluß über den Ejektor 60 beginnt, der Luft aus dem Rückspülrohr 40 über das Rohr 65 absaugt. Diese Periode endet nach wenigen Minuten, und es beginnt dann die zweite Periode, sobald das in dem schrägliegenden Rohrabschnitt 43 befindliche Wasser bis zum Umkehrkrümmer 44 gestiegen ist und zu fließen beginnt, und zwar zuerst ziemlich langsam und tropfenweise über den Reduzierrohrstutzen 49 in den nach unten gerichteten Rohrabschnitt 45. Die zweite Periode endet, wenn sich das Rückspülrohr 40 bis oben gefüllt hat und mit seiner Arbeit als Siphon beginnt, so daß nun tatsächlich die Rückspülstufe eingeleitet wird. Die Dauer dieser zweiten Periode hängt von der Geschwindigkeit oder Menge ab, mit der das Wasser gefiltert wird, denn das über den Umkehrkrümmer 44 während dieser Periode tropfenweise rinnende Wasser ist nur ein Teil dieser Menge. Bei den bekannten Vorrichtungen mit einem Rückspülrohr von durchweg gleichem Durchmesser dauerte diese Periode 10 bis 20 Minuten bei einer Filtriermenge von 81 Liter bis 122 Liter je m² je Minute, jedoch tröpfelte das Wasser bei einer Filtermenge von 56,7 Liter je m² je Minute oder weniger etwa eine Stunde lang oder länger immer weiter, ohne daß die Rückspülung eingeleitet wurde. Hat dagegen das Rückspülrohr erfindungsgemäß einen nach unten gerichteten, im Durchmesser verkleinerten Rohrabschnitt, dann dauert diese zweite Periode etwa 10 Minuten bei Filtriermengen von 40 Liter bis 81 Liter je m² je Minute und dauert nur etwa 15 Minuten bei einer Filtriermenge, die nur 20 Liter je m² je Minute beträgt. Mit der erfindungsgemäßen Verbesserung wird also auf diese Weise eine zwangläufige und verhältnismäßig schnell einsetzende Einleitung des Rückspulens über einen großen Filtriermengenbereich erhalten. Dieser Vorteil wird erreicht, ohne daß der Rückspülstrom unter die gewünschte Anfangsmenge von etwa 810 Liter je m² je Minute verringert wird. Wird das Rückspülrohr 40 auf seiner gesamten Länge mit dem verringerten Durchmesser des nach unten gerichteten Rohrabschnittes 45, z. B. 15,24 cm versehen, dann würde der Reibungsverlust so groß sein, daß die Rückspülmenge oder -geschwindigkeit merkbar verringert wird.

Sobald das Rückspülen eingeleitet worden ist, arbeitet die Vorrichtung in bekannter Weise weiter.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Automatisch rückspülbarer Filtrierapparat mit einer Filterkammer, mit einem unteren Ablauf für diese Filterkammer, mit einem Rückspülwasserspeicherraum mit einer offenen Oberseite oberhalb dieser Filterkammer, mit einem Rohr oder mehreren Rohren, die den Ablaufraum und den unteren Abschnitt des Rückspülwasserspeicherraumes verbinden, mit einem Einlaßrohr, das von einer Quelle der zu filtrierenden Flüssigkeit zu einem oberen Abschnitt der Filterkammer verläuft, mit einer Auslaßleitung, die sich aus dem unteren Ablaufraum nach oben erstreckt und ein oberes offenes Ende etwa an der Ebene der Oberseite des Rückspülwasserspeicherraumes aufweist, mit einem für die gefilterte Flüssigkeit bestimmten Auslaßrohr, das mit der Ablaufleitung verbunden ist und dessen höchster Abschnitt an einer Ebene, nahe jedoch unter der Oberseite des Rückspülwasserspeicherraumes liegt, mit einem Abwassersumpf, der an einer Ebene liegt, die sich unterhalb des Rückspülwasserspeicherraumes befindet, und mit einem Rückspülrohr, das mit der Oberseite des Rückspülwasserspeicherraumes verbunden ist, wobei dieses Rückspülrohr einen Umkehrkrümmer hat, der oberhalb der oberen Seite des Rückspülwasserspeicherraumes liegt, ferner sich ein Rohrabschnitt dieses Rückspülrohres aus der Filterkammer nach oben zu dem Umkehrkrümmer erstreckt, und ferner sich ein Rohrabschnitt von dem Umkehrkrümmer nach unten erstreckt und in diesem Vorratsbehälter endet, dadurch gekennzeichnet, daß der nach unten gerichtete Rohrabschnitt (45) eine innere Querschnittsfläche hat, die gleich 0,2 bis 0,4% der Querschnittsfläche der Filterkammer (16) ist, wobei der nach oben verlaufende Rohrabschnitt (42) eine innere Querschnittsfläche hat, die mindestens 4O°/o größer ist als die innere Querschnittsfläche des nach unten gerichteten Rohrabschnittes (45).

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Umkehrkrümmer (44) und dem nach unten gerichteten Rohrabschnitt (45) ein Reduzierrohrverbindungsstück (49) vorgesehen ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen