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Anlage zur Steuerung von Filtration und Rückspülung mehrerer in einzelnen
Behältern untergebrachten Filtereinheiten Die Erfindung betrifft eine Anlage zur
Steuerung von Filtrat ion und Rückspülung mehrerer in einzelnen Behältern untergebrachten
Filtereinheiten, welche Ionenaustauschermaterial oder ein anderes, verfahrensmäßig
gleich zu behandelndes Material zur Filtrierung verwenden, mit einem den Rohwassereintritt
und den Spülwasserabfluß in einstellbarer Reihenfolge regelnden Steuerorgan, das
die einzelnen Filtereinheiten naeheinander zur Rückspü'lug freigibt.
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Es ist bereits ein ununterbrochen arbeitender Druckzellenfilter mit
im Kreis angeordneten ortsfesten Zellen bekannt, dessen Merkmale im wesentlichen
der eingangs genannten Gattung entsprechen.
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Der bekannte Druckzellenfilter findet insbesondere Verwendung für
die Filterung von Flüssigkeiten unter Druck, aus denen die in diesen enthaltenen
festen Stoffe in gepreßter Kuchenform bei einer möglichst großen Mengenlenstung
gewonnen werden sollen. Dabei erfolgt die Steuerung der gesamten Betriebsvorgänge
des Druckzellenfilters durch ein unterhalb der Filterzellen angeordnetes mehrwegige-s
Zentralsteuerorgan. Dieses Steuerorgan vermittelt nicht nur die Steuerung der Filtration
unter Zuführung der unter Druck gehaltenen Rohflüssigkeit, Abführung des Filtrats
und die Reinigung der Filterkörper, sondern auch die erforderliche Überleitung des
Rohflüssigkeitsinhalts der den Filterbetrieb beendenden Zelle in die von den Filterrückständen
ausgeräumte und wieder in Betrieb gehende Zelle und besonders auch die Austragung
der in Kuchenform gepreßten Filterrückstände durch einen entsprechend weiten zentralen
Auslauf.
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Die vorstehend beschriebene bekannte Filtervorrichtung und. weitere
einschlägige, zum Stand der Technik g. ehörende. Filter sind jedoch viel zu kompliziert,
als daß sie im technischen Großverfahren Anwendung finden könnten. Die bekannten
Filteranlagen sind mit Kreislauf- bzw. Umkehrströmungen versehen, die einen großen
Druckverlust sur Folge hahen und daher insbesondere bei größeren Anlagen für hohe
Durchsatzmengen ungeeignet sind. Je mehr Kanäle eine derartige Filteranlage be sitzt
und je verwickelter die Strömungsführung ist, desto
mehr Gefahr
besteht, daß sich die Kanäle im Laufe der Zeit zusetzen, die Anlage oftmals gereinigt
und hierzu stillgelegt werden muß. Gerade bei Filteranlagen ist es aber erforderlich,
daß sie vielfach über lange Zeitraum hinweg einwandfrei arbeiten, ohne daß die Möglichkeit
besteht, in größerem Umfange Wartungsarbeiten durchzuführen.
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Bekannt sind auch Filtereinrichtungen mit Steuerköpfen, welche nur
im Gußverfahren hergestellt werden können und die Filtereinheiten kerzengleich tragen.
Diese Anlagen, die außerdem noch von Hand umgestellt werden müssen, sind für den
technischen Großeinsatz ebenfalls ungeeignet. Durch die Ausbildung des Steuerteiles
als Gußteil wird auch die Zugänglichkeit der einzelnen Teile erschwert, wenn nicht
gar ummöglich gemacht.
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Bei einer anderen bekannten Pilteranlage steht - wie bei einer Kläranlage
- die Rohflüssigkeit unter atmosphärischem Druck.
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Der Durchsatz einer solchen Filteranlage ist nicht sehr hoch anzusetzen,
und die viren und großen bewegten Teile sind für einen rationellen Einsatz ungeeignet.
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Eine Anschwemmfilteranlage, bei der die Strömung im großen und ganzen
auch in Längsrichtung des Behälters erfolgt, ist ebenMlls bekannt. Das Hindurchtreten
der Flüssigkeit durch lotrecht aufgestellte Pilterwände bedingt jedoch im Bereich
dieser Filterwände eine waagerechte Strömung, die innerhalb
des
Mittelrohres wieder in eine Strömung in Längsrichtung des Behälters übergeht. Der
Betrieb eines solchen Filters ist verwickelt und. muß auch als zeitraubend angesehen
werden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine über große Zeiträume
hinweg mit geringstmöglichem Aufwand zu betrei bende Filteranlage von einfachster
Bauart und mit hohem Durchsatz zu schaffen.
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Die Lösung geschieht nach der Erfindung durch eine Anlage der eingangs
erwähnten Gattung, die durch ein im Filtrataustritt liegendes zweites Steuerorgan,
das sowohl das Filtrat sammelt als Ih die Rückspülflüssigkeit verteilt, gekennzeichnet
ist. Hiermit können verschiedene, durch die Aufgabenstellung gegebene Voraussetzungen
erfüllt werden Zunäede. muß die Anlage so ausgebildet werden daß sie auch als Großanlage
gebaut werden kann. Dieser Forderung wird durch die räumliche Trennung der einzelnen
Filtereinheiten untereinander und von der Steueranlage entsprochen, ad so ist es
möglich, die Behälter ausreichend groß zu dimensionieren, die Steueranlage aber
nur nach Zufluß und Abfluß auszulegen. Diese Anordnung ist ferner dazu geeignet,
sehr einfache, genormte Behälterformen zu verwenden. Die Steuerung der Regenerations-
Wasch- und Spülvorgänge nach der Erfindung erlaubt es, Ionenaustausch-Anlagen mit
geringeren Füllmengen zu betreiben, als es nach den bekannten Verfahren möglich
ist, da eine Wiederbelebung einer Filtereinheit
in kUrzerer Zeitspanne
als bisher und ohne Betriebsunterbrechung der ganzen Anlage erfolgen kann.
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Nach einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß an den
absperrbaren Spülflüssigkeitsabfluß ein ebenfalls absperrbarer Zufluß für das Lösungsmittel
zur Aufladung eines Pilterbehälters angezweigt ist. Weiterhin kann das zweite Steuerorgan
in an sich bekannter Weise als Steuerkopf ausgebildet sein, der mit einer vorzugsweise
motorisch antreibbaren Steuereinrichtung ausgerüstet ist, welche nacheinander die
einzelnen Filtereinheiten bedient, und das zweite Steuerorgan kann einen Lösungsmittel-und
Waechwa.serabfluß aufweisen.
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Schließlich wird erfindungsgemäß noch vorgeschlagen, daß zwischen
dem Steuerorgan und jedem Filterbehälter ein $Dreiwegschieber mit abgezweigtem,
durch ein Ventil absperrbarem Direktabfluß geschaltet ist.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wiedergegeben,
welches nachatehend beschrieben wird. Es zeigen: Fig. 1 die Anlage im senkrechten
Schnitt nach der Linie 1 - 1 der Fig. 2,
Fig. 2 die Anlage im waagerechten
Schnitt nach der Linie II - II der Fig. 1, Fig. 3 - 8 schematische Darstellungen
des Betriebsablaufes der Anlage.
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Ein Steuerkopf 1 mit Regelelement 2 istrwie aus der Fig. 2 ersichtlich,
zentrisch zu in ringförmiger Anordnung aufgestellten Filtereinheiten 4 angebracht.
Ein einem Sammelbehält er 5 nachgeschalteter Schieber 6, in Verbindung mit einem
Schieber 9, regelt die Cesamtfiltrationsleistung aller in der Anlage zusammengefaßten
Filtereinheiten 4 und gleichzeitig die Spülwassermengen und -geschwindigkeit.
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Der Steuerkopf 1 ist als geschlossene Einheit ausgebildet.
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Das Schließen der einzelnen Rohwasserzugänge 3 zu den Filtereinheiten
4 erfolgt durch das Regelelement 2, einen vorzugsweise ringförmig ausgebildeten
Gleitschuh, Kolbenschieber oder ein Küken, Steuersegment oder eine Schaltmuschel.
Das Regelelement 2 muß so ausgebildet sein, daß gleichzeitig mehrere freie Durchtrittsöffnungen
zu den einzelnen Filtereinheiten 4 für den Zulauf geöffnet sind, während eine Öffnung
für den Zufluß gesperrt bleibt. Diese zwar für den Zulauf abgesperrte Öffnung ermöglicht
jedoch durch ihre Ausbildung (Fig, 3) in entgegengesetzter Richtung den Abfluß des
Spül- und Waschwassers im Steuerkopf 1. Sinngemäß erlaubt eine Stellung des Regelelementes
2 zwischen
zwei Durchflußöffnungen im Steuerkopf 1 den betrieb aller
Filtereinheiten 4 gleichzeitig, solange ein Spülvorgang nicht erforderlich ist.
Der Antrieb R des Regelelementes 2 kann von Hand, elektrisch, pneumatisch, hydraulisch
oder in beliebiger anderer Weise vorgenommen werden.
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Der Reinwasser-Zwischen- und Spülwasser-Verteilungsbehälter 5 kann
in einer einfachen geschlossenen Form mit beliebigen, der Anzahl der Filtereinheiten
4 entsprechenden Anschlüssen und auch gleichzeitig mit einer Abgangsleitung für
Reinwasser ausgebildet sein. In den einzelnen Verbindungsleitungen zwischen dem
Behälter 5 und den Filtereinheiten 4 sind Absperrorgane 8 vorgesehen, die als Dreiwegeschieber
ausCebildet sein können. Durch die Absperrorgange 8 kann erforderlichenfalls Luft
für eine Luft- oder kombinierte Luft-Wasser-Rückspülung zugeführt werden, die in
Verbindung mit der Schaltung des oberen Abganges gesteuert wird. Die Absperrorgange
8 können aber auch dazu dienen, die betreffende Filtereinheit 4 für Reparaturzwecke
oder dergleichen außer Betrieb zu nehmen.
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Die Erfindung ist nicht auf die Art und Type eines Filters in Filteranlagen
beschränkt. So können auch Pilteranlagen, die zum Beispiel aus einer Vielzahl von
Anschwemm- und Siebfiltern allein oder in Kombination mit anderen Filtertypen beetehen,
nach der Erfindung gesteuert werden, wobei es unerheblich ist, daß der erwähnte
Rückspülvorgang bei Anechwemmfiltern
zum-Beispiel dem Ablösen des
Filterkuchens von der Filterplatte oder -Kerze gleichzusetzen ist. Für die Durchführung
von Betriebsweisen, in denen Regeneriermittel zur Wiederbelebung von Pilter- oder
lonenaustauschermassen erforderlich sind, können weitere Steuerköpfe h welche nach
dem gleichen Prinzip oder ähnlich arbeiten, zusätzlich angebracht werden, die dann
den Regenerations- und Waschvorgang in analoger Weise regeln.
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Der Betrieb der erfindungsgemäßen Anlagen wird nun durch Beispiele
näher erläutert: Beispiel 1 Die zu filtrierende oder aufzubereitende Flüssigkeit,
wie Wasser, Abwasser, Lösungen oder dergleichen, wird (Fig. 1) durch den Rohwassereintritt
A in den Steuerkopf 1 eingeführt.
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Im Innern des Steuerkopfes 1 befindet sich das Regelelement 2, welches
die Verteilung der zu filtrierenden Flüssigkeit auf die Abgänge 3 der einzelnen
auf Betrieb geschalteten Filtereinheiten 4 bewirkt. Das Rohwasser tritt in die jeweiligen
Filtereinheiten 4 zur Filtration oder Aufbereitung ein. Nach Verlassen der Filtereinheiten
4 gelangt das Medium in den Reinwasser-Zwischen- und Spülwasserverteilungsbehälter
5t welcher gleichzeitig als Hauptabfluß C für das filtrierte oder aufbereitete Wasser
dient. Der Filtrationsvorgang erfolgt in der vorbeschriebenen Art bei jeder Filtereinheit
4 gleich-.
zeitig, wenn das Regelelement 2 im Stellungswinkel α
steht (Fig. 2). Wird der Stellungswinkel « um die gleiche Gradstellung durch den
Antrieb verstellt, so tritt nunmehr eine Durchlaufverbindung im entgegengesetzten
Sinne der Filtrationsrichtung bei einer Filtereinheit 4 zur Rück-Spülung ein. Durch
diese Schaltstellung wird der in der Rückspülung befindliche Filter drucklos und
ermöglicht seine automatische Rückspülung. Das filtrierte Wasser tritt bei dem Spülwasseranschlußflansch
8 in den Filter von unten ein und am Austritteflansch 7 über das Regelelement 2
zum Spülwasserabfluß B in Verbindung mit einem Regulier- und Einstellichieber 9
für die Spülwassermenge aus. Die Betätigung bzw. Schaltung des Regelelementes 2
in Verbindung mit dem Antrieb kann über eine Zeit- bzw. Differenzdruck- oder ähnliche
Schaltung erfolgen.
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Beispiel 2 Betriebsweisen, in denen Regenerier- oder Anschwemm-Mittel
oder dergleichen von oben auf das Ionenaustauscher- oder Filtermaterial gegeben
und nach einer gewissen Wiederbelebungsseit unterhalb des Filters abgezogen werden
und wobei das anschließende Waschen dieser Materialien ebenfalls von oben nach unten
erfolgt, zeigen die Fig. 3 - 8 in verschiedenen Schaltbildern. Fig. 3 - 5/stellen
die Regelung mit zwei Steuerköpfen 1 und la dar. Hierbei dient der Steuerkopf 1a
als zusätzliches Regelorgan und gleichzeitig als Reinwasser-Sammel- und Spülwasserverteilungsbehälter
wie
im Beispiel 1 der Teil 5. Zusätzlich muß hierbei ein Ventil 10 angebracht werden,
durch welches das Regenerier-oder Anschwemm-Mittel der jeweils im Stadium der Regeneration
befindlichen Filtereinheit 4 zugeführt wird.
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Fig. 3 zeigt den Regenerationsvorgang im Abwärtsstrom und gleichzeitig
den im Aufwärts strom erfolgenden Rückspülvorgang. Bei der Regeneration sind die
Ventile 10 und 9a geöffnet, während das Ventil 9 geschlossen bribt, Der Stellungswinkel
der Regelelemente 2 und 2a ist aus dem Schaltbild ersichtlich. Fig. 4 zeigt den
Waschvorgang im Abwärtsstrom. Hierbei ist nur das Ventil 9a geöffnet.
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Fig. 5 zeigt sämtliche Plltereinheiten 4 in Betrieb stellung. Dabei
bleiben alle Ventile geschlossen, und die Regelelemente 2 und 2a der beiden Steuerköpfe
1 und la stehen im Stellungswinkel oC X Beispiel 3 Fig. 6 - 8 stellen eine Steuerungsart
unter Verwendung eines Steuerkopfes 1 und eines Reinwasser-Sammel- und Spülwasser-Verteilungsbehälters
5 in Verbindung mit einem Dreiwegeschieber 11, welcher für jede Filtereinheit 4
erforderlich ist, dar, Bei Betriebaweisen, in denen der Regenerations- und Waschvorgang
im Abwärtsstrom, der Rückspülvorgang im Aufwärtsstrom erfolgen sollen, können mit
dem Ventil 12 die Regulierung der Waschwasser- oder Regeneriermittel, aber auch
der Rückspülmengen und ihre Geschwindigkeiten, eingestellt
werden.
An Stelle des Ventils 12 kann auch, wie bereits beschrieben, der Anschluß einer
Luftzuführung für eine Luft oder Luft-Wasser-Rückspülung vorgesehen werden.
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Der Vorteil des Dreiwege-Ventils 12 liegt in der Möglichkeit, Filtereinheiten
für Zwecke der Reparatur oder andere Zwecke außer Betrieb zu nehmen. Durch eine
Relais-Programmschaltung können ferner der Steuerkopf und die Ventile abstimmungamäßig
gesteuert werden.
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Fig. 6 zeigt den Regenerationsvorgang im Abwärts- und den Rückspülvorgang
im Aufwärts strom, Fig. 7 den Waschvorgang im Abwärtsstrom/ und Fig. 8 sämtliche
Filtereinheiten 4 in Betriebsstellung.
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Fatentansprüche