DE1816527A1 - Verfahren zur Wasseraufbereitung in einem Hydrophorkessel und Vorrichtung zu seiner Durchfuehrung - Google Patents

Verfahren zur Wasseraufbereitung in einem Hydrophorkessel und Vorrichtung zu seiner Durchfuehrung

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Description

Herr Öfoering, Hans-Üirieh. K 1 e i a 62 Wiesbaden, Parkstrafie 61B
Verfähretii zur Wasseraufbereitung in einem Hydrophorkessel und Vorrichtung zu seiner Durehfuhruhg
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Wasseraufbereitung in einem Hydrophorkessel und auf eine der Durchführung des Verfahrens dienende Vorrichtung.
Hydrophorkessel sind an sich bekannt und in ihren Größenabmessuhgen genormt. Sie werden verwendet für eine Wasserversorgung von kleineren Gemeinschaften, beispielsweise für Wasserversorgungen von Fabriken, von Siedlungen, und sie sind auch als bewegliche oder stationäre Wasserversorgungsanlagen für Truppenteile von Bedeutung. Es ist auch bekannt, solche Hydrophorkessel im unteren Bereich des Kessels mit einem rüokspülbaren Filter auszustatten, während oberhalb des Filters das Wasser unter Bildung eines unterdruck stehenden Luftpolsters aufgenommen wird. Bei den bekannten derartigen Hydrophorkesseln wird das Rohwasser oberhalb des Filters in den Kessel eingeleitet durch eine
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das Wässer aus einer Quelle, einem Fluß oder einem Brunnen. absaugende Pumpe. Während der Füllung des Kessels Wird die in seinem oberen !Teil befindlich« Luft durch den steigenden Wasserspiegel komprimiert, so daß sich ein unter Druck stehendes Luftpolstör bildet. Das oberhalb des Filters befindliche Rohwässwr wird durch das Filter hindurchgedrückt und im Boden des Kessels in die Reinwasserleitung abgeführt. Der Kessel besitzt auf seinem oberen Boden einen als Maximal- und Minimalschalter ausgebildeten Druckschalter, der bei Erreichung eines bestimmten Druckes des Luftpolsters die Speisepumpe ausschaltet und bei Erreichung eines unteren Druckwertes nach Entnahme von Reinwässer aus dem Kessel die Pumpe wieder einschaltet* so daß intermittierend das Rohwasser entsprechend der Entnahme des Reinwassers dem Kessel zugeführt wird. Die Filtrierung des Wassers erfolgt beim Durchgang des Rchwassers von oben nach unten durch das Filter. Zur Rückspülung des Filters ist es erforderlich, das zur Spülung verwendete Wasser im G-egenatrom, also von unten nach oben durch das Filter zu führen. Das durch die Rückspülung gebildete Schlammwasser muß unmittelbar oberhalb des Filters abgezogen werden. Für die Rückspülung muß Rohwasser verwendet werden, das verunreinigt und daher für den Spülvorgarig nur beschränkt geeignet ist.Der Betrieb und die Rückspülung eiues solchen Filtere erfordern die Betätigung von mindestens fünf Ventilen für Rohwasser zum Filtern, Reinwasser zur Versorgung, Spül-
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wasser (Rohwasser) zur Spülung, Abführung des Schlammwassers und Entleerung. Ein weiterer wesentlicher Nachteil besteht darin, daß bei der Filtration die Schmutzteilchen mit der Schwerkraft in das Filter eingetragen werden, und daß diese angesammelten und abfiltrierten Schmutzteilchen bei der Rückspülung gegen die Schwerkraft nach oben ausgespült werden müssen. D^ese konventionelle Verfahrensweise ist physikalisch gesehen nicht sinnvoll. Daher ist bei dieser von unten nach oben gerichteten Rückspülung eine gründliche Spülung erschwert, so daß sich trotz wiederholter Rückspülungen im Laufe der Zeit das Filter zusetzt und in verhältnismäßig kurzen Zeiträumen ausgewechselt werden muß.
Der Anmeldung liegt die Aufgabe zugrunde, diese, den bekannten, mit herkömmlichen Filtern ausgestatteten Hydrophorkesseln anhaftenden Nachteile zu vermeiden und eine Wasserversorgungsanlage zu schaffen, bei der die Rückspülung in sehr kurzer Zeit -bewirkt wird, ohne daß die Entnahme des Reinwassers während des Rückspülvorganges unterbrochen werden muß, und ohne daß zahlreiche Ventile hierzu betätigt werden müssen, und bei dem bei jedem Spülvorgang eine optimale Entfernung der im Filter abgesetzten Verunreinigungen erreicht wird, so daß das Filter eine
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große Standzeit aufweist und eine Auswechselung des Filtermaterials nur ία großen Zeiträumen erforderlich ist, soweit überhaupt z.B. Ädsorptionsfilterstoffe eingesetzt werden, die nach längerer Benutzung inaktiv werden.
Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß das Rohwasser dem Kessel unterhalb des Filters zugeführt wird, und daß zur Rückspülung des Filters das unter dem Kesseldrucky vorzugsweise unter seinem Höchstdruck stehende Reinwasser im Gegenstrom durch das Filter geleitet und als Schlammwasser am Kesselboden ins Freie abgeführt wird, und daß zur Rückspülung nur die Betätigung eines einzigen Ventils von Hand oder z.B. elektromagnetisch und automatisch in Abhängigkeit von einer Druckschaltung unterhalb des Filters erforderlich ist.Ein weiteres Merkmal des erfindungsgemäßen Verfahrens kennzeichnet sich dadurch, daß dem dem Kessel zufließenden Rohwasser vorzugsweise wegen vollständiger Löslichkeit aus Sauerstoff gewonnenes Ozon zur Entkeimung und Oxydation organischer Verunreinigungen, Eisen und Mangan zugegeben wird. Dadurch, daß das Rohwasser dem Kessel unterhalb des Filters zugeführt wird, erfolgt die Filtrierung des Wassers beim Durchgang durch das Filter von unten nach oben, so daß sieh oberhalb des Filters unter Druck stehendes Reinwasser befindet. Bei einer Rückspülung des
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!Filters ±m 'Gegeastroii wird bei dem erfloduugsgemaSen Verfahren der Druck des !Luftpolsters ausgenutzt, indem im unteres Kesselfeoden das eine Ventil geöffnet wird, wobei durch den Druck des Luftpolsters das Ueinwasser praktisch schlagartig von oben nach unten durch das Filter hindurchgepreßt wird, -wodurch sich zwangsläufig für die Rückspülung des Filters eine sehr kurze Zeit ergibt und andererseits durch die schlagartige Wirkung eine restlose Entfernung der im Filter abgesonderten Verunreinigungen erfolgt. Bei mittleren Schaltdrücken des Hydrophorkessels von z.B. 2 auf 4 atü beträgt die Rückspülgeschwindigkeit je nach Abführungsquerschnitt das 10- bis 20-fache der Filtergeschwindigkeit. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren besteht weiterhin die vorteilhafte Möglichkeit, auch während des Spülvorganges Reinwasser zu entnehmen, da das Schlammwasser sich unterhalb des Filters befindet und abgeführt wird.
Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens kennzeichnet sich dadurch, daß im unteren Boden des Kessels ein gegenüber dem Kesselboden nach innen und nach außen vorstehender hohler Einsatzkörper befestigt ist, dessen nach innen gerichteter Teil oberseitig geschlossen und in seiner Seitenwandung mit in Nähe des Kesselbodens angeordneten, auf dem Umfang verteilten Durchtrittsschlitzen und mit einem
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mit einem Rückschlagventil ausgestatteten oberhalb der Durchtrittsschlitze liegenden Zuführungsstutzen für das Rohwasser versehen ist, und dessen nach außen gerichteter Teil einen mit einem Absperrventil versehenen Abflußstutzen für das Schlammwasser trägt.
Ein weiteres Merkmal besteht darin, daß der Einsatzkörper als Doppelkegel ausgebildet und an der Stelle seines größten Umfanges mit dem Boden des Kessels verbunden ist.
Weiter ist wesentlich, daß auf dem nach innen gerichteten
Teil des Einsatzkörpers ein das Filter durchdringendes Standrohr befestigt ist, in dessen unteres Ende ein mit •inem Rückschlagventil versehener Abflußstutzen für das Reinwasser mündet, und an dessen oberem Ende eine nach oben gerichtete, offene, den oberen läuterboden mittig einspannende Glocke lösbar befestigt ist.
Weiter ist von Bedeutung, daß der Kessel aus einem das Filter aufnehmenden unteren Teil und aus einem oberen, das Rohwasser aufnehmenden Teil besteht, und daß der obere Filterboden zwischen den ringförmigen Verbindungsflanschen der beiden Teile eingespannt ist.
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Ein weiteres Kennzeichen besteht darin, daß oberhalb des Abf lußstutzeris für das Reinwasser ein aus Gitterstäben gebildeter, an der Kessel-Innenwandung und an der Außenwandung des Standrohres abgestützter unterer Filterboden angeordnet ist, auf dem eine beispielsweise aus Kies bestehen-.de Filterschicht ausreichender Korngröße und weitere Filterschichten mit nach oben sich verkleinernder Korngröße und erforderlichenfalls eine abschließende Aktiv-Kohleschicht aufliegen.
Schließlich ist noch wesentlich, daß der Kessel mit einer an seinem unteren Teil fest oder an seinem oberen Teil lösbar angeordneten Ozonerzeugungsanlage versehen ist, die von einer Sauerstoffflasche gespeist und an ein Injektorartiges Zwischenstück des Zuflußstutzens des Rohwassers angeschlossen ist.
Die beiliegende Zeichnung zeigt eine beispielsweise Ausführung der erfindungsgemäßeη Vorrichtung im Schnitt, wobei die linke Seite den. Betriebs-, die rechte Seite den Spülzustand zeigen.
Der Hydrophorkessel besteht aus einem oberen Teil 1 und einem unteren Teil 2, die durch Ringflanschen 3 miteinander
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verschraubt und zu einer Einheit verbunden werden. Im Boden 4 des unteren Steiles 2 ist ein. doppelkegelförmiger Einsatzkörper 5 angeordnet,, dessen^berer, nach innen gerichteter Kegel 6 einen oberseitigen geschlossenen Boden 7 aufweist. In der Seitenwandung des oberen Kegels 6 sind im Boden liegende, auf den Umfang verteilte Schlitze 8 angeordnet, während oberhalb der Schlitze 8 der Stutzen 9 für die Rohwasserzufuhr in den Kegel einmündet. Die Leitung 9 ist mit einem Rückschlagventil 10 versehen. Der untere Kegel 11 steht aus dem Boden nach unten vor und mündet in ein Absperrventil 12, das in der Schlammwasserabflußleitung 13 liegt. Auf dem Boden 7 befindet sich ein Standrohr 14, das das Filter durchdringt und an seinem oberen Ende eine nach oben offene Glocke 15 besitzt, die lösbar angeordnet ist. Am unteren Ende mündet in das Standrohr 14 die Reinwasserabflußleitung 1b, die mit einem Rückschlagventil 17 ausgestattet ist.
Oberhalb der Reinwasserabflußleitung 16 befindet sich ein Filterboden 18, der aus Gitterstäben gebildet ist und verschiedene Filterschichten 19, 20, 21 aufnimmt, wobei die untere Schicht 19 so grobkörnig ist, daß sie nicht durch den Gitterboden 18 nach unten fallen kann. Die darüberliegenden Schichten sind in zunehmendem Maße kleinkörniger. Auf dem letzten Filter befindet sich die Aktiv-
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22, !Der untere 33odem 18 ist üiber je einen Wiakelriaag aaa der Unnemesnü. des Kesselteiles 2 und an der JLnefinwand des Standrolares 14 abgestützt. Oberhalb der Äktiv-KoüLeschicäit feefiodet sieb, eia oberer filterboden 23» der zwischen den Flanschea 3 der Eesselteile 1 und 2 uad in der Mitte von der Glocke 15 eingespannt ist. Dieser obere Filterbodeη besteht aus einer Gaze und einem gelochten Stützboden, um zu verhindern, daß beim Filtrieren Filtermaterial in den Wasserrauni des Kesselteiles 1 eingetragen wird.
Der obere Druckkesselteil des Apparates ist mit einem Standrohr 24 sowie Manometer 25 zur Kontrolle des Betriebszustandes versehen.
Wie die Zeichnung zeigt, ist an dem oberen Kesselteil 1 •ine Ozonerzeugungsarilage 26 lösbar befestigt, die von •iner Sauerstofflasche gespeist ist und über die Leitung 27 an dem Zwischenstück 28 des Rohwasserzuflusses 9 angeschlossen ist. Auf dem oberen Boden des Teiles 1 befindet sich ein druckabhängiger Schalter 29, der als Maximal- und Minimalsohalter ausgebildet ist und zum Ein- und Ausschalten der das Rohwasser fördernden Pumpe 30 dient.
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Die Arbeitsweise des Hydrophorkessels ist folgende. Durch die motorgetriebene Pumpe 30 wird das Rohwasser über die Zuflußleitung 9 in den oberen Kegel 6 eingeführt und tritt, wie die linke Seite der Zeichnung zeigt, aus den Schlitzen aus. Das Rohwassa? tritt von unten nach oben durch das Filter 18 bis 23 hindurch und steigt in dem oberen Kesselteil 1 solange an, bis das über dem Wasserspiegel befindliche Luftpolster so komprimiert ist, das der Ausschaltäruck für die Pumpe erreicht ist. In diesem Augenblick wird die Pumpe durch den Druckschalter 29 abgeschaltet. Das unter Druck stehende Wasser ist Reinwasser, da es das Filter 18 bis passiert hat. Wenn die Versorgungsleitung geöffnet wird, fließt das Reinwasser über die Glocke 15 durch das Standrohr 14 und die ^einwasserabflußleitung 17 zur Verbrauchssteile. Durch die Entnahme des Wassers sinkt der Wasserspiegel in dem Teil 1 allmählich soweit ab, bis das über ihm befindliche Luftpolster seinen minimalen Druck erreicht hat, worauf durch den Druckschalter 29 die Pumpe 30 erneut eingeschaltet wird und neues Rohwasser über die Leitung 9, den oberen Kegel 6 und das Filter 18 bis 23 dem oberen Teil 1 zugeführt wird. Erreicht hierbei das Luftpolster durch Ansteigen des Wasserspiegels wieder den MaximaIdruck, erfolgt wieder eine erneute Abschaltung der Pumpe 30.
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Zur Rückspülung wird lediglich das Ventil 12 geöffnet. Hier bei wird gleichzeitig die Pumpe 30 stillgesetzt, und das in dem Teil 1 befindliche Reinwasser wird unter der Wirkung des Druckes des Luftpolsters schlagartig von oben nach unte gemäß der rechten Seite der Zeichnung durch das Filter bis 18 hindurchgedrückt, wobei gleichzeitig das Rückschlagventil 10 der Rohwasserzuflußleitung 9 geschlossen wird. Das Schlammwasser wird über die Schlitze 8 und das geöffnete Ventil 12 in den Schlammwasserabflußstmtzen 13 gegeben und ins Freie entlasse. Nach einer bestimmten, für die Rückspülung erforderlichen Zeit, spätestens, wenn der auf der Zeichnung angedeutete untere Wasserspiegel im Kesseloberteil 1 erreicht wird, wird das Ventil 12 wieder geschlossen, wonach die Förderpumpe 30 wieder eingeschaltet wird und erneut Rohwasser über das Filter in den Raum 1 fördert.
Während des Rückspülvorganges kann aus der Reinwasserabflußleitung 16 Reinwasser entnommen werden, das aus dem Teil 1 über das Standrohr 14 abfließt, soweit hindurch nicht der Druck im Versorgungsnetzt zu weit absinkt. In diesem Falle würde die Rückschlagklappe 17 schließen.
An dem oberen Teil 1 ist die Ozonerzeugungsanlage 26 befestigt, die mit Sauerstoff, vorzugsweise aus einer Druckflasche gespeist wird. Von der Ozonerzeugungsanlage führt
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eine Leitung 27 zum Zwischenstück 28 der Rohwassereintrittsleitung 9> über die das erzeugte Ozon in das Rohwasser geführt wird, wo es zur Oxydation organischer Verunreinigungen, Eisen und Mangan, sowie zur Entkeimung dient, zusätzlich zu der mechanischen und adsorptiven Reinigung durch das Filter 18 bis 23.
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Claims (7)

Ansprüche
1. Verfahren zur Wasseraufbereitung in einem Hydrophorkessel, der in seinem unteren Bereich mit einem rückspülbaren Filter ausgestattet ist und oberhalb des Filters das Wasser unter Bildung eines unter Druck stehenden Luftpolsters aufnimmt, dadurch gekentiaeich net, daß das Eohwasser dem Kessel unterhalb des Filters zugeführt wird, und daß aur Rückspülung des Filters das unter dem Kesseldruck, vorzugsweise unter seinem Höchstdruck stehende Reinwasser im Gegenstrom durch das Filter geleitet und als Schlammwasser am Kesselboden ins Freie abgeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet j, daß dem dem Kessel zufließenden Rohwasser vorzugsweise aus Sauerstoff gewonnenes Ozon sugegeben wird.
3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1-ttrad S, äadurch gekennzeichnet, daß im unteren Boden des Ktssels ein gegenüber dem Kesselboden nach innen und nach außen vorstehender hohler Einsatzkörper befestigt ist, dessen nach innen gerichteter Seil oberseitig geschlossen
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und in seiner Seitenwandung mit in Nähe des Kesselbodens angeordneten, auf dem Umfang verteilten Durchtrittsschlitzer und mit einem mit einem Rückschlagventil ausgestatteten, oberhalb der Durchtrittsschlitze liegenden Zuführungsstutzen für das Rohwasser versehen ist, und dessen nach außen gerichteter Teil einen mit einem Absperrventil versehenen Abflußstutzen für das Schlammwasser trägt.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet* daß der Einsatzkörper als Doppelkegel ausgebildet und an der Stelle seines größten Umfanges mit dem Boden des Kessels verbunden ist«
5. Vorrichtung nach Anspruch 3 und 4» dadurch gekennzeichnet, daß auf dem nach innen gerichteten Teil des Einsatzkörpers • inaas Filter durchdringendes Standrohr befestigt ist, in dessen unteres Ende ein mit einem Rückschlagventil versehener Abflußstutzen für das Reinwasser mündet, und an dessen oberem Ende eine nach oben gerichtete offene, den oberen Filterboden einspannende Glocke lösbar befestigt ist,
6. Vorrichtung nach Anspruch 3 bis 51 dadurch gekennzeichnet, daß der Kessel aue einem das Filter aufnehmenden unteren Teil und aus einem oberen das Rohwasser aufnehmenden Seil besteht, und daß der obere Fiiterboden zwischen den ringförmigen Verbindungeflansehen der beiden Seile eingespannt ist,
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7. Vorrichtung nach. Anspruch 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb des Abflußstutzens für aas Heißwasser ein. aus Gitterstäben gebildeter, an der Kessel-Irnienwandung und an der Außenwandung dee Standrohres abgestützter unterer Filterboden angeordnet ist, auf dem eine beispielsweise aus Kies bestehende Filtersehicht ausreichender Korngröße und weitere 3?ilterschichten mit nach oben sich verkleinernder Korngröße und erforderlichenfalls eine abschließende *ktiv-■ Kohleschicht aufliegen.
8«, Vorrichtung nach Anspruch 3 bis 7» dadurch gekennzeichnet, daß der Kessel mit einer an seinem unteren Teil fest -^er an seinem oberen Teil lösbar angeordneten Ozonerzeuguti^sanlage versehen ist, die vorzugsweise von einer Sauerstoffflasche gespeist ist und an das Zv/ischenstück des Zuflußstutzens des Rohwassers angeschlossen ist.
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