DE1816527C3 - Verfahren zur Wasseraufbereitung in einem Druckwind-Schaltkessel und Vorrichtung zu seiner Durchführung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Wasserauf, bereitung in einem Druckwind-Schaltkessel für automatische Wasserversorgung, bei dem oberhalb des Filters das Reinwasser ein Luftpolster komprimiert.

Druckwind-Schaltkessel sind an sich bekannt und in ihren Größenabmessungen genormt. Sie werden ver wendet 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 Druckwind-Schaltkessel im unteren Bereich des Kessels mit einem röckspülbaren Filter auszustatten, während oberhalb des Filters das Wasser unter Bildung eines unter Druck stehenden Luftpolsters aufgenommen wird. Bei den bekannten derartigen Druckwind-Schaltkesseln wird das Rohwasser oberhalb des Filters in den Kessel eingeleitet durch eine das Wasser aus einer Quelle, einem Fluß oder einem Brunnen absaugende P'impe. Während der Füllung des Kessels wird die in seinem oberen Teil befindliche Luft durch den steigenden Wasserspiegel komprimiert, so daß sich ein unter Druck stehendes Luftpolster bildet. Das oberhalb des Filters befindliche Rohwasser 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 Minimal schalter ausgebildeten Druckschalter, der bei Erreichung eines bestimmten Druckes des Luftpolsters die Speisepumpe ausschaltet und bei Erreichen eines unteren D.uckwertes nach Entnahme von Reinwasser aus dem Kessel die Pumpe wieder einschaltet, so daß intermittierend das Rohwasser entsprechend der Entnahme des Reinwassers dem Kessel zugeführt wird. Die FiI trierung des Wassers erfolgt beim Durchgang des Rohwassers von oben nach unten durch das Filter. Zur Rückspülung des Filters ist es erforderlich, das zur Spü lung verwendete Wasser im Gegenstrom, 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 Spülvorgang nur beschränkt geeignet ist. Der Betrieb und die Rückspülung eines solchen Filters erfordern die Betätigung von mindestens fünf Ventilen für Rohwasser zum Filtern, Rein wasser zur Versorgung, Spülwasser (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. Diese 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.

In einem anderen Zusammenhang sind Kesselfiller bekanntgeworden, die einen beiderseits des in ihnen

angeordneten Filterbodens Zufluß für das Rohwasser und Abfluß für das Reinwasser besitzen. Dabei ist es bekannt, das Rohwasser dem Kessel vor, unten zuzuführen, so daß das zu Filtrierende Wasser von unten nach oben durch das Filterbett geleitet wird und die Rückspülung in umgekehrtem Sinne erfolgt. Bei der Rückspülung des Filters muß immer die Entnahm, des Reinwassers aus dem Filter unterbrochen werden (DT-PS 1 1Π 756). Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Wasseraufbereitung in einem Druckwind-Schaltkessel für automatische Wasserversorgung so zu gestalten, daß der Rüt.kspülvorgang in sehr kurzer Zeit bewirkt wird, ohne daß die Entnahme des Reinwassers während des Rückspülvorganges unterbrochen werden muß.

Die Erfindung besteht darin, daß das Rohwasser bei einem Druckwind-Schaltkessel der eingangs genannten An unterhalb des Filters zugeführt wird, und daß zur Rückspülung des Filters das unter dem Kesseldruck, vorzugsweise unter seinem Höchstdruck, stehende Reinwasser im Gegenstrom mit einer die Filtriergeschwindigkeit um vielfaches übersteigenden Geschwindigkeit durch das Filter geleitet und als Schlammwasser am Kesselboden ins Freie abgeführt wird, und daß während der Rückspülung die Reinwasscrentnahme nicht unterbrochen wird.

Die Erfindung macht gleichermaßen eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens verfügbar.

Eine solche Vorrichtung zur Wasseraufbereitung in einem Druckwind-Schaltkessel für automatische Wasserversorgung, der in seinem unteren Bereich mit einem rückspülbaren, aus mehreren Schichten verschie dener Granulate bestehenden Filter ausgestattet ist und oberhalb des Filters das Wasser unter Bildung eines unter Druck stehenden Luftpolsters aufnimmt, zeichnet sich dadurch aus, 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 der Nahe des Kesselbodens angeordneten, auf dem Um-

ng verteilten Durchtrittsschlitzen und mit einem ein Rückschlagventil aufweisenden, oberhu¹ der Durch trittsschlit/.c liegenden Zuführungsstutztn tür das Rohwasser verscheii ist, und dessen nach außen gerichteter Teil einen, mit einem Absperrventil versehenen Abflußstut/en für das Schlammwasser trägt.

Zweckmäßig ist der Einsatzkörper als Doppelkegel ausgebildet, und an der Stelle seines größten Umfanges mit dem Boden des Kessels verbunden.

Mit Vorteil ist dabei auf dem nach innen gerichteten Teil des Einsatzkörpers ein das Filter durchdringendes Standrohr befestigt, in dessen unteres Ende ein mit einem Rückschlagventil versehener Abflußstut/en für das Reinwasser mündet, und an dessen oberem Ende eine nach oben gerichtete, offene, den oberen Filterboden einspannende Glocke lösbar befestigt ist.

Eine vorteilhafte Ausführungsform besteht darin, 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.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung hat die Besonderheit, daß oberhalb des Abflußstutzens für das Reinwasser ein aus Gitlerstäben gebildeter, an der Kessel-Innenwandung und an der Außenwandung des Standrohres abgestützter unterer Filterboden angeordnet ist. auf dem eine beispielsweise aus Kies bestehende Filterschicht ausreichender Korngröße und weitere Füterschichten mit nach oben sich verkleinernder Korngröße und erforderlichenfalls eine abschließende Aktiv-Kohleschicht aufliegen.

Gemäß der Erfindung erfolgt die Filtrierung bei dem Druckwind-Schaltkessel beim Durchgang durch das Filter von unten nach oben, so daß sich oberhalb des Filters unter Druck stehendes Reinwasser befindet Bei einer Rückspülung des Filters im Gegenstrom wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren der Druck des Luftpolsters ausgenutzt, indem im unteren Kesselboden das eine Ventil geöffnet wird, wobei durch den Druck des Luftpolsters das Reinwasser praktisch schlagartig von oben nach unten durch das Filter hindurchgepreßt wird, wodurch sich zwangläufig 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 Druckwind-Schaltkessels von z. B. 2 auf 4 atü beträgt die Rückspülgeschwindigkeit je nach Abführungsquerschnitt das Zehn- bis Zwanzigfache der Filtergeschwindigkeit. Gemäß der Erfindung besteht weiterhin die vorteilhafte Möglichkeit, auch während des Spülvorganges Reinwasser zu entnehmen, da das Schlammwasser sich unterhalb des Filters befindet und abgeführt wird.

Die Erfindung soll an Hand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert werden.

Die Zeichnung zeigt einen Druckwitid-Schaltkessel im Schnitt, wobei die linke Seite den Betriebszustand und die rechte Seite den Spülzustand zeigen.

Der in der Zeichnung dargestellte Druckwind-Schaltkessel besteht aus einem oberen Teil 1 und einem unteren Teil 2, die durch Ringflanschen 3 miteinander verschraubt und zu einer Einheit verbunden werden. Im Boden 4 des unteren Teils 2 ist ein doppelkegelförmiger Einsatzkörper 5 angeordnet, dessen oberer, 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 Schlit/e 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 16, 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, ;*aß 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-Kohleschicht 22. Der untere Boden 18 ist über je einen Winkelring an der Innenwand des Kesselteils 2 und an der Außenwand des Standrohrs 14 abgestützt. Oberhalb der Aktiv-Kohleschicht befindet sich ein oberer Filterboden 23, der zwischen den Flanschen 3, der Kesselteile I und 2 und in der Mitte von der Glocke 15 eingespannt ist. Dieser

obere Filterboden besteht aus einer Gaze und einem gelochten Stützboden, um zu verhindern, daß beim Filtrieren Filtermaterial in den Wasserraum des Kesselteils 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 eine Ozonerzeugungsanlage 26 lösbar befestigt, die von einer Sauerstoffflasche gespeist ist und über die Leitung 27 an dem Zwischenstück 28 des Rohwasserzuflusses 9 angeschlossen ist. Auf dem oberen Boden des Teils 1 befindet sich ein druckabhängiger Schalter 29, der als Maximal- und Minimalschalter ausgebildet ist und zum Ein- und Ausschalten der das Rohwasser for dernden Pumpe 30 dient.

Die Arbeitsweise des Druckwind-Schaltkessels 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 8 aus. Das Rohwasser tritt von unten nach oben durch das Filter 18 bis 23 hindurch und steigt in dem oberen Kesselteil 1 so lange an, bis das über dem Wasserspiegel befindliche Luftpolster so komprimiert ist. daß der Ausschaltdruck für die Pumpe erreicht ist. In diesem Augenblick wird die Pumpe 30 durch den Druckschalter 29 abgeschaltet. Das unter Druck stehende Wasser ist Reinwasser, da es das Filter 18 bis 23 passiert hat. Wenn die Versorgungsleitung geöffnet wird, fließt das Reinwasser über die Glocke 15 durch das Standrohr 14 und die Reinwasserabflußleitung 17 zur Verbrauchsstelle. Durch die Entnahme des Wassers sinkt der Wasserspiegel in dem Teil 1 allmählich so weit ab. bis das über ihm befindli ehe Luftpolster seinen minimalen Druck erreicht hat. worauf durch den Druckschalter 29 die Pumpe 30 er ncut cingeschaket 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 Maximaldruck, erfolgt wieder eine erneute Abschaltung der Pumpe.

Zur Rückspülung wird lediglich das Ventil 12 geöffnet. Hierbei wird gleichzeitig die Pumpe 30 stillgesetzt, und das in dem Teil 1 befindliche Reinwasser wird un- |pr der Wirkung des Druckes des Luftpolsters schlagartig von oben nach unten gemäß der rechten Seite der Zeichnung durch das Filter 23 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 Schlammwasserabflußstutzen 13 gegeben und ins Freie entlassen. Nach einer bestimmten 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 hierdurch nicht der Druck im Versorgungsbereich zu weit absinkt. In diesem Fall würde die Rückschlagklappe 17 schließen.

An dem oberen Teil 1 ist die Ozonerzeugungsanlage 26 befestigt, die mit Sauerstoff, vorzugsweise aus einer Druckflaschc gespeist wird. Von der Ozonerzeugungsanlage führt 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 Ii bis 23.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Wasseraufbereitung in einem Druckwind-Schaltkessel für automatische Wasser-Versorgung, bei dem oberhalb des Filters das Reinwasser ein Luftpolster komprimiert, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohwasser dem Kessel unterhalb des Filters zugeführt wird und daß zur Rückspülung des Filters das unter dem Kesseldruck, vorzugsweise unter seinem Höchstdruck, stehende Reinwasser im Gegenstrom mit einer die Filtriergeschwindigkeit um vielfaches übersteigende Geschwindigkeit durch das Filter geleitet und als Schlammwasser am Kesselboden ins Freie geführt wird und daß während der Rückspülung die Reinwabserentnahme nicni unterorocnen wird.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Wasseraufbereitung in einem Druck wind Schaltkessel für automatische Wasserversorgung, 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 gekennzeichnet, daß im unteren Boden (4) des Kessels (1, 2) ein gegenüber dem Kesselboden (4) nach innen und nach außen vorstehender hohler Einsatzkörper (5) befestigt ist, dessen nach innen gerichteter Teil (6) oberseitig geschlossen ist und in seiner Seitenwandung mit in der Nähe des Kesselbodens (4) angeordneten, auf dem Umfang verteilten Durchtrittsschlitzen (8) und mit einer ein Rückschlagventil (10) aufweisende, oberhalb der Durchtriussehliize (8) liegenden Zuführleitung (9) für das Rohwasser versehen ist und dessen nach außen gerichteter Teil (11) mit einem Absperrventil (12) versehenen Abflußstutzen (13) für das Schlammwasser tragt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatzkörper (5) als Doppelkpgel ausgebildet ist und an der Stelle seines größten Umlanges mit Boden (4) des Kessels (1, 2) verbunden ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem nach innen gerichteten Teil (6) des Einsatzkörpers (5) ein das Filter (Ib bis 23) durchdringendes Standrohr (14) befestigt ist, in dessen unteres Ende ein mit einem Rückschlagventil (17) versehener Abflußstutzen (16) für da; Reinwasser mündet und an dessen oberen Ende eine nach oben gerichtete offene, den oberen Filterboden (23) einspannende Glocke (15) lösbar befestigt ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4. dadurch gekennzeichnet, daß der Kessel (1, 2) aus einem das Filter (18 bis 23) aufnehmenden unteren Teil (2) und einem oberen, das Rohwasser aufnehmenden Teil (1) besteht, und daß der obere Filterboden (23) zwischen den ringförmigen Verbindungsflanschen (3) der beiden Teile (1,2) eingespannt ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb des Abflußstutzens (16) für das Reinwasser ein aus Gitterstäben (18) gebildeter, an der Kesselinnenwandung und an der Außenwandung des Standrohres (14) abgestützter unterer Filterboden (18) angeordnet ist, auf dem beispielsweise eine aus Kies (19) bestehende Filierschicht ausreichender Korngröße und weitere Filterschichten (20, 21) mit nach oben sich verkleinernden Korngröße und erforderlichenfalls eine abschließenden Aktiv-Kohleschicht (22) aufliegen.