DE19728738C2 - Filtervorrichtung zum Filtrieren von Wasser, insbesondere von Schwimmbadwasser - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Filtervorrichtung zum Fil­ trieren von Wasser, insbesondere von Schwimmbadwasser, mit

• a) einem Behälter;
• b) einem im Behälter untergebrachten, auf einem Siebboden ruhenden Filtermaterialbett;
• c) einem im oberen Teil des Behälters, oberhalb der Oberfläche des Filtermaterialbettes angeordneten Füll- und Spül-Mundstückes, welches eine nach oben zeigende Durchtrittsöffnung aufweist und das mit einem ersten Wasseranschluß in Verbindung steht;
• d) einem zweiten Wasseranschluß, der mit dem Raum im Behälter unterhalb des Siebbodens kommuniziert.

Bekannte Filtervorrichtungen dieser Art, wie sie gegenwär­ tig auf dem Markt sind, weisen als Füll- und Spül-Mund­ stück ein einfaches, nach oben offenes trichterförmiges Bauteil auf. Eine derartige Filtervorrichtung ist in der DE 21 56 571 B2 beschrieben. Das über dieses Füll- und Spül-Mundstück im Filtrierbetrieb zuströmende, zu reini­ gende Wasser wird von dem "Trichter" nach oben gegen die "Decke" der Innenwand des Behälters geleitet, strömt an dieser Innenwand entlang nach unten und trifft dort im wesentlichen auf die radial außenliegenden Bereiche des Filtermaterialbettes. Dieses besteht aus mehreren Lagen Filtersand bzw. Filterkies unterschiedlicher Schüttdichte, die, übereinandergestapelt, auf einem den Behälter durch­ ziehenden Siebboden ruht. Durch die beschriebene Wasser­ führung, bei welcher bevorzugt die radial außenliegenden Gebiete des Filtermaterialbettes angeströmt wird, ergeben sich in diesen äußeren Gebieten Auswaschungen, die verhält­ nismäßig tief in das Filtermaterialbett hineinreichen können. Die Oberfläche des Filtermaterialbettes bleibt somit nicht eben, wodurch die Filterwirksamkeit der Gesamtanordnung ganz erheblich beeinträchtigt wird.

Wird die bekannte Filtervorrichtung im Spülbetrieb regene­ riert, in welchem das Filtermaterialbett im entgegenge­ setzten Sinne durchflossen wird, kann sich bei den bekann­ ten Filtervorrichtungen im Behälter ein Druck aufbauen. Dieser verhindert, daß das Filtermaterial auftreibt und sich die im Filtermaterial festgesetzten Verunreini­ gungen lösen und ausgeschwemmt werden.

In der Fachzeitschrift Brunnenbau bbr 10 (47) 1996, S. 26 ff. ist eine Filtervorrichtung mit einem Filterma­ terialbett innerhalb eines Behälters beschrieben. Das Füll-Mundstück dieser Filtervorrichtung endet innerhalb des Fitermaterialbetts. Zur Strömungsumlenkung und Gleich­ verteilung werden Einbauten vorgeschlagen, die jedoch nicht näher beschrieben werden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Filtervor­ richtung der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß die Filterwirkung dauerhaft verbessert ist.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß

• a) das Füll- und Spül-Mundstück eine im Strömungsweg nach oben liegende Prallplatte aufweist, die mindes­ tens eine Durchtrittsöffnung aufweist;
• b) das Füll- und Spül-Mundstück mindestens eine in einer Seitenwand liegende zusätzliche Durchtritts­ öffnung aufweist.

Durch die erfindungsgemäß vorgesehene Prallplatte wird eine bevorzugte Strömungsrichtung des aus dem Füll- und Spül-Mundstück austretenden Wasser nach oben gegen die Innenseite der "Decke" des Behälters vermieden. Ein Teil des Wassers wird stattdessen durch die seitliche(n) Durchtrittsöffnung(en) geleitet, wodurch insgesamt ein Strömungsbild entsteht, welches erheblich homogener als beim Stande der Technik nach unten auf die Oberfläche des Filtermaterialbettes zu gerichtet ist. Bei dieser homogeneren Strömung entstehen in der Oberfläche des Filtermaterialbettes keine Auswaschungen; diese bleibt somit eben. Als Konsequenz bleibt die Filterwirkung des Filtermaterialbettes dauerhaft erhalten.

Vorzugsweise weist die Prallplatte eine Mehrzahl von Durchtrittsöffnungen auf, die auf konzentrischen Kreisen um eine mittlere Durchtrittsöffnung angeordnet sind. Durch die Mehrzahl von Durchtrittsöffnungen, die radial symmetrisch angeordnet sind, wird die Homogenität der Strömung noch weiter verbessert.

Aus den gleichen Gründen empfiehlt sich eine Ausführungs­ form der Erfindung, bei welcher in der Seitenwand des Füll- und Spül-Mundstückes eine Mehrzahl von in gleichem Abstand angeordneten Durchtrittsöffnungen vorgesehen ist.

Eine optimale Verteilung des das Füll- und Spül-Mund­ stück durchtretenden Wassers auf die Durchtrittsöffnungen in der Prallplatte und die seitlichen Durchtrittsöffnungen liegt dann vor, wenn die Gesamtfläche aller Durchtritts­ öffnungen in der Seitenwand des Füll- und Spül-Mund­ stückes etwa halb so groß wie die Gesamtfläche aller Durchtrittsöffnungen in der Prallplatte ist.

Wenn im Filtrierbetrieb der Filtervorrichtung Flockungs­ mittel zugesetzt wird, sollte die Ausgestaltung so sein, daß der Durchmesser der Durchtrittsöffnungen in der Prallplatte größer als ungefähr 30 mm ist. Dann nämlich werden die einzelnen Flocken, welche aus dem Füll- und Spül-Mundstück austreten müssen, an den Durchtrittsöffnun­ gen nicht zerschlagen.

Besonders bevorzugt wird diejenige Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Filtervorrichtung, bei welcher die Prallplatte in einem Abstand "d" unterhalb des oberen Randes der Seitenwand des Füll- und Spül-Mundstückes vorgesehen ist. Durch dieses "Zurücknehmen" der Prall­ platte gegenüber dem freien Rand des Füll- und Spül-Mund­ stückes wird eine Abrißkante für die Wasserströmung erzeugt, die über dem freien Rand liegt; hierdurch entsteht ein Strömungsbild, mit welchem die auf der Oberfläche des Wassers aufschwimmenden, aus dem Filtermaterial freige­ setzten Verunreinigungen effizient radial nach innen und durch das Füll- und Spül-Mundstück hindurch abgeführt werden können.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert; Es zeigen

Fig. 1 einen senkrechten Schnitt durch eine vollständige, gefüllte Filtervorrichtung;

Fig. 2 in vergrößertem Maßstab die Draufsicht auf ein Füll- und Spül-Mundstück, wie es bei der Filtervorrichtung von Fig. 1 Verwendung findet;

Fig. 3 einen Schnitt durch das Füll- und Spül-Mundstück von Fig. 2 gemäß Linie III-III von Fig. 2;

Fig. 4 die Draufsicht auf ein zweites Ausführungsbeispiel eines Füll- und Spül-Mundstückes;

Fig. 5 einen Schnitt durch das Füll- und Spül-Mundstück von Fig. 4 gemäß der Linie V-V;

In Fig. 1 ist eine insgesamt mit dem Bezugszeichen 1 gekennzeichnete Filtriervorrichtung dargestellt, wie sie beispielsweise zur Reinigung von Wässern kommunaler Schwimmbäder eingesetzt wird. Die Filtervorrichtung 1 umfaßt einen auf Beinen 3 stehenden Filterbehälter 2, der mit mehreren verschließbaren, hier nicht näher interessierenden Zugangsöffnungen 4, 5 und 6 versehen ist. Ein erster Wasseranschluß 7 führt zu einem koaxial im Behälter 2 angeordneten Steigrohr 8, welches im oberen Bereich des Behälters 2, jedoch im Abstand von dessen Decke, in ein Füll- und Spül-Mundstück mündet, welches insgesamt mit dem Bezugszeichen 9 versehen ist und weiter unten genau beschrieben wird.

Der Behälter 2 wird im unteren Bereich von einem horizontal ausgerichteten Siebboden 10 durchsetzt, auf welchem verschiedene Schichten 11a, 11b, 11c und 11d eines Sieb­ materialbettes 11 aufgebracht sind. Das Steigrohr 8 und insbesondere das Füll- und Spül-Mundstück 9 ragen über die Oberfläche des Filtermaterialbettes 11 hinaus.

Die verschiedenen Schichten 11a, 11b, 11c und 11d des Filtermaterialbettes 11 bestehen aus Filtersand bzw. Filterkies unterschiedlicher Schüttdichte und unterschied­ licher Korngrößen, wie dies an und für sich bekannt ist.

Im unteren Bereich des Behälters 2 ist neben dem ersten Wasseranschluß 7 ein zweiter Wasseranschluß 12 vorgesehen. In der "Decke" des Behälters 2 befindet sich ein Be- und Entlüftungsventil 14.

Die soweit beschriebene Filtervorrichtung 1 entspricht dem Stande der Technik und arbeitet folgendermaßen:

Über den ersten Wasseranschluß 7 wird im Filtrierbetrieb das zu reinigende Wasser durch eine Pumpe mit einem Druck von 1 bis 2 bar zugeführt. Dieses Wasser durchströmt das Steigrohr 8 und tritt aus dem Füll- und Spül-Mund­ stück 9 aus. Der gesamte oberhalb des Filtermaterialbettes 11 befindliche Innenraum des Behälters 2 ist im Filtrier­ betrieb mit Wasser ausgefüllt. Das Wasser durchtritt die verschiedenen Schichten 11a bis 11d des Filter­ materialbettes 11 und wird dabei gereinigt. Es gelangt dann in den Raum unterhalb des Siebbodens 10 und wird von dort über den zweiten Wasseranschluß 12 abgesaugt.

Die von den verschiedenen Schichten 11a bis 11d des Filtermaterialbettes 11 zurückgehaltenen Verunreinigungen müssen in periodischen Abständen entfernt werden. Zu dieser "Regeneration" des Filtermaterialbettes 11 wird in einen Spülvorgang übergegangen. In diesem Spülvorgang wird frisches Spülwasser über den zweiten Anschluß 12 in den Behälter 2 eingeführt. Dieses Spülwasser durchtritt das Filtermaterialbett 11 in der umgekehrten Richtung, also von unten nach oben. Zuvor wurde der Wasserspiegel innerhalb des Behälters 2 unter Öffnen des Belüftungsven­ tils 14 abgesenkt, bis er etwa 10 cm über dem Filtermate­ rialbett 11 steht. Die Strömungsgeschwindigkeit des Spülwassers in der Spülrichtung sollte nach einer existie­ renden DIN-Norm doppelt so hoch wie die Durchtrittsge­ schwindigkeit des zu reinigenden Wassers im Filtrierbetrieb sein.

Um zu verhindern, daß bei der Einbringung des zu filtrie­ renden Wassers im Filtriervorgang die Oberfläche des Filtermaterialbettes 11 in dem Sinne "auswäscht", daß sie die Planizität verliert und insbesondere in den Randbereichen gegenüber den mittleren Bereichen Ver­ tiefungen und Gräben aufweist, ist das Filter- und Spül- Mundstück 9 in besonderer Weise ausgestaltet. Zur Erläut­ erung wird zunächst auf das erste Ausführungsbeispiel Bezug genommen, welches in den Fig. 2 und 3 dargestellt ist.

Wie insbesondere der Schnittzeichnung von Fig. 3 zu entnehmen ist, umfaßt das Füll- und Spül-Mundstück 9 einen Anschlußstutzen 15, welcher an die Steigleitung 8 der Filtriervorrichtung 1 von Fig. 1 angesetzt wird. Über einen kegelförmigen Zwischenbereich 16 geht das Füll- und Spül-Mundstück 9 in einen oberen zylindrischen Seitenwand­ bereich 17 über, dessen Durchmesser größer als derjenige des Anschlußstutzens 15 ist. Der zylindrische Seitenwand­ bereich 17 ist mit einer Vielzahl von Durchtrittsöffnungen 18 versehen, die über den ganzen Umfang in regelmäßigen Abständen verteilt sind.

In einem Abstand d von dem oberen Rand des zylindrischen Seitenwandbereiches 17 durchsetzt eine Prallplatte 19 das Füll- und Spül-Mundstück 9, die ebenfalls mit Durchtritts­ öffnungen 20 versehen ist. Die Durchtrittsöffnungen 20 sind auf konzentrischen Kreisen um eine mittlere Durchtrittsöffnung 20 auf der gesamten Fläche der Prall­ platte 19 verteilt.

Der gesamte von den Durchtrittsöffnungen 20 in der Prall­ platte 19 zur Verfügung gestellte Durchströmungsquerschnitt ist etwa doppelt so groß wie der von den Durchtrittsöffnun­ gen 18 in dem zylindrischen Seitenwandbereich 17 gebildete Durchströmungsquerschnitt.

Durch das beschriebene und in den Fig. 2 und 3 darge­ stellte Füll- und Spül-Mundstück 9 wird beim Filtrieren und beim Spülen der Filtervorrichtung 1 von Fig. 1 folgen­ des erreicht:

Durch die im oberen Bereich des Füll- und Spül-Mund­ stückes 9 vorgesehene Prallplatte 19 wird verhindert, daß das das Steigrohr 8 durchsetzende Wasser unbehindert auf die "Decke" des Behälters 2 prallt, von dieser umge­ lenkt und seitlich in einer bevorzugten Strömung auf die Randbereiche des Filtermaterialbettes 11 geleitet wird, was zu den unerwünschten Auswaschungen führt. Aufgrund der Prallplatte 19 wird erreicht, daß nur ein Teil des das Steigrohr 8 im Filtrierbetrieb nach oben durchströmenden Wassers direkt nach oben durch die Öffnun­ gen 20 in der Prallplatte 19 austritt; ein weiterer Teil des Wassers strömt durch die seitlichen Öffnungen 18 in dem zylindrischen Seitenwandbereich 17. Hierdurch wird im Filtrierbetrieb in der Umgebung des Filter- und Spül- Mundstückes 9 eine homogenere Wasserströmung erreicht, welche die Oberfläche des Filtermaterialbettes 11 von oben her gleichmäßig anströmt. Diese Oberfläche bleibt daher im Filtrierbetrieb eben, wodurch die Effektivität des Filtermaterialbettes 11 auch auf lange Zeit gewähr­ leistet ist. Das Ergebnis ist eine sehr viel bessere Filtrierwirkung als dies beim Stande der Technik der Fall war.

Im Spülvorgang, in welchem also der Wasserspiegel innerhalb des Behälters 2 reduziert ist, steigt dieser trotz der seitlichen Durchtrittsöffnungen 18 in dem zylindrischen Seitenwandbereich 17 des Füll- und Spül-Mundstückes 9 bis um etwa 10 cm über den oberen Rand des zylindrischen Seitenwandbereiches 17 an. Aufgrund der etwas zurückver­ setzten Prallplatte 19, also aufgrund des Abstandes d, der etwa 1 cm betragen kann, ergibt sich oberhalb dieses Randes eine deutlich erkennbare "Abrißkante" in der Strömung; es stellt sich eine ausgeprägte, geordnete Strömung des Spülwassers in Richtung radial nach innen ein, welche den beim Spülvorgang aus dem Filtermaterialbett 11 gelösten Schmutz gut abtransportiert. Die leichteren Fraktionen dieses Schmutzes sammeln sich nämlich auf der Wasseroberfläche an und müssen von dort abgeführt werden.

Größere Verschmutzungsbestandteile, welche nicht voll­ ständig zur Wasseroberfläche aufschwimmen, können die Durchtrittsöffnungen 18 in dem zylindrischen Seitenwand­ bereich 17 des Füll- und Spül-Mundstückes 9 durchtreten und auf diese Weise ebenfalls entfernt werden.

In vielen Fällen wird im Filtrierbetrieb ein Flockungsmit­ tel zugesetzt, unter dessen Einfluß sich im Wasser Flocken ausbilden. Diese Flocken dürfen beim Einführen in den Behälter 2 möglichst nicht zerschlagen werden. Deshalb haben die Durchtrittsöffnungen 20 in der Prallplatte 19 des Füll- und Spül-Mundstückes 9 einen nicht zu kleinen Durchmesser, der möglichst etwas über 30 mm liegen sollte.

Das in den Fig. 4 und 5 dargestellte Ausführungsbei­ spiel eines Füll- und Spül-Mundstückes entspricht weitest­ gehend demjenigen der Fig. 2 und 3, so daß für entspre­ chende Teile dasselbe Bezugszeichen zuzüglich 100 verwendet wurde. Der Hauptunterschied des in den Fig. 4 und 5 dargestellten Füll- und Spül-Mundstückes 109 gegenüber demjenigen der Fig. 2 und 3 besteht darin, daß der Anschlußstutzen 115 in der Montagelage in der Filtervor­ richtung 1 horizontal liegt. Dies entspricht einer zweiten Bauart derartiger Filtervorrichtungen, bei welcher das Wasserzufuhr- bzw. -spülrohr horizontal ausgerichtet ist. Der Anschlußstutzen 115 mündet daher in einen "Topfbereich" 120 des Füll- und Spül-Mundstückes 109, der nach unten abgeschlossen ist. Nach oben hin schließt sich an den "Topfbereich" 121 in derselben Weise wie in den Fig. 2 und 3 ein trichterförmiger Bereich 116 und ein zylindri­ scher Seitenwandbereich 117 an. Der zylindrische Seiten­ wandbereich 117 wird wiederum von einer mit Durchtritts­ öffnungen 120 versehenen Prallplatte 119 durchsetzt, die gegenüber dem freien Rand des zylindrischen Seitenwandbe­ reiches 117 um einen Abstand d nach innen zurückversetzt ist. Der zylindrische Seitenwandbereich 117 wird von Durchtrittsöffnungen 118 durchsetzt. Die Funktion des Füll- und Spül-Mundstückes 109 von Fig. 4 und 5 ent­ spricht vollständig derjenigen des in den Fig. 2 und 3 dargestellten Ausführungsbeispieles.

Claims (6)

1. Filtervorrichtung zum Filtrieren von Wasser, insbe­ sondere von Schwimmbadwasser, mit

• a) einem Behälter;
• b) einem im Behälter untergebrachten, auf einem Siebboden ruhenden Filtermaterialbett;
• c) einem im oberen Teil des Behälters, oberhalb der Oberfläche des Filtermaterialbettes angeordneten Füll- und Spül-Mundstück, welches eine nach oben zeigende Durchtrittsöffnung aufweist und das mit einem ersten Wasseranschluß in Verbindung steht;
• d) einem zweiten Wasseranschluß, der mit dem Raum im Behälter unterhalb des Siebbodens kommuniziert,

dadurch gekennzeichnet, daß das Füll- und Spül-Mund­ stück (9; 109)

• a) eine im Strömungsweg nach oben liegende Prallplatte (19; 119) aufweist, die mindestens eine Durchtritts­ öffnung (20; 120) aufweist,
• b) mindestens eine in einer Seitenwand (17; 117) liegende, zusätzliche Durchtrittsöffnung (18; 118) aufweist.

2. Filtervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Prallplatte (19; 119) eine Mehr­ zahl von Durchtrittsöffnungen (20; 120) aufweist, die auf konzentrischen Kreisen um eine mittlere Durchtritts­ öffnung (20) angeordnet sind.

3. Filtervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Seiten­ wand (17; 117) des Füll- und Spül-Mundstückes (9; 109) eine Mehrzahl von in gleichem Abstand angeordneten Durch­ trittsöffnungen (18; 118) vorgesehen ist.

4. Filtervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gesamtfläche aller Durchtrittsöffnungen (18; 118) in der Seitenwand (17; 117) des Füll- und Spül-Mundstückes (9; 19) etwa halb so groß wie die Gesamtfläche aller Durchtrittsöff­ nungen (20; 120) in der Prallplatte (19; 119) ist.

5. Filtervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Durchtrittsöffnungen (20; 120) in der Prallplatte (19; 119) größer als ungefähr 30 mm ist.

6. Filtervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Prallplatte (19; 119) in einem Abstand "d" unterhalb des oberen Randes der Seitenwand (17; 117) des Füll- und Spül-Mund­ stückes (9; 109) vorgesehen ist.