-
Die
Erfindung richtet sich auf eine Vorrichtung zur schnellen Filterung
großer
Wassermengen, bspw. im Rahmen der Aufbereitung des Badewassers in
Schwimmbädern,
mit einem Filtermantel, der im unteren und/oder mittleren Bereich
ein Filterbett und im oberen Bereich ein Freibord umschließt und je einen
Filterzu- und -ablauf aufweist.
-
Im
Stand der Technik sind aufrecht stehende, tonnenförmige Metallbehälter als
sogenannte Schnellfilter bekannt, bei denen ein Filterbett auf einem
Düsenboden
abgestützt
wird. An der tiefsten Stelle des Behälters befindet ein Ablaufanschluß und an
der höchsten
Stelle eine Entlüftung.
Als Zulauf dient ein mantelseitiger Anschluß, von dem aus sich ein Rohr
konstanten Querschnittes radial nach innen etwa bis zur zentralen
Vertikalachse des Behälters erstreckt.
Dort schließt
sich ein Viertelkreisbogen nach oben an, und an dessen freiem, oberen
Ende sitzt ein sich nach oben erweiternder Trichter. Diese Konstruktion
des Zulaufs bewirkt bei nahezu oder vollständig gefülltem Filter ein möglichst
laminares Ausströmen
des zu filternden Wassers in den Freibord oberhalb des Filterbettes.
Andererseits kann beim Spülen
des Filters, wenn der unterseitige, normalerweise dem Abfluß dienende
Anschlußstutzen den
Wassereintritt bildet, der oberseitige Rand des Trichters an der
Zulaufleitung als Überlaufkante
verwendet werden, über
die das Spülwasser
abfließen kann.
-
In
Erfüllung
seiner beiden unterschiedlichen Aufgaben muß der aus dem Stand der Technik
bekannte Trichter konträre
Eigenschaften aufweisen: Eine möglichst
laminare Strömung
während
des normalen Filterbetriebes wird am besten dadurch erreicht, daß der Öffnungsdurchmesser
des Filters nicht zu groß ist,
damit das an diesem vorbei nach unten strömende Wasser mit einer möglichst
niedrigen Geschwindigkeit ruhig strömen kann. Andererseits schwimmt
während
der Spülung
ein großer
Teil der aus dem Filter gelösten
Rückstände auf
der Wasseroberfläche
und soll dabei möglichst
vollständig durch
den Trichter ausgeschwemmt werden. Dies wird ermöglicht, indem der obere Trichterdurchmesser
möglichst
groß ist,
somit eine möglichst
lange Überlaufkante
aufweist. Wie man sieht, handelt es sich hierbei um einander widersprechende Bedingungen
und jede Wahl des oberen Trichterdurchmessers bildet einen Kompromiß, der je
nach konkreter Ausführungsform
stärker
die Anforderungen eines optimalen Filterbetriebs oder eines optimalen
Spülbetriebs
berücksichtigt,
jedoch niemals beiden Anforderungen gleichzeitig optimal gerecht
werden kann.
-
Aus
den Nachteilen des beschriebenen Stands der Technik resultiert das
die Erfindung initiierende Problem, einen gattungsgemäßen Wasserfilter dahingehend
weiterzubilden, daß im
Bereich des Zu- und Überlaufs
sowohl während
des normalen Filterbetriebs sowie auch während des Rückspülbetriebs optimale Voraussetzungen
vorliegen, d. h. eine möglichst
laminare Strömung
während
des Filterns einerseits und ein möglichst vollständiges Ausschwemmen
von auf der Wasseroberfläche
schwimmenden Rückständen beim
Rückspülen andererseits.
-
Die
Lösung
dieses Problems gelingt dadurch, dass der Filterzulauf durch eine
oder mehrere Öffnungen
in dem oberen Bereich des Filtermantels gebildet ist.
-
Durch
diese Maßnahme
kann eine große Einströmfläche in Form
des Gesamtquerschnitts der Zulauföffnungen realisiert werden,
ohne dadurch den vertikalen Strömungsquerschnitt
innerhalb des Filterkessels einzuengen. Das Ergebnis ist eine niedrige Strömungsgeschwindigkeit
des zulaufenden Wassers, die sich überdies innerhalb des Filterkessels gleichmäßig auf
einen großen
Querschnitt verteilen kann, so daß sich eine rein laminare Strömung ergibt, die
zu optimalen Filterergebnissen führt.
Die erfindungsgemäßen Zulauföffnungen
können
u. U. auch als Überlaufkante
beim Spülen
des Filters verwendet werden; hierfür kann jedoch auch ein eigener Überlauf
vorgesehen sein.
-
Es
hat sich als günstig
erwiesen, dass die Grundfläche
des Filters zwischen 0,5 m2 und 2 m2, vorzugsweise zwischen 0,75 m2 und
1,5 m2, insbesondere etwa 1 m2 beträgt. Diese
gegenüber
gattungsgemäßen Wasserfiltern äußerst niedrige Grundfläche hat
zur Folge, daß bei
den meisten Anwendungen mehrere erfindungsgemäße Filter parallel betrieben
werden, die allesamt jeweils einzeln gespült werden können, während die übrigen den normalen Filterbetrieb
fortsetzen. Da beim Spülen
im Gegensatz zum Filterbetrieb hohe Strömungsgeschwindigkeiten erforderlich
sind, wird üblicherweise das
für einen Spülvorgang
benötigte
Wasser in einem Spülwasserspeicher
angesammelt und bevorratet, dessen Volumen jedenfalls deutlich geringer
gehalten sein kann als bei herkömmlichen
Filterkesseln mit einer Grundfläche
von bspw. 5 m2. Darüber hinaus können mehrere
kleinere Filter auch in vergleichsweise kleinen Räumen untergebracht
werden, da die Anlage solchenfalls besser an örtliche Verhältnisse
anpaßbar
ist. Schließlich
kann auch der Transport derartiger Behälter weitaus einfacher bewerkstelligt
werden als bei großvolumigen
Filterkesseln, deren Transport oftmals nur mit Sonderfahrzeugen möglich ist.
-
Bevorzugt
beträgt
eine Horizontalerstreckung des Filters etwa 1 m. Diese Maßnahme ist
bei der Grundfläche
des Filters von etwa 1 m2 leicht realisierbar
und führt
dazu, daß erfindungsgemäße Filter zum
Nachrüsten
einer Anlage bequem in bereits bestehende Gebäude eingebaut werden können, indem sie
auf dem üblichen
Weg durch die Türöffnungen transportiert
werden.
-
Es
hat sich bewährt,
dass die Höhe
des Filters zwischen 1 m und 3 m, vorzugsweise zwischen 1,8 m und
2,8 m, insbesondere bei etwa 2,5 m liegt. Dieses Merkmal orientiert
sich an der üblichen Raumhöhe, so daß erfindungsgemäße Behälter ohne
Schwierigkeiten auch in bereits vorhandenen Kellerräumen untergebracht
werden können.
-
Die
Erfindung bietet ferner die Möglichkeit, dass
der Filtermantel in vertikaler Richtung unterteilt ist. Durch einen
unterteilten Filtermantel kann die Herstellung und der Transport
des erfindungsgemäßen Filters
vereinfacht werden. Nach Installation des Filters ist ein Zugang
zu dem Innenraum ggf. über
ein Mannloch möglich.
-
Der
Erfindungsgedanke erlaubt eine Weiterbildung dahingehend, dass sich
die Unterteilung etwa auf Höhe
eines Düsenbodens
befindet, der das Filterbett abstützt und von der Filtratkammer
trennt. Dadurch ist es möglich,
durch Abheben des oberen Gehäuseteils
den Düsenboden
freizulegen und bspw, einer Spezialreinigung zu unterziehen oder auszutauschen.
-
Indem
der Filtermantel oben offen ausgebildet und mit einer abnehmbaren
Abdeckung verschließbar
ist, so ist auf einfachem Weg ein weiterer Zugang zu dem Filter
geschaffen, der u. a. auch während
des Betriebs eine Inspektion des Filterbettes erlaubt.
-
Wenn
der Filterzulauf um 10 cm bis 70 cm, vorzugsweise 20 cm bis 50 cm,
unterhalb des oberen Endes des Filtermantels angeordnet ist, verbleibt
ein Filtermantelkragen oberhalb der Zulauföffnungen, der einen Rückstau des
zufließenden
Wassers erlaubt, ohne daß ungefiltertes
Wasser ggf. in die Kanalisation abgeleitet werden müßte.
-
Ein
weiteres, erfindungsgemäßes Merkmal liegt
darin, dass sämtliche Öffnungen
des Filterzulaufs auf demselben Niveau angeordnet sind. Hierdurch
werden einerseits optimale Verhältnisse
für eine
gleichmäßig laminare
Strömung
innerhalb des Filterkessels geschaffen. Andererseits kann auf diesem
Weg für
einen Rückspülvorgang
eine Überlaufkante
zur Verfügung
gestellt werden.
-
Es
liegt im Rahmen der Erfindung, dass die gesamte, horizontale Erstreckung
sämtlicher Öffnungen
des Filterzulaufs etwa dem 0,25- bis 0,95-fachen des Behälterumfangs,
vorzugsweise dem 0,45- bis 0,9-fachen, insbesondere dem 0,65- bis
0,85-fachen, entspricht. Zur Schaffung einer möglichst gleichförmig laminaren
Strömung
innerhalb des Filterkessels ist eine niedrige Strömungsgeschwindigkeit
erforderlich, die nur durch einen großen Querschnitt der Filterzulauföffnungen
erreicht werden kann. Unter der Prämisse, die Öffnungen etwa auf gleicher
Höhe anzuordnen,
ergibt sich die Nebenforderung, möglichst den gesamten Behälterumfang
für Öffnungen
zu nutzen. Diese Bedingung findet jedoch ihre Grenze an dem Grunderfordernis
einer ausreichenden Stabilität des
Filtermantels, die wiederum in Relation zu dessen Stärke zu sehen
ist.
-
Eine
vorteilhafte Anordnung lässt
sich dadurch finden, dass die vertikale Erstreckung der Öffnungen
des Filterzulaufs etwa dem 0,0001- bis 0,002-fachen des Behälterumfangs,
vorzugsweise dem 0,00015- bis 0,0015-fachen, insbesondere dem 0,0002-
bis 0,001-fachen, entspricht. Damit die Zulauföffnungen insgesamt wenigstens
etwa 3 – 30
%, vorzugsweise 10 – 20
des horizontalen Querschnitts durch den Filterkessel umfaßt, ist
eine entsprechende Bemessung der Öffnungshöhe vorzusehen.
-
Die
Erfindung lässt
sich dadurch ergänzen, dass
die Filterzulauföffnungen
schlitzförmig
ausgebildet sind. Dieses Erfordernis berücksichigt, daß ggf. auch
größere Partikel
wie beispielsweise Grashalme in dem von einem Schwimmbecken ausgetragenen Wasser
enthalten sein können,
und dieselben können
durch schlitzförmige
Filterzulauföffnungen
weitaus besser hindurchgelangen als durch Perforationen kleinen
Querschnittes.
-
Die
Erfindung erfährt
eine vorteilhafte Ausgestaltung dadurch, dass die Filterzulauföffnungen einen
sich von außen
nach innen bspw. keilförmig verjüngenden
Querschnitt aufweisen. Diese Geometrie setzt mit dem Zulaufwasser
einströmenden
Partikeln einen möglichst
geringen Widerstand entgegen, während
andererseits ein unerwünschter
Austrag beispielsweise während
des Rückspülens bei
Verwendung einer zusätzlichen Überlaufeinrichtung
soweit als möglich
vermieden ist, indem sich größere Partikel
an den innen schmaleren Schlitzrändern
verhaken.
-
Mit
einer Ausgestaltung, wobei die Ränder der
Filterzulauföffnungen
einen abgerundeten Querschnitt aufweisen, soll dem Anhaften von
Partikeln während
des Zustroms wie auch während
des Spülens
entgegengewirkt werden, damit die Öffnungen nicht verstopfen,
was die Einströmgeschwindigkeit erhöhen und
damit die laminare Strömung
verschlechtern könnte.
-
Mit
großem
Vorteil sind alle Filterzulauföffnungen
untereinander verbunden. Damit soll erreicht werden, daß sich eine
möglichst
einheitliche Strömungsgeschwindigkeit
im Bereich des Zulaufs einstellen kann, sodaß keine Turbulenzen entstehen können.
-
Zur
Perfektionierung der erfindungsgemäßen Konstruktion kann vorgesehen
sein, dass die Verbindung zwischen den Öffnungen des Filterzulaufs
und/oder zu der Zulaufleitung direkt an der Außenseite des Filtermantels
entlanggeführt
ist. Diese Konstrukionstechnik führt
einerseits zu einem einfachen Aufbau und vermeidet darüber hinaus
zusätzliche
Strömungswege,
welche den Strömungswiderstand
erhöhen
könnten.
-
Weitere
Vorzüge
ergeben sich dadurch, dass die Verbindung zwischen den Öffnungen
des Filterzulaufs und/oder zu der Zulaufleitung als Strömungskanal
etwa konstanten Querschnittes ausgebildet ist. Von einem derartigen
Kanal können
die einzelnen Zulauföffnungen
in Form von Durchbrechungen des Filtermantels abzweigen. Sofern
die Zulauföffnungen gegenüber dem
Boden des Strömungskanals
nach oben versetzt sind, so kann sich unterhalb der Unterkanten
der Zulauföffnungen
eine Strömung
ausbilden, die auch bei niedrigem Wasserstand in dem Filter und
in dem Strömungskanal
für eine
Verteilung des zuströmenden
Wassers auf sämtliche
Zulauföffnungen
sorgt, so daß auch
in diesem Fall sich keine turbulenten Strömungen ausbilden können. Im
Fall eines Rückstaus
innerhalb des Filterbehälters
kann sich auch der Strömungskanal
vollständig
füllen,
und solchenfalls findet ein weiterer Zustrom durch die Zulauföffnungen
allenfalls als Reaktion auf einen höheren Eingangsdruck statt,
der sich in dem Strömungskanal
nahezu widerstandsfrei ausbreiten kann.
-
Die
Erfindung lässt
sich dahingehend weiterbilden, dass der Strömungskanal als an der Außenseite
des Filters angesetztes U- oder Hohl-Profil ausgebildet ist. Solchenfalls
kann auf spezielle Armaturen oder sonstige Anschlußelemente
vollständig
verzichtet werden, so daß die
Herstellungskosten auf ein Minimum gesenkt werden.
-
Eine
weitere Optimierung lässt
sich erreichen, indem die Querschnitte der Zulauföffnung(en) und
des Strömungskanals
derart aufeinander abgestimmt sind, dass der durch die Zulauföffnungen)
bedingte Druckabfall groß gegenüber dem
Druckabfall entlang des Strömungskanals
ist, so dass in letzterem ein Druckausgleich stattfinden kann. Hierdurch wird
die Einstellung eines konstanten Wasserdrucks innerhalb des Strömungskanals
bei vollgefülltem
Filterkessel begünstigt,
so dass an allen, auch von dem Zulaufanschluß am weitesten entfernten Zulauföffnungen
dieselbe Druckdifferenz zwischen Strömungskanal und Filterinnenraum
anliegt und somit an allen Filterzulauföffnungen sich etwa dieselbe
Zuströmgeschwindigkeit
einstellt. Dadurch kann stets eine optimal laminare Strömung eingehalten
werden.
-
Die
Höhe des
Strömungskanals
sollte etwa dem 2- bis 20-fachen der maximalen Höhe der Öffnungen des Zulaufs, vorzugsweise
dem 5- bis 15-fachen, entsprechen. Damit kann einerseits die Ausbildung
eines konstanten Wasserspiegels bei niedrig gefülltem Filter erreicht werden,
andererseits wird der Widerstand für eine Ausgleichsströmung minimal, und
außerdem
können
Schmutzablagerungen, Verkrustungen oder dergleichen im Bereich der
Zulauföffnungen
sich nicht negativ auf die Strömungsverhältnisse
innerhalb des Strömungskanals
auswirken.
-
Erfindungsgemäß ist weiterhin
vorgesehen, dass der Strömungskanal
einen rechteckigen, vorzugsweise etwa quadratischen Querschnitt
aufweist. Dadurch können
auch versehentlich in das zu filternde Wasser gelangte größere Schmutzpartikel
zu keiner Verstopfung des Strömungskanals
führen,
außerdem
ist eine Reinigung beispielsweise mittels eines bürsten- oder
spiralförmigen
Werkzeugs möglich.
-
Der
Strömungskanal
kann den Filtermantel vollständig
umgeben. Diese Maßnahme
fördert
einerseits den einfachen Aufbau des erfindungsgemäßen Filters
und dient andererseits einem optimalen Druckausgleich innerhalb
des Strömungskanals selbst
in dem Extremfall einer lokalen Verstopfung.
-
Sofern
an der Außenseite
des Zulauf-Strömungskanals
ein Anschluß zum
Anflanschen des Abzweigs eines Zulauf-T-Rohrs vorgesehen ist, so
ist es möglich,
nebeneinander in Reihe aufgestellte Filter auf kürzestem Weg und mit einer Rohrleitung
großen Querschnitts
zu verbinden, wobei das zulaufende Wasser infolge eines rückstaubedingten
Druckausgleichs sich stets gleichförmig auf die solchermaßen parallel
geschalteten Filter aufteilt, so daß dieselben sich mit etwa gleicher
Geschwindigkeit zusetzen und durch turnusmäßiges Rückspülen gereinigt werden können.
-
An
einen oberseitigen Überlauf
des Filtermantels kann sich außen
eine Überlaufrinne
anschließen.
Im Rahmen eines derartigen Überlaufs lässt sich
eine maximale Überlaufkante
realisieren, die dem Umfang des Filtermantels entspricht. Dadurch
werden gerade die auf der Wasseroberfläche beim Rückspülen aufschwimmenden Partikel
zu der Überlaufrinne
ausgetragen, wodurch sich ein optimaler Reinigungseffekt ergibt.
-
Eine
hohe Betriebssicherheit erhält
der erfindungsgemäße Filter,
indem der Außensteg
der Überlaufrinne
höher als
deren innere Überlaufkante
ist; dieser erhöhte
Außensteg
kann auch zur Abstützung der
Filterabdeckung verwendet werden. Damit ist sichergestellt, daß selbst
bei einem vehementen Pegelanstieg in dem Filter während eines
Rückspülvorgangs
das die Überlaufkante überwindende
Oberflächenwasser
die Überlaufrinne
nicht verlassen kann, sondern vielmehr durch den steigenden Wasserdruck
in der Überlaufrinne
zu einem verstärkten
Ausströmen
führt.
Als Nebeneffekt kann dieser Außensteg
zum Aufsetzen eines Filterdeckels verwendet werden, der nur lose
aufgelegt werden muß und
daher zur Inspektion des Filterinnenraums mit einem Handgriff abgehommen
werden kann.
-
Ein
Aufbau, wonach sich die Ausströmöffnung der Überlaufrinne
an der dem Filterzulaufanschluß gegenüberliegenden
Seite des Filtermantels befindet, begünstigt eine Anordnung, wobei
der Schlammwasserspeicher als schmaler vertikaler Behälter ausgebildet
und direkt an der Rückseite
einer Reihe von erfindungsgemäßen Filtern
aufgestellt ist, so daß die
Ausströmungsöffnungen
der verschiedenen Überlaufrinnen
direkt in die geöffnete
Oberseite eines derartigen Schlammwasserspeichers eintauchen. Im
Rahmen einer anderen Ausführungsform kann
hier auch eine Schlammwasserrinne installiert werden, die beispielsweise
als Freispiegelleitung ausgebildet ist und zu dem Schlammwasserspeicher führt.
-
Der
Filterablauf befindet sich unterhalb des Düsenbodens im Bereich der Filtratkammer,
und sofern dieser etwa unterhalb des Zulaufanschlusses angeordnet
ist, so ergeben sich wiederum optimale Verhältnisse für einen Parallelbetrieb einer
beliebigen Anzahl derartiger Filter, die mittels T-Abzweigstücken an
dieselbe Filtratleitung angeschlossen sein können.
-
Da
andererseits infolge der optimalen Geometrie der Zulauföffnungen
auch bei einem verstärkten
Durchsatz die Ausbildung einer laminaren Strömung innerhalb des Freibordes
nicht beeinträchtigt wird,
sieht die Erfindung zusätzlich
vor, an dem Ablauf eines erfindungsgemäßen Filters eine Saugpumpe
anzuschließen.
Sofern bei einer Parallelschaltung mehrerer erfindungsgemäßer Filter
jedem eine Saugpumpe zugeordnet und dieselbe stromaufwärts der
betreffenden Einmündung
in die Filtratleitung angeordnet ist, kann der Durchsatz jedes einzelnen
Filters beeinflußt
werden. Dadurch ist es möglich,
unabhängig
von dem Zustand, insbesondere Verschmutzungsgrad eines Filters stets
für eine
gleichmäßige Aufteilung
des zu filternden Wassers auf alle Filter zu sorgen, so daß das gesamte
Filtermaterial sich gleichmäßig aufbraucht
und eine vorzeitige Erneuerung nicht erforderlich ist.
-
Schließlich entspricht
es der Lehre der Erfindung, dass der Filtermantel außen angeordnete
Versteifungsrippen aufweist. Derartige Versteifungsrippen erlauben
eine Reduzierung des Querschnittes des Filtermantels und dienen
dadurch der Einsparung von Material und Gewicht. Sofern die Rippen
in jeweils horizontalen Ebenen angeordnet sind, können diese
den Filtermantel vollständig
umgeben und in sich geschlossen werden, so daß mit geringstem Aufwand eine
maximale Stabilität
erreicht werden kann. Hierbei ist von großem Vorteil, daß der erfindungsgemäße Behälter eine
quaderförmige
Grundgestalt aufweist, so daß für die Versteifungsrippen gerade
gestreckte Profile verwendet werden können, die im Bereich der Filterkanten
miteinander verschweißt
werden und zusätzlich
punktuell mit dem Filtermantel verschweißt sein können. Zur Verbesserung der
Statik können
außerdem
säulenartige
Versteifungselemente vorgesehen sein, so dass sich ein selbsttragender
Versteifungskäfig
ergibt, in den sodann der Filtermantel eingeschoben oder eingehängt werden
kann. Es ist auch möglich,
für die
Filtratkammer und den davon getrennten Filtermantel oberhalb des
Düsenbodens
voneinander getrennte Versteifungskäfige vorzusehen, so dass eine
Demontage des oberen Filterbereichs trotz des Versteifungskäfigs mit
einfachsten Mitteln möglich
ist.
-
Weitere
Merkmale, Einzelheiten, Vorteile und Wirkungen der Erfindung ergeben
sich aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
der Erfindung sowie anhand der Zeichnung. Hierbei zeigt:
-
1 einen Verrohrungsplan
für die
Badewasseraufbereitungsanlage eines Schwimmbades;
-
2 einen Längsschnitt
durch einen Wasserfilter aus 1 entlang
der Linie II – II;
-
3 einen Schnitt durch die 2 entlang der Linie III – III; sowie
-
4 eine Draufsicht auf den
Wasserfilter nach 2 und 3 bei abgenommener Abdeckung.
-
Bei
dem in 1 im Schnitt
wiedergegebenen Wasserbecken 1 kann es sich bspw. um ein 50-m-Schwimmbecken
eines Frei- oder Hallenbades handeln. Die darin enthaltene Wassermenge 2 von bspw.
1.000 m3 muss ständig gereinigt, zwecks Desinfektion
mit Chlor u. ggf. anderen Mitteln versetzt, u. U. auch beheizt werden.
Zu diesem Zweck wird die Wassermenge 2 im Normalbetrieb
ständig
umgewälzt,
wobei gereinigtes, desinfiziertes u. ggf. geheiztes Wasser über eine
Reinwasserleitung 3 bspw. an bodenseitigen Öffnungen 4 in
das Wasserbecken 1 eingespeist wird. Die dadurch überschüssige Wassermenge
fließt
zusammen mit einer durch Wellenschlag ausgelösten Wassermenge in eine das
Wasserbecken 1 randseitig umgebende Überlaufrinne 5 und
gelangt von dort über
eine Schwallwasserleitung 6 in einen Schwallwasserspeicher 7.
Von dort wird es über
eine Pumpe 8 der Filteranlage 9 zugeführt, die in
dem in 1 wiedergegebenen
Beispiel aus zwei erfindungsgemäßen Wasserfiltern 10 gebildet
ist. Nach Durchlaufen einer in diesen Wasserfiltern 10 angeordneten
Filterschicht 11 wird das gereinigte Wasser über die
Reinwasserleitung 3 wieder dem Wasserbecken 1 zugeführt.
-
Von
diesem Umwälzbetrieb
zu unterscheiden ist der Spülbetrieb
zum Reinigen der Wasserfilter 10, der in regelmäßigen Zeitabständen, bspw.
zweimal pro Woche, durchgeführt
wird. Im Rahmen eines derartigen Filterspülens wird das für diesen
Zweck in einem Spülwasserspeicher 12 bevorratete
Spülwasser
von einer Spülwasserpumpe 13 nach Öffnen eines
Spülventils 14 zu
der bodenseitigen Öffnung 15 des
zu spülenden
Wasserfilters 10 befördert
und von dort nach oben durch den betreffenden Wasserfilter 10 gedrückt. Von
einem oberseitigen Überlauf 16 des betreffenden
Wasserfilters 10 gelangt das mit Schmutz befrachtete Spülwasser
sodann in einen Schlammwasserspeicher 17, von wo es allmählich an
die Kanalisation abgegeben werden kann.
-
In 2 ist ein erfindungsgemäßer Wasserfilter 10 in
einem Vertikalschnitt dargestellt. Der Wasserfilter 10 hat
in der bevorzugten Ausführungsform eine
quadratische oder nährungsweise
quadratische Grundfläche
von etwa 1 m2 und eine Höhe von etwa 2 m. Der Mantel 18 des
erfindungsgemäßen Wasserfilters 10 ist
in einen unteren Bereich 19 und einen darauf gesetzten
Bereich 20 unterteilt. Der untere Bereich 19 hat
etwa die Gestalt einer oben offenen Wanne mit einem randseitig nach
außen
umgebogenen Flansch 21, an welchem das obere, etwa röhrenförmige Mantelteil 20 über einen
gleichermaßen
nach außen
umgebogenen Flansch 22 festgelegt werden kann. Dabei wird
beim Zusammenbau des erfindungsgemäßen Wasserfilters 10 zwischen
die beiden aufeinanderzusetzenden Flansche 21, 22 ein
deren Außenumfang
flächenmäßig entsprechender
Düsenboden 23 eingelegt,
der aus einer vorzugsweise metallischen Lochplatte 24 gebildet
ist, in deren Ausnehmungen speziell geformte Düsen 25 eingesetzt sind.
Nach dem Zusammenschrauben der Flansche 21, 22 der
beiden Gehäusebereiche 19, 20 ist
dadurch gleichzeitig der Filtermantel 18 fertiggestellt und
außerdem
der Düsenboden 23 arretiert,
so dass in einem anschließenden
Schritt das Filtermaterial 26 durch die oberseitige Öffnung 27 des
Filtermantels 18 eingefüllt
und auf dem Düsenboden 23 aufgeschichtet
werden kann. Nachdem dies geschehen ist, verbleibt unterhalb des
Düsenbodens 23 die
Kammer 27 zur Aufnahme des Filtrats und oberhalb des Filterbettes 26 ein
Freibord 28 zur Aufnahme und Verteilung des zugeführten Rohwassers
auf die Filterschicht 26.
-
Der
Abzug des Filtrates erfolgt durch einen bspw. an der Vorderseite 29 des
Filters 10 in dessen unteren, wannenförmigen Bereich 19 angeordneten Anschlußstutzen 30, über den
gleichzeitig auch das Spülwasser
zum Rückspülen des
Filters 10 zugeführt werden
kann.
-
Das
Spülwasser
durchströmt
sodann das Filterbett 26 von unten nach oben und gelangt – mit dem
gelösten
Schlamm befrachtet – in
den Freibord 28 und von dort zu der die oberseitige Filteröffnung 31 umlaufenden Überlaufkante 32,
die von einer Überlaufrinne 33 umgeben
ist. Diese Überlauf-
oder Schlammwasserrinne 33 ist an ihrer Außenseite 34 höher ausgebildet
als die Überlaufkante 32,
so dass das überlaufende
Schlammwasser von der Überlaufrinne 33 vollständig aufgenommen
und zu einem sich an diese seitlich anschließenden Auslauf 35 geleitet werden
kann, von wo es bspw. direkt in einen darunter gestellten Schlammwasserspeicher 17 fließen kann.
Gegenüberliegende
Bereiche der nach oben verlängerten
Außenkante 34 der Überlaufrinne 33 können durch
horizontale Streben 36 od. dgl. miteinander verbunden sein,
um den Behältermantel
im Bereich der oberseitigen Öffnung 31 zu
stabilisieren. Um den Innenraum des Wasserfilters 10 vor
zusätzlichem
Schmutzeintrag soweit als möglich
zu bewahren, kann auf die nach oben verlängerte Außenkante 34 der Überlaufrinne 33 und/oder
auf die Verstrebungen 36 ein Deckel vorzugsweise lose aufgesetzt
werden.
-
Während des
Umwälzbetriebs
gelangt das zu reinigende Rohwasser über einen weiteren, vorzugsweise
ebenfalls an der Vorderseite 29 angeordneten Anschlußstutzen 37 zu
dem Wasserfilter 10. Jedoch mündet der Anschlußstutzen 37 nicht
direkt in den Behältermantel 18,
sondern in einen den Wasserfilter 10 im Bereich des Freibordes 28 vorzugsweise
außen
umgebenden Strömungskanal 38.
Dieser Strömungskanal 38 hat
im dargestellten Ausführungsbeispiel
einen rechteckigen, nahezu quadratischen Querschnitt mit einer Höhe von etwa
10 cm bis 20 cm. Da dieser Strömungskanal 38 umlaufend
ausgebildet ist, kann er von dem durch den Rohrstutzen 37 zufließenden Rohwasser
vollständig
gefüllt
werden. Der Strömungskanal 38 ist
durch ein U-förmiges Profil
gebildet, das an den ebenen Außenseiten 29, 39, 40 des
Wasserfilters 10 mit seinen freien Längskanten 41 bündig angelegt
und abdichtend angeschweißt
ist, so dass die innenliegende Berandung des Strömungskanals 38 durch
den Außenmantel 18 des
Wasserfilters 10 selbst gebildet wird.
-
Dieser
Behältermantel 18 ist
auf Höhe
des Strömungskanals 38 mit
Wassereintrittsöffnungen 42 versehen,
durch welche das Rohwasser von dem Strömungskanal 38 in den
Freibord 28 oberhalb des Filterbettes 26 gelangt.
Die Wassereintrittsöffnungen 42 sind
auf derselben Höhe
etwa mittig zwischen den beiden angeschweißten Kanten 41 des
Strömungskanals 38 angeordnet.
Die Wassereintrittsöffnungen 42 selbst
haben eine geringe Höhe
von bspw. 0,5 cm bis 2,5 cm, jedoch jeweils eine erhebliche Horizontalerstreckung
entlang des Strömungskanals 38 und mithin
die Form eines Schlitzes, der sich über jeweils einen Großteil einer
Filterwand 29, 39, 40 erstrecken kann.
Die zwischen derartigen Eintrittsöffnungen 42 verbleibenden
Stege 43 dienen vor allem der Stabilität des Behältermantels 18. Sofern
diese Funktion von den U-förmigen
Profilen 44 des Strömungskanals 38 übernommen
werden kann oder der Strömungskanal 38 innerhalb
des Behältermantels 18 angeordnet
ist, können
die Eintrittsöffnungen 42 auch derart
miteinander verbunden sein, dass sie den gesamten Umfang des Filtermantels 18 in
Form eines einzigen Schlitzes umlaufen.
-
Der
Querschnitt der Wassereintrittsöffnungen 42 kann
sich vorzugsweise von der Behälteraußenseite 45 zu
dessen Innenseite 46 hin verjüngen, so dass das Zurückschwemmen
größerer Partikel während des
Rückspülbetriebs
weitgehend vermieden wird. Andererseits können die Kanten der Wassereintrittsöffnungen 42 abgerundet
ausgebildet sein, damit in dem Rohwasser enthaltene Partikel wie bspw.
Grashalme od. dgl. sich an den Eintrittsöffnungen 42 nicht
festsetzen können.
-
Da
die erfindungsgemäßen Wasserfilter 10 mit
einer quadratischen oder rechteckigen Grundfläche ausgebildet sind, können sie
je nach Bedarf in größeren Stückzahlen
in einer Reihe nebeneinander aufgestellt werden, wobei die Rohwasserzuläufe 37 und
die Filtratabläufe 30 jeweils
an vor den Wasserfiltern 10 entlang laufenden Sammelleitungen – ggf. über zwischengeschaltete
Armaturen -angeschlossen
sein können.
Ebenso kann sich an der Rückseite einer
derartigen Wasserfilterreihe ein flächiger Schlammwasserspeicher 17 erstrecken,
in dessen oberseitige Öffnung
die rückwärtigen Ausläufe 35 aller
Wasserfilter 10 hineinragen können. Durch diesen modularen
Aufbau einer Filteranlage 9 kann der in einem Betriebsraum
vorhandene Platz optimal genutzt werden, andererseits ist die Verwendung
relativ kleiner Filtereinheiten mit dem weiteren Vorteil verknüpft, dass
diese einzeln nacheinander rückgespült werden können, wobei
jeweils nur eine weitaus geringere Spülwassermenge bevorratet wird
als bei herkömmlichen
Anlagen mit weitaus größeren Wasserfiltereinheiten.
Deshalb kann der Spülwasserspeicher 12 und
auch der Schlammwasserspeicher 17 mit einem deutlich kleineren
Volumen ausgebildet werden als dies bisher erforderlich war.
-
Andererseits
ergeben die mantelseitigen Wassereintrittsöffnungen 42 eine optimale
und laminare Strömungsverteilung
innerhalb des Freibordes 28 während des Umwälzbetriebes,
so dass auch höhere
Filterstandzeiten erreichbar sind. Zu diesem Zweck werden zwischen
den bodenseitigen Öffnungen 15 bzw.
Anschlußstutzen 30 und
der Reinwasserleitung 3 auch Saugpumpen 47 angeordnet,
die im Bereich der Filtratkammer 27 eines Wasserfilters 10 einen
Unterdruck erzeugen und dadurch das Rohwasser mit einer erhöhten Geschwindigkeit
durch das Filterbett 26 hindurchsaugen. Durch diese Maßnahme kann
die Standzeit eines erfindungsgemäßen Wasserfilters 10 gegenüber vergleichbaren
herkömmlichen
Wasserfiltern erhöht
werden, so dass unter Umständen
das Gesamtvolumen der für
eine vorgegebene Beckengröße benötigten Wasserfilter 10 und
damit der Platzbedarf der erfindungsgemäßen Filteranlage 9 weiter
reduziert werden kann.