DE2043845A1 - Rapid water purifier - using rotating drum filter - Google Patents

Description

• Filtereinrichtun zur Schnellreinigunq von Wasser Die Erfindung bezieht sich auf eine Filtereinrichtung zur Schnellreinigung von Wasser, bei der ein Sieb, dessen Form der Mantelfläche eines Drehkörpers entspricht, an einem mit seiner Mittellinie senkrecht stehenden Siebträger angebracht ist und der Siebträger durch eine Antriebseinrichtung um die dem Sieb und dem Siebträger gemeinsame Mittellinie drehbar ist.
• Filtereinrichtungen dieser Art sind insbesondere von der Abwasserreinigung her bekannt, bei der verhältnismäßig grobmaschige Siebe mit Maschenweiten von etwa 1,5 bis 3 mm verwendet werden. Das Wasser strömt dabei von außen in das Innere des vom Sieb gebildeten Drehkörpers und läuft dann über eine Überfallkante nach unten ab. Das ständige Drehen des Siebträgers durch eine Antriebseinrichtung dient der fortlaufenden Reinigung des Siebes, wobei die Außenfläche des Siebes zumeist an einem Abstreifer vorbeigeführt wird.
• Bei der Aufbereitung größerer Nutzwassermengen für hauswirtschaftliche und industrielle Zwecke aus stark verschmutzten Oberflächenwässern werden demgegenüber selbsttätig sich reinigende Siebtrommeln benutzt, deren Maschenweite bis etwa 0,1 mm herabreicht. Anschließend wird das Wasser heute zumeist durch sogenannte Schnellfilter geleitet, die Slsh durch Rückspülung mit Wasser reinigen lassen.
• Als Filtermaterial wird dabei hauptsächlich Quarzkies verwendet, dessen Korngröße in der Filterschicht von oben nach unten zunimmt. Mit kleineren Korngrößen erzielt man zwar eine größere Reinigungswirkung, verringert aber gleichzeitig die Durchlaufgeschwindigkeit und erhöht den Spülwasserverbrauch. Die Rückspülung erfolgt vorzugsweise mit gefiltertem Wasser, das durch Einfügung eines mit Düsen versehenen Zwischenbodens gleichmäßig über den gesamten Filterquerschnitt verteilt wird und die Filterschicht von unten nach oben durchströmt. Der Spülwasserverbrauch beträgt dabei 1 bis 5% des ² gereinigten Wassers, wobei je m2 Filterfläche 2 bis 6 m3 Wasser benötigt werden. Der Spülvorgang dauert etwa 5 bis 15 Minuten. Am leistungsfähigsten sind geschlossene Schnellfilter, da diese im Druckbetrieb arbeiten können.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Filtereinrichtung zur Schnellreinigung von Wasser zu schaffen, bei der die Gestehungskosten und der Platzbedarf besonders niedrig liegen, quantitativ und qualitativ eine sehr hohe Reinigungsleistung erzielbar ist, ein Rückspülen des Filtermaterials zumindest teilweise vermieden wird und der Wasserdurchsatz sich ohne bauliche Veränderungen in weiten Grenzen den jeweiligen Bedürfnissen anpassen läßt.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei einer Filtereinrichtung der eingangs angeführten Art das Sieb und der Siebträger zu einem vom offenen unteren Ende bis zum abgeschlossenen oberen Ende fortlaufend verjüngten Hohlkörper vereint sind und wenigstens eine Leitung als Rohwasser-Zuftlhrung von unten in den Hohlkörper eingeführt und mit ihrer Austrittsöffnung gegen den oberen Bereich des Siebes ausgerichtet ist.
• Solange der Hohlkörper durch die Antriebseinrichtung in Drehung versetzt ist, benetzt das gegen das Sieb geleitete Rohwasser rasch einen großen Teil des Siebes und wird unter der Einwirkung von Zentrifugalkräften durch das Sieb hindurchgepreßt und von Schmutzteilchen getrennt in radialer Richtung rundum verregnet. Die auf der Innenseite des Siebes abgesonderten Schmutzteilchen gleiten auf dieser ebenfalls unter der Einwirkung von Zentrifugalkräften und unter der Mitwirkung der Schwerkraft nach unten und werden schließlich vom Rand des Hohlkörpers für sich abgeschleudert. Eine Änderung des Wasserdurchsatzes läßt sich ohne bauliche Veränderungen in weiten Grenzen mit einem geringen Aufwand durch eine Regelung der Rohwasserzufuhr und der Drehzahl erreichen. Da bei der erfindungsgemäßen Filtereinrichtung extrem feine Siebe wirkungsvoll zum Einsatz kommen können, kann außerdem auf die oben angeführten Kiesfilter zumeist völlig verzichtet oder doch zumindest eine gröbere Kieskörnung und ein kleineres Kiesfiltervolumen gewählt und der Rückspülaufwand beträchtlich verringert werden.
• Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen: Fig.l die Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Filtereinrichtung ohne Kiesfilter und Fig.2 die Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Filtereinrichtung in einer vorteilhaften baulichen Verbindung mit einem Kiesfilter.
• In beiden Figuren ist jeweils ein Sieb 1 eingezeichnet, dessen Form der Mantelfläche eines senkrechten Kreiskegelstumpfes mit einem Öffnungswinkel von etwa sechzig Winkelgraden entspricht. Damit kann der auf der Innenseite des Siebes 1 abgesonderte Schmutz 2 bereits sehr zügig zum unteren Rand 3 des Siebträgers 4 befördert und zugleich das vom Schmutz 2 befreite Wasser 5 noch recht wirkungsvoll rundum verregnet werden. Das Sieb 1 kann beispielsweise auch aus einer einlagigen Schicht handelsüblichen Stahldrahtgewebes bestehen, dessen Maschenweite im unteren Grenzfall etwa drei Mikrometer beträgt, s + aß sich selbst vernetzte flüssige Schmutzteilchen abscheiden lassen. Um derartig dünne Siebe überhaupt verwenden zu können, ist das Sieb 1 an der Innenwand eines glockenförmigen Siebträgers 4 angeordnet und der Siebträger 4 im Bereich des Siebes 1 mit dicht beieinanderliegenden Löchern versehen, deren Weite die Weite der Sieblöcher erheblich übertrifft.
• Zum Drehen des vom offenen Ende 3 bis zum abgeschlossenen oberen Ende 6 fortlaufend verjüngten, vom Sieb 1 und dem Siebträger 4 gebildeten Hohlkörpers 7 um seine Mittellinie 8 kommt vorzugsweise ein mit einer Drehzahlsteuerung versehener Motor 9 zum Einsatz, um den Wasserdurchsatz durch das Sieb 1 in einem größeren Bereich den jeweiligen Bedürfnissen anpassen zu können. Es kann jedoch auch eine Antriebseinrichtung in der Weise vorgesehen sein, daß im Bereich der vorhandenen Austrittsöffnungen 10 für das zuzuführende Rohwasser an der Innenseite des Hohlkörpers 7 über dessen Umfang verteilt Antriebsrippen oder Antriebsflügel vorgesehen sind, wenigstens eine Leitung 11 für die Rohwasserzufuhr zum Drehen des Hohlkörpers 7 mit ihrer Austrittsöffnung 10 schräg gegen den oberen Bereich des Siebes 1 ausgerichtet ist und der Hohlkörper 7 mit einem Drehzahlbegrenzer verbunden ist.
• Um das Volumen der Filtereinrichtung klein zu halten und eine neuerliche Verschmutzung des gereinigten Wassers 5 zu vermeiden, ist der Hohlkörper 7 mittig in einer Schleuderkammer 12 angeordnet. Er läßt sich damit zugleich auf einfache Weise in einem mit der Decke 13 der Schleuderkammer 12 verbundenen Lager 14 hängend drehbar lagern. Der tellerförmige obere Abschluß 6 des Siebträgers 4 besitzt zu diesem Zweck einen nach oben ragenden Wellenstumpf 15, der durch einen Absatz 16 unten und zwei Muttern 17 und ein sich daran anschließendes kleines Rillenkugellager 18 oben mit den Innenteilen zweier Rillenkugellager 19 verspannt ist, die auseinanderliegend mit ihren Außenteilen ihrerseits in einen Lagerblock 20 eingesetzt sind. Der Lagerblock 20 besitzt ein flanschartiges Oberteil, das auf der Decke 13 der Schleuderkammer 12 aufliegt und zugleich als Montageplattform für den Antriebsmotor 9 dient. Die Welle 21 des Antriebsmotors 9 ist durch eine Rutschkupplung 22 mit dem Wellenstumpf 15 des Siebträgers 4 verbunden. zur Schwingungsdämpfung und zur Abdichtung ist in den Lagerblock 20 außerdem ein Glvnipuffer 23 eingesetzt. Vorteilhafterweise ist die Schleuderkammer 12 als Oberteil eines Sammelbehälters 24 für das gereinigte Wasser 5 ausgebildet. Da die Decke 13 der Schleuderkammer 12 als Deckel ausgeführt ist, lassen sich das Sieb 1 und der Siebträger 4 zusammen mit dem Antriebsmotor 9 und dem Lager 14 zur Wartung der Filtereinrichtung mit der Decke 13 als Einheit nach oben abheben. Der Sammelbehälter 24 weist außerdem einen zentralen Einsatz 25 für den Schmutzabgang auf, der vom Boden 26 des Sammelbehälters 24 bis über den unteren Rand 3 des Hohlkörpers 7 nach oben hinaufreicht. Somit kann der auf der Innenseite des Siebes 1 abgesonderte und vom unteren Rand 3 des Siebträgers 4 abgeschleuderte Schmutz 2 durch den Sammelbehälter 24 selbständig nach unten entweichen. Dadurch, daß der Einsatz 25 für den Schmutzabgang in seinem oberen Bereich als Trichter 27 ausgebildet ist und am oberen Rand des Trichters 27 ein nach innen und leicht nach oben weisender Abdeckkreisring 28 angefügt ist, wird das Volumen des Einsatzes 25 wesentlich verkleinert. Die Leitung 11 für die Rohwasserzufuhr ist mit besonders geringem Aufwand in diesem Einsatz 25 des Sammelbehälters 24 verlegt.
• In Figur 1 der Zeichnung ist zur Verdeutlichung der Rohwasser-Zulauf über die Leitung 11 durch den Pfeil a gekennzeichnet, die Verteilung des Wassers über die Siebfläche durch den Pfeil b, die Verregnung des vom Schmutz 2 befreiten Wassers 5 durch die Pfeile c, der Reinwasser-Ablauf vom Boden 26 des Sammelbehälters 24 über zwei aufeinanderfolgende Siebkörbe 29 und 30 und eine Leitung 31 durch den Pfeil d und schließlich der Weg des vom Sieb 1 abgesonderten Schmutzes 2 durch die Pfeile e, f und g. Zur Reguliorung des Wasserstandes im Sammelbehälter 24 dient ein Niveauschalter 32, der von einem Schwimmer 33 betätigt wird.
• In Figur 2 der Zeichnung ist ein Sammelbehälter 24 dargestellt der zur weiteren Reinigung des Wassers 5 in an sich bekannter Weise eine Kiesfüllung 34 besitzt. Auf einem mit Rückspüldüsen 35 ausgerüsteten Zwischenboden 36 ruhend folgen von unten nach oben Grobkies, Mittelkies und Feinkies aufeinander.
• Eine besonders vorteilhafte bauliche Verbindung dieses Kiesfilters 34 mit dem zuvor beschriebenen Siebfilter wird dadurch gewonnen, daß der zentrale Einsatz 25 für den Abgang des vom Sieb 1 abgeschiedenen Schmutzes 2 zusätzlich als Rückspülauslauf für die Säuberung der Kiesfüllung 34 eingerichtet ist. Da der zentrale Einsatz 25 des Sammelbehälters 24 an seinem unteren Ende ein Absperrventil 37 besitzt, kann die Filtereinrichtung zur Steigerung der Durchlaufgeschwindigkeit auch im Druckbetrieb gefahren werden. Während die beiden gezeichneten Steigleitungen 11 an eine nicht dargestellte Rohwasserpumpe angeschlossen sind,-diel,t der Reinwasserauslauf 38 am Boden 26 des Sammelbehälters 24 zugleich als Rückspüleinlauf. Der Sammelbehälter 24 ruht auf mehreren Stützen 39 und besitzt zu seiner Wartung zusätzlich ein seitliches Mannloch 40. Anstelle von Kies können natürlich ganz oder teilweise auch andere Materialien verwendet sein, z.B. AXtivkohle zur geschmacklichen Verbesserung des Wassers.

Claims (14)

Patentansprüche

1. Filtereinrichtung zur Schnellreinigung von Wasser, bei der ein Sieb, dessen Form der Mantelfläche eines Drehkörpers entspricht, an einem mit seiner Mittellinie senkrecht stehenden Siebträger angebracht ist und der Siebträger durch eine Antriebseinrichtung um die dem Sieb und dem Siebträger gemeinsame Mittellinie drehbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Sieb (1) und der Siebträger (4) zu einem vom offenen unteren Ende (3) bis zum abgeschlossenen oberen Ende (6) fortlaufend verjüngten Hohlkörper (7) vereint sind und wenigstens eine Leitung (11) als Rohwasser-Zuführung von unten in den Hohlkörper (7) eingeführt und mit ihrer Austrittsöffnung (10) gegen den oberen Bereich des Siebes (1) ausgerichtet ist.

2. Filtereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Form des Siebes (1) der Mantelfläche eines senkrechten Kreiskegelstumpfes mit einem öffnung winkel von etwa sechzig Winkelgraden entspricht.

3. Filtereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Sieb (1) an der Innenwand eines glockenförmigen Siebträgers (4) angeordnet ist und der Siebträger (4) im Bereich des Siebes (1) mit dicht beieinanderliegenden Löchern versehen ist, deren Weite die Weite der Sieblöcher erheblich übertrifft.

4. Filtereinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Sieb (1) aus einer einlagigen Schicht handelsüblichen Stahldrahtgewebes besteht, dessen Maschenweite im unteren Grenzfall etwa drei Mikrometer beträgt.

5. Filtereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinrichtung zum Drehen des Hohlkörpers (7) um seine Mittellinie (8) aus einem mit einer Drehzahlsteuerung versehenen Motor (9.) besteht.

6. Filtereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der vorhandenen Austrittsöffnungen (10) für das zuzuführende Rohwasser an der Innenseite des Hohlkörpes (7) über dessen Umfang verteilt Antriebsrippen oder Antriebsflügel vorgesehen sind, wenigstens eine Leitung (11) für die Rohwasserzufuhr zum Drehen des Hohlkörpers (7) mit ihrer Austrittsöffnung (10) schräg gegen oberen Bereich des Siebes (1) ausgerichtet ist und der Hohlkörper (7) mit einem Drehzahlbegrenzer verbunden ist.

7. Filtereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkörper (7) mittig in einer Schleuderkammer (12) angeordnet und in einem mit der Decke (13) der Schleuderkammer (12) verbundenen Lager (14) hängend drehbar gelagert ist.

8. Filtereinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleuderkammer (12) als Oberteil eines Sammelbehälters (24) für das gereinigte Wasser (5) ausgebildet ist.

9. Filtereinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Sammelbehälter (24) einen zentralen Einsatz (25) für den Schmutzabgang aufweist, der vom Boden (26) des Sammelbehälters (24) bis über den unteren Rand (3) des Hohlkörpers (7) nach oben hinaufreicht.

1O.Filtereinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatz (25) für den Schmutzabgang in seinem oberen Bereich als Trichter (27) ausgebildet ist und am oberen Rand des Trichters (27) ein nach innen und leicht nach oben weisender Abdeckkreisring (28) angefügt ist.

11.Filtereinrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung (11) für die Rohwasserzufuhr im zentralen Einsatz (25) des Sammelbehälters (24) verlegt ist.

12.Filtereinrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Sammelbehälter (24) zur weiteren Reinigung des Wassers (5) in an sich bekannter Weise eine Kies füllung (34) besitzt.

13.Filtereinrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der zentrale Einsatz (25) für den Abgang des vom Sieb (1) abgeschiedenen Schmutzes (2) zusätzlich als Rückspülauslauf für die Säuberung der Kies füllung (34) eingerichtet ist.

14.Filtereinrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß der zentrale Einsatz (25) des Sammelbehälters (24) an seinem unteren Ende ein Absperrventil (37) besitzt.

Leerseite