DE2359601A1

DE2359601A1 - Vorrichtung zum filtern von fluessigkeiten

Info

Publication number: DE2359601A1
Application number: DE2359601A
Authority: DE
Inventors: Frank G Weis
Original assignee: Ecodyne Corp
Current assignee: Ecodyne Corp
Priority date: 1973-01-29
Filing date: 1973-11-29
Publication date: 1974-08-01
Also published as: FR2215397B3; FR2215397A1; BE807511A; CA1010374A; GB1449546A; AU6101373A; US3886071A; JPS49105265A

Description

betreffend
Vorrichtung zum Filtern von Flüssigkeiten

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Filtern von Feststoffe enthaltenden Flüssigkeiten, die insbesondere zum Filtern des Ausflusses einer Kläranlage für Abwässer geeignet ist. Die Vorrichtung arbeitet selbsttätig und ist mit einer geringen Zahl von Ventilen und mit einem Minimum an Tankspeicherraum und an Maschinenausrüstung ausgestattet.

Erfindungsgemäß ist eine derartige Filtervorrichtung vorgesehen, die mit Luftreinigungs-, Rückspül- und Filterperioden arbeitet, die in wirtschaftlicher Weise erstellt und mit einem nur geringen Kraftaufwand betrieben werden kann. Um dieses zu erreichen_s muß die Ausstattung mit Ventilen, Rohren, Pumpen und Gebläsen auf ein Minimum gehalten werden. Ferner soll die selbsttätige Steuerung so einfach wie möglich sein.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Abfiltern von Feststoffen vorzusehen, die selbsttätig mit einer geringen Zahl an Ventilen und mit einem Minimum an Tankspeicherraum und Maschinenausrüstung arbeitet. Dabei soll die Filtervorrichtung in vollem Umfang automatisch mit Luftreinigungs-, Rückspül- und Filterperioden arbeiten und nur ein selbsttätig gesteuertes Ventil erfordern» Die Filtervorrichtung

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soll ohne Verwendung einer Tauchpumpe auskommen und so beschaffen seiiij daß der Flüssigkeitsspiegel oberhalb des verwendeten Filtermediums gehalten wird.

Die Filtervorrichtung, die diese Aufgabe löst, weist eine Filterkammer auf, die durch ein Filterbett in eine obere Einlaßkammer und eine untere Ablaufkammer unterteilt ist. Die zu behandelnde Flüssigkeit wird der Einlaßkammer über ein selbsttätig gesteuertes Ventil zugeführt und strömt durch das Filtermedium oder^vFilterhilfsmittel, das vom Filterbett getragen wird, und durch Siebeinsätze in die Ablaufkammer. Das gefilterte Wasser strömt von der Ablaufkammer über eine Verbindungsleitung durch eine nicht als Tauchpumpe ausgeführte Rückspülpumpe und dann in eine Rückspülspeicherkammer, die neben der Filterkammer angeordnet ist. Die gefilterte Flüssigkeit tritt dann in eine Ausflußleitung ein, die innerhalb der Rückspülspeicherkammer so angeordnet ist, daß Flüssigkeit oberhalb des Füllstands des FiI-terhilfsmittels gehalten wird. Bei genügend großem Zustrom an zu filternder Flüssigkeit und bei entsprechender Verschmutzung des Filters steigt der Flüssigkeitsspiegel oberhalb des Filterbetts bis in eine Höhe, in welcher ein in der Einlaßkammer angeordneter Schalter betätigt wird. Dadurch wird selbsttätig das Steuerventil in der Einlaßleitung geschlossen und das Gebläse für die Luftreinigung in Betrieb gesetzt. Das Gebläse steht mit der Ablaufkammer in Verbindung und führt der Ablaufkammer Luft über eine Gebläseleitung zu, in die ein Rückschlagventil eingeschaltet ist, um ein Überfluten des Gebläses auszuschalten. Die in die Ablaufkammer eintretende Luft strömt aufwärts durch die Siebeinsätze, wirkt scheuernd auf das Filterhilfsmittel ein und hebt die Fremdstoffe bis an die Flüssigkeitsoberfläche. Während dieser Periode füllt sich die Ablaufkammer mit Luft, wobei eine Schwimmersperre geschlossen wird, die der Verbindungsleitung zugeordnet ist, um zu verhindern, daß Luft in die Verbindungsleitung eintritt, die andernfalls über die Pumpenentlüftung abströmen könnte. Nach einer vorbestimmten Zeit wird das Gebläse abge-

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schaltet und die Rückspülpumpe angelassen. Diese pumpt das Wasser aus der Rückspülspeicherkammer durch die VerbindungsleitungAn die Ablaufkammer. Dann strömt das Wasser durch die Siebeinsätze und das Filterhilfsmittel, um über einen Rückspültrog die Filterkammer zu verlassen. Nach einer vorbestimmten Zeit wird die Rückspülpumpe stillgesetzt und das Einlaßsteuerventil geöffnet, so daß die Filtervorrichtung wieder zur normalen Betriebsperiode zurückkehrt.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer schematischen Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Die Zeichnung zeigt die Filtervorrichtung in einem Querschnitt.

Die Filtervorrichtung 10 umfaßt eine Filterkammer 12 und eine Rückspülspeicherkammer 14. Die Rückspülspeicherkammer 14 unmittelbar neben der Filterkammer 12 angeordnet, es ist jedoch für den Fachmann ohne weiteres ersichtlich, daß auch andere Anordnungen vorgesehen sein können. In der Filterkammer 12 ist ein^falscher Boden 16 mit Durchtrittsöffnungen vorgesehen, der die FiI-terkainmer 12 in eine obere Einlaßkammer 18 und eine untere Ablaufkammer 20 unterteilt. Siebeinsätze 22 bekannter Bauart sind auf dem Boden 16 angeordnet und ermöglichen der Flüssigkeit den Durchtritt. Ein Filterbett 24 aus geeignetem Filterhilfsmittel wie Sand, Anthrazit oder dgl. liegt auf der Oberseite des Bodens 16. Eine Einlaßleitung 26 mit einem selbsttätig v/irksamen Steuerventil 28 für den Zulauf steht mit einem oberen Abschnitt der Einlaßkammer 18 in Verbindung. Eine Prallplatte 30 ist in der Einlaßkammer 18 nahe dem inneren Ende der Einlaßleitung 26 angeordnet, um die Flüssigkeit über die Filterfläche zu verteilen.

Die Verbindung zwischen der Ablaufkammer 20 und der Rückspülspeicherkammer 14 ist durch eine Verbindungsleitung 32 hergestellt, deren eines Ende 34 innerhalb der Ablaufkammer 20 und deren anderes Ende 36 innerhalb der Rückspülspeicherkammer 14 angeordnet ist. Das eine Ende 34 der Verbindungsleitung 32 ist

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mit einem bekannten Fallventil 38 der Schwimmerbauart versehen, das den Durchtritt von Strömungsmittel in die Verbindungsleitung 32 nur dann zuläßt, wenn sich der Flüssigkeitsspiegel innerhalb der Ablaufkammer 20 oberhalb des Ventils 38 befindet. Das andere Ende 36 der Verbindungsleitung 32 ist mit der Austrittsseite einer Rückspülpumpe 40 versehen, deren Funktion nachfolgend noch näher beschrieben wird.

Die Rückspülspeicherkammer 14 ist mit einem Deckenabschnitt 42 versehen, der die der Filterkammer 12 benachbarte Hälfte der Speicherkammer 14 abdeckt. Die Wände des nicht vom Abschnitt 42 überdeckten Teils der Speicherkammer 14 erstrecken sich um eine kleine Strecke nach oben über den Abschnitt 42 hinaus, wie es in der Zeichnung dargestellt ist. Eine Ausflußleitung 44 steht mit einem oberen Abschnitt des nicht überdeckten Teils der Speicher— kammer 14 in Verbindung und besitzt ein inneres Ende 46, über das gefilterte Flüssigkeit aus der Speicherkammer 14 austritt. Das innere Ende 46 der Leitung 44 befindet sich innerhalb der Speicherkammer 14 in einer Höhe A, die etwa 15 cm über dem Füllstand B des Filterhilfsmittels in der Filterkammer 12 liegt, so daß der Wasserspiegel etwa 15 cm oberhalb des Filterbetts 24 gehalten wird.

Die Rückspülpumpe 40 ist am Beckenabschnitt 43 befestigt, wobei sich der Motor 48 oberhalb des Beckenabschnitts und das spiralförmige Pumpengehäuse 50 sowie die Ansaugleitung 52 unterhalb des Beckenabschnitts befinden. Die Pumpe 40 ist von der Bauart, die im Stillstand ein Durchströmen der Flüssigkeit zuläßt. In Übereinstimmung mit einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung befindet sich der Deckenabschnitt mit der daran befestigten Pumpe in einer Höhe, die etwa der Höhe des inneren Endes 46 der Ausflußleitung 44 entspricht, also auf der Höhe A, um den Flüssigkeitsspiegel oberhalb des Filterbetts 24 zu halten, wenn nach Beginn der Rückspülperiode Flüssigkeit mittels der Pumpe aus der Speicherkammer 14 gepumpt wird. Diese Pumpenanordnung

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ermöglicht die Verwendung eines üblichen Motors und schließt die Notwendigkeit aus, eine Tauchpumpe mit den ihr anhaftenden Wartungsproblem zu verwenden. Das andere Ende 36 der Verbindungsleitung 32 ist am Spiralgehäuse 50 der Pumpe 40 befestigt.

Um eine Luftreinigungstechnik während der Rückspülperiode anwenden zu können, ist bei der in der Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ein Gebläse 54 vorgesehen, das mit der Ablaufkammer 20 über eine Blasleitung oder Luftleitung 56 in Verbindung steht. Ein Rückschlagventil 58 und eine Ablaufleitung 60 zur Rückspülspexcherkammer 14 sind in der Luftleitung 56 vorgesehen, um ein Überfluten des Gebläses 54 zu vermeiden und eine Anordnung des Gebläses unterhalb des Rückspültroges 61 zu ermöglichen. Der Rückspültrog 61 befindet sich innerhalb der Einlaßkammer 18 nahe dessen oberem Ende. Er dient dazu, das Rückspülwasser aufzunehmen und abzuleiten oder einem Speicher zuzuführen. Ein auf den Flüssigkeitsstand ansprechender Fühlschalter 62 bekannter Bauart ist innerhalb der Einlaßkammer 18 angeordnet, um die Luftreinigungs- und Rückspülperioden einzuleiten, wenn die Flüssigkeit die vorbestimmte Standhöhe C erreicht.

Im Betriebszustand wird während der Filterperiode mit Feststoffen bzw. Schwebestoffen beladene Flüssigkeit wie Abwasser durch die Einlaßleitung 26 und das Steuerventil 28 der Einlaßkammer 18 der Filterkammer 12 zugeführt. Die Flüssigkeit wird auf die Prallplatte 30 geleitet, um sie über die Filterfläche bzw. den Querschnitt der Filterkammer 12 zu verteilen, wie es in der Zeictinung durch Pfeile angedeutet ist. Unter der Wirkung des statischen Druckes bzw. der Druckhöhe, die sich in der Einlaßkammer 18 aufbaut, strömt die Flüssigkeit abwärts durch das Filterbett 24_s durch die Siebeinsätze 22 und in die Ablaufkammer 20. Diese gefilterte Flüssigkeit strömt dann durch das Fallventil 38, die VerMndungsleitung 32 und dann durch die Pumpe 40 und die Ansaugleltung 52 in die Speicherkammer 14_O Erreicht die Flüssigkeit

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in der Speicherkammer 14 die Höhe A des Endes 46 der Ausflußleitung 44, so tritt die Flüssigkeit in diese Leitung ein und wird der Speicherkammer 14 entnommen und der weiteren Verwendung zugeführt. Während der Filterperiode befinden sich das Steuerventil 28 und das Fallventil 38 in der Öffnungsstellung, während sich das Rückschlagventil 58 in der Schließstellung befindet.

Die Druckhöhe bzw. der Flüssigkeitsstand in der Einlaßkammer 18 stellt sich normalerweise auf einer ziemlich konstanten#öhe ein, in der ein ausreichender Druck erzeugt wird, um eine kontinuierliche Strömung durch das Filterbett 24 zu gewährleisten. Wenn die Feststoffe abgefiltert werden und sich im Filterbett ansammeln, ist ein ständig höherer Druck erforderlich, damit Flüssigkeit durch das Filterbett 24 strömt und dementsprechend steigt die Flüssigkeitshöhe in der Einlaßkammer 18. Steigt die Flüssigkeit bis auf die Standhöhe C, so kommt sie mit dem Standhöhenfüllschalter 62 in Berührung. Dann schließt sich das Steuerventil 28, so daß der Zustrom durch die Einlaßleitung 26 unterbrochen wird und das Gebläse 54 für die Luftreinigung wird in Betrieb gesetzt, wobei sich das Rückschlagventil 58 öffnet und Luft durch die Leitung 56 in die Ablauf kammer 20 strömt. Durch Luftzumeßrohre 23 an den Siebeinsätzen 22 steigt die- Luft durch das Filterhilfsmittel des Filterbetts 24 auf. Dadurch wird eine Scheuerwirkung auf das Filterhilfsmittel ausgeübt und Luft hebt alle Fremdstoffe bis zur Flüssigkeitsoberfläche an. Während dieser Periode steht die in die Ablaufkammer 20 eintretende Luft unter einem ausreichenden Druck, um das Wasser, das sich oberhalb des Fallventils 38 befindet, durch die Verbindungsleitung 32 in die Rückspülspeicherkammer 14 zu drücken, worauf sich dann das Fallventil 38 schließt und verhindert, daß Luft über die Verbindungsleitung 32 in die Pumpe 40 strömt. Diese Verhältnisse ergeben sich, weil der Wasserdruck oberhalb der Siebeinsätze 22 größer

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als der Wasserdruck in der Ablaufkammer 20 ist, wobei sich gleichfalls ein Druckverlust an den Siebeinsätzen 22 ergibt. Nach einer Dauer der Luftreinigung von etwa 5 Minuten wird das Gebläse 54 über ein nicht dargestelltes Zeitschaltgerät abgeschaltet und die Rückspülperiode eingeleitet.

Die Rückspülpumpe 40 läuft" an und pumpt Rückspülflüssigkeit aus der Kammer 14 durch die Leitung 52, das Spiralgehäuse 50, die Verbindungsleitung 32 und das Fallventil 38 in die Ablaufkammer Von dort strömt die Rückspülflüssigkeit durch die Siebeinsätze 22, das Filterbett 24 und füllt den Rückspültrog 60. Die Flüssigkeit überströmt dann diesen Trog und wird über eine nicht dargestellte Leitung abgeführt oder einem Speicher zugeführt. Die Rückspülperiode wird mittels eines nicht dargestellten Zeitschaltgerätes so gesteuert, daß sie etwa 5 Minuten dauert. Am Ende der Rückspülperiode wird die Pumpe 40 stillgesetzt und das Einlaßsteuerventil 28 wird geöffnet, so daß die Filtervorrichtung wieder in ihren normalen Betriebszustand zurückkehrt. Erwähnung verdient die besondere räumliche Anordnung der einzelnen Teile der vorbeschriebenen Filteranordnung. Das Ende 46 der Ausflußleitung 44 befindet sich in einer Höhe oberhalb der Oberseite des Filterbetts 24, so daß der Wasserspiegel in der Einlaßkammer 18 etets über dem Filterbett 24 gehalten wird. Die Pumpe 40 ist in einer solchen Höhe angeordnet, daß sich ihr Spiralgehäuse unter dein Flüssigkeitsstand A befindet und deswegen mit V/asser gefüllt verbleibt und stets ansaugbereit ist. Dieses ermöglicht die Verwendung eines Standardmotors, so daß auf die Verwendung einer Tauchpumpe verzichtet werden kann. Die Höhenlage der Pumpe 40 gewährleistet, daß beim Leerpumpen der Speicherkammer 14 während der Rückspülperiode oder beim Anlaufen der Pumpe der Flüssigkeitsspiegel oberhalb des Filterbetts 24 gehalten wird..

Patentansprüche ^7oIV 40983 1/0705

Claims

Patentansprüche

ζ .J Vorrichtung zum Filtern von Flüssigkeiten, bestehend us einer Filterkammer, die durch ein Filterbett in eine obere Einlaßkammer und eine untere Ablaufkammer unterteilt ist, einer in die Einlaßkammer mündenden Einlaßleitung mit einem Steuerventil, einer der Filterkammer benachbarten Rückspülspeicherkammer, einer an die Ablaufkammer angeschlossenen und zur Rückspülspeicherkammer führenden Verbindungsleitung und einer der Rückspülspeicherkammer zugeordneten Ausflußleitung zum Ableiten gefilterter Flüssigkeit, dadurch gekennzeichnet , daß die von der Ablauf kammer (20) der Filterkammer (12) ausgehende Verbindungsleitung (32) an eine Rückspülpumpe (40) angeschlossen ist, die im Stillstand den Durchtritt der von der Ablaufkammer (20) zur Speicherkammer (40) strömenden Flüssigkeit zuläßt, und daß in der Einlaßkammer (18) ein den Flüssigkeitsstand fühlender Schalter(62) zum Schließen des Steuerventils (28) in der Einlaßleitung (26) und zum Anwerfen der Pumpe (40) angeordnet ist, der bei Erreichen einer vorbestimmten Flüssigkeitsstandhöhe C ausgelöst wird, um die Rückspülperiode einzuleiten.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das der Speicherkammer(14) zugeordnete Ende (46) der Ausflußleitung (44) in einer Höhe A oberhalb des Filterbetts (24) angeordnet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß in der Einlaßkammer (18) oberhalb des Schalters (62) ein Rückspültrog (61) zum Ableiten von Rückspülflüssigkeit aus der Filterkammer (12) angeordnet ist.

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4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß in der Einlaßkammer (18) eine Prallplatte (30) zum Verteilen des Flüssigkeitszulaufs über das Filterbett (24) nahe dem Mündungsende der Einlaßleitung (26) angeordnet ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß ein Gebläse(54) über eine Luftleitung (56) an die Ablaufkammer (20) der Filterkammer (12) angeschlossen ist und der Fühlschalter (62) in der Einlaßkammer auch das Gebläse (54) einschaltet.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch g e k e η η zeichnet , daß dem der Ablaufkammer (20) zugeordneten Ende (34) der Verbindungsleitung (32) ein Schwimmerventil (38) zugeordnet ist, das bei Absinken des Flüssigkeitsspiegels in der Ablaufkammer (20) bis auf die Höhe des Schwimmerventils ■ absperrt und daß die Luftzufuhrleitung (56) oberhalb des Schwimmerventils (38) in die Ablaufkammer (20) mündet.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet , daß in die Luftzufuhrleitung (56) ein Rückschlagventil (58) eingebaut ist, das eine Flüssigkeitsströmung von der Ablaufkammer (20) zum Gebläse (54) ausschließt.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet , daß ein Teil der Speicherkammer (14) von einem Deckenabschnitt (42) abgedeckt ist, der sich im wesentlichen auf der Höhe des dem Speicherbehälter (14) zugewandten Endes (46)der Ausflußleitung (44) befindet und daß der Motor (48) der Pumpe (40).oberhalb des Deckenabschnitts (42) und das Spiralgehäuse (50) der Pumpe (40) unmittelbar unterhalb des Deckenabschnitts (42) montiert ist_s um den Flüssigkeitsspiegel oberhalb des Filterbetts (24) und die Pumpe (40) ansaugbereit zu halten.

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Jo

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