DE2702972C3

DE2702972C3 - Verfahren zum Reinigen eines Filterbettes

Info

Publication number: DE2702972C3
Application number: DE2702972A
Authority: DE
Inventors: Moriyuki Yamato Kanagawa Hirota
Original assignee: KURITA WATER INDUSTRIES Ltd OSAKA JP
Current assignee: KURITA WATER INDUSTRIES Ltd OSAKA JP
Priority date: 1976-01-26
Filing date: 1977-01-25
Publication date: 1981-10-15
Also published as: DE2702972B2; JPS5420694B2; BR7700411A; IT1086771B; JPS5290865A; DE2702972A1; US4102786A

Description

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Waschwasserstrom, der die Filterkörner enthält, dem unteren Abschnitt des Filterbettes wieder zugeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die untere Schicht aus Sandkörnern besteht, die ein spezifisches Gewicht von 2 bis g/cm³ haben und einen Teilchendurchmesser von 0,4 bis 2,0 mm, und daß die obere Schicht aus synthetischen Harzkörnern besteht, die ein spezifisches Gewicht von 1,1 bis 1,5 g/cm³ und einen Teilchendurchmesser von 1 bis 8 mm haben.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Reinigen eines Filterbettes, welches eine obere Schicht aus Kunstharz-Filterkörnern aufweist und eine untere Schicht aus Sand-Filterkörnern, wobei dieses Filterbett in einer Filtervorrichtung unlösliche Bestandteile eines Rohwasserstromes zurückhält, und wobei mit einem Waschwasserstrom rückgespült wird.

Bei einem in der US-PS 38 14 247 beschriebenen Verfahren wird ein aus zwei Schichten bestehendes Filterbett einem komplizierten Reinigungsvorgang unterworfen. Die Rückspülflüssigkeit wird zuerst in den unteren Abschnitt des Filtriergefäßes eingeleitet. Dabei muß die Geschwindigkeit des Rückspülstromes so hoch sein, daß die untere Schicht expandieren kann, um angesammelte Verschmutzungen aus der unteren Schicht in die obere Schicht zu spülen und um zu verhindern, daß sich die untere Schicht mit der oberen Schicht mischt Dann wird eine Umwälzpumpe aingeschaltet, um eine Aufschlämmung herzustellen, die aus der oberen Schicht, den Verschmutzungen in der oberen Schicht besteht und aus den Verschmutzungen, die von der unteren Schicht nach oben gespült wurden. Anschließend wird diese Aufschlämmung aus dem

ίο Gefäß herausgeführt, und in diesem Augenblick werden dann die Verschmutzungen von der Aufschlämmung durch eine besondere Abtrenneinrichtung abgetrennt

' Schließlich wird die gereinigte Aufschlämmung wieder in das Gefäß zurückgeführt. Dieses Verfahren ist sehr zeitaufwendig und erfordert außerhalb der eigentlichen Filtriervorrichtung angeordnete, speziell ausgebildete Abtrenneinrichtungen, so daß sich die Investitionen erhöhen.

Bei einem aus der DE-OS 17 61897 bekannten Reinigungsverfahren werden die Verschmutzungen von Filterkörnern in einem Waschbehälter abgetrennt, der außerhalb des Filterbehälters angeordnet ist, und die abgetrennten Filterkörner werden dann in den Filterbehälter zurückgeführt. Dies bedeutet, daß die Abtrennung der Verschmutzungen von den Filterkörnern in der Mitte eines Umwälzsystems durchgeführt wird.

Aus der DE-PS 11 25 889 ist es an sich bekannt, das Rückspülen derart zu beenden, daß sich die oberen und unteren Schichten des Filterbettes durch den Unterschied des spezifischen Gewichtes wieder ausbilden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein technisch einfaches und wirtschaftliches Verfahren zum Reinigen eines verunreinigten Filterbettes in einer Filtriereinrichtung zu schaffen, das unabhängig von der Art der in dem Filterbett enthaltenen Verunreinigungen einen hohen Reinigungsgrad erlaubt.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß

1. ein Waschwasserstrom vom unteren Abschnitt des Filterbettes mit einer derartigen Geschwindigkeit aufwärts geführt wird, so daß lediglich Filterkörner der oberen Schicht mitgenommen werden und Filterköiner der unteren Schicht nicht aus der Vorrichtung hinausgeführt werden, daß das Wasser, welches die Filterkörner der oberen Schicht mitnimmt, aus dem oberen Abschnitt der Filtervorrichtung abgeführt wird und zusammen mit den Filterkörnern der oberen Schicht in das Filterbett wieder zurückgeführt wird und dieser Umlauf der Filterkörner unter Umrühren der Filterkörner zur Befreiung der Filterkörner von unlöslichem Material wiederholt wird, daß

2. danach Spülwasser vom unteren Abschnitt des Filterbettes zum oberen Abschnitt mit einer Geschwindigkeit geführt wird, die nicht ausreicht, um Filterkörner aus der Filtervorrichtung abzuführen, wodurch das Filterbett zur Entfernung des nicht lösbaren Materials rückgespült wird und daß

3. das Rückspülen beendet wird, derart, daß sich die oberen und unteren Schichten des Filterbettes durch den Unterschied des spezifischen Gev/ichtes wieder ausbilden.

Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind Gegenstand der Unteransprüche.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung, weiche eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erläutert, und

F i g. 2 eine schematische Darstellung, welche eine andere bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erläutert

In F i g. 1 bezeichnet die Ziffer 1 einen Druckbehälter mit einem dicht verschlossenen oberen Abschnitt, der das Filterbett aufnimmt Mit 2 ist eine obere Schicht aus Kunstharz-Filterkörnern bezeichnet und mit 3 eine untere Schicht "jus Sand-Filterkörnern. Um Rohwasser zu reinigen, wird das Ventil Vi geöffnet und die Rohwasserpumpe 4 wird eingeschaltet Das Rohwasser wird unter Druck einem Überlaufbecken 5 im oberen Abschnitt des Druckbehälters zugeführt läuft über und fließt durch die obere Schicht 2 nach unten, und das gereinigte Wasser strömt durch das Ventil V₂ in eine Reinwasserleitung 6. Während der Reinigung werden öliges Material und die unlöslichen Feststoffe, die in dem Rohwasser suspendiert sind, herausgefiltert und im Filterbett zurückgehalten. Nachdem die Menge des auf diese Weise im Filterbett zurückgehaltenen Filterrückstandes bis zu einem solchen Grade angestiegen ist, daß die Reinigungskapazität des Filterbettes abnimmt, muß das Filterbett gespült werden, um seine volle Filtrierkapazität zurückzuerlangen.

Das Reinigungsverfahren umfaßt die Rückspülung unter Verwendung von Wasser, wobei die Filterkörner durch eine Umlaufbahn, die zum Teil durch das Innere der Anlage gebildet wird, im Kreislauf geführt werden. Dabei werden die Filterkörner von dem Filterrückstand einschließlich der Schlammkugeln gründlich befreit und gleichzeitig werden die Zeitdauer der Rückspülung unter Verwendung von Wasser und der Verbrauch an Waschwasser gesenkt Hierzu wird eine Umwälzleitung 10, die eine Umwälzpumpe 9 aufweist, mit dem oberen Abschnitt und dem unteren Abschnitt der oberen Schicht 2 verbunden und die Umwälzpumpe 9 eingeschaltet. Im Druckbehälter 1 nimmt das nach oben fließende Wasser die Filterkörner mit und trägt sie aus dem oberen Ende des Druckbehälters 1 aus. Die Filterkörner werden dann durch die Umwälzleitung 10 außerhalb des Druckbehälters 1 gefördert und in den unteren Abschnitt der oberen Schicht 2 des Filterbettes zurückgeführt.

In der dargestellten Anlage ist das Ende 10' der Umwälzleitung 10, das mit der Ansaugseite der Umwälzpumpe verbunden ist, über ein Ventil V_b mit der Auslaßleitung 8 verbunden, so daß das Oberlaufbecken 5 und die Leitung 8 beim Rückspülen und Umwälzen der Filterkörner verwendet werden. Es ist aber auch möglich, das Ende 10' der Umwälzleitung 10 mit dem oberen Abschnitt des Druckbehälters zu verbinden, um die Filterkörner direkt abzuziehen.

Das Reinigen der Filterkörner wird wie ^folgt durchgeführt. Das Ventil 6 wird geöffnet und die Umwälzpumpe 9 wird in Betrieb gesetzt, bevor die Rückspülung unter Verwendung von Wasser durchgeführt wird. Dadurch wird das Wasser durch die Umwälzleitung 10 in der Filtrieranlage umgewälzt. In diesem Falle wird die Fördermenge der Umwälzpumpe 9 so eingestellt, daß das Wasser durch den Innenraum des Druckbehälters mit einer derartigen Geschwindigkeit strömt, daß der Wasserstrom mindestens einen Teil der Filterkörner mitnehmen kann. Die einzelnen Filterkörner der oberen Schicht 2 des Filterbettes werden demzufolge im Inneren des Druckbehälters 1 fluidisiert und allmählich von der Oberseite des Filterbettes abgezogen, verlassen den Druckbehälter durch die Umwälzleitung 10 und werden in den unteren Abschnitt der oberen Schicht 2 des Filterbettes zurückgeführt Während die Filterkörner im Inneren des Druckbehälter fluidisiert werden und durch die Umwälzleitung 10 und die Umwälzpumpe 9 gefördert werden, sind sie einem Reibungskontakt und einer Turbulenz ausgesetzt so daß der an den Filterkörnern haftende Filterrückstand abgekratzt wird. Wenn die

ίο Filterkörner in den Druckbehälter zurückgeführt werden, stoßen sie zwangsläufig gegen die Filterkörner in der oberen Schicht 2 und rühren diese durch. Wenn die obere Schicht des Filterbettes zufällig Schlammkugeln enthält werden diese Schlammkugeln durch den Aufprall der eintretenden Filterkörner aufgebrochen.

Es müssen nicht alle Filterkörner beim Reinigen im Kreislauf geführt werden. Das Umwälzen muß nur innerhalb eines solchen Zeitraumes (in der Praxis mehrere Minuten lang) durchgeführt werden, der ausreicht um die einzelnen Filterkörner zu fluidisieren und den Filtemickstand von den Körnern gründlich zu entfernen und die Schlammkugeln zu zerbrechen. Wenn dies erreicht ist wird die Umwälzpumpe 9 abgestellt und das Ventil 6 geschlossen. Dann wird das Rückspülen mit Wasser nach einem üblichen Verfahren durchgeführt, wobei die Ventile V3 und V₄ geöffnet und die Rückspülpumpe 7 in Betrieb gesetzt werden. Der freigesetzte und aufgebrochene Filterrückstand in der Filtriereinrichtung wird durch den abfließenden Strom des verbrauchten Spülwassers durch die Auslaßleitung 8 abgeführt. Durch die vorstehend beschriebene Umwälzung wird der gesamte Filterrückstand einschließlich der Schlammkugeln gründlich aufgebrochen, so daß er in der Masse der Filterkörner in Form von Flocken vorliegt Im Verlaufe des Rückspulens wird der Filterrückstand dann leicht von dem abfließenden Strom des Rückspülwassers mitgenommen. Diese Entfernung des Filterrückstandes wird innerhalb einer sehr kurzen Zeitspanne erreicht. Nachdem die Rückspülung unter Verwendung von Wasser beendet ist, wird das im Inneren des Druckbehälters neu gebildete Filterbett einer abschließenden Spülbehandlung unter Anwendung eines üblichen bekannten Verfahrens unterworfen. Dann ist die Filtereinrichtung wieder betriebsbereit.

Die F i g. 2 zeigt eine Filtrieranlage, in der die obere Schicht des Filterbettes aus einem unteren Abschnitt 2a aus Filterkörnern mit einem höheren spezifischen Gewicht und einem oberen Abschnitt 2b aus Filterkörnern mit einem geringeren spezifischen Gewicht besteht. Die Filterkörner, welche den unteren Abschnitt 2a bilden, können beispielsweise Sandteilchen mit einem Teilchendurchmesser von 0,4 bis 2 mm und einem spezifischen Gewicht von 2 bis 3 g/cm³ sein. Die Filterkörner, welche den oberen Abschnitt bilden, können beispielsweise Körner aus einem Kunstharz, wie einem Acrylharz, Polystyrolharz oder Polyvinylchloridharz, mit einem Teilchendurchmesser in der Größenordnung von 1 bis 8 mm und einem spezifischen Gewicht in der Größenordnung von 1,1 bis 1,5 g/cm³ sein. In diesem Falle braucht die Umwälzpumpe 9 nur so betrieben zu werden, daß die Geschwindigkeit des in dem Druckbehälter in Aufwärtsrichtung strömenden Wassers groß genug ist, um die den oberen Abschnitt 2b bildenden Filterkömer mit dem geringeren spezifischen Gewicht umzuwälzen, und die nicht so groß ist, um die den unteren Abschnitt 2a bildenden Filterkömer mit dem höheren spezifischen Gewicht aus dem Druckbehälter

auszutragen.

Gewünschtenfalls wird das Spülen des Filterbettes in der in F i g. 2 dargestellten Anlage so durchgeführt, daß die Umwälzpumpe so betrieben wird, daß im Verlaufe der Umwälzbehandlung die Filterkörner das vorstehend beschriebene Verhalten zeigen, d. h. daß die den oberen Abschnitt 2b bildenden Filterkörner des Filterbettes im Inneren des Druckbehälters 1 fluidisiert und dann durch die Umwälzleitung im Kreislauf geführt werden. Während die Filterkörper fluidisiert und im Kreislauf geführt werden, sind sie einem Reibungskontakt und einer Turbulenz ausgesetzt, ähnlich wie in der Filtrieranlage gemäß Fig. 1. Infolgedessen wird der Filterrückstand, der an den Filterkörnern haftet, von den Filterkörnern abgekratzt und freigesetzt. Wenn die Fikerkörner wieder in den unteren Abschnitt 2a des Filterbettes zurückgeführt werden, so werden dadurch die Filterkörner des unteren Abschnitts 2a bewegt. Wenn Schlammkugeln in dem unteren Abschnitt zurückgehalten werden, ist diese Bewegung stark genug, um die Schlammkugeln zu zerbrechen. In diesem Falle wirbelt das aufwärts strömende Spülwasser auch die Filterkörner des unteren Abschnittes 2a des Filterbettes auf. Die Filterkörner des oberen Abschnittes werden im Verlaufe der Umwälzung in den unteren Abschnitt und durch diesen hindurch getrieben. Während dieses Durchganges durch den unteren Abschnitt 2a bewirken die Fikerkörner des oberen Abschnittes 2b eine starke Durchwirbelung derjenigen des unteren Abschnittes, so daß der an ihnen haftende Filterrückstand und der an den Filterkörnern des unteren Abschnittes 2a haftende Filterrückstand abgerieben und freigesetzt wird. Die Durchwirbelung trägt auch zu einem weiteren Aufbrechen der Schlammkugeln bei, falls solche im unteren Abschnitt des Filterbettes zurückgehalten werden. Nach diesem Verfahren kann die Entfernung des Filterrückstandes und das Aufbrechen der Schlammkugeln wirksamer erzielt werden, als wenn alle Fikerkörner des Filterbettes im Kreislauf geführt werden. Dieses Verfahren bietet auch den Vorteil, daß zur Durchführung des Verfahrens eine Umwälzpumpe mit einer geringeren Kapazität ausreicht.

Diese Umwälzbehandlung kann innerhalb eines extrem kurzen Zeitraumes beendet werden, und eine bis einige wenige Umwälzungen reichen zum Reinigen aus. An die Umwälzbehandlung schließt sich ein Rückspülen unter Verwendung von Wasser an. Dann sind der Filterrückstand und die Schlammkugeln von den Filterkörnern abgelöst. Sie können leicht entfernt werden, indem sie von dem Strom des Rückspülwassers mitgenommen werden. Auf diese Weise wird die Rucicspuluchandlung schnell zu Ende geführt. Während die Umwälzbehandlung fortschreitet, werden die Fikerkörner des oberen Abschnittes 26 des Filterbettes und diejenigen des unleren Abschnittes 2a miteinander gemischt. Wenn die Rückspülbehandlung zu Ende ist, werden sie jedoch spontan getrennt und auf Grund des Unterschiedes ihrer spezifischen Gewichte so abgelagert, daß sie wieder den oberen Abschnitt 2b und den unteren Abschnitt 2a bilden. Dann wird das neu gebildete Filterbett einer letzten Spülung unterworfen. Wenn diese Behandlung durchgeführt ist, ist die Filtriereinrichtung betriebsbereit.

Auch im Falle eines Filterbettes, das aus drei oder vier Schichten mit graduell abgestuftem spezifischem Gewicht gebildet wird, kann die Rückspülbehandlung in entsprechender Weise wirksam erzielt werden, indem man dafür sorgt, daß die Filterkörner einer oder mehrerer der obersten Schichten im Kreislauf geführt werden. Es ist natürlich auch zulässig, die Filterkörner sämtlicher Schichten im Kreislauf zu führen, und zwar entsprechend der Ausführungsform gemäß F i g. 1.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Reinigen eines Filterbettes, welches eine obere Schicht aus Kunstharz-Filterkörnern aufweist und eine untere Schicht aus Sand-Filterkörnern, wobei dieses Filterbett in einer Filtervorrichtung unlösliche Bestandteile eines Rohwasserstromes zurückhält, und wobei mit einem Waschwasserstrom rückgespült wird, dadurch gekennzeichnet, daß

1. ein Waschwasserstrom vom unteren Abschnitt des Filterbettes mit einer derartigen Geschwindigkeit aufwärts geführt wird, so daß lediglich Filterkörner der oberen Schicht mitgenommen werden und Filterkörner der unteren Schicht nicht aus der Vorrichtung hinausgeführt werden, daß das Wasser, welches die Filterkörner der oberen Schicht mitnimmt, aus dem oberen Abschnitt der Filtervorrichtung abgeführt wird und zusammen mit den Filterkörnern der oberen Schicht in das Filterbett wieder zurückgeführt wird und dieser Umlauf der Filterkörner unter Umrühren der Filterkörner zur Befreiung der Filterkörner von unlöslichem Material wiederholt wird, daß

3. das Rückspülen beendet wiid, derart, daß sich die oberen und unteren Schichten des Filterbettes durch den Unterschied des spezifischen Gewichtes wieder ausbilden.