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Verfahren und Vorrichtung zur Rückspülung von Filtern und Reinigung
des Filtermaterials Vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung
zur Rückspülung von Filtern und Reinigung des Filtermaterials, bei welchen eine
solche Waschmittelmenge unter oder in das Filtermaterial eingeleitet werden, daß
das hierdurch aufgelockerte Material, insbesondere das der obersten, in der Regel
am meisten verschmutzten Schichten durch den ablaufenden Waschmittelstrom aus dem
Filter in einen besonderen Waschbehälter übergerissen wird und von dort durch eine
geeignete Fördervorrichtung, beispielsweise eine Wasserstrahlpumpe, ein Becherwerk
o. dgl., an geeigneter Stelle wiederum in das Filter eingebracht wird, wobei im
Filter zweckmäßig Leitmittel, wie Wände, Schirme oder Rohre, verwendet werden, durch
die eine Horizontalbewegung des schlammhaltigen Filtermaterials nach dem Waschbehälter
und des gewaschenen Materials vom Waschbehälter erzielt wird.
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Die bekannte Spülung von Filtern erfolgt in der Hauptsache nach zwei
grundsätzlich voneinander verschiedenen Verfahren, die selbst wieder mannigfache
Abänderungen aufweisen.
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Bei dem am häufigsten angewendeten bekannten Verfahren sucht man das
Filtermaterial von den zurückgehaltenen Stoffen dadurch zu befreien, daß man von
unten nach oben Rohwasser oder gefiltertes Wasser hindurchleitet. Hierdurch wird
die Filterschicht aufgelockert, so daß die hierbei auftretende gegenseitige Reibung
der Filterkörner ein Loslösen der Schmutzteilchen bewirken soll, die ihrerseits
vom aufsteigenden Wasserstrom nach der Schlammleitung mitgenommen werden.
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Zur Unterstützung dieser Wirkung werden vielfach auch Druckgase während
des Wasserdurchganges oder vorher durch das Filtermaterial hindurchgeleitet oder
auch Rührwerke verwendet, um das Filtermaterial aufzurühren.
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Bei diesem bekannten Verfahren darf die unter das Filtermaterial
geleitete Waschmittelmenge, sei es Druckwasser allein oder dieses und Druckluft,
ein bestimmtes Maß nicht überschreiten, da sonst das Filtermaterial aus dem Filter
herausgespült wird. Um dies zu vermeiden, war man gezwungen, den Ablauf für das
Schlammwasser so hoch über die Oberkante der Filterschicht zu legen, daß auch bei
einem Höchstmaß an Auflockerung der Filterschicht immer noch eine gewisse Höhe zwischen
Oberkante Filtermaterial und Schlammwasserüberlauf verblieb, die als Sicherheit
gegen Überreißen des Filtermaterials diente. Die notwendige Höhenlage des Spülwasserablaufes
über der bei maximaler Auflockerung sich einstellenden Schichtoberkante des Filtermaterials
wirkte sich dabei insofern nachteilig auf die Spülung aus, als das Wasser beim Austritt
aus dem Filtermaterial eine mehr oder weniger große Geschwindigkeitsverminderung
erfährt, so daß die aus dem Filter ausgeschwemmten Schlammstoffe sich auf der Oberkante
der Filterschicht infolge der auf dieser einsetzenden geringeren Wassergeschwindigkeit
in erheblichem Maße ablagern. Um sie nun in genügendem Maße von dort zu entfernen,
ist es nötig, außerordentlich lange zu spülen, womit ein großer Aufwand an Waschmitteln
und Zeit verbunden sind.
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Ein anderes Verfahren zur Reinigung von Filtermaterialien in Filtern
besteht darin, daß neben der Durchleitung von Spülwasser von unten nach oben ein
möglichst an der tiefsten Stelle des Filters angeordneter Wasserstrahlapparat das
Filtermaterial von seiner tiefsten Stelle mittels Druckwassers durch ein in der
Regel senkrechtes Rohr an die Filteroberfläche. fördert. Hierdurch wird an sich
eine wirksame Reinigung des Filtermaterials, soweit es den Wasserstrahlapparat passiert,
erreicht, doch hat das Verfahren den Nachteil, daß die obersten, am meisten verschmutzten
Schichten erst dann gereinigt werden können, nachdem vorher die unteren, eine Reinigung
noch gar nicht benötigenden Schichten den Wasserstrahlapparat passiert haben. Will
man das gesamte Material reinigen, so ist hierfür die Spülzeit und der Wasserverbrauch
noch größer als bei dem erstbeschriebenen Verfahren. Ein weiterer Nachteil ist,
daß das nur wenig verschmutzte Material der unteren Schichten den gleichen Wasser-und
Kraftbedarf zur Reinigung erfordert wie die starken verschmutzten oberen Schichten.
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Dabei ist die Schlammentfernung aus den Filtern selbst in gleicher
Weise schwierig wie bei den erstbeschriebenen Verfahren, da auch dort der aufsteigende
Spülwasserstrom an der Oberfläche eine starke Geschwindigkeitsminderung erfährt
und daher das Abschwemmen des losgelösten, auf die Filterschichtoberfläche gebrachten
Schlammes lange Zeit und große Wassermengen erfordert.
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Ferner ist bekanntgeworden, aus Filtern während des Betriebes derselben
nach unten, also auf der Reinwasserseite, fortlaufend eine gewisse Menge Filtermaterial
durch ein System von im Filterboden angeordneten Rohren abzuziehen und mittels eines
Becherwerkes einer Waschvorrichtung zuzuführen, aus der es oben auf die Filterschicht
ausgebreitet wird. Hierbei wird nur das jeweils im Kreislauf befindliche Material
gereinigt, während das übrige Material zusammen mit dem im Kreislauf bewegten, durch
eine besondere, in der üblichen Weise in Richtung von unten nach oben durchgeführte
Spülung von den abgelagerten Verunreinigungen befreit werden muß. Auch ist bekannt,
schwimmfähige, körnige Filtermaterialien, wie Korkgrieß> durch welche das zu
filternde Wasser von unten nach oben strömt, dadurch von den zurückgehaltenen Schlammstoffen
zu reinigen, daß sie durch den Aufwärtsstrom des Wassers über seitliche Öffnungen
in der Filterwand auf Siebbleche ausgeschwemmt und mit Druckwasser oder Druckluft
abgespritzt und dann wieder ein geschwemmt werden.
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Endlich sind auch Filter bekannt, die durch Zwischenwände in mehrere
Abteilungen derart unterteilt sind, daß während der Filterung von oben nach unten
sämtliche Kammern gleichzeitig beschickt werden, dagegen während der Spülung das
unter sämtliche Kammern eintretende Spülwasser nur aus einer Kammer ablaufen kann,
so daß nur diese durch die gesamte Spülwassermenge gespült wird. Diese Filter haben
den Vorzug, daß für die Reinigung in der Zeiteinheit verhältnismäßig wenig Wasser
gebraucht wird. Dafür ist aber die Spüldauer für die gesamte Filterfläche um so
größer, und die Nachteile der üblichen Spülverfahren, wie sie vorstehend beschrieben
sind, werden nicht vermieden.
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Nach dem Verfahren der vorliegenden Erfindung werden die vorerwähnten
Nachteile dadurch vermieden, daß man durch das Filtermaterial von unten nach oben
Druckwasser oder Druckwasser und Luft gleichzeitig oder aufeinanderfolgend in solcher
Menge einleitet, daß eine Auflockerung des Filtermaterials in so hohem Maße erreicht
wird, daß mindestens das auf der Oberflächenschicht des Filters befindliche Filtermaterial
durch den aufsteigenden Waschmittelstrom in einen seitlichen oder zentral angeordneten
Behälter übergerissen wird, in welchem es sich von dem schlammhaltigen Wasser infolge
der verschiedenen spezifischen Gewichte trennt. Das schlammhaltige Wasser wird durch
eine Überlaufleitung qder ein Überfallwehr abgeleitet, während das mitgerissene
Filtermaterial durch eine geeignete Fördereinrichtung, beispielsweise eine Wasserstrahlpumpe
oder ein Becherwerk o. dgl., an geeigneter Stelle wieder in das Filter zurückgebracht
und dort in geeigneter Weise verteilt wird.
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Bei dem Verfahren gemäß der Erfindung wird naturgemäß durch den Wasser-
bzw. den Wasser-und Luftstrahl zunächst nur das zuoberst befindliche Filtermaterial
herausgefördert, darauffolgend durch die Wasserstrahlpumpe nochmals gründlich gewaschen
und wieder in das Filter eingebracht. Die untersten Schichten werden in der Regel
allein schon durch die starke Auflockerung genügend gereinigt. Bei besonders starker
Verschlammung ist es selbstverständlich auch ohne weiteres möglich, praktisch das
gesamte Filtermaterial durch den aufsteigenden Waschmittelstrom in den besonderen
Behälter überzuschwemmen und von dort laufend in den Filter zurückzufördern.
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Das Verfahren nach der Erfindung gewährleistet sowohl eine erhebliche
Ersparnis an Zeit-- aufwand für die Spülung der Filter als auch eine Ersparnis an
Waschmitteln und eine erheblich weitgehendere Reinigung des Filtermaterials, als
bisher bekannt.
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In der Zeichnung sind einige Ausführungsformen zur Durchführung des
Verfahrens dargestellt, und zwar in Abb. I, 2 und 3 eine Ausführungsform für rechteckige
und in Abb. 4 und 5 für kreisförmige Filterbehälter.
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Abb. I zeigt das rechteckige Filter im Längsschnitt, Abb. 2 im Grundriß,
Abb. 3 einen Querschnitt durch die Kammer, aus der das mitgerissene Filtermaterial
durch den Strahlapparat in das Filter zurückgefördert wird.
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In dem Filterbehälter I liegt der für das Filtrat durchlässige Filterboden
2 und auf diesem die Filterschicht 3. Das Spülwasser und gegebenenfalls auch Druckluft
wird dem Filter durch ein Rohr 4 zugeführt und durchströmt das Filtermaterial 3
in bekannter Weise von unten nach oben. Das mit Schlamm beladene abfließende Spülwasser
gelangt aus dem Filter zusammen mit dem mitgerissenen Filtersand in eine Kammer
5, in der sich das Wasser vom Filtermaterial trennt; das Wasser strömt dann in eine
zweite Kammer 6, aus der es dem Vorfluter durch eine Rohrleitung 7 zugeleitet wird.
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In der Kammer 5 befindet sich ein mit Druckwasser gespeister Strahlapparat
8, welcher das vom Spülwasser mitgerissene Filtermaterial ansaugt und durch das
Rohr g in das Filter zurückfördert. Zur Erzielung von Horizontalbewegungen des Filtermaterials
können in das Filter Leitwände 10 eingebaut werden, die beim Spülvorgang eine zweckentsprechende
Führung des Filtermaterials bewirken.
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Abb. 4 zeigt eine Ausführungsart des Erfindungsgedankens für ein
kreisförmiges Filter.
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Im Filterbehälter 1' befindet sich der Filterboden 2', und auf diesem
lagert wieder das Filtermaterial3'. Das Spülwasser bzw. dieses und die Druckluft
wird dem Filter durch ein Rohr 4' bzw. die Luft durch ein besonderes Rohr zugeführt
und durchströmt das Filtermaterial von unten nach oben. Das mit Schlamm beladene
Spülwasser gelangt aus dem Filter zusammen mit dem mitgerissenen Filtermaterial
in eine ringförmige Kammer 5', in der sich das Filtermaterial abscheidet, dann in
eine zweite Kammer 6', aus der es durch das Rohr 7' dem Vorfluter zugeleitet wird.
Der Strahlapparat 8', dessen Düse mit der Spülleitung 4' absperrbar verbunden ist,
fördert das Filtermaterial aus der Kammer 5' durch das Rohr 9' auf den kegelförmigen
Schirm 10', über dessen Mantelflächen es gleichmäßig verteilt nach dem äußersten
Umfang der kreisringförmigen Filterfläche zurückfließt.
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Abb. 5 zeigt ein kreisrundes Filter, das in seinem Aufbau dem Filter
nach der Abb. 4 entspricht, jedoch mit Ausnahme der Verteilungsvorrichtung für das
vom Strahlapparat in das Filter zurückgeförderte Filtermaterial 3'.
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Die Verteilung erfolgt hier nicht durch einen kegelförmigen Schirm,
sondern durch ein Rohr I0", das am Rohr 9' drehbar gelagert ist. Durch Drehung des
Rohres 10" wird in gleicher Weise wie in Abb. 4 das in das Filter zurückgeförderte
Filtermaterial gleichmäßig möglichst auf die äußersten Randflächen des kreisförmigen
Filters verteilt. Die Drehung des Rohres kann von Hand oder durch Kraftantrieb erfolgen.
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Endlich kann man das zurückgeförderte Filtermaterial zusammen mit
dem den Strahlapparat durchströmenden Wasser am Ende des Rohres 10" wie bei einem
Segnerschen Wasserrad ausmünden lassen, so daß der Reaktionsdruck der austretenden
Flüssigkeits- und Sandmengen selbsttätig die Drehung des Rohres I0" bewirkt.