DE69329114T2

DE69329114T2 - Tiefbett sandfilter

Info

Publication number: DE69329114T2
Application number: DE69329114T
Authority: DE
Inventors: Daniel Ward
Original assignee: Andritz Inc
Current assignee: Andritz Inc
Priority date: 1992-07-14
Filing date: 1993-05-04
Publication date: 2001-03-15
Anticipated expiration: 2013-05-05
Also published as: ES2149207T3; WO1994001194A1; EP0650389B1; MX9304234A; US5277829A; FI950161A; ATE194923T1; BR9306735A; EP0650389A1; CA2140245C; AU4231893A; CA2140245A1; NZ252523A; DE69329114D1; FI950161A0; AU666953B2

Description

Hintergrund der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine regenerative Wasserfiltereinheit mit tiefem Bett, die einen aufrechtstehenden Behälter, wobei ein oberer Bereich des Behälters Filtrat enthält, ein Zwischenbereich teilchenförmige Filtermedien zum Entfernen von schwebenden Feststoffen von nach oben strömendem Zufluß enthält, wobei ein unterer Bereich verschmutzte Filtermedien enthält, wobei die Filtermedien in dem Zwischenbereich und die verschmutzten Filtermedien im unteren Bereich Teile eines Filterbettes sind, Mittel zum Einbringen von Zufluß zwischen dem Zwischenbereich und dem unteren Bereich, Regenerationsmittel zum Abziehen von verschmutzten Medien vom unteren Bereich und zum Transportieren, Waschen und erneutem Einbringen der abgezogenen Filtermedien in dem Zwischenbereich, wobei die Regenerationsmittel Waschmittel einschließen, die im oberen Bereich angeordnet sind, um dauernd einen Strom von verschmutzten Medien zu empfangen, um die fein verteilten Feststoffe von dem Strom von verschmutzten Medien zu entfernen und gereinigte Medien in dem Zwischenbereich abzulagern, Mittel zum Abziehen von Waschrückständen aus den Regenerationsmitteln und Mittel zum Abziehen von Filtrat vom oberen Bereich aus dem Behälter heraus aufweist, wobei die Waschmittel ein Abteil aufweisen, das einen Abteileinlaß unterhalb des Filtratpegels aufweist, welches Abteil einen Auslaß vom Behälter in einer Höhe oberhalb des Abteileinlasses, aber nicht oberhalb des Filtratpegels des Behälters und Mit tel einschließt, die einen Waschweg zwischen dem Abteileinlaß und -auslaß bilden, um einen Teil des Filtrats der nach oben durch das Filterbett hindurch gelangt ist, vom Abteileinlaß zum -auslaß strömen zu lassen, während sich die transportierten verschmutzten Medien durch das Abteil zum Abteileinlaß bewegen, wodurch die fein verteilten Feststoffe durch den Filtratbereich entlang des Waschweges und aus dem Behälter als eine Strömung von Waschrückständen bewegt werden. Für viele Jahre sind tiefe Sandbetten oder andere fein verteilten teilchenförmigen Medien zum Filtern von verhältnismäßigen großen Mengen von Flüssigkeit verwendet worden, zum Beispiel die Sekundärbehandlung von industriellem Abwasser oder ähnlichem. In den primitivsten Tiefbettsandfiltern können die gefilterten Feststoffe, die zwischen den Sandteilchen "eingefangen" sind, vom Filter nur dadurch entfernt werden, daß der "verschmutzte" Sand weggeworfen wird.
Bei fortgeschritteneren Filtern sind die Filtermedien durch eine Vielzahl von Techniken beibehalten worden, von denen die meisten den verschmutzten Sand vom Boden des Filterbehälters abziehen und den verschmutzten Sand durch eine Medienwaschkammer hindurch leiten, die entweder außerhalb oder innerhalb des Behälters angeordnet ist.
Bei einem Typ von regenerativem Filter wird der Zufluß in den oberen Bereich des Filterbehälters oberhalb des Sandbettes eingebracht, und die Strömung von sowohl Flüssigkeit als auch Sand verläuft in Richtung nach unten im Gefäß. Beispiele hierfür sind die Filter, die in US-A-4 060 484, ausgegeben am 29. November 1977 und US-A-4 891 142, ausgestellt am 2. Januar 1990 beschrieben sind.
Bei einem anderen Vorgehen, vertreten durch US-A-4 126 546, ausgestellt am 21. November 1978 und US-A-4 246 102, ausgestellt am 20. Januar 1981, wird der Zufluß in einer Zwischenhöhe zwischen dem Sandbett zugeführt, so daß das Fluid nach oben im Behälter strömt, während sich der Sand nach unten bewegt.
Die oben erwähnten Patente und auch andere wie zum Beispiel Us-A-5 019 279, ausgestellt am 28. Mai 1991, offenbaren eine Vielzahl solcher Waschtechniken, von denen einige einen Teil des Filtrats als Waschmedium verwenden. Man wird ohne weiteres verstehen, daß die Verwendung von Filtrat auf diese Weise die Menge von Filtrat verringert, das vom Filterbehälter als "reines" Wasser für nachfolgende Verwendungen mit höherem Wert abgezogen werden kann. In anderen Worten haben solche bekannten regenerativen Tiefbettsandfilter diesen Typs, die Filtrat als Waschmedium verwenden, einen übermäßigen Prozentsatz des Filtrats, der in den Waschrückständen "verschwendet" wird.

Zusammenfassung der Erfindung

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen regenerativen Tiefbettsandfilter vom Typ mit Strömung nach oben zu schaffen, bei dem der Prozentsatz des Filtrats, das als Waschmedium für den rezikliertem Sand verwendet wird, in Bezug auf denjenigen konventioneller Techniken verringert wird.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen regenerativen Tiefbettsandfilter vom Typ mit nach oben gerichteter Strömung zu schaffen, der verhältnismäßig einfach, kompakt, unempfindlich und dauerhaft ist, jedoch Zugang von außen zu denjenigen Komponenten ermöglicht, die mit einigermaßen Wahrscheinlichkeit einer beträchtlichen Abnutzung ausgesetzt sind.
Diese und andere Aufgaben werden bei der ursprünglich erwähnten Einheit dadurch gelöst, daß das Abteil vom Filtrat im oberen Bereich getrennt ist, daß Mittel zum Einführen eines Teils des Waschrückstandstroms in die verschmutzten Filtermedien vorgesehen sind, um eine Mischung von Waschrückständen mit den verschmutzten Filtermedien zu bilden, die durch die Regenerationsmittel transportiert und gewaschen werden, und daß die Waschmittel weiter ein Medienverteilglied aufweisen, daß ein geschlossenes oberes und ein offenes unteres Ende aufweist und im Behälter so gelagert ist, daß das untere Ende mit den teilchenförmigen Medien im Zwischenbereich in Berührung ist und sich das obere Ende nach oben wenigstens bis zum Abteileinlaß erstreckt, so daß der Abteileinlaß dazu angeordnet ist, um rezyklierte gereinigte Medien in das Verteilungsglied einzubringen und der Teil des Filtrats zum Abteileinlaß erst strömt, nachdem er das Innere des Verteilungsgliedes erreicht hat, indem er durch die Filtermedien im Zwischenbereichs des Filterbettes hindurch gelangt.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird auch Filtrat als das Waschmedium in einer Sandwaschkammer verwendet, es wird jedoch ein Teil, vorzugsweise ungefähr ein drittel des Waschrückstandstroms von dem Waschkammerauslaß abgezogen, um mit dem Strom von verschmutzten Sand in Strömungsrichtung vor der Waschkammer gemischt zu werden.
Insbesondere wird einiges vom Waschrückstandstrom in den Boden des Filterbehälters eingeführt, um sich mit dem verschmutzten Sand zu mischen, und zwar unmittelbar bevor er zur Waschkammer transportiert wird. Ein anderer Teil des Waschrückstandstroms wird mit dem verschmutzten Sand in der Transportröhre gemischt, durch die der verschmutzte Sand vom Boden des Behälters zur Waschkammer transportiert wird. Vorzugsweise ist die Waschkammer innerhalb des oberen Bereiches des Behälters angeordnet und die Transportröhre außerhalb des Behälters angeordnet. Der Transport des verschmutzten Sandes wird vorzugsweise durch Anhebung durch Luft bewirkt, die in die Transportröhre eingeblasen wird, wo diese sich vertikal außerhalb des Behälters nach oben erstreckt.
Das Einführen von Waschrückstandfluid in der Nähe des Behälterauslasses, um sich mit dem verschmutzten Sand zu mischen, erzeugt einen nassen Brei oder Schlammm, der durch die eingeblasene Luft ohne weiteres fluidisiert wird. Dies erleichtert nicht nur den Transport an sich. Vielmehr fördert die Konsistenz des Schlamms während des Transports eine beträchtliche Turbulenz, was dabei hilft, die verschmutzten Feststoffe von den Filtermedien zu trennen, und so gar noch, bevor der verschmutzte Sand in die Waschkammer abgegeben wird.
Indem der Teil der Waschrückstandströmung auf diese Weise verwendet wird, wird eine viel höhere Konzentration von Schmutz im Waschrückstandstrom bewirkt. Der Filter der vorliegenden Erfindung kann einen gleichen wenn nicht so gar besseren Durchsatz für ein gegebenes Volumen von Filtermedien haben, und zwar mit dem Vorteil, daß die Waschrückstandströmung um ein Drittel verringert wird.
Die Waschkammer ist im oberen Bereich des Behälters angeordnet und ist in dem angesammelten Filtrat eingebettet, jedoch fluidmäßig davon getrennt. Bei einer bevorzugten Ausführungsform gibt die Waschkammer sauberen Sand in ein im wesentlichen röhrenförmigen Verteilungsglied ab, das obere und untere Enden aufweist und koaxial im Behälter gelagert ist, so daß das untere Ende in Berührung mit dem Filterbett ist und das obere Ende die gereinigten Filtermedien aufnimmt. Das röhrenförmige Verteilungsglied verteilt nicht nur den Sand gleichförmig über das Filterbett, sondern fängt auch irgendwelche Schmutzteilchen ein, die unbeabsichtigt von der Filterkammer zum Filterbett herabfallen können, anstatt daß sie im Waschrückstandstrom heraus transportiert werden. Dies verringert beträchtlich die Möglichkeit, daß gefilterte Feststoffe ihren Weg in das Filtrat finden, das aus dem Behälter als sauberes Wasser abgezogen wird.
Bei einer Anwendung der vorliegenden Erfindung hat ein aufrecht stehender Behälter einen oberen Bereich, der Filtrat bis zu einem ersten Pegel enthält, und Mittel zum Abziehen des Filtrats aus dem Behälter heraus. Ein Zwischenbereich enthält ein Bett von teilchenförmigen Filtermedien zum Entfernen der fein verteilten Feststoffe aus Zufluß, der sich nach oben durch die Medien bewegt, während die Medien, die mit den Feststoffen verunreinigt sind, sich nach unten in den unteren Bereich bewegen. Der untere Bereich verjüngt sich allgemein nach unten zum Behälterauslaß am Boden und enthält verschmutzte Medien, die sich vom Zwischenbereich nach unten bewegt haben. Zuflußzuführungsleitungen bringen Zufluß zwischen dem Zwischenbereich und unteren Bereich mit ausreichendem Druck ein, um die nach oben gerichtete Strömung von Zu fluß durch den Zwischenbereich zu bewirken. Transportmittel sind vorgesehen, um verschmutzte Medien aus dem unteren Bereich am Boden des Behälters abzuziehen und die verschmutzten Medien außerhalb des Behälters zur Oberseite des Behälters zu transportieren. Waschmittel, die im oberen Bereich angeordnet sind, nehmen den Strom von verschmutzten Medien auf und entfernen die Feststoffe und lagern gereinigte Medien in den Zwischenbereich ab. Die Waschmittel schließen ein Teil ein, das allgemein vom Filtrat im oberen Bereich mit Ausnahme eines Abteileinlasses an einer zweiten Höhe unterhalb der ersten Höhe isoliert ist. Das Abteil weist weiter einen Auslaß von dem Behälter in einer dritten Höhe oberhalb der zweiten Höhe, aber nicht oberhalb der ersten Höhe auf. Ein Waschweg ist zwischen dem Abteileinlaß und -auslaß gebildet, um einen Teil des Filtrats vom Abteileinlaß zum Auslaß strömen zu lassen, während die verschmutzten Sandmedien durch das Abteil zum Abteileinlaß strömen, wodurch Feststoffe durch den Filtratteil entlang des Waschmittels mitgenommen werden und aus dem Behälter als eine Waschrückstandströmung heraus bewegt werden. Ein Rohruntersystem ist fluidmäßig mit dem Waschrückstandstrom verbunden, um einen ersten Teil des Waschrückstandstroms zu den verschmutzten Medien im unteren Bereich zu liefern und um einen zweiten Teil des Waschrückstandstroms zu den Transportmitteln zu liefern, um verschmutzte Medien aus dem unteren Bereich abzuziehen und zu befördern.

Kurze Beschreibungen der Zeichnungen

Die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung soll unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben werden, wobei gleiche Bezugsziffern gleiche Teile darstellen. Es zeigen:
Fig. 1 in Draufsicht im Schnitt einen regenerativen Tiefbettsandfilter der Erfindung mit nach oben gerichteter Strömung;
Fig. 2 eine Querschnitt entlang der Linie 2 - 2 von Fig. 1;
Fig. 3 in einer Draufsicht die bevorzugte Anordnung zum Anheben der verschmutzten Medien zum Waschabteil mit Hilfe von Luft.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform

Fig. 1 und 2 zeigen einen Tiefbettfilter 10 mit nach oben gerichteter Strömung zum Entfernen von fein verteilten Feststoffen aus einem Zuflußstrom, um ein sauberes Filtrat zu schaffen. Der Filter weist einen aufrecht stehenden Behälter 12 mit einer vertikalen Achse 14, mit oberen und unteren Enden 16, 18 und einem oberen Bereich 20, einem unteren Bereich 22 und einem Zwischenbereich 24 zwischen den Enden auf. Während des Betriebs enthält der obere Bereich 20 sauberes Filtrat bis zu einer ersten Höhe 28, wo Strömung über einen Überlauf 84 zu einer Ausströmöffnung oder anderem Mittel 30 zum Abziehen von Filtrat aus dem Behälter heraus führt. Der abgewinkelte Überlauf 84 ist an einer Seite des Behälters angeordnet, wobei sein oberer Teil die erste Höhe 28 des Filtrats definiert. Der Zwischenbereich 24 enthält ein Bett von teilchenförmigen Filtermedien 32, vorzugsweise Sand, um fein verteilte Feststoffe aus dem Zufluß zu entfernen, der sich nach oben durch die Medien bewegt, während sich die Medien 34, die mit den Feststoffen verunreinigt sind, nach unten in den unteren Bereich 22 bewegen.
Der Zuflußstrom wird vorzugsweise durch eine Zuführeinflußöffnung 38 eingeführt, die oberhalb der Oberseite 16 des Behälters angeordnet ist und sich radial nach innen zur vertikalen Achse 14 erstreckt, wo sich die Zuführungsröhre 40 koaxial durch den oberen Bereich und den Zwischenbereich 20, 24 zur ungefähren Höhe erstreckt, wo sich das Gefäß nach innen verjüngt, wie dies bei 36 gezeigt ist. In dieser Höhe ist eine Mehrzahl von Zuführungsströmungsöffnungen in Form von sich in wesentlichen radial erstreckenden mit einer Haube versehenen Zuführungsleitungen 42 vorgesehen, die offene Unterseiten und Oberseiten 44 aufweisen, die spitz zu laufen. Der Zuflußstrom wird durch die offenen Böden der Zuführungsleitungen 42 abgegeben. Da jedoch der Druck am Boden 18 im bezug auf den Druck an der Oberseite 16 des Behälters so groß ist, ist die Strömungsrichtung durch das Filterbett 32 im Zwischenbereich 24 nach oben gerichtet.
Man wird verstehen, daß sich das Filterbett 32 über den unteren und Mittelbereich 22, 24 erstreckt und das es nicht notwendig ist, genau eine Trennlinie zwischen den Bereichen zu definieren. Im allgemeinen kann jedoch die untere Grenze des Zwischenbereiches 24 als die Höhe definiert werden, in der Zufluß unter Druck in das Sandbett eingeführt wird.
Die Filtermedien 32 mit darin gefangenen Feststoffen bewegen sich nach unten an den Zuführungsleitungen 42 vorbei in den unteren Bereich 22, wo die verschmutzten Medien schließlich vom Boden 18 des Gefäßes abgezogen werden, vorzugsweise in einen abgerundeten Kasten oder einer allgemein horizontal gerichtete Sammelleitung 46. Die verschmutzten Medien in der Leitung 46 sind Strömungskräften ausgesetzt, vorzugsweise durch Luft, die bei 48 in eine vertikal orientierte Transportröhre 50 eingeblasen wird, die außerhalb des Behälters 12 mit der Leitung 46 verbunden ist. Die Transportröhre 50 entlädt sich in die Wascheinheit 52, die im oberen Bereich 20 angeordnet ist, um einen Strom von verschmutzten Medien aufzunehmen, die Feststoffe von den verschmutzten Medien zu entfernen und saubere Medien 56 in dem Zwischenbereich 24 abzulagern. Die Wascheinheit 52 weist ein Waschabteil 58 und ein Medienverteilungsglied 54. Das Waschabteil 58 ist allgemein vom Filtrat 26 im oberen Bereich 20 isoliert, mit Ausnahme eines Abteileinlasses 60 in einer zweiten Höhe 62 unterhalb der ersten Höhe 28. Das Abteil 58 weist weiter einen Auslaß 64 vom Behälter 12 in einer dritten Höhe 66 oberhalb der zweiten Höhe 62, jedoch nicht oberhalb der ersten Höhe 28 auf. Ein mit Leitplatten versehener Bereich 68 des Waschabteils 58 definiert einen Waschweg 70 zwischen dem Abteileinlaß 60 und dem Auslaß 64, um einiges vom Filtrat 26' vom Abteileinlaß 60 zum Auslaß 64 strömen zu lassen, während die verschmutzten Medien 34' durch das Abteil 58 zum Abteileinlaß 60 strömen. Die Feststoffe werden durch das Filtrat 26' entlang des Waschweges, der teilweise durch leitwandförmige Platten 68, 70 gebildet ist, und aus dem Behälter heraus als ein Strom von Waschrückstand durch den Auslaß 64 bewegt, und die sauberen Medien fallen in das Verteilungsglied 54.
In Übereinstimmung mit einem besonders bemerkenswerten Merkmal der vorliegenden Erfindung ist ein erstes Röhrenuntersystem 72, 74, 76 fluidmäßig mit dem Waschrückstandstromauslaß 64 verbunden, um einen ersten Teil des Waschrückstandstroms zu den verschmutzten Medien 34' im unteren Bereich 22 zu liefern, wodurch der verunreinigte Sand eine Verringerung seiner Konsistenz erfährt, die das Sammeln und den Transport durch den Strömungsweg erreicht, der durch die Sammelleitung 46 und die vertikale Transportröhre 50 gebildet wird.
Allgemeiner kann die Rückführung eines Teils des Waschrückstandstroms in die Nähe des Behälterauslasses 18, um den Transport von verschmutztem Sand zur Wascheinheit 52 zu erleichtern, auf eine oder beide der folgenden zwei Weisen erreicht werden. Bei der ersten teilt die Röhre 74 einiges von dem gezogenen Waschrückstandstrom von der Röhre 72, um ihn durch die Auslaßöffnung 76 zum unteren Bereich 22 des Behälters abzugeben, und zwar im wesentlichen am unteren Ende 18, wo die verschmutzen Medien naß gemacht werden, unmittelbar bevor sie vom Behälter abgezogen werden. Der verbleibende Waschrückstandteil in der Röhre 72 wird über die Röhren 78 und 116 zu einem Ort 114 außerhalb des Behälters geliefert, wo in Strömungsrichtung davor die verschmutzten Medien durch die Sammelleitung 46 aufgenommen werden.
Der obere Bereich und der Zwischenbereich 20, 24 sind vorzugsweise innerhalb eines im wesentlichen zylindrischen Behälterwandbereiches angeordnet, der allgemein bei 80 bezeichnet ist, von dem sich die Behälterwand nach innen bei 36 verjüngt, um einen unteren Bereich 22 zu begrenzen. Vertikale Streben oder Säulen 82 sind an den Fußteilen oder ähnlichem (nicht gezeigt) angebracht, um den Behälter in der senkrechten Stellung oberhalb des Bodens zu tragen, wodurch sich die Leitungen und Röhren wie zum Beispiel 46 und 116 horizontal unterhalb des Behälters erstrecken können, bevor sie sich nach oben in die Leitung 50, 72 wenden. Zusätzlich sollen jetzt bevorzugte Einzelheiten des Filters 10 der Erfindung, insbesondere das Waschabteil 52 und das Verteilungsglied 54 beschrieben werden.
Die obere Oberfläche 86 des Sandbettes 32 bildet einen kleinen Schüttwinkel und definiert allgemein die Grenze zwischen dem oberen Bereich 20 und dem Zwischenbereich 24. Man sollte jedoch verstehen, daß das obere Ende des röhrenförmigen Verteilungsgliedes 54 mit der oberen Oberfläche 86 des Sandbettes in Berührung steht. Der gereinigte Sand 56, der in dem ringförmigen Raum 100 zwischen der Zuführungsleitung 40 und den röhrenförmigen Wänden des Verteilungsgliedes 54 abgelagert wird, sammelt sich als ein Ring an der höchsten Stelle des Sandbettes innerhalb des Verteilungsgliedes 54 an. Der Schüttwinkel der Filterbettoberfläche 86 tritt natürlich auf, wenn der Sand innerhalb des Verteilungsgliedes 54 nach unten strömt, wenn Sand durch den Boden 18 des Behälters abgezogen wird. Das Filtrat 26' nimmt den oberen Bereich des ringförmigen Raumes 100 innerhalb des Verteilungsgliedes 44 ein und liefert die Quelle von Waschmedien am Einlaß 60 des Waschabteils 58. Das Verteilungsglied ist oben geschlossen und unten offen. Filtrat 26' rührt von der nach oben gerichteten Strömung durch das Sandbett 32 entlang der Außenseite der Leitung 40 in und durch den Ring von Sand 56 her.
Da die Höhe 28 oberhalb der Höhe 60 ist und auch oberhalb der Höhe 66 ist, wird ein hydraulischer Strömungsweg nach oben durch die Leitwandplatten 68 bewirkt. Das Waschabteil 58 schließt vorzugsweise einen oberen Bereich oder eine obere Kammer 88 ein, die sich allgemein radial erstreckt, vertikal die ersten und dritten Höhen 28, 66 überspannt und so angeordnet ist, daß er beziehungsweise sie die verschmutzten Medien 34' von der Transportröhre 50 aufnehmen. Ein unterer Teil des Abteils 58 wird durch die Leitwandmittel 68 in der Nähe der Behälterachse gebildet, d. h. in großer Nähe 94 zur vertikalen Einlaßstromleitung 40. Die Leitwandmittel schließen eine Kaskardenwirkung der Filtermedien in abwechselnder Richtung gegen die Leitwandmittel ein, und zwar in Gegenstrombeziehung zu dem nach oben strömenden Filtrat 26', das bei 60 eintritt und nach oben zur Waschrückstandauslaßöffnung 64 strömt.
Die obere Kammer 88 weist vorzugsweise einen schrägen Bereich 98 ein, der vom oberen Ende der Leitwände 68 zu einem anderen Überlauf 90 erstreckt, der die dritte Höhe 66 definiert. Das Auslaßende 92 der Transportröhre 50 ist vorzugsweise im wesentlichen oberhalb der Mittel des rechteckigen Umfanges angeordnet, der durch die Kammer 88 definiert wird. Man wird verstehen, daß die Wascheinheit 52 vom Filtrat 26 isoliert ist, mit Ausnahme beim Einlaß 60 des mit Leitwänden versehenen Strömungsweges 70.
Ein weiteres Detail der bevorzugten Verwirklichung der vorliegenden Erfindung ist mit der Art und Weise verknüpft, in der der Zufluß in das Sandbett 32 verteilt oder eingebracht wird. Eine umgedrehte trichterförmige Haube oder ein entsprechender Kegel 102 öffnet sich nach außen vom Boden der Zuführungsleitung 40, allgemein beim Übergang in der Behälterform von zylindrisch zu verjüngt. Die Haube 102 weist eine Mehrzahl von Öffnungen 104 auf, vorzugsweise sechs bis zehn, von denen sich eine gleiche Anzahl von Verteilungsspeichen 42 radial nach außen im wesentlichen symmetrisch um die Achse 14 erstrecken. Bei der bevorzugten Ausführungsform ist der obere sich radial erstreckende Teil der Einlaßleitung 40 diametral gegenüberliegend zur radial sich erstreckenden Mittellinie der Waschkammer 88 und der Waschrückstandstromröhre 64 angeordnet. Der Überlauf 84 ist unter dem horizontalem Teil der Einlaßzuführleitung angeordnet. Von oben gesehen hat der Überlauf 84 einen Umfang, der einem keilförmigen Zitronenstück entspricht.
Die Kombination des Kegels 102 und des sich nach innen verjüngenden Teils 36 des Behälters 12 führt zu einer schnellen Verringerung der Strömungsquerschnittsfläche im unteren Bereich 22, d. h. einen eingeengten Strömungsring bei 105. Im wesentlichen am Srömungsring 105 können eine Mehrzahl von flachen Plattengliedern 106b und kreuzende Winkelstangen 106a zwischen der Haube 102 und der Wand 36 vorgesehen sein, um die Zuflußanordnung 40, 42, 102 zu tragen, insbesondere während des Transports der Einheit. Vorzugsweise wird der erste Teil des Waschrückstandstroms in dem unteren Bereich 22 über die Röhre 74, die Durchströmöffnung 76 und ein Sieb 108 unterhalb des eingeengten Ringes 105 eingebracht.
Zum Ingangsetzen sollte ein Vorrat von sauberen oder verschmutzten Wasser 110 unter höherem Druck zur Verfügung stehen, um durch den Armaturteil 114 in die Sammelleitung 46 eingebracht zu werden, und zwar in Strömungsrichtung vor dem Ort, wo der verschmutzte Sand vom Behälterboden 18 abgezogen wird. Dies ist im wesentlichen auch an der Stelle, wo der zweite Teil des Waschrückstandstroms über Röhren 78 und 116 in die Sammelleitung eingebracht wird. Eine oder mehrere kurze Stöße von Wasser unter hohem Druck setzt die Bewegung des Sands in Gang. Nachdem die Bewegung des Sands beginnt, wird das Einspritzen von Wasser bei 110 beendet.
Typischerweise ist die Sammelleitung 46 ein umgedrehtes "T", das einen Übergangsellbogen 112 mit einem großen Radius angepaßt ist, der die Armatur zum Einblasen von Luft aufweist, um die Luftströmung bei 48 aufzunehmen. Der Querschnitt der Leitung 46 und 112 ist beträchtlich größer als derjenige der Transportröhre 50, da die Fluidisierung und der erhöhte Druck bei 48 eine Strömung größerer Geschwindigkeit in der Leitung 50 bewirkt. Diese verhältnismäßig hohe Turbulenz hilft dabei, die Feststoffe von Filtermedien sogar noch vor dem Ablassen bei 92 in die Wascheinheit 52 zu trennen.
Man wird verstehen, daß optional Röhren 74 und 116 außerhalb des Behälters mit Strömungseinstellmitteln wie zum Beispiel Ventilen 118, 122 vorgesehen sein können. Man wird auch verstehen, daß vorzugsweise ein Drittel des Waschrückstandstroms in der Leitung 64 über die Röhre 72 abgeleitet wird, die über die Verbindung 120 weiter zwischen den Röhren 74 und 78 aufgeteilt wird.
Man wird verstehen, daß der Druck im unteren Bereich 22 unmittelbar oberhalb des Rings 105 verhältnismäßig hoch ist und dazu beiträgt, den Zuflußstrom nach oben zu richten, wenn er bei den Speichen 42 eingebracht wird. Andererseits ist der Druck unterhalb des Rings 105 verhältnismäßig gering, so daß der Strom über 72, 74, 76, 118 in erster Linie auf der Schwerkraft in der Röhre 72 beruht. Ähnlich injiziert das Lufteinblasen bei 48 eine natürliche Strömung durch die Röhre 116 in die Verbindung 114, die sich unter einem niedrigeren Druck als dem Einblasdruck 48 befindet.
Andere Merkmale der bevorzugten Ausführungsform sind vorgesehen, um die Wartung der Einheit zu erleichtern. Dies kann eine Ablaßöffnung 124 einschließen, die am unteren Ende 18 des Behälters 12 vorgesehen ist. Die Komponente der Gesamtfiltereinheit 10, die Abnutzung ausgesetzt ist, die Luftein blaseinheit 48, ist vorzugsweise außerhalb des Behälters vorgesehen. Die Wasch- und Verteiungsmittel 52 sind im wesentlichen innerhalb des oberen oder Filtratbereiches 20 angeordnet und vergrößern daher nicht in unzweckmäßiger Weise die Vertikalabmessung des Filters 10. Nur zwei Röhren kleinen Durchmessers 50, 72 sind außerhalb des Umfangs der Behälterwand 80 angeordnet. Dies erlaubt eine verhältnismäßig enge Packung von benachbarten Filtereinheiten 10.
Fig. 3 zeigt die bevorzugte Ausführungsform für das Anheben der verschmutzten Medien zum Waschabteil mit Luft. Die Sammelleitung 46 ist unmittelbar unterhalb des Bodens 18 des Behälters angeordnet und ist allgemein horizontal mit einer Mittelachse 126 verlängert. Ein Ende 128 der Leitung 46 ist mit Ausnahme einer ersten Röhre 130 erschlossen, die koaxial hindurchgeht und mit einem Auslassende 132 zwischen dem Einlaß 134 der Leitung und dem Auslaß 136 angeordnet ist. Vorzugsweise ist die Leitung 46 im wesentlichen röhrenförmig mit einem Innendurchmesser, der größer ist als der Außendurchmesser der Röhre 130, wodurch ein Ring 138 definiert wird, durch den die verschmutzten Medien, die vom Behälterboden 18 beim Einlaß 134 abgezogen sind, aus der Leitung 46 durch den Auslaß 136 heraus bewegt werden, und zwar in allgemein axialer Richtung.
Man wird verstehen, daß der Flüssigkeitsstrom durch die Leitung 116 aus einem Teil des Waschrückstandstroms von 64 (siehe Fig. 1) besteht, der in die Röhre 130 durch die Armatur 114 eintritt. Ein zweites Rohr oder ein Schlauch 140 ist koaxial innerhalb der ersten Röhre 130 angeordnet und erstreckt sich durch die Armatur 114 und die Armatur 146. Bei der Armatur 146 nimmt die Röhre 140 eine Versorgung mit Luft unter hohem Druck bei 48b auf. Innerhalb dem Auslassende 132 der Röhre 130 und benachbart demselben hat die Röhre 140 eine Streueinrichtung 142. Der Außendurchmesser der Röhre 140 ist geringer als der Innendurchmesser der Röhre 130, um so einen Strömungsring 144 zu definieren, durch den der Waschrückstandstrom von der Leitung 116 mit der unter hohem Druck stehenden Luft bei der Zerstreuungseinrichtung 142 gemischt werden kann und unter hoher Geschwindigkeit parallel zur Achse 126 der Sammelleitung 46 gerichtet werden kann. Der Strömungsring 144 ist auch in Fluidverbindung mit der Hilfsquelle von Wasser 110 bei der Verbindung 146.
Eine gekrümmte Übergangsleitung 112, die vorzugsweise den selben Innendurchmesser wie der Auslaß 136 hat, nimmt die Mischung von verschmutzten Medien, Waschrückstandstrom und Luft auf, die vom Auslaß 136 ausgegeben werden, und richtet diesen Strom allmählich nach oben zur Luftanhebeanordnung, die allgemein bei 148 gezeigt ist. Die Luftanhebeeinrichtung weist vorzugsweise ein vertikal gerichtetes Gehäuse auf, das koaxial mit der Transportröhre 50 ausgerichtet ist und damit mit Hilfe eines Reduzierungskragen oder -halters 152 verbunden ist. Eine Lufteinblasröhre 156 ist auf der Achse 154 des Gehäuses 148 zentriert und weist eine Auslassöffnung 158 auf, die vorzugsweise zwischen dem Einlaß 150 der Übergangsleitung 112 zum Gehäuse 148 und dem Reduktionkragen 152 angeordnet ist. Eine Quelle von Luft unter hohem Druck wird in die Einblasröhre 156 bei 48a eingeführt.
Beim Betrieb erzeugt die oben beschriebene Anordnung eine Strömung von Luft unter hohem Druck durch die Röhre 140 innerhalb der Waschrückstandrückführungsröhre 130, die sich wiederum innerhalb der Sammelleitung 46 befindet. Die Zer streueinrichtung 142 schränkt den Luftstrom ein, um so hohen Druck innerhalb der Röhre 140 aufrecht zu erhalten. Schmutzwasser von der Leitung 116 wird in den ringförmigen Raum 144 gezogen, worauf hin die Luftzerstreueinrichtung 142 das Wasser von dem Ringraum 144 "saugt", wenn dieses durch das Ende 132 der Röhre 130 austritt. Diese Mischung von eingeblasener Luft und Waschrückstandwasser fluidisiert die verschmutzten Medien, die aus dem Behälter bei 18 austreten. Sie hilft auch bei der bescheidenen Erhöhung der Höhe, die die verschmutzten Medien erreichen müssen, um die Luftanhebeeinrichtung 148 zu erreichen, die sich oberhalb der Sammelleitung 46 befindet. Die Verringerung im Durchmesser beim Kragen 152 in bezug auf den Durchmesser der Leitungen 46, 112 erhöht dramatisch die Geschwindigkeit der Mischung. Auch dies bewirkt die primäre Trennung des Schmutzes von den verschmutzten Medien mit Hilfe von Luftspülung.
Wie dies in Fig. 3 gezeigt ist, kann eine Membranluftpumpe 160 in der Leitung 72 vorgesehen sein, um die Menge von Waschrückstandrückführungsströmung durch die Leitungen 74 und 78 zu steuern. Diese Pumpe 160 kann durch Zufuhr von Druckluft von der Quelle 162 über die Leitung 164 mit Energie versorgt werden. Die Auslassluftströmung von der Pumpe 160 kann dann über die Leitung 166 zur Luftanhebeeinrichtung bei 48a und dem Luftinjektor bei 48b geleitet werden. Da der Waschrückstandstrom 64 verhältnismäßig klein ist und die Membranpumpe 160 pulsiert, ist es wahrscheinlich, daß Luft in die Leitung 72 mit den rückgeführten Waschrückständen hereingezogen wird. Diese hereingezogene Luft wird dann in das Sandanhebesystem bei 132 freigesetzt, was weiter bei der Bewegung und dem Strom der verschmutzten Medien hilft. Bei dieser Be triebsart würde das Ventil 122 normalerweise geschlossen sein.

Claims

1. Regenerative Wasserfiltereinheit (10) mit tiefem Bett, die einen aufrecht stehenden Behälter (12), wobei ein oberer Bereich (20) im Behälter Filtrat (26) enthält, ein Zwischenbereich (24) teilchenförmige Filtermedien (32) zum Entfernen von fein verteilten Feststoffen von nach oben strömendem Zufluß enthält, wobei ein unterer Bereich (22) schmutzige Filtermedien (34) enthält, wobei die Filtermedien in dem Zwischenbereich und schmutzigen Filtermedien im unteren Bereich Teil eines Filterbetts sind, Mittel (40, 42) zum Einbringen von Zufluß zwischen dem Zwischenbereich und dem unteren Bereich, Regenerationsmittel zum Abziehen von schmutzigen Medien vom unteren Bereich und zum Transportieren, Waschen und erneuten Einbringen der abgezogenen Medien in den Zwischenbereich, wobei die Regenerationsmittel Waschmittel (52) einschließen, die im oberen Bereich angeordnet sind, um dauernd einen Strom von schmutzigen Medien (34') zu empfangen, um die fein verteilten Feststoffe von der Strömung von schmutzigen Medien zu entfernen und um gereinigte Medien (56) im Zwischenbereich abzulagern, Mittel (64) zum Abziehen von Waschrückständen aus den Regenerationsmitteln, und Mittel (30) zum Abziehen von Filtrat vom oberen Bereich aus dem Behälter heraus aufweist,

wobei die Waschmittel ein Abteil (58) aufweisen, das ei nen Abteileinlaß (60) unterhalb des Filtratpegels (28) im Behälter hat; welches Abteil einen Auslaß (90, 64) vom Behälter in einer Höhe (66) oberhalb des Abteileinlasses, aber nicht oberhalb des Filtratpegels des Behälters und Mittel (68) einschließt, die einen Waschweg (70) zwischen dem Abteileinlaß und -auslaß bilden, um einen Teil (26') des Filtrats, der nach oben durch das Filterbett hindurchgelangt ist, vom Abteileinlaß zum -auslaß strömen zu lassen, während sich die transportierten schmutzigen Medien durch das Abteil zum Abteileinlaß bewegen, wodurch die fein verteilten Feststoffe durch den Filtratbereich entlang des Waschweges und aus dem Behälter als eine Strömung von Waschrückständen bewegt werden; dadurch gekennzeichnet, daß das Abteil (58) vom Filtrat im oberen Bereich isoliert ist, daß

Mittel (72, 74, 76, 78, 118) zum Einbringen eines Teils der Waschrückstand-Strömung in die schmutzigen Filtermedien (34') vorgesehen sind, um eine Mischung von Waschrückständen mit den schmutzigen Filtermedien zu erzeugen, die durch die Regenerationsmittel (52) transportiert und gewaschen werden; und daß

die Waschmittel weiter ein Medienverteilungsglied (54) einschließen, das geschlossene obere und untere Enden aufweist und im Behälter so abgestützt ist, daß das untere Ende in Berührung (86) mit den teilchenförmigen Filtermedien im Zwischenbereich ist und sich das obere Ende nach oben wenigstens bis zum Abteileinlaß erstreckt, so daß der Abteileinlaß so angeordnet ist, daß er rezyklierte gereinigte Medien in das Verteilungsglied ablagert und der Teil des Filtrats (26') zum Abteileinlaß (60) erst dann strömt, nachdem er das Innere des Verteilungsgliedes erreicht hat, indem er sich durch die Filtermedien im Zwischenbereich des Filterbetts hindurch bewegt hat.

2. Filtereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Medienverteilungsglied im wesentlichen röhrenförmig ist.

3. Filtereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verteilungsglied gereinigte Filtermedien (56) aufweist, die kontinuierlich in die Medien (32) im Zwischenbereich übergehen, so daß das Filtrat (26') vom Zwischenbereich direkt in die Medien im Verteilungsglied nach oben gelangt und die Strömung von Filtrat am Abteileinlaß (60) bildet.

4. Filtereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verteilungsglied eine Säule (56) von gereinigten Filtermedien, die sich auf den Medien (32) im Zwischenbereich abstützen und die Möglichkeit haben, sich nach unten in dieselben zu bewegen, und eine Filtratsäule (26') auf der Säule der Medien aufweist, wobei die Filtratsäule unter einem hydraulischen Druck steht, der durch den Filtratpegel im Behälter bestimmt wird.

5. Filtereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich eine Fluidleitung (40) vertikal im Behälter erstreckt, die den oberen Bereich und den Zwischenbereich überbrückt, um so zentral durch das Verteilungsglied hindurchzugehen und einen ringförmigen Raum (100) dazwischen zu bilden, wobei der Abteileinlaß in dem ringförmigen Raum angeordnet ist.

6. Filtereinheit nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der ringförmige Raum im Verteilungsglied einen Ring (56) von gereinigten Filtermedien, die auf den Medien im Zwischenbereich ruhen und die Möglichkeit haben, sich nach unten in dieselben zu bewegen, und einen Ring von Filtrat (26') auf dem Ring von Medien enthält, wobei das Filtrat sich unter einem hydraulischen Druck befindet, der durch den Filtratpegel im Gefäß bestimmt wird.

7. Filtereinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Verteilungsglied eine Säule (56) von gereinigten Filtermedien, die auf den Medien (32) im Zwischenbereich ruhen und die Möglichkeit haben, sich nach unten in dieselben zu bewegen, und eine Säule (26') von Filtrat auf der Säule der Medien enthält, wobei die Filtratsäule unter einem hydraulischen Druck steht, der durch den Filtratpegel im Behälter bestimmt wird.

8. Filtereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Regenerationsmittel eine Sammelleitung (46) unterhalb des Gefäßes, die eine Medieneinlaßöffnung zum Abziehen von schmutzigen Medien vom unteren Bereich des Behälters hat, einen Auslaß (136) zum Führen der abgezogenen schmutzigen Medien weg von der Einlaßöffnung, Lufthebemittel (148) zum Aufnehmen von schmutzigen Medien von der Sammelleitung und zum Transportieren der schmutzigen Medien durch Luftdruck vertikal nach oben einschließen, um sie in die Waschmittel einzubringen, und daß die Mittel zum Einbringen des Teils der Waschrückstandströmung den Teil in die Sammelleitung einbringen (116, 144), so daß die Lufthebemittel die Mischung von Waschrückständen und schmutzigen Filtermedien aufnehmen und transportieren.

9. Filtereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß erste Rohrmittel (74) fluidmäßig mit der Waschrückstandströmung (72) verbunden sind, um einen ersten Teil der Waschrückstandströmung in die schmutzigen Medien (34) im unteren Bereich zu bringen, und daß zweite Rohrmittel (116, 114) fluidmäßig mit der Waschrückstandströmung (72) verbunden sind, um einen zweiten Teil der Waschrückstandströmung zu den Mitteln zum Abziehen und Transportieren von schmutzigen Medien aus dem unteren Bereich zu bringen.

10. Filtereinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Filtermedien Sand sind.

11. Filtereinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Abteil aufweist:

einen oberen Bereich (98), der sich allgemein radial erstreckt;

vertikal den Filtratpegel und den Abteilauslaß überbrückt und so angeordnet ist, daß er transportierte schmutzige Medien aufnimmt und um Waschrückstandströmung dem Abteilauslaß zuzuführen, und

einen unteren Bereich (68), der durch mit Leitwänden versehenen oder eine Drosselwirkung ausübenden Wandmitteln der Behälterachse benachbart gebildet ist, um einen Waschweg (70) zu bilden, in dem sich schmutzige Medien in abwechselnden Richtungen gegen die Wandmittel wasserfallartig nach unten bewegen.

12. Filtereinheit nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Sammelleitung (46) eine innere Oberfläche, eine Längsachse (128) aufweist, und der Auslaß (136) in der Längsachse zentriert ist, und die Mittel zum Einbringen eines Teils des Waschrückstandwassers eine erste Röhre (130) aufweist, die mit einem Auslaßende (132) innerhalb der inneren Oberfläche der Sammelleitung angeordnet ist und einen Abstand von derselben aufweist und von der der Teil der Waschrückstände zwischen dem Sammelleitungseinlaß und -auslaß entladen wird, und Mittel (140) aufweist, um Luft innerhalb der ersten Röhre einzuführen, so daß der Teil von Waschrückständen von der ersten Röhre als ein Fluid mit hoher Geschwindigkeit abgegeben wird, was mit sich bringt, daß schmutzige Medien vom Behälterboden in die Sammelleitung abgezogen werden und durch die Leitung zu den Lufthebemitteln (148) gerichtet werden.

13. Filtereinheit nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Einbringen von Luft eine zweite Röhre (140) einschließen, die koaxial in der ersten Röhre angeordnet ist, um Luft innerhalb des Auslaßendes der ersten Röhre und gegen dasselbe auszulassen, um eine Mischung von Waschrückständen und Luft zu erzeugen, die fluidisiert und sich mit den schmutzigen Medien mischt, die durch den Einlaß in die Sammelleitung abgezogen worden sind.

14. Filtereinheit nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch Mittel (110) zum selektiven Einbringen von Wasser unter Druck, damit dieses in Axialrichtung zwischen den ersten und zweiten Röhren strömt und sich mit der Mischung von Waschrückständen und Luft innerhalb und in der Nähe des Auslaßendes der ersten Röhre mischt.

15. Filtereinheit nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse (128) der Sammelleitung im wesentlichen horizontal unterhalb des Behälterbodens angeordnet ist und die Lufthebeeinrichtung (148) Luftinjektionsmittel einschließt, die eine vertikale Längsachse aufweisen und ein Gehäuse mit einem Einlaß (150) zum Aufnehmen der Mischung von schmutzigen Medien und Waschrückständen, eine Auslaßdüse (152), eine Luftröhre (156), die koaxial innerhalb des Gehäuses angeordnet ist, um Luft unter hohem Druck zwischen dem Einlaß und der Auslaßdüse abzulassen, und eine Übergangsleitung (112) aufweisen, die im wesentlichen denselben Innendurchmesser wie die Sammelleitung (46) hat, die mit einem Ende mit der Sammelleitung und am anderen Ende in einer Höhe oberhalb der Sammelleitung mit den Luftinjektionsmitteln verbunden ist.

16. Filtereinheit nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Abziehen und Transportieren der schmutzigen Medien einschließen:

eine erste Leitung (46) zum Empfangen der schmutzigen Medien direkt vom unteren Bereich,

eine zweite Leitung (50), die fluidmäßig mit der ersten Leitung verbunden ist und sich vertikal entlang des Äuße ren des Behälters zu einem Auslaßende (92) oberhalb des Waschmittelabteils (52) erstreckt, und

Fluidisierungsmittel (148), die zwischen den ersten und zweiten Leitungen angeordnet sind, um eine fluidisierte Strömung von schmutzigen Medien nach oben durch die zweite Leitung zu bewirken.

17. Filtereinheit nach Anspruch 16, gekennzeichnet durch Strömungsmittel (110) zum selektiven Einbringen von Wasser unter hohem Druck zu der ersten Leitung an einer Stelle in Strömungsrichtung vor der Stelle, wo die schmutzigen Medien durch die erste Leitung aufgenommen werden.

18. Filtereinheit nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Fluidisierungsmittel (148) Mittel (156) zum Einbringen von Luft in die zweite Leitung einschließen.

19. Filtereinheit nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Röhrenmittel (74) sich im unteren Bereich (34) im wesentlichen am unteren Ende des Behälters entleeren.

20. Filtereinheit nach Anspruch 19, gekennzeichnet durch Strömungsmittel (110) zum selektiven Einbringen von Wasser unter hohem Druck in die erste Leitung an einer Stelle in Strömungsrichtung vor der Stelle, wo die schmutzigen Medien durch die erste Leitung aufgenommen werden.

21. Filtereinheit nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Röhrenmittel (116) den zweiten Teil der Waschrückstandströmung zu einer Stelle in Strömungsrichtung vor der Stelle liefern, wo die schmutzigen Medien durch erste Leitung (46) aufgenommen werden.