DE69832418T2

DE69832418T2 - Differenzdrucksystem zur überwachung eines filterbettes

Info

Publication number: DE69832418T2
Application number: DE1998632418
Authority: DE
Inventors: Lee R. ROBERTS; D. John SIMMONS
Original assignee: RG Delaware Inc Wilmington; RG Delaware Inc
Current assignee: RG Delaware Inc Wilmington; RG Delaware Inc
Priority date: 1997-11-07
Filing date: 1998-10-28
Publication date: 2006-08-03
Anticipated expiration: 2018-10-29
Also published as: EP1059978A1; US5980755A; WO1999024140A1; DE69832418D1; ATE309852T1; CA2309275C; CA2309275A1; US6159384A; EP1059978A4; EP1059978B1; AU1202099A; AU755950B2

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Filterbett für ein Flüssigkeitsfiltrationssystem und auf ein Überwachen eines Filterbettes für effizientere Filter- und Rückwaschabläufe.
Hintergrund der Erfindung
Filter und dergleichen, die ein Bett eines Filtermediums verwenden, um Feststoffe aus Flüssigkeiten zu entfernen, sind gut bekannt. Derartige Systeme schließen typischerweise ein Flüssigkeitsverteilungssystem ein, welches Flüssigkeit sammelt, nachdem sie in einer Fließrichtung gefiltert wurde, und saubere Flüssigkeit durch das Filtermedium in einer umgekehrten Fließrichtung verteilt, um einen als Rückwaschen bekannten Reinigungsprozess zu bewirken.
Wasserfiltrationssysteme des Schwerkrafttyps werden üblicherweise zum Filtern hochvoluminöser Fließströme von Wasser verwendet, beispielsweise bei städtischer und industrieller Wasserbehandlung und in Abwasserbehandlungsanlagen. Die Filtrationssysteme weisen im Allgemeinen einen oder mehrere Filter auf, von denen jeder ein Bett granularen Filtermediums zum Filtern einer Flüssigkeit verwendet, wenn diese nach unten durch das Filterbett sickert.
Jedes Filtersystem umfasst im Allgemeinen ein offenes Filterbecken mit einem Boden und den Boden umgebenden vertikalen Wänden und einem direkt oberhalb des Bodens angeordneten unteren Abfluss. Der untere Abfluss definiert einen perforierten unechten Boden in dem Becken zum Unterstützen des Filterbettes und, um ein System von Fluiddurchgängen zum Entfernen des gefilterten Wassers von dem Boden des Filterbeckens zur Verfügung zu stellen.
Schicht von unterstützendem Kies verloren wird.
Oben auf dem unterstützenden Kies würde das Bett des Filtermediums ruhen, welches eine oder mehrere Typen von Mediummaterial enthalten kann. Typischerweise besteht die dem Boden nächstgelegene Schicht aus feinerem Medium mit einem höheren spezifischen Gewicht relativ zu der obersten Schicht, welche aus gröberem Medium mit einem niedrigeren spezifischen Gewicht besteht.
Während des Betriebs des Filtrationssystems wird das einfließende, d.h. ungefilterte, Wasser, in das Filterbecken bis zu einer Tiefe von einigen Fuß oberhalb der obersten Schicht des Filtermediums geleitet. Dem Zufluss wird erlaubt, nach unten durch das Filterbett zu fließen. Während dieses Prozesses werden die gelösten Materialien in dem ungefilterten Wasser in dem Filtermedium gefangen. Das Wasser erreicht schließlich den Boden des Filterbettes und tritt durch die Perforationen in dem System des unteren Abflusses hindurch. Das Wasser wird dann in einem System von Fluiddurchgängen innerhalb des Systems des unteren Abflusses gesammelt und aus dem Filterbecken durch eine passende Leitung oder einen Abfluss ausgeleitet.
Nachdem das Filtrationssystem für eine Zeit betrieben wurde, nimmt die Effizienz des Systems ab, und es wird notwendig, das Filterbett zu waschen, um die fremden Materialien, die darin gefangen sind, zu entfernen. Waschen des Filtermediums wird durch Verwenden eines Rückwaschprozesses bewerkstelligt. Der Rückwaschprozess beinhaltet ein Pumpen von unter Druck gesetztem Wasser und/oder Luft durch den Abfluss in einer umgekehrten Richtung in das System von Fluiddurchgängen in dem System des unteren Abflusses, nach oben durch die Perforationen in dem unteren Abfluss und in das darüber liegende Filterbett
Wenn eine Fluidisierung erreicht wurde, trägt das nach oben durch das Filterbett fließende Waschwasser die fremden Artikel nach oben von dem Filterbett. Fluidisierung wird erreicht, wenn das Bett des Filtermediums eine vollständige Expansion erreicht. Eine vollständige Expansion tritt auf, wenn die Rate von in das Bett gepumptem Wasser eine Geschwindigkeit aufweist, die gerade stark genug ist, das Filtermedium in der Schwebe zu halten. Typischerweise wird eine Fluidisierung solange nicht erreicht, bis das Bett bis mindestens zu etwa 30 Prozent expandiert, möglicherweise nicht bis 50% Expansion und manchmal sind bis zu 100% Expansion notwendig. Das Waschwasser und die Fremdmaterialien, die darin mitgerissen werden oder darin aufgelöst sind, werden dann an der Oberseite des Filterbeckens in einer Abfallmulde gesammelt und wegbefördert.
Der Rückwaschprozess muss unter sorgfältig gesteuerten Bedingungen ausgeführt werden, um so ein wirksames Waschen des Filterbettes zur erreichen, während Bruch oder Beschädigung vermieden werden. Wenn in der Rückwaschprozedur Wasser verwendet wird, wird es zunächst in das Filterbett mit einer relativ niedrigen Rate gepumpt und, bis Fluidisierung erreicht ist, erhöht. Bei dieser bestimmten Fließrate wird die Geschwindigkeit des Wassers und seine Dichte und Viskosität die Partikel fluidisieren oder anheben, wodurch das Bett des Filtermediums expandiert wird, um so dem Fluss des Wassers zu erlauben, die Fremdpartikel leicht wegzutragen. Diese Fluidisierungsrate wird für etwa 5 bis 7 Minuten konstant gehalten, während Rückwaschen ausgeführt wird. Das Filterbett ist dann bereit für Filterbetrieb und der Zyklus setzt sich für die Lebensdauer des Bettes fort.
Um die potentielle Lebensdauer eines Filterbettes zu maximieren, muss es sachgerecht gewaschen werden. Ein sachgerechtes Waschen bedingt ein Rückwaschen bei oder in der Nähe der Fluidisierungsrate. Unterfluidisierung, ein Rückwaschen mit einer Rate unterhalb der Fluidisierungsrate, führt zu einem ineffektiven Waschen, da ohne eine vollständige Bettexpansion für Fluidisierung einige Fremdpartikel in dem Filtermedium gefangen bleiben, egal wie lange man den Rückwaschprozess ausführt. Unterfluidisierung kann auch zu einer nicht- gleichförmigen Verteilung von Waschwasser in dem Filterbett führen, so dass es nicht zu einer kompletten Waschung des gesamten Filterbettes kommt. Wenn die Waschwasserverteilung ungleichmäßig ist, so dass tote Punkte an bestimmten Orten innerhalb des Filterbettes auftreten, dann werden diese Abschnitte des Filterbettes nicht sachgerecht gereinigt, wodurch sich die Effizienz des Filters reduziert.
Überfluidisierung, ein Rückwaschen mit einer Rate oberhalb der Fluidisierungsrate, führt zu einem potentiellen Verlust von Filtermedium, da die Kraft des Wassers einfach dazu führt, dass das Filtermedium in dem Waschwasser zusammen mit den entfernten Materialien mitgerissen und als Abfall weggetragen wird. „Lunker", in denen beim Initiieren des Rückwaschzyklus explosive Häufungen von Waschwasser Kanäle in dem Filtermedium öffnen, müssen ebenfalls vermieden werden. Während einer Filtration erlauben diese Lunker einem einfließenden Wasser, durch das Filtermedium hindurchzutreten, ohne gefiltert zu werden, und erlauben Filtermedium feiner Größe, mit dem Abwasser, d.h. dem gefilterten Wasser, weggetragen zu werden.
Es ist in der Technik bekannt, dass über ein Bett eines Filtermediums hinweg, d.h. vertikal hindurch, kein Druckverlust auftritt, wenn das Bett fluidisiert ist. Das heißt, dass der Differenzdruck zwischen dem Druck an der Oberseite der Schicht von unterstützendem Kies und der Druck in einem bestimmten Abstand oberhalb der obersten Schicht des Mediums einen konstanten Wert erreicht, wenn das Bett 100% Fluidisierung erreicht. Wenn man daher diesen Differenzdruck über das Bett des Filtermediums hinweg überwacht, während die Rate des Wasserflusses in das Filterbett angehoben wird, dann kann man bestimmen, wann Fluidisierung auftritt und dann mit der bestimmten Rate ein Rückwaschen beginnen.
Die zum Messen des Differenzdrucks über das gesamte Filterbett verwendete Vorrichtung des Standes der Technik weist ein Rohr und einen Messwertgeber für jeden zu messenden Punkt auf. Um einen dieser Messwertgeber des Standes der Technik zu installieren, muss man die Wand des Filterbeckens in dem angemessenen Höhenniveau der Messung durchstechen, das Rohr senkrecht zu der Fließrichtung anordnen und den an dem Ende des Rohrs platzierten Messwertgeber gegen die Fließrichtung ausrichten. Typischerweise sind diese Messwertgeber einfache Manometer. Das Installieren der Vorrichtun gen des Standes der Technik ist ein unnötig beschwerliches Bemühen, welches signifikante Mannstunden und Modifikationen an einem Filterbecken erfordert. Darüber hinaus kann der Messwertgeber des Standes der Technik nicht auf einem funktionierenden Filterbett oder einem mit einem bereits in Position befindlichen Bett eines Filtermediums installiert werden. Es ist somit wünschenswert, ein benutzerfreundliches Gerät zum Messen des Differenzdrucks über ein Filterbett zur Verfügung zu stellen, welches in einer nachrüstbaren Weise installiert werden kann.
Als ein Ergebnis dieser ziemlich umständlichen Aufgabe einer Verwendung dieser Technik des Standes der Technik wurde sie, wenn überhaupt, selten verwendet. Somit ist die Technik des Standes der Technik, die sachgerechte Fluidisierungsrate für ein gegebenes Filterbett zu bestimmen, zunächst die Temperatur des Wassers in dem Filterbett zu messen. Aus dieser Temperaturmessung kann man die Dichte und Viskosität des Wassers unter Verwendung allgemein erhältlicher Referenzen bei dieser Temperatur approximieren. Von hier aus und bei Kenntnis der Durchschnittsgröße des Filtermediums in dem Bett kann man eine Referenz der American Water Works Standards verwenden, um die zum Expandieren des Filterbetts benötigte Flussrate, d.h. die Fluidisierungsrate, aufzufinden.
Nicht überraschend ist die obige Technik des Standes der Technik höchst unzuverlässig beim Bestimmen der Fluidisierungsrate für ein gegebenes Filterbett. Somit ist es auch wünschenswert, ein Gerät zum Messen des Differenzdrucks über ein Filterbett derart zur Verfügung zu stellen, um ein Filterbett zu überwachen und eine effiziente Steuerung einer von Filtrations- und Rückwaschprozeduren zu erreichen.
US-A-4,187,175 offenbart eine weitere Filtervorrichtung des Standes der Technik, welche eine Anzahl von Sonden aufweist, welche die Filterwand durchstechen.
Zusammenfassung der Erfindung
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird zur Verfügung gestellt ein System, mit einem Filterbett für die Flüssigkeits-Filtration, wobei das System aufweist:

(a) einen unteren Abfluss;
(b) mindestens eine Schicht Filtermedium oben auf dem vorgenannten unteren Abfluss;
(c) Kontrollen außerhalb des Filterbetts, um Druckunterschiede zwischen mehreren Druckablesungen festzustellen;
(d) ein Differenzdruck-Kontrollgerät innerhalb des Filterbetts um den Druck bei mehreren Höhen im Filterbett zu messen, wobei das Kontrollgerät mindestens teilweise im Filtermedium eingetaucht wird, wobei das Kontrollgerät folgendes aufweist: einen langgestreckten Körper mit einem oberen Ende, einem unteren Ende und einem inneren Hohlraum; mehrere Drucksensoren auf dem langgestreckten Körper, um Druckablesungen bei mehreren entsprechenden Höhen über mindestens eine Schicht Filtermedium hinweg zu erhalten; und Übertragungsmittel, um die Druckablesungen von den mehreren Drucksensoren an das genannte Kontrollgerät zu übertragen.

Vorzugsweise ist der langgestreckte Körper des Kontrollgerätes zylindrisch.
Günstigerweise ist das untere Ende des Körpers geschlossen, und es befindet sich einer der mehreren Drucksensoren neben dem unteren Ende.
Vorzugsweise weist das Kontrollgerät außerdem ein unterstützendes Teil auf, um den Körper im Filterbett festzuhalten, wobei das unterstützende Teil ein erstes und ein zweites Ende hat, wobei das erste Ende an einem Filterbecken des Systems befestigt ist, und das zweite Ende an der Seitenwand des Körpers befestigt wird.
In bevorzugten Ausführungsformen umfasst das Kontrollgerät drei Drucksensoren. Das Filterbett weist bevorzugt eine obere Schicht Filtermedium und eine untere Schicht Filtermedium auf, wobei die obere Schicht Filtermedium eine obere Oberfläche und die untere Schicht Filtermedium eine untere Oberfläche hat, und wobei die vorgenannten drei Drucksensoren Druckablesungen an drei entsprechenden Positionen während der Filtration und des Rückwaschens einholen, wobei diese drei Positionen die folgenden sind:

(1) in einem Abstand neben und vertikal über der oberen Schicht Filtermedium, um den Druck auf der oberen Oberfläche der oberen Schicht Filtermedium zu messen;
(2) an einer Schnittstelle der oberen Schicht Filtermedium und der unteren Schicht Filtermedium; und
(3) an einem Punkt neben der unteren Oberfläche der unteren Schicht Filtermedium.

Passenderweise sind die Mehrzahl der Drucksensoren Druckdiaphragmen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird zur Verfügung gestellt ein Verfahren, um mindestens eine diagnostische Ablesung an mindestens einer Position in einem Filterbett in einer Flüssigkeitsfiltrationssystem zu messen, wobei das Filterbett mindestens eine Schicht Filtermedium und eine obere Oberfläche oben auf der Schicht Filtermedium aufweist, wobei das Verfahren die Schritte aufweist:

(a) Bereitstellung eines Kontrollgeräts einschließlich: einen Körper mit einem oberen Ende und einem unteren Ende, und mindestens einem Sensor am Körper zum Erhalten von mindestens einer diagnostischen Ablesung an mindestens einer Position im Filterbett;
(b) Platzierung des Kontrollgeräts im Filterbett, indem das Kontrollgerät nach unten durch die obere Oberfläche des Filterbetts und in das Filtermedium gesetzt wird; und,
(c) Messung von mindestens einer diagnostischen Ablesung an mindestens einer Position innerhalb des Filtermediums im Filterbett mit dem Kontrollgerät.

Bevorzugt wird Schritt (c) während Waschens des Filterbetts ausgeführt.
In bevorzugten Ausführungsformen ist das Kontrollgerät ein Difterenzdruck-Kontrollgerät.
Bevorzugt weist das Differenzdruck-Kontrollgerät mindestens zwei Drucksensoren zur Messung von mindestens zwei Druckablesungen auf und Schritt (c) weist ein Messen von mindestens zwei Druckablesungen an mindestens zwei Positionen im Filterbett mit dem Differenzdruck-Kontrollgerät auf.
Weiter bevorzugt enthält das Differenzdruck-Kontrollgerät mindestens drei Drucksensoren zur Messung von mindestens drei Druckablesungen, und Schritt (c) schließt ein Messen von mindestens drei Druckablesungen an mindestens drei Positionen im Filterbett mit dem Differenzdruck-Kontrollgerät ein.
Das Differenzdruck-Kontrollgerät enthält bevorzugt außerdem:
eine Steuerung und,
einen Sender zur Übersendung von mindestens zwei Druckablesungen von mindestens zwei Drucksensoren an die Steuerung;
wobei das Verfahren außerdem den zusätzlichen Schritt einschließt, um mindestens einen Differenzdruck aus den mindestens zwei Druckablesungen unter Verwendung der Steuerung festzustellen, wobei mindestens ein Differenzdruck die Differenz in Druckablesungen zwischen gemessenem Druckablesungen an zwei verschiedenen Positionen im Filterbett darstellt.
In bevorzugten Ausführungsformen weist das Verfahren zu zusätzlichen Schritte auf:
Durchführung eines Filtrationsvorgangs innerhalb des Filterbetts; und Überwachung von mindestens einem Differenzdruck wahrend des Filtrationsvorgangs.
Weiter bevorzugt enthält das Verfahren weiterhin den zusätzlichen Schritt der Aktivierung eines Rückwaschens des Filterbetts als Reaktion zur Überwachung von mindestens einem Differenzdruck.
In jenen Ausführungsformen, in denen das Differenzdruck-Kontrollgerät mindestens drei Drucksensoren aufweist und Schritt (c) ein Messen von mindestens drei Druckablesungen an mindestens drei Orten in dem Filterbett mit dem Differenzdruck-Kontrollgerät aufweist, werden die drei Drucksensoren zum Erhalt der Druckablesungen an bevorzugt an drei entsprechenden Positionen während Filtration angeordnet:

(1) in einem Abstand und vertikal über der oberen Schicht Filtermedium in der Flüssigkeits-Filtrationsanlage, um den Druck auf der oberen Oberfläche auf der oberen Schicht Filtermedium zu messen, wobei der Druck an dieser Position p1 ist;
(2) an einer Schnittstelle der oberen Schicht Filtermedium und einer unteren Schicht der zwei Schichten Filtermediums, wobei der Druck an dieser Position p2 ist; und,
(3) an einem Punkt neben der unteren Oberfläche der unteren Schicht Filtermediums, wobei der Druck an dieser Position p3 ist; und das Verfahren die weiteren Schritte aufweist: (d) Aktivierung von Filtration durch die Einführung von Zufluss in die Flüssigkeits-Filtrationsanlage an einer Position vertikal über der oberen Oberfläche der oberen Schicht Filtermedium; (e) Überwachung der Druckablesungen p1, p2 und p3 in periodischen Intervallen und Aufnahme solcher Messungen auf der Steuerung, um ein charakteristisches Profil des Filterbetts während Filtration zu erhalten, wobei kein Teil der Steuerung oder des Kontrollgerätes durch die Wände der Flüssigkeits-Filtrationsanlage gelangt.

Nach Schritt (e), wenn sich der Differenzdruck p2-p3 nicht linear gegenüber der Zeit erhöht, weist das Verfahren weiterhin bevorzugt einen der zusätzlichen Schritte auf:

(i) Rückwaschen mit einer höheren Wasserflussrate, um zu versuchen, das Filterbett während des Rückwaschens vollständig zu fluidisieren; oder
(ii) Rückwaschen für eine längere Zeit während des Rückwaschens.

Alternativ weist das Verfahren nach Schritt (e), wenn verschiedene Differenzdrucke p1-p2 sich nicht linear gegenüber der Zeit erhöhen, einen der zusätzlichen Schritte auf:

(i) Abschöpfung von mehr Teilchen von dem Bereich neben und vertikal über der oberen Oberfläche der oberen Schicht des Filtermediums während des Rückwaschens; oder
(ii) Reduzierung der Verwendung von Chemikalien während der Filtration.

Alternativ weist das Verfahren nach Schritt (e), wenn sich der Differenzdruck p2-p3 stärker erhöht als sich p1-p2 erhöht, weiterhin einen der zusätzlichen Schritte auf:

(i) Rückwaschen unter Verwendung einer höheren Wasserflussrate, um zu versuchen, das Filterbett vollständig während des Rückwaschens zu fluidisieren; oder
(ii) Rückwaschen für längere Zeit während des Rückwaschens.

Alternativ weist das Verfahren nach Schritt (e) weiterhin den zusätzlichen Schritt der Anhaltung der Filtration auf, wenn sich der Differenzdruck p1-p3 einem kritischen Druckverlust nähert, wobei der kritische Druckverlust ein Punkt ist, bei dem die Flüssigkeit nicht mehr filtriert wird.
Ein Hauptvorteil der für eine Verwendung in den Filterbetten der vorliegenden Erfindung geeigneten Kontrollgeräte ist, dass sie leicht auf einem existierenden Filterbett installiert werden können, welches bereits in Betrieb ist. Die Kontrollgeräte werden einfach in dem Filterbett durch die Oberseite des Flüssigkeitsfiltrationssystems hindurch platziert, und, wenn gewünscht, von dem Filterbett durch die Oberseite des Flüssigkeitsfiltrationssystem hindurch entfernt. Diese Prozedur erfordert kein Durchstechen der Wände des Filterbettes.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Querschnitt durch die Seite eines Filtrationssystems, welches ein Filterbett gemäß der vorliegenden Erfindung aufweist.
2 ist ein beispielhafter Graph eines Differenzdrucks über einem Bett eines Filtermediums gegenüber einer Fluidisierung, wenn die Rate des in das Filterbett gepumpten Wasserflusses erhöht wird (1 Zoll H₂O = 249 Pascal).
3 ist ein Querschnitt durch die Seite eines Filtrationssystems, welches eine alternative Ausführungsform eines Filterbettes der vorliegenden Erfindung aufweist.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Bezugnehmend auf die Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente bezeichnen, ist in 1 ein Querschnitt durch die Seite eines Filtrationssystems mit einem Filterbett gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt. Das Filtrationssystem gemäß 1 enthält ein Filterbecken 30, einen Wasserabfluss 42, und ein unteres Abflusssystem 32 direkt über dem Boden 31 des Beckens 30.
Der untere Abfluss 32 definiert einen perforierten falschen Boden in dem Becken 30 zum Unterstützen eines Filterbettes 38 und, um ein System von Fluiddurchgängen zum Entfernen des gefilterten Wassers von dem Boden des Filterbeckens 30 zur Verfügung zu stellen. Das Filterbett 38 ist im Allgemeinen einige Fuß tief und enthält sukzessive Schichten von Kies und Sand zunehmender Größen.
Eine Schicht von relativ grobem Kies C ist an dem Boden des Filterbettes vorgesehen, auf der oberen Oberfläche 33 des unteren Abflusses 32 liegend. Die Schicht von unterstützendem Kies C wird in zunehmend feineren Größen in Richtung der Oberseite des Filterbettes 38 zur Verfügung gestellt, so dass das Medium nicht durch Penetrieren der Schicht von unterstützendem Kies C verloren geht. Es sei jedoch festgehalten, dass in Abhängigkeit von dem Typ des unteren Abflusses diese Schicht von unterstützendem Kies C möglicherweise nicht benötigt wird.
Das Filterbett 38 enthält die Schicht von unterstützendem Kies C und ein Bett vom Filtermedium 36, welches auf der Schicht von unterstützendem Kies C liegt. Das in 1 dargestellte Filterbett 38 ist nur für darstellerische Zwecke ein ein Zweifachmedium aufweisendes Filterbett mit zwei Schichten von Filtermedien A und B. Typischerweise besteht die untere Schicht B aus feinerem Medium mit einem höheren spezifischen Gewicht relativ zu der oberen Schicht A, welche aus gröberem Medium mit einem Medium geringeren spezifischen Gewichts besteht.
1 zeigt auch eine Menge von einfließendem 40, d.h. ungefiltertem Wasser, welches kurz zuvor dem System zugeführt wurde. Während einem Betrieb des Filtrationssystems wird das Wasser 40 direkt in das Filterbecken 30 geleitet, bis zu einer Tiefe von einigen Fuß oberhalb der oberen Schicht des Filtermediums 36. Dem Wasser 40 wird erlaubt, nach unten durch das Filterbett 36 zu fließen. Während dieses Prozesses werden die aufgelösten Materialien in dem Wasser 40 in dem Filtermedium 36 gefangen. Das Abwasser, d.h. gefiltertes Wasser, erreicht schließlich den Boden des Filterbettes 36 und passiert durch die Perforationen in dem unteren Abflusssystem 32. Das Wasser wird dann in einem System von Fluiddurchgängen innerhalb des unteren Abflusssystems 32 gesammelt und aus dem Filterbecken 30 durch ein passende Leitung oder einen Abfluss 42 hinausgeleitet.
Nachdem das Filtrationssystem für einen Zeitraum betrieben wurde, nimmt die Effizienz des Systems ab, und es wird notwendig, das Filterbett 36 zu waschen, um darin gefangene Materialien zu entfernen. Waschen des Filtermediums 36 wird durch Verwenden eines Rückwaschprozesses vollendet. Der Rückwaschprozess beinhaltet ein Pumpen von unter Druck stehendem Wasser und/oder Luft durch den Abfluss 42 in einer umgekehrten Richtung in das System von Fluiddurchgängen in den unteren Abflusssystem 30 nach oben durch die Perforationen in dem unteren Abfluss 32 und in das darüber liegende Filterbett 36. Das durch das Filterbett 36 nach oben fließende Waschwasser trägt die gefangenen Materialien nach oben von dem Filterbett 36. Das Waschwasser und die Materialien die darin mitgerissen oder gelöst werden, werden dann an der Oberseite des Filterbeckens 30 gesammelt und weggetragen.
Wenn eine Fluidisierung erreicht wurde, trägt das nach oben durch das Filterbett 38 fließende Waschwasser die fremden Artikel nach oben von dem Filterbett 38. Fluidisierung wird erreicht, wenn das Bett des Filtermediums 36 eine vollständige Expansion erreicht. Eine vollständige Expansion tritt auf, wenn die Rate von in das Bett gepumptem Wasser eine Geschwindigkeit aufweist, die gerade stark genug ist, das Filtermedium 36 in der Schwebe zu halten. Typischerweise wird eine Fluidisierung solange nicht erreicht, bis das Bett 38 bis mindestens zu etwa 30% expandiert, möglicherweise nicht bis 50% Expansion und manchmal sind bis zu 100% Expansion notwendig. Das Waschwasser und die Fremdmaterialien, die darin mitgerissen werden oder darin aufgelöst sind, werden dann an der Oberseite des Filterbeckens 30 in einer Abfallmulde (nicht dargestellt) gesammelt und wegbefördert.
Der Rückwaschprozess muss unter sorgfältig gesteuerten Bedingungen ausgeführt werden, um so ein wirksames Waschen des Filterbettes 38 zur erreichen, während Bruch oder Beschädigung vermieden werden. Wenn in der Rückwaschprozedur Wasser verwendet wird, wird es zunächst in das Filterbett 38 mit einer relativ niedrigen Rate gepumpt und, bis Fluidisierung erreicht ist, erhöht. Bei dieser bestimmten Fließrate wird die Geschwindigkeit des Wassers und seine Dichte und Viskosität die Partikel fluidisieren oder anheben, wodurch das Bett des Filtermediums 36 expandiert wird, um so dem Fluss des Wassers zu erlauben, die Fremdpartikel leicht wegzutragen.
Diese Fluidisierungsrate wird für etwa 5 bis 7 Minuten konstant gehalten, während Rückwaschen ausgeführt wird. Diese Zeitdauer ist eine empfohlene Zeitdauer, basierend auf vorhergehendem Experimentieren. Ein Kontrollgerät wird typischerweise verwendet, um die visuelle Trübheit, d.h. Klarheit, des Abwassers zu messen, welches durch die Wanne während des Rückwaschschrittes weggetragen wird. Die Rückwaschprozedur wird durchgeführt, wenn die visuelle Trübheit des Abwassers ein Niveau von relativer Klarheit erreicht. Das Filterbett 38 ist dann bereit für eine Filteroperation, und der Zyklus setzt sich für die Lebensdauer des Bettes 38 fort.
Um die potentielle Lebensdauer eines Filterbettes zu maximieren, muss es sachgerecht gewaschen werden. Ein sachgerechtes Waschen bedingt ein Rückwaschen bei oder in der Nähe der Fluidisierungsrate. Unterfluidisierung, ein Rückwaschen mit einer Rate unterhalb der Fluidisierungsrate, führt zu einem ineffektiven Waschen, da ohne eine vollständige Bettexpansion für Fluidisierung einige Fremdpartikel in dem Filtermedium 36 gefangen bleiben, egal wie lange man den Rückwaschprozess ausführt. Unterfluidisierung kann auch zu einer nicht-gleichförmigen Verteilung von Waschwasser in dem Filterbett 38 führen, so dass es nicht zu einer kompletten Waschung des gesamten Filterbettes kommt. Wenn die Waschwasserverteilung ungleichmäßig ist, so dass tote Punkte an bestimmten Orten innerhalb des Filterbettes auftreten, dann werden diese Abschnitte des Filterbettes 38 nicht sachgerecht gereinigt, wodurch sich die Effizienz des Filters reduziert.
Überfluidisierung, ein Rückwaschen mit einer Rate oberhalb der Fluidisierungsrate, führt zu einem potentiellen Verlust von Filtermedium, da die Kraft des Wassers einfach dazu führt, dass das Filtermedium 36 in dem Waschwasser zusammen mit den entfernten Materialien mitgerissen und als Abfall weggetragen wird. „Lunker", in denen beim Initiieren des Rückwaschzyklus explosive Häufungen von Waschwasser Kanäle in dem Filtermedium 36 öffnen, müssen ebenfalls vermieden werden. Während einer Filtration erlauben diese Lunker einem einfließenden Wasser, durch das Filtermedium 36 hindurchzutreten, ohne gefiltert zu werden, und erlauben Filtermedium feiner Größe, mit dem Abwasser weggetragen zu werden.
Es ist in der Technik bekannt, dass über ein Bett eines Filtermediums 36 hinweg, d.h. vertikal hindurch, kein Druckverlust auftritt, wenn das Bett 36 fluidisiert ist. Das heißt, dass der Differenzdruck zwischen dem Druck an der Oberseite 3 der Schicht von unterstützendem Kies C und der Druck in einem bestimmten Abstand 1 oberhalb der obersten Schicht des Mediums A einen konstanten Wert erreicht, wenn das Bett 36 100% Fluidisierung erreicht. Wenn man daher diesen Differenzdruck über das Bett des Filtermediums 36 hinweg überwacht, während die Rate des Wasserflusses in das Filterbett 38 angehoben wird, dann kann man bestimmen, wann Fluidisierung auftritt und dann mit der bestimmten Rate ein Rückwaschen beginnen.
Die vorliegende Erfindung erlaubt eine leichte und effektive Überwachung und Steuerung eines Filtrationssystems durch Messen des Differenzdrucks über dem Bett des Filtermediums 36. Das Verfahren zum Bestimmen der sachgerechten Fluidisierungsrate für das Filterbett 38 zum Erreichen von angemessenen Rückwaschergebnissen beinhaltet eine Kontrolle des Differenzdrucks über dem Bett dem Filtermediums 36 während die Rate eines Wasserflusses in das Filterbett 38 erhöht wird.
Während die Wasserflussrate, die in das Filterbett 38 gepumpt wird, fortschreitend erhöht wird, wird der Druck an drei Orten in dem Filterbett 38 gemessen: (1) an einem Ort 1 oberhalb der obersten Mediumschicht A; (2) an einem Ort 2 zwischen Mediumschicht A und Mediumschicht B; und (3) an einem Ort 3 zwischen Mediumschicht B und der Schicht unterstützenden Kieses C. Die Drücke an diesen drei Orten 1, 2 und 3 sind p1, p2 bzw. p3 und werden bevorzugt in Intervallen von etwa 5 bis 15 Minuten gemessen.
Die Differenzdrücke über das gesamte Bett des Filtermediums 36 oder Rückwasch-Differenzdrücke, p3-p1, erreichen einen konstanten Wert, wenn das Bett 36 fluidisiert ist. 2 zeigt einen beispielhaften Graphen eines Differenzdrucks Δp über ein Filtermediumbett 36 gegenüber einer Fluidisierung F, wenn die Wasserflussrate, die in das Filterbett 38 gepumpt wird, erhöht wird. Wie oben erwähnt, wird dann Rückwaschen mit der Fluidisierungsrate R_F durchgeführt, wenn die Rückwaschdifferenz p3-p1 einen konstanten Wert erreicht. Man kann also bestimmen, wann jede Mediumschicht fluidisiert ist. Die Bodenschicht des Mediums B ist fluidisiert, wenn p3-p2 einen konstanten Wert erreicht, und die oberste Schicht vom Medium A ist fluidisiert, wenn p2-p1 einen konstanten Wert erreicht.
Nach Rückwaschen für die notwendige Zeitdauer von etwa 5 bis 7 Minuten bei einer Fluidisierungsrate R_F, kann das Filtern erneut beginnen. Eine Filtration wird angehalten, wenn der Differenzdruck über das Bett des Filtermediums 36, p1-p3, einen kritischen Druckverlust erreicht. Ein kritischer Druckverlust ist der Punkt, an welchem Wasser nicht mehr gefiltert wird und ist typischerweise ein bekannter Wert, etwa 2,03 bis 2,54 m (80 bis 100 Zoll) Wassersäule.
Ein Hauptvorteil einer Überwachung der Drücke p1, p2 und p3 über das Bett des Filtermediums 36 hinweg während Filtration ist, dass man ein charakteristisches Profil des Filterbettes 38 erhalten kann. Um ein detailliertes Profil zu erreichen, sollten die Druckablesungen in Intervallen von etwa 5 bis 15 Minuten vorgenommen werden. Diese diagnostischen Ablesungen liefern die diagnostische Information, die notwendig ist, um Rückwaschprozeduren oder die Effizienz des Filters durch Verbessern der Weise, in welcher chemische Eingaben in das System eingeführt werden, zu verbessern. Verschiedene Polymere und andere Chemikalien, wie etwa Alaun, werden in der Prozesskette verwendet, um eine Behandlung von Wasser zu erleichtern. Mit der diagnostischen Information wird man in der Lage sein, eine Filterleistungsfähigkeit zu optimieren.
Während Filtration, wenn der Differenzdruck p1-p3 über das Bett des Filtermediums in einer nicht-linearen Weise ansteigt, kann dies anzeigen, dass das Filterbett 38 nicht angemessen rückgewaschen wurde. Wenn der Differenzdruck p2-p3 über die Bodenschicht B des Filtermediums 36 nicht linear ansteigt, könnte dies anzeigen, dass dort entweder eine Unterfluidisierung während des Rückwaschens vorlag oder das Rückwaschen weniger lang als die notwendige Zeitdauer ausgeführt wurde. Wenn der Differenzdruck p1-p2 über die oberste Schicht A des Filtermediums 36 nicht linear ansteigt, könnte dies bedeuten, dass die Fremdpartikel während Installation nicht von der Oberseite des Filterbettes 38 angemessen abgestrichen wurden oder dass Chemikalien zuviel zugeführt wurden. Zusätzlich, wenn p2-p3 mit einer Rate ansteigt, die größer ist als die mit der p1-p2 ansteigt, könnte dies anzeigen, dass ebenfalls entweder Unterfluidisierung während Rückwaschens vorliegt, oder dass das Rückwaschen für weniger als die notwendige Zeitdauer durchgeführt wurde.
Schlechte Rückwaschprozeduren verkürzen die Länge der Filtrationsläufe und verkürzen langfristig die Lebensdauer des Filterbettes 38. Wenn zu viele Chemikalien zugegeben werden, tritt eine Filterung nur an der Oberseite des Filterbettes 38 auf. Wenn der Differenzdruck p2-p3 in der Bodenschicht B des Filtermediums 36 relativ zu dem Differenzdruck p1-p2 über die oberste Schicht A zu schnell ansteigt, dann war die Bodenschicht B wahrscheinlich niemals vollständig fluidisiert und es wurden somit die schweren Partikel niemals herausgehoben.
Wie in 1 dargestellt ist, weist ein Differenzdruckkontrollgerät 50, welches zur Verwendung in einem Filterbett gemäß der vorliegenden Erfindung geeignet ist, einen länglichen Körper 70 auf, drei Drucksensoren 56, angeordnet auf dem Körper 70, ein Steuergerät 80 und ein unterstützendes Teil 60 auf. Das unterstützende Teil 60 hält das Kontrollgerät 50 in dem Filterbett 36 oberhalb des unteren Abflusssystems 32 in Position. Ein erstes Ende des unterstützenden Teils 60 ist an dem Filtrationssystem befestigt, bevorzugt der Seitenwand 44 des Filterbeckens 30, und ein zweites Ende des unterstützenden Teils 60 ist an dem langgestreckten Körper 70 befestigt. Vorzugsweise ist das unterstützende Teil 60 eine Instrumentenbefestigungshalterung.
Der langgestreckte Körper 70 weist ein offenes Ende 58 für eine Übertragung der Signale des Drucksensors 56 auf und eine offene Seitenwand 72, die einen inneren Hohlraum 74 definiert, welcher mit einem Dichtungsmittel gefüllt ist. Wenn so gewünscht, kann ein Dichtungsmittel oder ein Wasserstopper verwendet werden, um sicherzustellen, dass Wasser nicht durch den inneren Hohlraum 74 des langgestreckten Körpers 70 hindurchtritt. Vorzugsweise weist der langgestreckte Körper 70 einen zylindrischen Körper 70 auf, wie in 1 dargestellt, und das untergetauchte Ende 66 ist geschlossen, und es liegt ein Drucksensor 56 in der Nähe des unteren Endes.
Jeder Drucksensor 56 weist ein Übertragungsmittel 62 auf, welches bevorzugt ein Kabel 62 ist, welches sich von der Höhe in dem Filterbett 38, bei der er misst, durch den inneren Hohlraum 74 und nach außen durch das offene Ende 58 des zylindrischen Körpers 70 erstreckt. Drei der Drucksensoren 56 messen den Druck an Orten 1, 2 und 3 während einer Filtration und die gleichen drei messen den Druck an Orten 1, 2 und 3 während Rückwaschens. Bevorzugt sind die Drucksensoren 56 Druckdiaphragmen 56. Das Kabel 62 jedes Druckdiaphragmas 56 konvergiert an der Steuerung 80, welches bevorzugt ein Berechnungs- und/oder Übertragungsgerät 80 ist, wo die Differenzdrücke während sowohl Filtration als auch Rückwaschen berechnet werden und ein charakteristisches Profil des Filterbettes erhalten wird.
In 3 ist ein Querschnitt der Seite eines Filtrationssystems dargestellt, welches eine alternative Ausführungsform eines Filterbettes der vorliegenden Erfindung aufweist.
In einer sehr simplen Form könnte das Differenzdruckkontrollgerät 50 einen Drucksensor 56 verwenden, welcher an dem untergetauchten Ende des zylindrischen Körpers 70 angebracht ist. Wie in 3 dargestellt ist, ist p1 lediglich der statische Druck bei dem normalen Betriebsniveau, und p3 ist der Druck, wie er von dem einzelnen Drucksensor 56 an dem Ort zwischen Mediumschicht B und der Schicht des unterstützenden Kieses C angezeigt ist. Dementsprechend, wie in 1 und 3 dargestellt ist, erfordert Installation, Verwendung oder Entfernung des Kontrollgerätes 50 weder einen Umbau des Filterbeckens 30 noch irgendetwas, um durch die Wände des Filterbeckens 30 zu gelangen. Mit diesem Differenzdruckkontrollgerät 50 kann der Differenzdruck p1-p3 über dem Bett des Filtermediums 36 während Filtration und der Rückwaschdifterenzdruck p3-p1 während Rückwaschens berechnet werden, unter der Annahme, dass ein konstantes Betriebsniveau vom Wasser 40 in dem Filtrationssystem aufrechterhalten wird.
Ein anderes Differenzdruckkontrollgerät 50, geeignet zur Verwendung in einem Filterbett gemäß der vorliegenden Erfindung, weist mehr als drei Drucksensoren zum Erhalten eines charakteristischen Profils für ein Filterbett mit mehr als zwei Schichten von Medium auf. Solch ein alternatives Kontrollgerät kann auch verwendet werden, um ein detailliertes Profil eines mit einem doppelten Medium versehenen Filterbettes zu erhalten, wie in 1 dargestellt ist, oder eines anderen Polymediumfilterbettes mit einer beliebigen Anzahl von Mediumschichten.
Ein Vorteil des Differenzdruckkontrollgerätes 50, geeignet zur Verwendung in einem Filterbett der vorliegenden Erfindung, ist, dass es leicht auf einem existierenden Filterbett installiert werden kann, welches bereits in Betrieb ist. Um das Filterbett mit einem Kontrollgerät 50 umzubauen, kann man das Filterbett dazu bringen, sich während einer Rückwaschprozedur an Fluidisierung anzunähern und dann das Kontrollgerät nach unten auf die Oberseite der Schicht des unterstützendes Kieses oder auf die Oberseite eines unteren Abflusses, welcher keine Schicht unterstützenden Kieses C aufweist, einzusetzen.
Ein solcher Vorteil, in der Lage zu sein, das Differenzdruckkontrollgerät 50 in einer solcher benutzerfreundlichen Weise zu installieren, ist der, dass es als ein diagnostisches Werkzeug für jedes Filterbett verwendet werden kann. Das Kontrollgerät 50 kann zu einer Anlage genommen werden und in einem funktionierenden Filter installiert werden und aus seiner Vergangenheit bestimmen, ob der Anwender das Bett 38 vollständig fluidisiert hat oder nicht. Wenn bei Rückwaschen des Filters mit der Rate, die der Anwender normalerweise verwendet, weiterhin ein Differenzdruck über dem gesamten Bett des Filtermediums 36 vorliegt, würde dies bedeuten, dass der Anwender das Bett 38 nicht sachgerecht fluidisiert hat.
Aus der vorstehenden Beschreibung ist klar, dass das Differenzdruckkontrollgerät 50 verwendet werden kann, um den Differenzdruck über einem Filterbett zu messen, um so das Filterbett zu überwachen und eine effiziente Steuerung von Filtrations- und Rückwaschprozeduren zu erreichen. Dies wird unzweifelhaft zu längeren Lebensdauern für Filterbetten und effizienteren Filtrationssystemen führen.
Die Fähigkeit des Kontrollgeräts zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung in ein arbeitendes Filtrationssystem leicht installiert und von diesem leicht entfernt zu werden, erlaubt unbegrenzte Anwendungen. In der oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsform zum Erhalten eines charakteristischen Profils des Filterbettes 38 werden Drucksensoren 56 verwendet, um Druckablesungen zu erhalten. Es können jedoch durch Verwendung von anderen Sensoren andere diagnostische Ablesungen erhalten werden. Beispielsweise kann ein Trübheitskontrollgerät konstruiert werden, in dem Trübheitssensoren an dem langgestreckten Körper 70 des Kontrollgerätes anstelle von Drucksensoren 56 angebracht werden, um eine Trübheitsanalyse des Filterbettes 38 durchzuführen. Andere Kontrollgeräte können mit anderen Sensoren konstruiert werden, wie etwa Partikelanalyse-, pH-, Chlorrückstands- oder Farbsensoren.
Ein Vorteil des Filterbettes der vorliegenden Erfindung ist insbesondere während Analyseprozeduren, wie etwa Trübheitsanalyse oder Partikelanalyse, wichtig. Wenn sich Filtermedium 36 löst und durch das Filterbett 38 hindurchtritt, liegt ohne ein Kontrollgerät eine signifikante Verzögerungszeit vor, bis es entdeckt wird. Mit einem Kontrollgerät wird jedoch ein solches Problem viel schneller entdeckt, da eine Überwachung an verschiedenen Niveaus des Filterbettes 38 vorgenommen werden wird.
Anstelle eines Erhaltens von diagnostischen Ablesungen von Sensoren sind andere Anwendungen möglich. Beispielsweise kann der langgestreckte Körper 70 des Kontrollgerätes in ein arbeitendes Filterbett 38 eingesteckt werden, um Wasserproben für eine Analyse zu erhalten. Mit solch einem Wasserprobengerät kann eine Pumpe zum Erzeugen einer Absaugung, wie etwa eine Vakuumpumpe, leicht Wasserproben in den inneren Hohlraum 74 des langgestreckten Körpers 70 durch einen Weg fluider Kommunikation zwischen dem Filterbett 38 und dem inneren Hohlraum 74 ziehen. Getrieben durch die Pumpe wird sich die Wasserprobe dann nach oben in Richtung des oberen Endes 58 des langgestreckten Körpers bewegen und durch eine angemessene Verrohrung nach außerhalb des Filterbettes 38. Typischerweise wird eine Wasserprobe Wasser und verschiedene Teilchen des Filtermediums 36 aufweisen.
Es ist klar, dass obwohl zahlreiche Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung in der vorstehenden Beschreibung ausgeführt wurden, zusammen mit Details der Struktur und Funktion der Erfindung, die Offenbarung nur illustrativ ist und Veränderungen im Detail, insbesondere bezüglich Form, Größe und Anordnung von Teilen innerhalb der Prinzipien der Erfindung bis zu dem vollen Ausmaß vorgenommen werden können, welches durch die breite allgemeine Bedeutung der Begriffe angezeigt ist, in welchen die anhängenden Ansprüche ausgedrückt sind.

Claims

System, mit einem Filterbett (38) für die Flüssigkeits-Filtration, wobei das System aufweist: (a) einen unteren Abfluss (32); (b) mindestens eine Schicht Filtermedium (36) oben auf dem vorgenannten unteren Abfluss; (c) Kontrollen (80) außerhalb des Filterbetts, um Druckunterschiede zwischen mehreren Druckablesungen festzustellen; (d) ein Differenzdruck-Kontrollgerät (50) innerhalb des Filterbetts um den Druck bei mehreren Höhen im Filterbett zu messen, wobei das Kontrollgerät mindestens teilweise im Filtermedium eingetaucht wird, wobei das Kontrollgerät folgendes aufweist: einen langgestreckten Körper (70) mit einem oberen Ende (58), einem unteren Ende (66) und einem inneren Hohlraum (74); mehrere Drucksensoren (56) auf dem langgestreckten Körper, um Druckablesungen bei mehreren entsprechenden Höhen über mindestens eine Schicht Filtermedium hinweg zu erhalten; und Übertragungsmittel (62), um die Druckablesungen von den mehreren Drucksensoren an das genannte Kontrollgerät zu übertragen.
System nach Anspruch 1, wobei der langgestreckte Körper (70) des Kontrollgerätes (50) zylindrisch ist.
System nach Anspruch 1 oder 2, wobei das untere Ende (66) des Körpers (70) geschlossen ist und sich einer der mehreren Drucksensoren (56) neben dem unteren Ende befindet.
System nach einem der obengenannten Ansprüche, wobei das Kontrollgerät (50) außerdem ein unterstützendes Teil (60) aufweist, um den Körper (70) im Filterbett festzuhalten, wobei das unterstützende Teil ein erstes und ein zweites Ende hat, wobei das erste Ende an einem Filterbecken des Systems befestigt ist, und das zweite Ende an der Seitenwand (72) des Körpers befestigt wird.
System nach einem der obengenannten Ansprüche, wobei das Kontrollgerät drei Drucksensoren (56) aufweist.
System nach Anspruch 5, wobei das Filterbett ein obere Schicht Filtermedium und eine untere Schicht Filtermedium aufweist, die obere Schicht Filtermedium eine obere Oberfläche und die untere Schicht Filtermedium eine untere Oberfläche hat, und wobei die vorgenannten drei Drucksensoren (56) Druckablesungen an drei entsprechenden Positionen während der Filtration und des Rückwaschens einholen, wobei diese drei Positionen die folgenden sind: (1) in einem Abstand neben und vertikal über der oberen Schicht Filtermedium, um den Druck auf der oberen Oberfläche der oberen Schicht Filtermedium zu messen; (2) an einer Schnittstelle der oberen Schicht Filtermedium und der unteren Schicht Filtermedium; und (3) an einem Punkt neben der unteren Oberfläche der unteren Schicht Filtermedium.
Filterbett nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei die Mehrzahl der Drucksensoren (56) Druckdiaphragmen sind.
Verfahren, um mindestens eine diagnostische Ablesung an mindestens einer Position in einem Filterbett in einer Flüssigkeitsfiltrationssystem zu messen, wobei das Filterbett mindestens eine Schicht Filtermedium (36) und eine obere Oberfläche oben auf der Schicht Filtermedium aufweist, wobei das Verfahren die Schritte aufweist: (a) Bereitstellung eines Kontrollgeräts (50) einschließlich: einen Körper (70) mit einem oberen Ende (58) und einem unteren Ende (66), und mindestens einem Sensor (56) am Körper zum Erhalten von mindestens einer diagnostischen Ablesung an mindestens einer Position im Filterbett; (b) Platzierung des Kontrollgeräts im Filterbett, indem das Kontrollgerät nach unten durch die obere Oberfläche des Filterbetts und in das Filtermedium gesetzt wird; und, (c) Messung von mindestens einer diagnostischen Ablesung an mindestens einer Position innerhalb des Filtermediums im Filterbett mit dem Kontrollgerät.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei Schritt (c) während Waschens des Filterbetts durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, wobei das Kontrollgerät (50) ein Differenzdruck-Kontrollgerät ist.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei das Differenzdruck-Kontrollgerät (50) mindestens zwei Drucksensoren (56) zur Messung von mindestens zwei Druckablesungen aufweist und Schritt (c) mindestens zwei Druckablesungen an mindestens zwei Positionen im Filterbett mit dem Differenzdruck-Kontrollgerät misst.
Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, wobei das Differenzdruck-Kontrollgerät (50) mindestens drei Drucksensoren (56) zur Messung von mindestens drei Druckablesungen aufweist, und Schritt (c) Messen von mindestens drei Druckablesungen an mindestens drei Positionen im Filterbett mit dem Differenzdruck-Kontrollgerät einschließt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei das Differenzdruck-Kontrollgerät (50) außerdem folgendes einschließt: eine Steuerung (80); und; einen Sender (62) zur Übersendung von mindestens zwei Druckablesungen von mindestens zwei Drucksensoren (56) an die Steuerung; wobei das Verfahren außerdem den zusätzlichen Schritt einschließt, um mindestens einen Differenzdruck aus den mindestens zwei Druckablesungen unter Verwendung der Steuerung festzustellen, wobei mindestens ein Differenzdruck die Differenz in Druckablesungen zwischen gemessenem Druckablesungen an zwei verschiedenen Positionen im Filterbett darstellt.
Verfahren nach einem der Ansprüche von 10 bis 13, weiterhin die zusätzlichen Schritte aufweisend: Durchführung eines Filtrationsvorgangs innerhalb des Filterbetts; und Überwachung von mindestens einem Differenzdruck wahrend des Filtrationsvorgangs.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 14, weiterhin den zusätzlichen Schritt der Aktivierung eines Rückwaschens des Filterbetts als Reaktion zur Überwachung von mindestens einem Differenzdruck aufweisend.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, wenn abhängig von Anspruch 12, wobei die drei Drucksensoren (56) zum Erhalt der Druckablesungen an drei entsprechenden Positionen während Filtration wie folgt verteilt werden: (1) in einem Abstand und vertikal über der oberen Schicht Filtermedium in der Flüssigkeits-Filtrationsanlage, um den Druck auf der oberen Oberfläche auf der oberen Schicht Filtermedium zu messen, wobei der Druck an dieser Position p1 ist; (2) an einer Schnittstelle der oberen Schicht Filtermedium und einer unteren Schicht der zwei Schichten Filtermediums, wobei der Druck an dieser Position p2 ist; und, (3) an einem Punkt neben der unteren Oberfläche der unteren Schicht Filtermediums, wobei der Druck an dieser Position p3 ist; und das Verfahren die weiteren Schritte aufweist: (d) Aktivierung von Filtration durch die Einführung von Zufluss in die Flüssigkeits-Filtrationsanlage an einer Position vertikal über der oberen Oberfläche der oberen Schicht Filtermedium; (e) Überwachung der Druckablesungen p1, p2 und p3 in periodischen Intervallen und Aufnahme solcher Messungen auf der Steuerung (80), um ein charakteristisches Profil des Filterbetts während Filtration zu erhalten, wobei kein Teil der Steuerung oder des Kontrollgerätes (50) durch die Wände der Flüssigkeits-Filtrationsanlage gelangt.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei nach Schritt (c), wenn sich der Differenzdruck p2-p3 nicht linear gegenüber der Zeit erhöht, das Verfahren weiterhin einen der zusätzlichen Schritte aufweist: (i) Rückwaschen mit einer höheren Wasserflussrate, um zu versuchen, das Filterbett während des Rückwaschens vollständig zu fluidisieren; oder (ii) Rückwaschen für eine längere Zeit während des Rückwaschens.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei nach Schritt (e), wenn verschiedene Differenzdrucke p1-p2 sich nicht linear gegenüber der Zeit erhöhen, das Verfahren weiter einen der zusätzlichen Schritte einschließt: (i) Abschöpfung von mehr Teilchen von dem Bereich neben und vertikal über der oberen Oberfläche der oberen Schicht des Filtermediums während des Rückwaschens; oder (ii) Reduzierung der Verwendung von Chemikalien während der Filtration.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei nach Schritt (e), wenn sich der Differenzdruck p2-p3 stärker erhöht als sich p1 -p2 erhöht, das Verfahren weiterhin einen der zusätzlichen Schritte einschließt: (i) Rückwaschen unter Verwendung einer höheren Wasserflussrate, um zu versuchen, das Filterbett vollständig während des Rückwaschens zu fluidisieren; oder (ii) Rückwaschen für längere Zeit während des Rückwaschens.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei nach Schritt (e), das Verfahren weiterhin den zusätzlichen Schritt der Anhaltung der Filtration einschließt, wenn der sich der Differenzdruck p1-p3 einem kritischen Druckverlust nähert, wobei der kritische Druckverlust ein Punkt ist, bei dem die Flüssigkeit nicht mehr filtriert wird.