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Filterboden mit Polsterrohrdüsen, bei dem beim Rückspülen das Wasser
getrennt von der Luft in das Filterbett eingeführt wird Die mit kombinierter Wasser-Luft
Spülung arbeitenden Schneliffiter benutzen überwiegend einen Filterboden, der mit
Düsen verschiedenster Konstruktion bestückt ist, die eine gute Vermischung und Verteilung
der Spülmittel Luft und Wasser und damit eine möglichst vollständige Reinigung des
verschlammten Filtermaterials bewirken sollen.
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Wesentlich ist hierbei eine gleichmäßige Luftverteilung auf die Düsen
unterhalb des Filterbodens.
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Diese Luftverteilung wird z. B. mit Rohrleitungssystemen in der Filterbodenkammer
angestrebt, wobei die Verteilungsrohre möglichst dicht verästelt sein müssen und
in kleinen Abständen Bohrungen aufweisen, durch welche die Luft unter den Filterboden
geleitet wird. Wohl am besten hat sich die sogenannte Polsterrohrdüse nach Fig.
Í erwiesen, durch welche ein gleichmäßiges stehendes Luftpolster unter dem Filterboden
erzielt wird, welches bewirkt, daß jede Düse im gleichen Zeitpunkt und mit derselben
Luftmenge beaufschlagt wird, was gleichbedeutend mit der angestrebten gleichmäßigen
Luftverteilung ist. Nachteilig für den Düsenfilter. boden ist die Notwendigkeit,
eine große Anzahl von Düsen (in der Praxis bis 90 Stück/m2) anordnen zu müssen,
um im Filtermaterial eine ausreichende Spülwirkung zu erzielen. Nach durchgeführten
Versuchen beruht die Spülwirkung einer solchen Düse auf folgendenStrömungsvorgängenimFiltermaterial
(Filtersand) (Fig. I).
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Die durch den Düsenkopf DK in das Filtermaterial eingeleitete Spülluft
strömt auf dem kürzesten Weg senkrecht nach oben. Bei ausreichender
Geschwindigkeit
bildet sich daher über dem Düsenkopf ein aufsteigender Strahl eines Luft-Wasser-Gemisches,
der auch den Sand mit hochreißt und durch die kräftige Turbulenz die Schlammteilchen
von der Sandkornoberfläche löst und sie nach oben mitnimmt. Das entsprechende verunreinigte'Spülwasser
wird. über die Ablaufrinne abgeführt. Der aufsteigende Strahl hat entsprechend der
Luftverteilung (z.-B. seitlich am Düsenkopf) nur einen beschränkten Querschnitt,
der nicht wesentlich über den D üsenkopfquerschnitt hinausgeht. Außerhalb dieses
aufsteigenden Strahles fließt der Sand nach unten und gerät infolge einer Art Ejektorwirkung
in den aufsteigenden 'Spühlstrahl. Das Filtermaterial beschreibt damit einen Kreislauf
innerhalb eines Zylinders von beschränktem Durchmesser, etwa dem 2- bis 3fachen
Düsenkopfdurclunesser. Es ergibt sich daraus, daß zur ausreichenden Spülwirkung
die Düsen relativ eng angeordnet werden müssen.
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Die große Anzahl der notwendigen Filterdüsen verteuert den Düsenfilterboden
erheblich, und man ist daher in verstärktem Maße bestrebt, den Düsenfilterboden
durch einen porösen oder gelochten Boden zu ersetzen. So hat man einen Filterboden
mit porösen, d. h. luft- und wasserdurchlässigen Einsätzen entwickelt, wobei als
poröses Material Einkornbeton oder keramisches Material Verwendung findet. Weiterhin
sind Versuche mit düsenlosen Filterböden bekanntgeworden, die entweder aus porösen
Einkorn-Betonplatten oder gelochten Betonplatten (Bohrungen bis 5 mm 0) bestehen.
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Der genannte relativ engporige Filterboden hat, wie Untersuchungen
ergeben haben, den Nachteil, daß bestimmte Planktonarten den Boden beim Filtervorgang
zusetzen und die üb]iche Luft-Wasser-Spülung nicht ausreicht, diesen versetzten
Boden wieder frei zu spülen. Bei den düsenlosen, porösen oder gelochten Filterböden
macht die gleichmäßige Luftverteilung größere Schwierigkeiten, denen man durch ausgedehnte
Luftverteilungssysteme in der Filterbodenkammer, durch gröbere Stützschichten oder
engmaschiges Drahtgewebe über dem Filterboden zu begegnen versucht.
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Es sind außerdem Filterböden bekannt, die konstruktiv so ausgebildet
sind, daß die Spülmittel Wasser und Luft dem Filterbett getrennt durch den Filterboden
zugeführt werden, wobei eine gleichmäßige Mischung beider Spülmittel erst im Filterbett
erfolgen soll. Man benutzt hierbei Düsen mit Polsterrohren, die das Wasser, sowie
Düsen ohne Polsterrohre, die die Luft durch den Filterboden ins Filterbett leiten.
Aus den schon obenerwähnten physikalischen Gesetzmäßigkeiten, daß nämlich die Luft
im Filterbett stets senkrecht nach oben steigt, ist ersichtlich, daß eine gleichmäßige
Vermischung beider Spülmittel hierbei im Filterbett nur dann annähernd erreicht
werden kann, wenn eine sehr große Zahl von Luftdüsen angewandt wird.
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Auf Grund umfangreicher Versuche wurde ein Filterboden entwickelt,
der düsensparend ist und auf folgenden Gedanken beruht.
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Der Filterboden besteht, wie dies beispielsweise in Fig. 2 gezeigt
ist, ganz oder teilweise aus porösem (luft- und wasserdurchlässigem) oder aus gelochtem
Material. In beschränktem Umfang (etwa 8 bis 12 tück/m2) werden Polsterrohre oderPolsterrohrdüsen
angeordnet. Das Polsterrohr bnv. die Poisterrohrdüse dient nicht mehr zur Spülmittelmischung
(Luft und Wasser) und Zuleitung dieses Gemisches in das Filterbett, sondern zur
Erzielung eines gleichmäßigen stehenden Luftpolsters unter dem Filterboden. Durch
das Polsterrohr bzw. die Polsterrohrdüse wird lediglich das 'Spülwasser in das Filterbett
eingeleitet. Die Luft wird über den porösen oder gelochten Filterboden dem Filterbett
zugeführt.
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Der Haupterfindungsgedanke besteht nun darin, daß zur Erizelung eines
stehenden Luftpolsters unter dem Filterboden und damit einer gleichzeitigen und
gleichmäßigen Luftverteilung im Filterbett es erforderlich ist, den Luftwiderstand
im porösen oder gelochten Filterboden so zu bestimmen, daß ein stehendes Luftpolster
sich unter ihm ausbilden kann.
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Bei Anwendung z. B. des gelochten Filterbodens ist die Anzahl und
der Durchmesser der Bohrungen so zu wählen, daß ein Luftdruck in solcher Höhe erforderlich
wird, daß er unter dem Filterboden ein stehendes Luftpolster gegenüber dem Druck
des Spülwassers gewährleistet. Bei richtiger Abstimmung des Luftwiderstandes des
porösen oder gelochten Filterbodens ist dies ausweislich der vorgenommenen Versuche
ohne weiteres möglich.
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Bei Anwendung von porösen Filterböden ist der für die Spülluft berechnete
Strömungswiderstand desselben gegenüber dem Wasser so hoch, daß das aus dem Filterbett
ablaufende Filtrat den Filterboden auf dem Weg über die fast widerstandslose Polsterrohrdüse
durchströmt. Damit entfällt die Möglichkeit eines Zusetzens des porösen Bodens durch
Plankton. Unterstützt wird diese Wirkung durch Anordnung einer Stützschicht aus
gröberem Kies über dem Filterboden. Bei einem Filterboden der vorgeschlagenen Bauart
ergibt sich damit die Möglichkeit, I . etwa 80 bis go O/o der bisher notwendigen
Düsen einzusparen, 2. ein stehendes Luftpolster unter dem Filterboden und damit
eine gleichzeitige und gleichmäßige Luftverteilung im Filterbett zu erreichen, 3.
die Luftverteilung im Filterbett ohne besonderen Kostenaufwand beliebig dicht zu
gestalten, 4. eine ausreichende und gleichmäßige Wasserverteilung im Filterbett
zu erzielen, 5. aufwendige Luftverteiiungssysteme in der Filterbodenkammer einzusparen,
6. das Zusetzen des porösen Filterbodens bei der Filtration durch Plankton usw.
zu unterbinden.