DE1033184B - Schnellfilter - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Für die Wasserfiltration, benutzt man heute meist sogenannte Schnellfilter, bei denen das Trübwasser in absteigender Richtung durch ein Sandbett von 1 bis 3 m Höhe geleitet wird, welches im Inneren eines Behälters auf einem perforierten Zwischenboden aufgeschüttet liegt. Der erwähnte Zwischenboden, wird dabei meist als sogenannter Düsenboden ausgebildet, d. h. mit relativ großen Bohrungen ausgerüstet, in die je eine feingelochte oder mit engen Schlitzen versehene Düse eingesetzt ist; diese hält den Sand zurück, während sie das Filtrat abfließen läßt.

Die periodische Reinigung solcher Filter erfolgt stets durch Rückspülung. Hierbei wird Filtrat unter den Düsenljoden eingedrückt, so daß es in aufsteigender Richtung durch das Sandbett strömt; meist wird die Rückspülung durch zusätzliches Einblasen von Druckluft unterstützt, welche das Sandbett kräftig durch wirbelt.

Der Rückspülprozeß erzeugt in jedem Sandbett zwangläufig eine gewisse Klassierung; denn das feine Korn wird nach oben getragen, während das grobe Korn fortschreitend in die unteren Schichten abwandert. Nach einigen Spülungen enthält das Filterbett daher oben eine Deckschicht, die aus sehr feinem Korn 1>esteht und welche sich bei der anschließenden Filtration rasch verstopft. Diese Verstopfung erfolgt besonders rasch, wenn das Wasser Flocken eines Fällungsmittels mit sich führt. Das ganze übrige, unter der Feinkornschicht liegende Sandbett kommt dann praktisch kaum noch zur Wirkung.

Man hat bereits versucht, Sandfilter in der umgekehrten Weise zu betreiben, indem man die Trübe während der Filtration in aufsteigender Richtung durch das Sandbett leitete. Sie passiert dann zunächst die grobkörnigen unteren Schichten, in deren relativ großen Poren sie nur die gröberen Trübstoffe zurückläßt ; anschließend steigt sie dann in die feineren und feinsten Kornschichten auf, in deren fortschreitend engeren Poren die feineren Trübstoffteilchen zurückgehalten werden. Der Versuch zeigt, daß man auf diesem Wege erheblich verlängerte Filterlaufzeiten erzielen kann. Dennoch mußte dies Verfahren wieder verlassen werden, weil es mit unvoraussehbaren Trübedurchbrüchen behaftet blieb. Diese Durchbrüche werden von Schmutznestern hervorgerufen, welche sich im Sandbett ausbilden und lokale Druckabfälle erzeugen. Sobald ein solcher Druckabfall den kritischen Wert erreicht, wird das Sandbett plötzlich angehoben und ungewollt »gespült«. Dieser Effekt kann natürlich bei einem Filterbett, welches in absteigender Richtung durchströmt wird, niemals eintreten.

Gegenstand der Erfindung ist ein Filter, welches für den in absteigender Richtung geführten, Trübestrom eine solche Kornverteilung erzwingt, daß die

Anmelder:

Ewald A. Zdansky,

Monthey, Wallis (Schweiz)

Vertreter: Dr.-Ing. W. Klose, Patentanwalt,
Mannheim O 6, 7 (Planken)

Ewald A. Zdansky, Monthey, Wallis (Schweiz),
ist als Erfinder genannt worden

Trübe zunächst eine grobkörnige und dann eine feinere bzw. sehr feinkörnige Sandschicht passiert. Hierbei macht die Erfindung von einem Behälter Gebrauch, welcher in an sich bekannter Weise mit zwei oder mehr perforierten, je ein Filterbett tragenden Zwischenboden ausgerüstet ist; nach der Erfindung tragen alle diese Zwischenböden Sandbetten, wobei die mittlere Korngröße der von den einzelnen Zwischenböden getragenen Filterbetten von oben nach unten hin sprungweise abnimmt und die. Zu- und Ableitungen so gelegt sind, daß die genannten Sandbetten von der Trübe in absteigender Richtung nacheinander durchströmt werden. Es tritt dann keine vorzeitige Verstopfung der obersten Schicht mehr ein, sondern die Trübstoffe verteilen sich nahezu gleichmäßig über alle Filterbetten. Weiterhin, kann, man hierbei die Körnung der obersten Schicht ohne weiteres so wählen, daß sie von den Flocken eines Fällungsmittels nicht mehr verstopft wird, sondern daß letztere sich in den, Poren des obersten Sandbettes annähernd gleichmäßig verteilen. Ein solches Filter kann dann die üblichen Fällungs- und Absitzbehälter ersparen; es nutzt dabei die Oberflächenaktivität der Flocken besonders gut aus, weil letztere im obersten Filterbett verteilt für die ganze Dauer der Filtrationsperiode im Trübestrom gehalten werden.

Die Erfindung sei an Hand der Zeichnung erschöpfend erläutert. Diese zeigt schematisch ein erfindungsgemäßes Filter und dessen Schaltung.

In den zylindrischen Behälter 4 sind übereinander die drei Düsenböden 1, 2 und 3 eingebaut, auf denen die drei Sandbetten I, II und III ruhen. Das Zentralröhr 5 dient hierbei gleichzeitig zur Abstützung der erwähnten Filterböden; jede der drei übereinander-

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liegenden Kammern des Behälters 4 ist mit einem Entleerungsflansch 6, 7 und 8 ausgerüstet; außerdem ist an den beiden unteren Kammern seitlich noch je ein Mannloch 9 bzw. 10 vorgesehen.

Die Trübe T läuft über das Ventil 11 zu, steigt dann im Zentralrohr 5 nach oben und läuft in die oberste Kammer des Filterbettes I über. Nach dem Durchlaufen des Filterbettes I passiert die bereits weitgehend geklärte Trübe die Düsen 12 des Düsenbodens 1 und gelangt in Richtung des Pfeiles P in das Filterbett II. Hier wird die Trübe weiter geklärt und fließt dann über die Düsen 13 des Düsenbodens 2 in das Filterbett III ab. Von dort aus gelangt die Flüssigkeit als Reinfiltrat durch die Düsen 14 des Düsenbodens 3 in den Raum 15. An den letzteren ist über das Ventil 16 die Steigleitung 17 angeschlossen, welche zu einem (nicht gezeichneten) Hochbehälter führt.

Zur Filtration von Fluß- oder Binnenseewasser beschickt man die drei Filterbetten zweckmäßig mit je einer Sandschüttung folgender Korngröße:

I. oberstes Bett
II. mittleres Bett
III. unteres Bett

1,5 bis 2,5 mm, 0,8 bis 1,2 mm, 0,2 bis 0,5 mm.

Die Filtration wird mit einer Strömungsgeschwindigkeit (P) von etwa 5 bis 15 m/h durchgeführt. Dabei kann der Trübe T vor dem Ventil 11 ein Flockungsmittel beigemischt werden.

Am Kopf des Behälters 4 ist neben dem Mannloch 9 a ein Schwimmerventil 18 vorgesehen. Für den Ablauf des Spülschlammes dient das Ventil 19, Die bei jeder Spülung zu bedienenden, Ventile 11, 16, 19, 22 sind als »Magnetventile« gezeichnet, um schematisch anzudeuten, daß man sie vorzugsweise mit Fernsteuerung ausrüstet.

Man leitet die Rückspülung dadurch ein, daß man das Zulaufventil 11 schließt und das Entschlammungsventil 19 öffnet. Gleichzeitig wird das Ventil 16 geschlossen. Der Behälter 4 entleert sich dann über das Entschlammungsventil 19 bis zum Niveau der oberen öffnung des Zentralrohres 5; hierbei strömt über das geöffnete Schwimmerventil 18 Luft ein. Anschließend öffnet man das Ventil 16, so daß Filtrat F über die Leitung 17 aus dem Hochbehälter zurückströmt. Dieses spült dann die drei Filterbetten III, II und I nacheinander in unmittelbarer Reihenschaltung.

Die Spülung des obersten Filterbettes I wird durch Druckluft unterstützt, welche man aus der Leitung 21 über das Ventil 22 unter den Düsenboden 1 einbläst. Die Abzweigungen, welche von der Druckluftleitung 21 unter die anderen Düsenböden 2, 3 führen, sind mit den Handventilen 23 und 24 ausgerüstet. Diese werden nur beim ersten Anfahren des Apparates oder nach längeren. Betriebspausen dazu benutzt, um die Filterbetten II, III durch Einblasen von Luft aufzulockern; während des normalen Spülprozesses bleiben die Ventile 23, 24 geschlossen.

Die Geschwindigkeit, mit der das Filtrat F aus der Leitung 17 durch den Behälter 4 nach oben steigt, wird durch Einbau einer passenden Blende; 25 so geregelt, daß die Filterbetten II, III optimal gespült, aber noch keine merklichen Sandmengen aus dem Filterbett III bis zu den Düsen 13 des Filterbodeiis 2 hochgerissen werden.

Sehr wichtig ist, daß man während des Rückspülprozesses eine Verstopfung der Düsen 12 bzw. 13 durch hochgerissenen Sand verhütet. Der Abstand A₁ bzw. h₂ zwischen Filterbett und darüberliegendem Düsenboden soll daher mindestens 50 cm, vorzugsweise etwa 70 cm, betragen. Weiterhin empfiehlt es sich, zwischen den Kornbereichen der einzelnen Filterbetten jeweils eine Kornlücke vorzusehen. Diese soll mindestens 0,2 mm betragen und wurde im eingangs angeführten Beispiel auf 0,3 mm bemessen. Die Düsen 12 bis 14 werden dann als Schlitzdüsen ausgebildet, deren Schlitzbreite im Bereich der erwähnten Kornlücke liegt; die Schlitzbreite der Düsen beträgt demgemäß 1,35 mm und diejenige der Düsen 13 etwa 0,65 mm.

An Stelle von drei übereinanderliegenden Filterbetten kann man natürlich auch zwei oder vier Filterbetten benutzen. Bei Verwendung von zwei Filterbetten bemißt man die Korngröße des oberen, Filterbettes auf 1,5 bis 2,5 mm und diejenige des unterem Filterbettes zweckmäßig auf 0,4 bis 0,7 mm.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Schnellfilter, dessen Behälter mit zwei oder mehr perforierten, je ein Sandbett tragenden Zwischenböden ausgerüstet ist, wobei die Sandbetten von der Trübe in absteigender Richtung nacheinander durchströmt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die mittlere Korngröße der von den einzelnen Zwischenböden. (1 bis 3) getragenen Sandbetten (I bis III) von oben nach unten hin sprunghaft abnimmt.

2. Schnellfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Grenzkomgrößen der aufeinanderfolgenden Filterbetten eine Komlücke von mindestens 0,2 mm Breite vorgesehen und daß die Schlitzbreite der Düsen (12, 13) des jeweils über einem Sandbett (II, III) liegenden Bodens (1, 2) in den Bereich der betreffenden Kornlücke gelegt ist.

3. Schnellfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Raum zwischen einem Sandbett (II, III) und dem darüberliegenden Zwischenboden (1, 2) eine Höhe (A₁, A₂) von mindestens 50 cm besitzt und über ein Ventil (22, 23) mit einer Druckluftleitung (21) verbunden ist.

4. Verfahren zum Rückspülen von Filtern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die unteren, Filterbetten (II, III) nur mit aufsteigendem Wasser rückgespült werden, während das oberste Filterbett mit dem Spülwasser der vorangehenden Filterbetten unter Zusatz von. Druckluft gespült wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Spülwasser in periodisch aufeinanderfolgenden Stößen eingeführt wird.

In Betracht gezogene Druckschriften: Schweizerische Patentschrift Nr. 293 691; USA.-Patentschrift Nr. 590868.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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