BACKWASH FILTRATION DEVICE

Abstract: 1. A backwashable filter installation for the purification of water, comprising at least one filter bed having a base bearing a layer of granular filter material, in or on which base drainage pipes are laid for collecting the filtrate, said pipes leading into a filtrate collecting duct beneath the level of the filter bed, the installation being provided with a backwashing system for combined air and water washing of the filter bed, the backwashing media further being supplied and distributed through the drainage pipes, which are provided with connecting pipes extending into the collecting duct and having at least one air inlet aperture, and the feed pipes for the backwashing medium are connected to the collecting duct, characterised in that strainers (15) with the strainer heads (3) extending downwards are fitted into the drainage pipes (2), said heads being formed with passage apertures (33 and 31) of different total cross-section for washing air and washing water, at least the large cross-section passage apertures (31) intended for the water being closable.

Description: Rückspülbare Filteranlage Die Erfindung betrifft eine rücksptilbare Filteranlage zum Reinigen von Wasser, die wenigstens ein Filterfeld mit ei nem, eine Schicht körniger Filtermasse tragenden Filterboden umfasst, in oder auf dem zum Sammeln des Filtrats Drainage-Rohre verlegt sind, die in einen Sammelkanal für das Filtrat führen, wobei die Anlage mit einer R¯ucksptlvor- richtung zur kombinierten Luft/Wasserspülung des Filterfeldes versehen ist, wobei weiterhin Zuführung und Verteilung der Rüclrspiilmedien durch die Drainage-Rohre erfolgt. Die RUckspülung von Filteranlagen der vorliegenden Art, bei denen für die Ableitung des Filtrats aus dem körnigen Filtermaterial des Filterfeldes in oder auf dessen Boden Drainagerohre verlegt sind, erfolgt bisher nur mit Wasser, wobei in den Drainagerohren alternierend ein Luftpolster erzeugt wird, durch das die Geschwindigkeit und Menge des durch das körnige Filtermaterial gepressten Rückspiilwas- sers pulsierend variiert werden. Für die Erzeugung des Luftpolsters ist jedes Drainagerohr einzeln. an eine Druckluftquelle angeschlossen, wofür ein erheblicher Leitungsaufwand erforderlich ist (US-PS 3 533 507). Für eine kombinierte Luft/Wasser-Spülung derartiger Filteranlagen ist es weiterhin bekannt, Jedes zweite Drainagerohr an eine Zuführleitung für Spülluft und die dazwischen liegenden Drainagerohre an eine Zuführung für Spülwasser anzuschliessen, die in üblicher Weise gleichzeitig als Wegführleitung für das Filtrat während des Filterbetriebs dient (DE-AS 24 36 447). Bei diesen bekannten Filtern wird daher beim Filtrieren nur die Hälfte der verlegten Rohre ausgenutzt. Auch bei diesen bekannten Anlagen erfolgt die Luftzuführung zu den Draina gerohren, die damit beaufschlagt werden, durch eine getrennte eigene Zuführleitung für jedes Rohr. Aufgabe der Erfindung ist es, für derartige Drainagerohr Filter ein einfaches System für eine kombinierte Luft/ Wasser-Rückspülung zu schaffen, bei dem insbesondere die Luftzuführung zu den Drainagerohren erheblich einfacher ist als bei bisherigen Anlagen. Eine wesentliche Voraussetzung dafür ist eine möglichst gleichmässige Verteilung der Luft über das ganze Filterfeld vor ihrem Austritt aus dem Drainagerohr in die körnige Filtermasse. Diese komplexe Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Zuführleitungen für die Rtickspülmedien an den, unter dem Filterbodenniveau liegenden Sammelkanal angeschlossen sind, und dass ferner die einzelnen Drainage-Rohre mit in den Sammelkanal hineinragenden Anschlussrohren versehen sind, die mindestens eine Lufteinlassöffnung haben. Die Gleichverteilung der Luft sowohl in Längsrichtung -als solche sei die Richtung des Sammelkanals für das Filtrat bezeichnet -- als auch in Querrichtung -- womit die Längsrichtung der Drainagerohre gemeint sei -- wird auf an sich bekannte Weise durch die Ausbildung eines Doppelluft-Polsters (CH-PS 462 781) vor ihrem Austritt in das Filterfeld erreicht. Da alle Drainagerohre mit beiden Spülmedien beaufschlagt sind, findet eine örtliche Trennung der Luft- von der Wasserspülung nicht statt. Schliess lich wird bei der neuen Anlage nur ein einziger Anschluss für eine Druckluftleitung an den Sammelkanal benötigt. Die Erfindung ist sowohl bei Drainagefiltern mit Schlitzen für den Mediendurchtritt als auch bei solchen mit Düsen anwendbar; bei den zuletzt genannten Anlagen können die Rohre dabei in den Filterboden einbetoniert und die Düsenköpfe nach oben oder unten gerichtet sein. Bei den zuletzt genannten Anlagen, bei denen die Filterdüsen mit nach unten gerichteten Düsenköpfen in Drainagerohre eingesetzt sind (CH-Anmeldung Nr. 5066/78) lässt sich der Spülluftbedarf erheblich reduzieren, wenn in diesen Düsen Durchströmöffnungen unterschiedlichen Gesamtquerschnittes für Spülluft und Spülwasser vorhanden sind, wobei mindestens die für das Wasser bestimmten Durchströmöffnungen grossen Querschnitts absperrbar sind. Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführung 5 beispielen im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert. Fig. 1 zeigt für ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Filteranlage einen Längsschnitt I - I von Fig. 2 durch ein Filterfeld; Fig. 2 ist der Schnitt II - II von Fig. 1; Fig. 3 gibt in gleicher Darstellung wie Fig. 2 eine zweite Ausführungsform wieder; Fig. 4 ist der Schnitt IV - IV von Fig. 30 Fig. 5 schliesslich zeigt eine Ausführungsform für eine spezielle Filterdüse. Auf dem Boden 13 (Fig. 1) eines aus Beton gefertigten Filterfeldes 1 ist eine körnige Filtermasse 8 gelagert, über der sich ein Ueberstauraum 14 für das zu filtrierende Rohwasser befindet. In die Filtermasse 8 eingebettet bedekken parallel zueinander verlaufende Drainagerohre 2 den Filterboden 13, die während des Filterbetriebs zum Sammeln und Abführen des Filtrats und während des Rückspülens zur Zuführung und Verteilung der Spülmedien dienen. Die Drainagerohre 2 sind mit Filterdüsen 15 versehen, die mit ihren Köpfen 3 nach unten orientiert sind, während die Düsenschäfte 26 nach oben zeigen. Jedes Drainagerohr 2 hat ein vertikal durch den Filterboden 13 verlaufendes Anschluss- oder Tauchrohr 5 das in einen Reinwassersammelkanal 4 mündet. Die Tauchrohre 5 haben in Abständen von ihrem freien Ende auf gleicher Niveauhöhe gelegene Luftöffnungen 9. Aus dem Sammelkanal 4, der vertikal zur Achsrichtung der Drainagerohre 2 unter dem Boden 13 des Filterfeldes 1 über dessen ganze Länge verläuft, wird über eine Leitung 6 während des Filterbetriebs das Filtrat abgeführt. Die Leitung 6 ist gleichzeitig die Zuführleitung für RUckspülwasser, während die für das RUckspülen benötigte Luft über eine Leitung 7 dem Sammelkanal 4 zugeleitet wird. Um bei Anlagen mit nach unten orientierten Düsenköpfen 3 bei abwechselnder und/oder kombinierter Luft/Wasser-Spü- lung eine gleichmässige Verteilung der Spülmedien über das ganze Filterfeld zu erhalten, werden vorteilhafterweise Filterdüsen 15 eingesetzt, bei denen für die Spülluft ein relativ geringer und für das Spülwasser ein relativ grosser Gesamtquerschnitt an Durchströmöffnungen 33 bzw. 31 (Fig. 5) zur Verfügung stel, wobei in Abhängigkeit von dem Flüssigkeitsniveau 20 in den Drainagerohren 2 die Durchströmöffnungen 31 für das Wasser selbsttätig verschlossen werden. Eine Ausführungsform einer Filterdüse der vorstehend geschilderten Art zeigt Fig. 5. Das Drainagerohr 2, in das die Filterdüsen 15 eingesetzt sind, ist in Fig. 1 und 2 auf dem Boden 13 des Filterfeldes 1 mit den Düsenköpfen 3 gelagert; der Düsenschaft 26 (Fig. 5) im Innern des Rohres 2 ist nach oben gerichtet. Für die Montage der Düsen 15 ist durch Bohrungen im Drainagerohr 2 zunächst ein Zwischen- oder Auflagering 27 gesteckt, der eine zentrale Gewindebohrung aufweist. Diese geht an ihrem inneren oberen Ende in eine Durchström öffnung geringeren Querschnitts über. Gegen den so entstehenden Absatz stösst ein Flansch des weiter in das Rohr hineinragenden, durch die Durchströmöffnung hindurch gesteckten Düsenschaftes 26. Der Schaft 26 ist durch den in die Gewindebohrung des Zwischenrings 27 eingeschraubten Düsenkopf 3 gehalten, durch den gleichzeitig Filterscheiben 30 auf die Aussenseite des Zwischenrings 27 gepresst werden. Der innen hohle Düsenschaft 26 hat nahe seinem unteren Ende erste Durchströmöffnungen 31, die in Verbindung mit einem vertikalen Hohlraum 28 und den mit Rippen 32 versehenen horizontalen Querverbindungen 29 im Düsenkopf 3 einen ersten Strömungsweg zwischen dem Filterfeld 1 und dem Innern des Drainagerohrs 2 bilden, durch den beim Filterbetrieb Filtrat in das Drainagerohr 2 und beim Spülen Rückspülflüssigkeit in das Filterfeld 1 fliessen. Die für die Flüssigkeitsströmung bestimmten Durchströmöffnungen 31 haben einen relativ grossen Gesamtströmungsquerschnitt. Auf einer Niveauhöhe oberhalb der ersten Durchströmöffnung 31 hat der Düsenschaft 26 zweite Durchströmöffnungen 33 mit gegenüber dem Querschnitt der ersten Durchströmöffnungen 31 relativ geringem Gesamtströmungsquerschnitt. Als Mittel für das Verschliessen der ersten Durchström öffnungen 31 ist im Hohlraum 34 des Düsenschaftes 26 ein mit der Niveauhöhe 20 des Wassers im Drainagerohr 2 verschiebbarer Schwimmerkolben 35 vorgesehen, durch den der Strömungsweg durch die Durchströmöffnungen 31 bei abgesenktem Wasserniveau 20 im Drainagerohr 2 verschlossen und gleichzeitig ¯aus dem Luftraum über dem abgesenkten Wasserniveau 20 durch die Durchströmöffnungen 33 und einen zentralen Kanal 36 im Schwimmerkolben 35 ein Strömungsweg für Luft zum Hohlraum 28 des Düsenkopfes 3 geöffnet wird; denn Luft für eine Luft spülung strömt auf dem zweiten Strömungsweg, also durch die Oeffnungen 33 und den Kanal 36 nur in den Hohlraum 28 und weiter durch den Hohlraum 29 und die Filterscheiben 30 in das Filterfeld 1, wenn die Durchströmöffnungen 31 verschlossen sind. Das Verschliessen und die Freigabe der Durchströmöffnungen 31 erfolgt selbsttätig durch das fallende bzw. steigende Wasserniveau 20 im Drainagerohr 2; denn bei niedrigem Flüssigkeitsstand vermag der Auftrieb den Schwimmerkolben 35 nicht mehr zu tragen, dieser sinkt daher im Hohlraum 34 so weit nach unten, dass er auf dem Düsenkopf 3 aufliegt, der gegenüber dem Düsenschaft 26 etwas nach innen vorspringt. Bei wieder steigendem Flüssigkeitsniveau beginnt der Schwimmerkolben 35 aufzuschwimmen; von einer gewissen Niveauhöhe ab gibt er daher die Durchströmöffnungen 31 wieder frei, während die Luftströmung durch die Oeffnungen 33 gleichzeitig unterbrochen wird. Eine im Rahmen der bekannten Luft/Wasser-Spülung durchzuführende Luftspülung nimmt mit einer Anlage gemäss dem beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel folgenden Verlauf: Die Spülluft wird über diei Leitung 7 in den Kanal 5 gefördert. Da diese Luft erst durch die Lufteintrittslöcher 9 in die Anschlussrohre 4 gelangen kann, muss vorerst das im Kanal 5 befindliche Wasser bis auf die Höhe dieser Löcher 9 verdrängt werden und es kommt zur Bildung eines ersten Luftpolsters 10, wodurch eine gleichmässige Verteilung der Luft über die ganze Länge des Filterfeldes, d.h. in Längsrichtung des Sammelkanals 5, erzwungen wird. Erreicht das Luftpolster 10 die Lufteintrittslöcher 9, so strömt die Luft gleichzeitig durch die Anschlussrohre 4 in die Drainagerohre 2. Um zu den Düsenköpfen 3 zu gelan gen, muss zunächst auch das in den Drainagerohren 2 befindliche Wasser verdrängt werden; es kommt zur Bildung eines zweiten Luftpolsters 11 in Längsrichtung der Drainagerohre, d.h. in Querrichtung des Filterfeldes. Erreichen die Luftpolster 11 die Lufteintrittsöffnungen 33 der Düsen 5, so strömt die Luft gleichzeitig und gleichmässig verteilt aus allen Düsenköpfen 3 in die Filtermasse 8. Ein Zusammenbrechen des Luftpolsters in den Drainagerohren 2 -- was durch ein Abströmen der gesamten zugeführ2n Luft durch die relativ grossen für das Wasser bestimmten und ausgelegten Durchströmöffnungen 31 in den dem Tauchoder Anschlussrohr 4 am nächsten liegenden Düsen 15 eintreten könnte -- wird dabei dadurch verhindert, dass die Durchströmöffnungen 31 für das Wasser bei durch den steigenden Luftdruck hervorgerufenem Absinken des Wasserspiegels in den Drainagerohren 2 von dem Schwimmerkolben 35 verschlossen werden, so dass für den Lufteintritt in die Filterdüsen 15 nur die engen Durchströmöffnungen 33 zur Verfügung stehen. Bei der Ausführungsfrom nach Fig. 3 und 4 sind die Drainagerohre 2 in den Filterboden 13 einbetoniert; die Filterdüsen 15' sind mit ihren Köpfen 3 in konventioneller Weise nach oben gerichtet. Sie sind in ihrem konstruktiven Aufbau bekannt und beispielsweise bereits in der erwähnten CH-PS 462 781 gezeigt; die in ihren nach unten gerichteten Schäften 16 vorhandenen Lufteintrittsöffnungen sind mit 17 bezeichnet. Der Sammelkanal 4 aus Beton ist hier durch eine Leitung 4' ersetzt. Bei Spülluftzufuhr in die Leitung 4' kommt es -- wie beim ersten Beispiel -- in der beschriebenen Art zur Bildung des ersten Luftpolsters 10 in Längsrichtung des Filterfeldes. Wird in der Leitung 4' durch das Luftpolster 10 das Wasser bis auf die Höhe der in den Anschlussrohren 5 be findlichen Löcher 9 verdrängt, so gelangt die Luft wiederum gleichzeitig in die Drainagerohre 2. Bevor die Luft aus den Düsen 15' austreten kann, muss wiederum auch das in den Drainagerohren 2 befindliche Wasser bis auf die Höhe der Oeffnungen 17 verdrängt werden. So kommt es in den Drainagerohren 2 zur Bildung des zweiten Luftpolsters 11 in Längsrichtung der Drainagerohre 2. Erreicht das Luftpolster 11 die Lufteintrittsöffnungen 17 der Düsenschäfte 16, so strömt die Luft wiederum, gleichzeitig und gleichmässig aus allen Düsen 15' in die Filtermasse 8.

Claims: Patentansprüche 1. Rückspülbare Filteranlage zum Reinigen von Wasser, die wenigstens ein Filterfeld mit einem, eine Schicht körniger Filtermasse tragenden Filterboden umfasst, in oder auf dem zum Sammeln des Filtrats Drainage-Rohre verlegt sind, die in einen Sammelkanal für das Filtrat führen, wobei die Anlage mit einer Rtickspülvorrichtung zur kombinierten Luft/Wasserspülung des Filterfeldes versehen ist, wobei weiterhin Zuführung und Verteilung der Rückspülme- dien durch die Drainage-Rohre erfolgt, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass die Zuführleitungen (6,7) für die Rückspülmedien an den, unter dem Filterbodenniveau (13) liegenden Sammelkanal (4, angeschlossen sind, und dass ferner die einzelnen Drainage-Rohre (2) mit in den Sammelkanal (44,'#ineinragenden Anschlussrohren (5) versehen sind, die mindestens eine Lufteinlassöffnung (9) haben. 2. Filteranlage nach Anspruch 1, bei der in die Drainage Rohre Filterdüsen mit nach unten gerichteten Düsenköpfen eingesetzt sind, dadurch gekennzeichnet, dass in diesen Düsen (15) Durchströmöffnungen (33 bzw. 31) unterschiedlichen Gesamtquerschnittes für Spülluft und Spülwasser vorhanden sind, wobei mindestens die für das Wasser bestimmten Durchströmöffnungen (31) grossen Querschnitts absperrbar sind.

Inventors: BRULHART, PAUL, TYLMANN, JOSEF
Applicants: GEBRUDER SULZER AKTIENGESELLSCHAFT
Application year: 1979
Main classification: B01D23
IPC codes: B01D24