DD231190A3

DD231190A3 - METHOD AND DEVICE FOR CLEANING THE COMBINED FILTER MATERIAL OF SURFACE FILTERS

Info

Publication number: DD231190A3
Application number: DD25658783A
Authority: DD
Inventors: Peter Ott; Reinhold Feller; Alfred Feller; Christian Pueschel
Original assignee: Wassertech Forschung
Priority date: 1983-11-11
Filing date: 1983-11-11
Publication date: 1985-12-24

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur Reinigung des koernigen Filtermaterials von Oberflaechenfiltern. Sie ist insbesondere zur Langsamsandfiltration und fuer Infiltrationsanlagen zur Grundwasseranreicherung und Abwasserinfiltration geeignet. Ziel der Erfindung ist die effektive Reinigung des koernigen Filtermaterials von Oberflaechenfiltern zur Erhoehung deren Leistung bei Verringerung des Investitions- Betriebs- und Energieaufwandes sowie des Arbeitskraeftebedars. Es ist ein Reinigungsverfahren zu entwickeln, dass es gestattet, die Reinigung ohne Unterbrechung des Filtrationsprozesses durchzufuehren. Die Einrichtung soll kontinuierlich ueber die Filteroberflaeche beweglich sein und eine Tiefenverunreinigung vermeiden. Erfindungsgemaess wird die feinkoernige Filterschicht innerhalb eines von Seitenwaenden umschlossenen Raumes, der unter atmosphaerischem Druck steht, mechanisch aufgewirbelt, waehrenddessen in diesem Bereich ein niedrigerer Wasserstand als im uebrigen Filterbecken eingestellt wird. Die entwickelte Einrichtung hat eine hoehenverstellbare, rotierende Trommel mit horizontaler Achse und eine Vorrichtung zur Entnahme des Schlammwassers.The invention relates to a method and a device for cleaning the core filter material of surface filters. It is particularly suitable for slow sand filtration and infiltration plants for groundwater recharge and Abwasserinfiltration. The aim of the invention is the effective cleaning of the Koernigen filter material of surface filters to increase their performance while reducing the investment and operating expenses and energy as well as the Arbeitskraeftebedars. It is necessary to develop a cleaning procedure that allows to carry out the cleaning without interrupting the filtration process. The device should be continuously movable over the filter surface and avoid deep contamination. According to the invention, the fine-grained filter layer is mechanically fluidized within a space enclosed by sidewalls, which is under atmospheric pressure, while in this area a lower water level is set than in the rest of the filter basin. The developed device has a height-adjustable rotating drum with a horizontal axis and a device for removing the muddy water.

Description

Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur Reinigung der körnigen Filtermittel von Oberflächenfiltern, insbesondere von Langsamsandfiltern und Infiltrationsanlagen.The invention relates to a method and a device for cleaning the granular filter media of surface filters, in particular of slow sand filters and infiltration systems.

Characteristic of the known technical solutions

Da die feinkörnigen Oberflächenfilter gegenüber den als Tiefbettfilter arbeitenden Schnellfiltern eine weitaus bessere Reinigungswirkung erreichen, kann in vielen Fällen auf ihren Einsatz nicht verzichtet werden. Ihr Einsatzgebiet wird gegenwärtig hauptsächlich durch den hohen zeitlichen und materiellen Aufwand für ihre Reinigung begrenzt. In fast allen Fällen ist ihr Einsatz nur nach umfangreichen Vorreinigungsstufen, wie Flockung, Sedimentation und Schnellfiltration möglich.Since the fine-grained surface filters achieve a much better cleaning action than the fast filters operating as deep bed filters, their use can not be dispensed with in many cases. Their application is currently limited mainly by the high time and material costs for their cleaning. In almost all cases, their use is only possible after extensive pre-purification stages, such as flocculation, sedimentation and rapid filtration.

Zur Reinigung der Kolmations- und Invasionsschicht in Langsamsandfiltern und Versickerungsbecken sind verschiedene Verfahren bekannt. Diese arbeiten hauptsächlich mit mechanischen Abschabvorrichtungen oder hydromechanisch. Dazu wird die obere Filtermittelschicht abgetragen, gereinigt und wieder eingebaut.Various methods are known for cleaning the colmation and invasion layer in slow sand filters and infiltration basins. These work mainly with mechanical scrapers or hydromechanical. For this purpose, the upper filter medium layer is removed, cleaned and reinstalled.

Bei einer bekannten Vorrichtung wird der Sand maximal 10cm tief mit Wasserstrahlpumpen aufgenommen, innerhalb des Gerätes mittels eines Fliehkraftabschneiders vom Schlammwasser getrennt und anschließend wieder eingebaut. Das Schlammwasser wird abgeleitet. Zur Reinigung des Filtermittels mliß der Filter außer Betrieb genommen werden, wodurch die Zeitdauerfür die Regenerierung die Gesamtleistung der Oberflächenfiiter maßgeblich begrenzt.In a known device, the sand is taken up to a maximum of 10 cm deep with water jet pumps, separated within the unit by means of a centrifugal force limiter from the sludge water and then reinstalled. The muddy water is drained off. To clean the filter medium, the filter must be taken out of service, whereby the duration of the regeneration significantly limits the overall performance of the surface fi lters.

Weiterhin ist eine Einrichtung bekannt, bei der die obere Sandschicht durch Wasserstrahlen aufgewirbelt und in einer Beruhigungskammer abgesetzt wird, während die spezifisch leichteren Schmutzstoffe mit dem Wasserstrom aus dem Filterbereich hinausgeführt werden. Dieser Prozeß läuft unter dem Filterüberstau ab. Die Nachteile dieser Vorrichtung bestehen darin, daß durch die hydraulische Aufwirbelung die Gefahr der Tiefenverschmutzung des Filterbettes nicht ausgeschlossen ist und keine definierte ebene Oberfläche entsteht. Der bereits konzentrierte Schlamm wird wieder durch den erheblichen Spülwasserbedarf verdünnt, wodurch eine aufwendige Nachbehandlung erforderlich wird.Furthermore, a device is known in which the upper layer of sand is fluidized by water jets and deposited in a settling chamber, while the specific lighter pollutants are led out with the flow of water from the filter area. This process is taking place under the filter overflow. The disadvantages of this device are that the risk of deep contamination of the filter bed is not excluded by the hydraulic fluidization and no defined flat surface is formed. The already concentrated sludge is diluted again by the considerable flushing water requirement, whereby a complex after-treatment is required.

Es sind ferner Einrichtungen (DE-AS 1636300) bekannt, bei denen auf das Filterbett ein nach unten offener Kasten aufgesetzt wird, aus dem die hydraulisch durch Druckwasser aufgewirbelten Schmutzstoffe abgezogen werden. Dabei wird im Kasten ein Unterdruck erzeugt und mehr Wasser abgeführt, als für die hydraulische Aufwirbelung zugeführt wird. Nachteilig ist, daß keine kontinuierliche Vorwärtsbewegung möglich ist und der Wagen nach Anheben der Waschvorrichtung verschoben werden muß.There are also devices (DE-AS 1636300) are known in which a downwardly open box is placed on the filter bed, from which the hydraulically fluidized by pressurized water contaminants are withdrawn. In this case, a negative pressure is generated in the box and discharged more water than is supplied to the hydraulic fluidization. The disadvantage is that no continuous forward movement is possible and the car must be moved after lifting the washing device.

Weiterhin tritt auch bei diesem Verfahren ein hoher Wasserverbrauch für die hydraulische Aufwirbelung auf, wodurch ein gering konzentriertes Spülwasser eine aufwendige Nachbehandlung erfordert.Furthermore, a high water consumption for the hydraulic fluidization also occurs in this process, whereby a low-concentration rinse water requires a complex after-treatment.

Nur eine mechanische Aufwirbelung der Filterschicht, wie im DRP 334671 beschrieben, führt bei Langsamsandfiltern und Infiltrationsbecken zu irreversiblen Tiefenverschmutzungen und ist deshalb nicht anwendbar.Only a mechanical fluidization of the filter layer, as described in the DRP 334671, leads to slow sand filters and infiltration tanks to irreversible soil pollution and is therefore not applicable.

Eine signifikante Leistungssteigerung von Oberflächenfiltern ist nur erreichbar, wenn deren Reinigung ohne Unterbrechung des Filtrationsprozesses durch kontinuierlich arbeitende Einrichtungen erfolgt, die die gesamte Filtermittelschicht erfassen und eine Tiefenverschmutzung ausschließen.A significant increase in the performance of surface filters can only be achieved if they are cleaned without interrupting the filtration process by means of continuously operating devices which detect the entire filter medium layer and exclude deep contamination.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Das Ziel der Erfindung ist die effektive Reinigung des körnigen Filtermaterials zur Erhöhung der Leistung von Oberflächenfiltern. Der Aufwand für die Vorreinigung, der Flächenbedarf für die Filterbecken sowie die Investitions- und Betriebsaufwendungen, insbesondere der Elektroenergie- und Arbeitskräfteaufwand, sollen gesenkt werden.The object of the invention is the effective cleaning of the granular filter material to increase the performance of surface filters. The effort for the pre-cleaning, the space required for the filter basins and the investment and operating expenses, in particular the electrical energy and labor input, are to be reduced.

Explanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Reinigung des körnigen Filtermaterials von Oberflächenfiltern ohne Unterbrechung des Filtrationsprozesses zu entwickeln. Eine verfahrensgemäße Einrichtung soll kontinuierlich über die Filteroberfläche beweglich sein, die sichere Beseitigung der abschlämmbaren Bestandteile gewährleisten und gleichzeitig eine Tiefenverschmutzung vermeiden. . -The invention has for its object to develop a method for cleaning the granular filter material of surface filters without interrupting the filtration process. A device according to the method should be able to move continuously over the filter surface, to ensure the safe removal of the constituents which can be blown off and at the same time to avoid deep contamination. , -

-2- 56-2- 56

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß das Filtermittel innerhalb eines nur von Seitenwänden umschlossenen Raumes, der unter atmosphärischem Druck steht, in vorbestimmter Tiefe aufgewirbelt wird, währenddessen im Bereich der Aufwirbelung ein niedrigerer Wasserstand als im übrigen Filterbecken eingestellt wird, wodurch im Bereich des abgeschlossenen Raumes eine der Erdschwerkraft entgegengesetzte Strömungsrichtung erzwungen wird, die zu einer Auswaschung der feindispersen und kolloidalen Schmutzteilchen führt und eine Tiefenverunreinigung des Filters verhindert. Die Reinigung wird unter dem Filterüberstau ohne Unterbrechung des Filtrationsprozesses außerhalb des sich kontinuierlich über die Filteroberfläche bewegenden abgeschlossenen Raumes durchgeführt.According to the invention, the object is achieved in that the filter medium is fluidized within a space enclosed only by side walls space, which is under atmospheric pressure at a predetermined depth, while in the field of fluidization lower water level than in the rest of the filter tank is set, thereby in the closed Space is enforced opposite to the Erdschwerkraft flow direction, which leads to a leaching of finely dispersed and colloidal dirt particles and prevents deep contamination of the filter. The cleaning is carried out under the filter overflow without interruption of the filtration process outside of the continuous space moving continuously over the filter surface.

Die Aufwirbelung innerhalb des von der übrigen Filterfläche abgeschlossenen Raumes erfolgt vorzugsweise durch eine rotierende Trommel mit horizontaler Achse. Der Schlamm wird kontinuierlich aus dem abgeschlossenen Raum abgezogen, ohne daß in diesem ein Unterdruck erzeugt wird.The fluidization within the space enclosed by the remaining filter surface is preferably carried out by a rotating drum with a horizontal axis. The sludge is continuously withdrawn from the enclosed space, without a negative pressure is generated in this.

Die erfindungsgemäße Einrichtung zeichnet sich dadurch aus, daß an einem auf den Beckenwänden beweglich angeordneten Rahmen eine über der körnigen Filterschicht höhenverstellbare rotierende Trommel mit horizontaler Achse innerhalb eines nur von Seitenwänden umschlossenen Raumes angeordnet ist. Weiterhin ist in diesem, atmosphärischen Druck aufweisenden Raum eine Vorrichtung zur Entnahme des Schlammwassers angeordnet, mit der der Wasserstand in diesem Raum niedriger als im übrigen Filterbecken bei kontinuierlicher Längsbewegung der gesamten Einrichtung eingestellt wird. Die rotierendeTrommel weist an ihrem Umfang als vorzugsweise Lösung horizontale Stäbe auf, die in zwei oder mehr Lagen angebracht sind. Die Vorrichtung zur Entnahme des Schlammwassers besteht vorzugsweise aus einer Überlaufrinne, die mit einer höhenverstellbaren Überlaufkante ausgerüstet istThe device according to the invention is characterized in that arranged on a movably arranged on the tank walls frame a height-adjustable over the granular filter layer rotating drum with a horizontal axis within a space enclosed only by side walls space. Furthermore, a device for removing the sludge water is arranged in this space having atmospheric pressure, with which the water level in this room is set lower than in the other filter tank with continuous longitudinal movement of the entire device. The rotating drum has at its periphery, preferably as a solution, horizontal bars mounted in two or more layers. The device for removing the sludge water preferably consists of an overflow channel, which is equipped with a height-adjustable overflow edge

Die Funktion ist wie folgt: The function is as follows:

Das Gerät bewegt sich mit einer Geschwindigkeit von 0,20...2,0m/min über das zu regenerierende Becken. Die Trommel wird auf die vorbestimmte Tiefe in den Filtersand abgesenkt und rotiert mit einer Drehzahl von 12bis80U/min.DieÜberlaufkanteder Vorrichtung zur Entnahme des Schlammwassers wird auf eine vorbestimmte Höhe eingestellt. Durch die Rotation der Trommel kommt es zur Aufwirbelung des Filtermittels, die Schmutzstoffe werden ausgespült, während sich der Sand auf Grund seines spezifischen Gewichtes schnell wieder absetzt. Durch die Einstellung der Überlaufkante der Schlammwasserabzugsvorrichtung wird innerhalb des abgeschlossenen Raumes ein niedrigerer Wasserstand als im übrigen Filterbecken eingestellt, dadurch in diesem Raum die Strömungsrichtung entgegen dem Schwerefeld der Erde gerichtet und damit die Auswaschung auch der feindispersen und kolloidalen Schmutzanteile gewährleistet sowie eine Tiefenverunreinigung durch Verhinderung des Absetzens dieser Stoffe vermiedenThe device moves at a speed of 0.20 ... 2.0 m / min over the pool to be regenerated. The drum is lowered to the predetermined depth into the filter sand and rotated at a speed of 12 to 80 rpm. The overflow edge of the device for removing the muddy water is set at a predetermined level. Due to the rotation of the drum, the filter medium is stirred up, the contaminants are flushed out, while the sand settles quickly due to its specific weight. By adjusting the overflow edge of the sludge water extraction device, a lower water level is set as in the rest of the filter pool, thereby directed in this room the flow direction against the gravitational field of the earth and thus ensures the leaching of finely dispersed and colloidal debris and a depth pollution by preventing Avoid settling of these substances

Im Vergleich mit den zur Zeit im Einsatz befindlichen Einrichtungen treten wesentliche Vorteile auf: Compared to the facilities currently in use, there are significant benefits:

— Erhöhung der Filtergeschwindigkeit von 5m/d auf 20...70m/d- Increasing the filter speed from 5m / d to 20 ... 70m / d

— keine Unterbrechung des Filtrationsprozesses- no interruption of the filtration process

— Energieeinsparung von 45 kW auf 7,5 kW- Energy savings from 45 kW to 7.5 kW

— Verbesserung des Masse-Leistungsverhältnisses um über 300%- Improvement of the mass-power ratio by more than 300%

— geringer Bedienungsaufwand, höhere Betriebssicherheit, einfache Automatisierbarkeit- low operating costs, higher reliability, easy automation

— Verringerung des Schlammwasseranfalls.- Reduction of the sludge waterfall.

embodiment

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel und anhand der zugehörigen Zeichnung erläutert werden: Das Gerät besteht aus einem Grundrahmen 5 und bewegt sich mittels Laufrädern eines Fahrwerkes 6 auf Schienen oder den Betonkanten der Beckenwände in Beckenlängsrichtung. Die Trommel 1 ist am Grundrahmen 5 befestigt und kann je nach der nötigen Regeneriertiefe von 3cm bis zur völligen Stärke der Filtermittelschicht abgesenkt werden. Vom Grundrahmen 5 reichen parallel zu den Schienen 7 oder Betonkanten 7 der Beckenwände Seitenwände 14 bis in die Filtermittelschicht. Zur in Fahrtrichtung rückwärtigen Abgrenzung des abgeschlossenen Raumes 8 wird an der Rückwand eine Abgleichschiene 3 vorgesehen, an derein Sandwall durch die rotierende Trommel aufgebaut wird. Die vordere Abdichtung erfolgt mechanisch durch eine Abdichtung 9. Die Vorrichtung zur Entnahme des Schlammwassers 2 ist am Grundrahmen 5 befestigt. Deren Überlaufkante 13 ist höhenverstellbar, so daß die erforderliche hydrostatische Druckdifferenz zwischen Filterbecken und abgeschlossenem Raum 8 eingestellt werden kann. Die Trommel 1 rotiert mit einer Drehzahl von 30 bis 40 U/ min, während sich das ganze Gerät kontinuierlich mit 0,25 bis 0,42 m/min vorwärts bewegt. Der Schlammwasseraustrag beträgt 60 bis 100 l/min, bezogen auf 1 m Breite der Einrichtung.The invention will be explained below with reference to an embodiment and with reference to the accompanying drawings: The device consists of a base frame 5 and moves by means of wheels of a chassis 6 on rails or the concrete edges of the pool walls in the basin longitudinal direction. The drum 1 is fixed to the base frame 5 and can be lowered depending on the necessary depth of 3 cm to the full thickness of the filter medium layer. From the base frame 5 extend parallel to the rails 7 or concrete edges 7 of the pool walls side walls 14 into the filter middle layer. To the rear in the direction of travel demarcation of the closed space 8, a trim rail 3 is provided on the rear wall, on a sandwall is constructed by the rotating drum. The front seal is mechanically by a seal 9. The device for removing the sludge water 2 is attached to the base frame 5. Their overflow edge 13 is adjustable in height, so that the required hydrostatic pressure difference between the filter tank and enclosed space 8 can be adjusted. The drum 1 rotates at a speed of 30 to 40 rpm, while the whole apparatus moves continuously at 0.25 to 0.42 m / min. The sludge water discharge is 60 to 100 l / min, based on 1 m width of the device.

Claims

- I - UV <J * Jt

Invention claim:

1. A method for cleaning the granular filter material of surface filters, which are traversed in the direction of Erdschwerkraft, the cleaning is carried out without interrupting the filtration process under the water level of the filter overflow, the filter material is partially mechanically fluidized and in the range of a movable over the filter layer down in the open box without supply of pressurized water and the aggregate layer and the washed-out contaminants are removed, characterized in that within the sidewall enclosed, atmospheric pressure space, the granular filter layer is mechanically fluidized, while within the range of Aufwirbelung a lower water level than in the rest of the filter tank is set.

2. The method according to item!, Characterized in that the mechanical Aufwirbelung takes place by a rotating drum, wherein it is continuously moved within the box enclosed by side walls at right angles to its axis on the filter surface.

3. Device for carrying out the method according to the items 1 and 2, which is arranged movably on the filter basin walls, wherein a closed, open to the filter surface space is provided with devices for removing the sludge water and for fluidization of the filter layer, characterized in that within the only enclosed by sidewalls, atmospheric pressure room having a height adjustable over a granular filter layer, rotating drum with a horizontal axis and a device for removing the sludge water are arranged.

4. Device according to item 3, characterized in that the rotating drum has at its periphery horizontal rods.

5. Device according to item 3, characterized in that the device for removing the sludge water is displaceable in the direction of the rotating drum and has a height-adjustable overflow edge.

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