DE69208358T2

DE69208358T2 - Vorrichtung zur gleichmässigen Verteilung von Gas und/oder Flüssigkeit in einem seitlichen Unterdrainagesystem

Info

Publication number: DE69208358T2
Application number: DE69208358T
Authority: DE
Inventors: Richard Charles Maxson
Original assignee: Wheelabrator Engineered Systems Inc
Current assignee: Weatherford Lamb Inc
Priority date: 1991-06-21
Filing date: 1992-08-04
Publication date: 1996-06-27
Anticipated expiration: 2012-08-05
Also published as: US5156738A; CA2075564C; EP0582007B1; ATE134145T1; AU2094992A; CA2075564A1; EP0582007A1; AU656003B2; ES2086075T3; DE69208358D1

Description

Diese Erfindung betrifft die Verteilung von Luft oder anderem Gas in einem Flüssigkeitskörper, und insbesondere in einem Schwerkraftfilter. Die Verwendung von Luft zum Rückspülen von Schwerkraftfiltern wird in der Wasserbehandlungsindustrie der Vereinigten Staaten immer mehr üblich. Andererseits wurde eine Luft-Rückspülung in Europa seit mehreren Jahrzehnten angewandt. Basierend auf den Erfahrungen dieser europäischen Anlagen haben Wasserbehandlungsingenieure gefunden, daß ein Filterbett wirksamer durch Verwendung von Luft gereinigt werden kann, als mit Wasser allein.
Eine typische Rückspülsequenz, wobei Wasser allein verwendet wird, besteht aus einer mit hoher Geschwindigkeit in umgekehrter Richtung verlaufenden Strömung durch das Filterbett, die während einer relativ langen Zeitperiode andauert. Typische Rückspülströmungsgeschwindigkeiten liegen im Bereich von 15 bis 20 GPM/ft² (gallons per minute per square foot) (611 bis 815 Liter pro Minute pro m² - l/min.m². Dieses ist zu vergleichen mit einer normalen Filtrierungs-Strömungsgeschwindigkeit (in Abwärtsrichtung) von 3 bis 5 GPM/ft² (122 bis 204 l/min.m²). Diese Wasserrückspülung wird je nach dem Feststoffgehalt im Rohwasser in jeweils einem oder in zwei Tagen einmal durchgeführt und dauert normalerweise 10 bis 20 Minuten.
Luftrückspülsequenzen folgen normalerweise zwei Grundmustern. Das erste schließt einen Luftrückspülzyklus bei einer Strömungsgeschwindigkeit von rund 2 bis 4 SCFM/ft² (standard cubic feet per minute per square foot) (37 bis 73 Standard- Kubikmeter pro Stunde pro Quadratmeter - SCMH/m²) ein. An diese Rückspülung, bei der lediglich Luft eingesetzt wird, schließt sich dann eine abgekürzte Wasserrückspülung während etwa fünf Minuten bei der zuvor erwähnten Strömungsgeschwindigkeit von 15 bis 20 GPM/ft² (611 bis 815 l/min.m²) an.
Eine zweite Verfahrensweise schließt einen gleichzeitigen Luft/Wasser-Zyklus zwischen den oben angeführten getrennten Luft- und Wasserzyklen ein. Geschwindigkeiten für diese gleichzeitigen Strömungen sind normalerweise 2 bis 4 SCFM/ft² (37 bis 73 SCMH/m²) und 3 bis 5 GPM/ft² (122 bis 204 l/min.m²). Die Dauer dieser gleichzeitigen Strömungszyklen beträgt etwa fünf Minuten. Wenn diese Verfahrensweise Anwendung findet, kann die Dauer des letzten Zyklus, bei dem lediglich Wasser verwendet wird, weiterhin auf etwa fünf Minuten verkürzt werden.
Eine Berechnung des insgesamt für die Rückspülung verwendeten Wassers zeigt, daß der Wasserverbrauch bei der oben erwähnten zweiten Verfahrensweise von 150 bis 400 gallons/ft² (6100 bis 16300 l/m²) unter Anwendung lediglich eines Wasserrückspülzyklus auf etwa 90 bis 125 gallons/ft² (3700 bis 5100 l/m ) zurückgeführt werden kann, was eine deutliche Verringerung ist. Zusätzlich wird das Filterbett bei Einschluß einer Luftrückspülung gewöhnlich besser gereinigt, was zu längeren Filterbetriebsperioden zwischen den Rückspülungen führt. Diese längeren Betriebsperioden reduzieren weiterhin den Nettowasserverbrauch bei der Rückspülung. Dies ist ein offensichtlicher wirtschaftlicher Vorteil dieses Verfahrens, und dieses wird daher immer üblicher.
Das gewöhnliche Verfahren bei der Konzeption einer Unterdrainage schließt in Europa die Verwendung von Hunderten oder von Tausenden direkter Retensions-Filterdüsen ein, die in einem Zwischenboden angeordnet sind. Dieser Zwischenboden liegt gewöhnlich etwa 30 cm (12 inches) über dem echten Filterboden und vermittelt eine Kammer für Strömungen, die während der Filtrierung aufgesammelt und während der Rückspülung verteilt werden müssen. Die Wasserverteilung in einem solchen System wird relativ leicht durch eine Begrenzung des Strömungsbereiches durch den Verbindungspunkt zwischen jeder Düse und dem Boden erreicht. Dieser begrenzte Strömungsbereich führt zu einem Druckabfall, welcher bestrebt ist, die Wasserströmung zu allen Düsen hin zu richten, anstatt sie gerade bei einigen der Düsen zu konzentrieren. Wenn jedoch Luft ebenfalls verteilt werden muß, entstehen zusätzliche Konstruktionsprobleme. Die Konstrukteure dieser Systeme, bei denen Luft während der Rückspülung Anwendung findet, haben bemerkt, daß Luft, da sie sehr viel weniger dicht als Wasser ist, einen sehr kleinen Druckabfall an einem Düsenverbindungspunkt erfährt, der für die Verteilung von Wasser konzipiert ist. Daher ist Luft, die in ein solches System eingeführt wird, bestrebt, insgesamt durch die ersten wenigen Düsen auszuströmen, auf die sie trifft. Wenn andererseits die Düsenverbindungsöffnungen klein genug bemessen werden, um eine gleichmäßige Luftverteilung zu vermitteln, wird der Druckabfall, der während der Wasserströmung entsteht, unannehmbar hoch. Ein Mittel zur "Vorverteilung " der Luftströmung war daher erforderlich.
Diese Vorverteilung erfolgt normalerweise durch den Einschluß von "Druckabfallrohren" an der Anschlußstelle jeder Düse. Solche Rohre sind normalerweise etwa 15 cm (6 inches) lang und an ihrem unteren Ende offen. Ihr Durchmesser ist der gleiche wie derjenige des Anschlußpunktes. Diese Druckabfallrohre haben entweder einen Schlitz oder eine Reihe kleiner Öffnungen in der Rohrwandung, welche seitliche Öffnungen bilden, die nicht den ganzen Weg bis zur Düse hinaufreichen, sondern bei einer definierten Höhe unterhalb der Düse beginnen. Diese Anordnung gestattet die Ausbildung eines Luft- "Sammelraums", welcher Luft über die gesamte Unterseite des Zwischenbodens verteilt, bevor Luft aus irgendeiner der seitlichen Öffnungen im Druckabfallrohr mit ihrem Austritt beginnen kann. Wenn mehr Luft in das System eingeführt wird, sinkt die Höhenlage der Luft/Wasser-Grenze kontinuierlich ab, bis ein Gleichgewicht zwischen der gesamten Luftströmung, die aus allen Öffnungen des Druckabfallrohres austritt, und der Luftströmung in das System hinein erreicht ist. Durch Verwendung von Rohren des beschriebenen Typs ist eine gleichzeitige Luft/Wasser-Verteilung möglich, da Wasser durch das offene Ende der Luftrohre austreten kann, ohne den Luft-Sammelraum zu stören.
Die Nachteile, die mit der Art des soeben beschriebenen Systems verbunden sind, sind seine Kosten, die Notwendigkeit, einen strukturell stabilen Zwischenboden vorzusehen, die Zerbrechlichkeit der einzelnen Düsen, die gewöhnlich aus Plastikmaterial bestehen, und die Schwierigkeit, ein solches System nachträglich in bereits existierende Filter des Sammler- Verzweigungstyps einzubauen.
Eine alternative Methode, Luft in ein Filter einzuschließen, besteht darin, ein unabhängiges Luftverteilungssystem zu installieren, beispielsweise ein mit Bohrungen versehenes Rohr als Sammler und Verteiler. Jedoch ist eine solche Vorgehensweise sehr teuer und erfordert die Anordnung der Luftverteiler über der Abstützung für klassierten Kies, wie er bei zahlreichen Filtern üblich ist. Wenn ein solcher Verteiler unter dem Kies angeordnet ist, veranlaßt er normalerweise eine Anhebung und Störung der Kiesschichten, was zu einer verkürzten Lebensdauer des Filterbetts führt.
Ein weiteres Verfahren mit Einschluß einer Luftverteilung besteht darin, einen separaten Luftverteilerabschnitt in einer Unterdrainage-"Verzweigung" einzuschließen, welcher die Form eines Blockes hat. Da die Konstruktion relativ komplex ist, sind die Kosten einer solchen Unterdrainage relativ hoch. Ferner erfordert auch eine solche Konstruktion die Verwendung klassierten Kieses über dem Block. Obwohl die Stabilität des Kieses durch Aufrechterhaltung einer begrenzten Luftströmungsgeschwindigkeit ziemlich gut kontrolliert werden kann, ist die Kiesumschichtung bei dieser Konstruktion immer noch ein Problem.
Ein Beispiel für eine an sich bekannte Konstruktion ist in US-A-801,810 (Parmalee) beschrieben, bei der kleinere obere Öffnungen auf einem einzigen oberen Niveau vorgesehen sind, welche der Verteilung von Luft in ein Bett aus grobem Kies dienen, sowie große untere Öffnungen auf einem einzigen Niveau, welche der Wasserverteilung dienen. US-A-4,214,992 ist insoweit Parmalee ähnlich, als dort Luftdüsen auf einem einzigen Niveau vorgesehen sind und es den Anschein hat, als richte sich diese Druckschrift nicht auf eine gleichzeitige Luft/Wasser-Rückspülung. US-A-4,707,257 zeigt Luft- und Wasserdüsen in der gleichen Kammer und auf gleichem Niveau, so daß die Einheit mit Bezug auf ihre horizontale Ausrichtung empfindlich wird. Sie schließt doppelte Sammelräume ein, wobei ein Luft-Sammelraum unter einem Zwischenboden und der andere unter einer flachen Verteilungsplatte liegt, welche kleine Siebsegmente zur Abstützung der Filtermedien enthält. US-A-5,015,383 und US-A-5,118,419 zeigen in Fig. 7 und 15, 16 und 17 bogenförmige Unterdrainage-Verzweigungen, welche innere Verteilungsglieder einschließen. Die Perforationen, welche in den inneren Verteilungsgliedern offenbart sind, sind so bemessen, daß sie Wasserströmungen ermöglichen und somit zu keiner gleichmäßigen Luftverteilung führen, wenn die Verzweigung nicht ganz genau horizontal ausgerichtet ist. So haben beispielsweise die Verteilungsrohre, welche in Fig. 15 und 16 gezeigt sind, Öffnungen lediglich in ihren unteren Flächen. Diese Anordnung würde einen Sammelraum ergeben, wenn Luft eingeführt wird, jedoch würde die Luft insgesamt bestrebt sein, aus den Öffnungen am höherliegenden Ende der Verzweigung auszuströmen.
Die vorliegende Erfindung sucht ein Mittel zu schaffen zur Bewerkstelligung einer Luft-, Wasser- und Luft/Wasser-Rückspülverteilung innerhalb eines Unterdrainage-Verzweigungssystems, bei dem die Anwendung eines separaten Luftverteilers nicht erforderlich ist, sondern die Luft vielmehr auf dem Niveau der Unterdrainage eingeführt werden kann. Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Unterdrainage-System zu vermitteln, welches das Filtermedienbett direkt ohne Notwendigkeit für eine darunterliegende Kiesbettung abstützt. Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verzweigungssystem zu schaffen, welches es gestattet, einen "Luft-Sammelraum" zu entwickeln, der gewährleistet, daß Wasserströmungen gleichmäßig ohne übermäßigen Druckverlust verteilt werden können. Ein weiteres Ziel ist es, ein Unterdrainage-Verteilersystem zu vermitteln, welches die gleichzeitige Verteilung von Luft und Wasser ohne unerwünschten Druckverlust und ohne Störung der Gleichförmigkeit sowohl der Wasser- als auch Luftströmungsverteilungen gestattet.
Die voranstehenden und weitere Ziele werden durch die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung erreicht, welche dadurch gekennzeichnet ist, daß ein Verteilerglied vorgesehen wird, welches einen nicht-planaren, porösen, die Filtermedien abstützenden Abschnitt einschließt mit einem Gesamtöffnungsbereich pro Längeneinheit des Verteilergliedes von einer ersten vorbestimmten Größe, durch den die Rückspülflüssigkeit und das Rückspülgas während einer Rückspüloperation gleichzeitig nach oben in das Filtermedienbett gelangen können; wobei das Verteilerglied weiterhin einen geschlossenen, strömungsverteilenden Abschnitt einschließt, der mit einer Quelle für Rückspülflüssigkeit und Rückspülgas verbunden ist und der in Querschnittsansicht senkrecht zur Achse des Verteilergliedes eine Außenfläche hat, die eine Mehrzahl von Öffnungen enthält, welche ihrerseits in mehrfachen vertikalen Niveaus angeordnet und für eine Verwendung geeignet sind sowohl in einer Sammelphase zum Aufsammeln eines flüssigen Filtrats, das nach abwärts durch den porösen, die Filtermedien abstützenden Abschnitt gelangt ist, als auch in einer Rückspülphase zum gleichzeitigen Ausstoßen der Rückspülflüssigkeit und des Rückspülgases auf ihre Außenseite und in Kontakt mit den Filtermedien, wobei besagte Mehrzahl von Öffnungen einen Gesamtöffnungsbereich pro Längeneinheit des Verteilergliedes von einer zweiten vorbestimmten Größe hat, die beträchtlich kleiner als der Gesamtöffnungsbereich pro Längeneinheit der ersten vorbestimmten Größe des porösen, die Filtermedien abstützenden Abschnitts ist, wobei diese Mehrzahl von Öffnungen, die in mehrfachen vertikalen Niveaus angeordnet sind, aus einer ersten Mehrzahl oberer Öffnungen besteht, die für einen relativ gleichförmigen Ausstoß des Rückspülgases bemessen und in Abständen entlang der Längserstreckung des Verteilergliedes angeordnet sind, sowie aus einer zweiten Mehrzahl unterer Öffnungen, die für einen relativ gleichförmigen Ausstoß der Rückspülflüssigkeit bemessen und entlang der Längserstreckung des Verteilergliedes angeordnet sind, wobei die erste Mehrzahl der oberen Öffnungen Teile aufweist, die auf mehrfachen vertikalen Niveaus offen sind und von denen wenigstens einige von einem obersten Abschnitt der Außenfläche über eine Entfernung von mindestens 2,5 cm nach unten reichen; wobei die zweite Mehrzahl der unteren Öffnungen auf wenigstens einem vertikalen Niveau angeordnet ist, das an oder oberhalb der Basis der Außenfläche liegt, und wobei die erste Mehrzahl der oberen Öffnungen einen Gesamtöffnungsbereich pro Längeneinheit hat, der beträchtlich kleiner als der Gesamtöffnungsbereich pro Längeneinheit der zweiten Mehrzahl der unteren Öffnungen ist.
Durch die beschriebene Ausbildung und Anordnung der verschiedenen Gas- und Flüssigkeitsöffnungen kann lediglich ein begrenztes Gasvolumen durch die oberen Öffnungen austreten, wodurch das restliche Gas gezwungen ist, einen Sammelraum zu bilden und sich entlang der Längserstreckung des Verteilergliedes zu verteilen.
Durch Anordnung der Öffnungen auf mehrfachen Niveaus kann mehr Rückspülgas pro Einheitslänge des Verteilergliedes austreten, wenn die Höhe des Sammelraums wächst. Dies führt zu einer Stabilisierung des Sammelraums bei einer gewissen Höhe, die von dem Gesamtvolumen des Rückspülgases abhängt, welches in das Verteilerglied eingeführt wird. Die Verteilungsgleichförmigkeit hängt von der Gesamtanzahl der Perforationen ab, welche pro Längeneinheit des Verteilergliedes "unbedeckt" sind, und ist viel weniger von der horizontalen Ausrichtung abhängig, wie dies für die Konstruktion gemäß US-A-5,015,383 zutrifft.
Durch geeignete Auswahl der Größen der Öffnungen und ihrer gegenseitigen Abstände ist es möglich, gewünschte Strömungsgeschwindigkeiten für das Rückspülgas und die Rückspülflüssigkeit zu erhalten, so daß sich der Gas-Sammelraum auf einem Niveau stabilisiert, welches oberhalb demjenigen der größeren Flüssigkeitsverteilungsöffnungen liegt.
Passenderweise hat die erste Mehrzahl oberer Öffnungen für Rückspülgas einen Gesamtbereich pro Längeneinheit, der weniger als 90%, vorzugsweise zwischen 65 und 40% und wahlweise zwischen 50 und 40% des Gesamtbereiches pro Einheitslänge der zweiten Mehrzahl unterer Öffnungen für Rückwaschflüssigkeit beträgt.
Erwünschterweise ist der Gesamtöffnungsbereich pro Einheitslänge des die Filtermedien abstützenden Abschnittes des Verteilungsgliedes wenigstens das Doppelte des Gesamtbereiches pro Einheitslänge der Mehrzahl der Öffnungen, die auf mehrfachen vertikalen Niveaus in dem umschlossenen, strömungsverteilenden Abschnitt angeordnet sind, der in der Rückspülphase zum gleichzeitigen Ausstoß der Rückspülflüssigkeit und des Rückspülgases zu seiner Außenseite hin vorgesehen ist.
Obwohl es vorgezogen wird, daß kleine Öffnungen auf den oberen Niveaus des inneren, strömungsverteilenden Abschnitts und große Öffnungen an der Basis dieses Abschnitts angeordnet werden, wäre es auch möglich, andere Anordnungen zu verwenden, einschließlich beispielsweise einer Abstufung von Öffnungsgrößen von sehr klein an der Oberseite zu sehr groß an der Basis. Es ist jedoch zu beachten, daß die Größe der einzelnen Öffnungen nicht wesentlich ist, sondern daß es vielmehr auf den Gesamtöffnungsbereich pro Längeneinheit ankommt. Infolgedessen ließe sich ein begrenzter offener Bereich entweder durch Beibehaltung der gleichen Anzahl von Öffnungen jedoch mit einem kleineren Durchmesser herstellen oder durch Beibehaltung des gleichen Durchmessers der Öffnungen jedoch unter Verringerung der Menge.
Die Erfindung wird nunmehr beispielhaft mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen weiter beschrieben, in denen zeigen:
Fig. 1 eine teilweise weggebrochene, schaubildliche Teilansicht mit der Darstellung eines Filters unter Einschluß des Unterdrainage-Verzweigungssystems der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 eine teilweise weggebrochene, schaubildliche Teilansicht, deren eines Ende der besseren Klarheit halber entfernt ist, einer bogenförmigen Verzweigung, welche die bevorzugte Konstruktion zur Vermittlung einer gleichförmigen Luft- und Wasserverteilung während der Rückspülung des in Fig. 1 gezeigten Filters darstellt;
Fig. 3 eine schematische Seitenansicht mit der Darstellung der Strömungswege, welche vom Wasser und der Luft während des Betriebs des Filters aus Fig. 1 bei einer Rückspüloperation eingenommen werden;
Fig. 4 eine Teilstirnansicht mit der Darstellung einer modifizierten Form eines Sammlergliedes mit einem Rohrstück, welches in einen Betonboden des Filters eingegossen ist;
Fig. 5 eine Teilstirnansicht mit der Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform eines Sammlergliedes, dessen Oberseite eine flache Platte umfaßt und dessen Seiten und Boden durch eine Rinne bestimmt sind, die ihrerseits einstückig im Boden des Filters ausgebildet ist;
Fig. 6 und 6A eine geschnittene Seitenansicht bzw. Draufsicht eines Filters unter Einschluß eines bogenförmigen, seitlich verlaufenden Verteilergliedes gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 7 eine geschnittene Seitenansicht eines Filters nach dem Stande der Technik unter Einschluß von Filterblockelementen als seitliche Verteilerglieder, welche unter einem unteren Kiesbett und einem oberen Bett aus Filtermedien liegen, wobei dargestellt ist, wie die Betten umkippen können, wenn zuviel Luft oder Wasser durch die einen relativ großen Durchmesser aufweisenden Luft/Wasser- Öffnungen hindurchgelangt, die ihrerseits auf der Oberfläche der Filterblöcke angeordnet sind;
Fig. 8 eine geschnittene Seitenansicht eines Filters nach dem Stande der Technik unter Einschluß eines Zwischenbodens und in relativ weitem Abstand voneinander angeordneten Strömungsdüsen als Verteilungsglieder, welche unterhalb eines unteren Kiesbettes und eines oberen Bettes aus Filtermedien angeordnet sind, mit der Darstellung, wie sich die Betten umschichten, wenn zuviel Luft oder Wasser durch die mit relativ großem Durchmesser versehenen Wasser/Luft-Öffnungen hindurchpassiert, welche in der Oberseite des Zwischenbodens angeordnet sind;
Fig. 9 eine geschnittene Seitenansicht eines Filters nach dem Stande der Technik unter Einschluß einer Reihe paralleler, perforierter Rohrverzweigungen als Verteilungsglieder, die unterhalb eines unteren Kiesbettes und eines oberen Bettes aus Filtermedien angeordnet sind, mit einer Darstellung, wie die Betten sich umschichten, wenn zuviel Luft durch die einen relativ großen Durchmesser besitzenden Wasser-Öffnungen hindurchpassiert, die in der Oberfläche der perforierten Rohrverzweigungen angeordnet sind;
Fig. 10 eine geschnittene Seitenteilansicht des Filters aus Fig. 1 mit der Darstellung der gleichförmigen, nach oben gerichteten Wasserverteilung im Filtermedienbett während eines Rückspülbetriebes mit Wasser allein;
Fig. 11 eine schematische Teilseitenansicht des Filters aus Fig. 1 mit der Darstellung der alternierenden, nach oben gerichteten Bewegung von Luft und Wasser im Medienbett während einer Rückspüloperation mit Luft/Wasser oder Luft allein, wobei eine Rezirkulation der Medien veranlaßt wird und
Fig. 12 eine Teilschnittansicht entlang der Linie XII-XII in Fig. 4 mit der Darstellung des Luft-Sammelraums, der sich sowohl in den Verzweigungen und im Sammler während eines Luft/Wasser-Rückspülbetriebes ausbildet.
In Fig. 1 ist eine Filteranordnung allgemein mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet. Das Filter schließt Seitenwände 12 ein, welche normalerweise aus Beton aufgebaut sind, sowie einen Betonboden 14. Entlang der Oberseite des Filters sind in gegenseitigen Abständen Überflußrinnen 16 montiert, die dem Zweck dienen, Flüssigkeit, beispielsweise Rohwasser, in das Filter hineinzuverteilen, in dem es während einer Sammelphase nach unten durch das Filtermedienbett 18 fließt und durch eine Mehrzahl von Verteilergliedern 20 aufgesammelt wird. Die obere Fläche der Verteilerglieder ist porös und hat vorzugsweise Perforationen, beispielsweise dünne Schlitze, welche so bemessen sind, daß sie Teilchen, welche das Filtermedienbett 18 bilden, zurückhalten. Obwohl die Verteilerglieder 20 als seitliche Verzweigungen mit bogenförmigem Querschnitt dargestellt sind, könnten sie auch von irgendeiner anderen rohrförmigen Gestalt sein, einschließlich beispielsweise Zylinderform. Während einer Rückwaschphase sammeln die Überflußrinnen 16 das Wasser auf, welches nach oben durch das Medienbett von den Verteilergliedern 20 aus gelenkt wird und leiten es zu einem Entsorgungs-Abfluß. Ein nach unten gerichtetes Strömungsrohr 22 ist vorzugsweise an jedem Verteilerglied montiert und schließt eine Mehrzahl von Öffnungen 23 ein, durch welche das Wasser in ein Sammler- oder Verteilerglied 24 fließen kann, welches in Gestalt einer Rinne dargestellt ist, die im Boden 14 ausgebildet ist, der seinerseits von einer Platte 24' überdeckt ist. Die Platte 24' wird durch einen elastomeren Abdichtstreifen 25 abgedichtet an der Rinne gehalten, wobei der Abdichtstreifen 25 unter jeder Seitenkante der Platte in einer Aussparung 14' liegt und am Boden durch (nicht dargestellte) Schrauben befestigt ist. Die Verteilerglieder 20 sind von einem Paar Niederhaltestäbe 21 nach unten gehalten, die durch Schrauben 21' am Boden 14 befestigt sind. Obwohl die im Strömungsrohr 22 vorgesehenen Öffnungen 23 als eine Reihe von in vertikalen Abständen angeordneten Lochreihen dargestellt sind, können sie auch genauer als vertikal verlaufende Öffnungsmittel beschrieben werden und andere Formen annehmen, beispielsweise die Gestalt eines oder mehrerer vertikaler Schlitze.
Fig. 2 zeigt einen bevorzugten Aufbau eines Verteilergliedes 20, welches in Gestalt eines bogenförmigen Verteiler- oder Verzweigungsgliedes 26 vorliegt. Die gekrümmte Oberfläche 28 des Gliedes 26 ist vorzugsweise ein gebogenes Sieb, welches dadurch gebildet wird, daß man einen Draht 30 von keilförmigem Querschnitt um einen zylindrischen Aufbau aus rinnenförmigen Stabgliedern 34 hüllt und den Draht mit den radial nach auswärts gerichteten Schenkelteilen 32 der Rinnen an jedem Schnittpunkt mit diesen verschweißt, wie in US-A-4,096,911 erläutert. Die Rinnenglieder 34 schließen Stegteile 36 ein, von denen verschiedene entweder leergelassen oder mit Öffnungen unterschiedlicher Größe versehen werden, und zwar in gegenseitigen Abständen entlang der Längserstreckung der Glieder 34, je nach den beabsichtigten Betriebsverhältnissen. Um eine optimale Verteilung sowohl von Luft als auch Wasser während der Rückspülung zu erreichen und den Verteiler relativ unempfindlich gegen kleinere Veränderungen in seiner Vertikalposition von seinem einen zu seinem anderen Ende zu machen, sind die Rinnen, die an mehreren oberen vertikalen Niveaus angeordnet sind, mit kleinen Öffnungen 38 versehen, die ihrerseits insbesondere für den Durchlaß von Luft während einer Luft/Wasser-Rückspüloperation geeignet sind. In ähnlicher Weise sind eine oder mehrere Rinnen auf unteren Niveaus mit großen Öffnungen 40 versehen, die für den Durchtritt von Wasser geeignet sind. Die Basis der Verzweigung ist, wie dargestellt, von einer unperforierten, flachen Grundplatte 42 abgedeckt, welche veranlaßt, daß die gesamte Strömung in den Verteiler hinein und aus diesem heraus durch die Schlitzöffnungen 44 zwischen den Drähten 30 stattfindet. Um die gewünschten Strömungsbedingungen während der Rückspülung zu erreichen, ist der Gesamtbereich der Schlitzöffnungen 44 wesentlich größer als der Gesamtbereich der Rinnenöffnungen 38, 40. Wenn der untere Teil der Innenseite der Verzweigungen 26 mit Wasser 54 und der obere Teil mit Luft 56 gefüllt ist, wie dies bei einem Rückspülbetrieb der Fall ist, bildet sich im Verteiler ein Luft-Sammelraum 58 zwischen der Oberseite der Verzweigung und dem Oberflächenniveau 60 des Wasser 54 aus. Da die Verzweigungen normalerweise an einem Sammler oder Verteiler in Abständen von 30 cm (12 inches) montiert werden, wobei die Verzweigungen eine Breite von etwa 28 cm (11 inches) sowie eine Höhe von etwa 75 bis 100 mm (3 bis 4 inches) haben, werden die Bereiche der auf den oberen und unteren Niveaus gelegenen Öffnungen 38, 40 vorzugsweise so bemessen, daß für die angestrebten Strömungsbedingungen der Sammelraum 58 eine Höhe von wenigstens 25 mm (1 inch) hat. Es wird ferner bevorzugt, daß die kleinen, auf dem oberen Niveau liegenden Öffnungen 38 über wenigstens eine gewisse Entfernung hinweg unter das Niveau 60 der Luft/Wasser-Zwischenfläche reichen. Obwohl die Öffnungen 38, 40 als "klein" und "groß" beschrieben sind, ist der wichtigste Faktor der, daß der Gesamtbereich der oberen Öffnungen 38 pro Längeneinheit beträchtlich kleiner als der Gesamtbereich der unteren Öffnungen 40 pro Längeneinheit ist, da sehr viel weniger Fläche benötigt wird, um den gewünschten Luftstrom zu gewährleisten, als Luft für die Erzielung der gewünschten Wasserströmung benötigt wird. Offensichtlich wäre es möglich, daß alle Öffnungen 38, 40 dieselbe Größe haben, wenn die oberen Öffnungen in ihren jeweiligen Rinnen weiter voneinander entfernt wären, als die unteren Öffnungen, oder wenn einige der oberen Rinnen überhaupt keine Öffnungen einschließen würden. Um jedoch eine gleichförmige Verteilung entlang der Längserstreckung der Verzweigungen zu erreichen, wird die Anwendung von Öffnungen unterschiedlicher Größe vorgezogen. Obwohl weiterhin die Öffnungen 38, 40 als in Reihen liegend dargestellt sind, die in gegenseitigen vertikalen Abständen liegen, wird auch in Betracht gezogen, daß die gewünschten Öffnungsbereiche auch auf andere Weise erzielt werden, beispielsweise durch Anwendung vertikaler Schlitze mit Abschnitten, die auf mehrfachen vertikalen Niveaus offen sind. Beispielsweise könnte das Verteilerglied 20 ein Rohr aus Kunststoffmaterial umfassen, welches eine Reihe dünner Schlitze aufweist, die in seine Oberfläche an Abschnitten seines Umfangs herum eingeschnitten sind, um so die gewünschten Strömungsbereiche für Luft und Wasser zu vermitteln.
Fig. 3 zeigt einen Rückspülbetrieb in einem Filter 110 mit Seitenwänden 112, einer Basis oder einem Boden 114, Überströmrinnen 116, einem Filtermedienbett 118, Strömungsrohren 122 mit Öffnungen 123, einem zylindrisch geformten Sammlerglied 124, das in den Boden 114 eingebettet ist, wie deutlicher aus Fig. 4 ersichtlich, und mit bogenförmigen Verzweigungen oder Seitenzweigen 126. Während eines Rückspülbetriebes wird Wasser 127 unter Druck in eine Wasserleitung 129 injiziert und dringt in den hohlen, rohrförmigen Sammler 124 ein, und zwar gemeinsam mit Luft 131, die in eine Luftleitung 133 injiziert wird. Der beschränkte Bereich der Öffnungen 123 im Strömungsrohr veranlaßt die Luft, im Sammler einen Sammelbereich 135 aufzubauen, der gewährleistet, daß die Luft 131 und das Wasser 127 in die verschiedenen Seitenzweigelemente 126 mit relativ gleichförmigen Strömungsgeschwindigkeiten entlang der Längserstreckung des Sammlers eindringen. Nach dem Eindringen von Luft und Wasser in die Verzweigungen fließen beide nach oben durch das Filtermedienbett 118, wo sie die Medien in Bewegung versetzen und fluidisieren, so daß Schmutz oder andere Partikel 137, die sich an den Teilchen der Filtermedien im Bett während des Sammelzyklus angesammelt haben, zur Oberseite des Bettes hinbewegt und, während des letzten Spülzyklus in die Überströmrinnen 116 gehoben werden, von wo sie über eine Leitung 139 zu einem Entsorgungsabfluß geführt werden. Obwohl hier der Rückspülbetrieb gezeichnet und beschrieben wurde, verläuft der Sammelbetrieb allgemein umgekehrt. Beispielsweise tritt das Rohwasser in die Leitung 139 ein und fällt auf die Oberfläche des Filtermedienbetts 118, von wo aus es in die Verzweigungselemente 126 und über die Strömungsrohre 122 in den Sammler 124 gelangt. Es verläßt den Sammler über die Leitung 129. Geeignete, nicht dargestellte Ventile ermöglichen es, die Strömungen von Wasser und Luft in gewünschter Weise zu steuern.
Fig. 4 zeigt eine Stirnansicht des zylindrischen Sammlers 124, dessen Seite in Fig. 3 gezeigt ist, und illustriert die Art und Weise, in welcher er relativ zum Strömungsrohr 122 und der Verzweigung 126 montiert ist. Das Strömungsrohr ist mit einem Flanschabschnitt 122' versehen, der zwischen einem Sammlerflanschteil 124' und dem Boden der Verzweigung 126 angeordnet ist. Eine Montagedichtung 125 ist vorzugsweise oberhalb und unterhalb des Flanschabschnitts 122' vorgesehen, um das Rohr 122 gegen die Verzweigung und den Sammler abzudichten.
Fig. 5 zeigt einen rinnenförmigen Sammler 24 der in Fig. 1 dargestellten Art und illustriert, wie der Filterboden 14 eine Aussparung 14' zur Aufnahme der Abdeckplatte 24' sowie einen elastomeren Dichtringstreifen 25 aufweist. Das Rohr 22 ist relativ zur Verzweigung 26 in der in Fig. 4 dargestellten Weise befestigt.
Die Fig. 6 bis 9 sind Querschnittsansichten, welche die Hauptunterschiede zwischen dem Strömungsverteilungssystem der vorliegenden Erfindung, das in Fig. 6 gezeigt ist, und verschiedenen Anordnungen nach dem Stande der Technik illustrieren, die in Fig. 7 bis 9 dargestellt sind. Fig. 6 zeigt ein Filter 10 mit einem Boden 14, auf welchem die bogenförmigen Verzweigungen 26 aufruhen. Das Filtermedienbett 18, welches darauf aufruht und von den Verzweigungen 26 abgestützt wird, ist als doppeltes Filtermedienbett dargestellt, welches beispielsweise in seinem unteren Niveau Sandpartikel 50 und in seinem oberen Niveau Kohlepartikel 52 einschließen kann. Das Bett könnte auch ein Mischmedien-Bett aus drei oder vier unterschiedlichen Partikelarten sein, die in unterschiedlichen Niveaus angeordnet sind. Bei einem Bett mit drei Schichten könnte die obere Schicht im allgemeinen Kohle sein, die mittlere Schicht Siliziumdioxidsand und die untere Schicht Granat oder Ilmenit. Die Schichten haben von unten nach oben Partikel von geringerer Dichte und daher sind die Teilchen, welche ursprünglich in den verschiedenen Schichten angeordnet sind, selbst bei Bewegung des Bettes und wenn sie veranlaßt werden, während des Luft/Wasser-Rückspülzyklus zu zirkulieren, bestrebt, während des letzten, allein mit Wasser durchgeführten Zyklus in ihre ursprünglichen Schichten zurückzukehren. Die Fig. 6A ist der Fig. 6 ähnlich, zeigt aber, daß das Verteilerglied der vorliegenden Erfindung auch in anderer Weise als bogenförmig ausgebildet sein könnte, beispielsweise als ein zylinderförmiges Siebglied 27. Die Konstruktionen nach dem Stande der Technik, wie sie in Fig. 7 bis 9 dargestellt sind, haben alle Luft/Wasser- oder Wasserauslaßöffnungen, welche ausreichend groß sind, so daß sie die Anwesenheit einer Schicht aus Kies 256, 356, 456 zwischen den Auslaßöffnungen und dem Filtermedienbett 218, 318, 418 erfordern. Die Kiesschichten und die Filtermedienschichten müssen sehr sorgfältig positioniert werden, wenn sie ursprünglich in das Filter eingebracht werden. Sie unterliegen Störungen und Umschichtungen, wenn die Drücke und Strömungsgeschwindigkeiten bei der Injektion von Luft und Wasser nicht sehr sorgfältig gesteuert werden. Wie aus Fig. 7, 8 und 9 ersichtlich, veranlaßt eine Umschichtung eine aufwärts gerichtete Bewegung des Kieses und ermöglicht es den Filtermedien, nach unten zu gelangen, wo sie den Platz des verschobenen Kieses einnehmen. Die Filtermedien können dann in das Verteilerglied eindringen und dieses blockieren, oder sie können den Filter unwirksam machen, indem sie es gestatten, daß zuviel Wasser die Einheit im Bereich der Umschichtung verläßt, ohne daß es in gleichmäßiger Weise gefiltert ist. Auch können Filtermedien verlorengehen, und die verlorengegangenen Filtermedien können das aufgesammelte Wasser verschmutzen. Die verschiedenen, dargestellten Filteranordnungen schließen den Blocktypverteiler 220 ein, der im Filter 210 der Fig. 7 dargestellt ist, in welchem eine große Anzahl von Verteilerblöcken auf dem Boden 214 des Filters angeordnet sind, so daß die Oberflächen der Blöcke einen Zwischenboden für die Abstützung der Kiesschicht 256 bilden. Obwohl dieses Konzept einen zentralen, im allgemeinen dreiecksförmigen Rohrabschnitt mit Öffnungen auf zwei Niveaus hat, so daß die Ausbildung eines Luftsammelraumes ermöglicht ist und die Luft auf einem und das Wasser auf einem anderen Niveau austreten kann, verlassen Luft und Wasser den Block zusammen über relativ große Öffnungen in der Oberfläche des Blockes. Fig. 8 zeigt ein Filter 310, welches eine große Anzahl von in gegenseitigen Abständen angeordneten Verteiler- Kappen oder -Düsen 320 aufweist, die auf einem Zwischenboden 358 angeordnet sind, unter dem sich ein Luftsammelraum ausbilden kann. Dieses Konzept erfordert ebenso wie das Blockkonzept gemäß Fig. 7 eine bedeutende Menge an vertikalem Raum zwischen dem Boden 314 des Filters und dem Boden des Filtermedienbetts 318 und verlangt somit im Vergleich mit dem Konzept gemäß Fig. 6 entweder ein Filtergehäuse mit höheren Seitenwänden, welches an ein Medienbett gleicher Höhe angepaßt ist, oder ein Medienbett geringerer Höhe für die nämliche Filtergröße. Fig. 9 ist im Vergleich mit den anderen Figuren in einem anderen Maßstab gezeichnet, da die Höhe des Filtermedienbettes 418 wie dargestellt ein sehr geringes Ausmaß hat im Vergleich mit dem Verteilerrohr 420, um so die Wirkung besser klarstellen zu können, die während einer Umschichtung des Bettes stattfindet, wenn Kies aus der Schicht 456 nach oben zur Oberseite des Medienbettes 418 wandert. Das Verteilerrohr 420 ist für ein System, bei dem lediglich Wasser Anwendung findet, typisch. Da die Rohre 420 relativ weit voneinander entfernt angeordnet sind, wie dies für die Kappen oder Düsen 320 in Fig. 8 gilt, ist es offensichtlich, daß solche Systeme nicht befähigt sind, eine gleichförmige, nach oben gerichtete Strömung an Rückspülfluid zu vermitteln und sich "tote Stellen" zwischen den Verteilern entwickeln, die während der Rückspülung keine ausreichende Reinigung erfahren. Die großen Abstände können auch dazu führen, daß Teile des Medienbettes zwischen den Verteilern während der Sammelphase nicht aktiv werden.
Die Fig. 10 und 11 sollen die Art und Weise zeigen, in welcher die nach oben gerichtete Strömung der Rückspülmedien aus drei Verzweigungen 26 stattfindet. In Fig. 10, die einen mit Wasser allein ausgeführten Zyklus darstellt, bewegt sich das Wasser nach oben durch alle Öffnungen (38, 40 in Fig. 2), wie durch die unteren Pfeile angegeben, und bewegt sich weiterhin relativ gleichförmig nach oben in das Filtermedienbett 18 hinein, wie durch die oberen Pfeile angegeben. In Fig. 11, die einen kombinierten Luft/Wasser-Zyklus darstellt, bildet sich im Verteiler ein Luftsammelraum 58 mit dem Ergebnis, daß Luft geradlinig aus den oberen Öffnungen 38 (Fig. 2) geradlinig in das Medienbett 18 steigt, wie durch die Pfeile A angegeben, während Wasser aus den unteren Öffnungen 40 (Fig. 2) nach oben wandert, wie durch die Pfeile W angegeben. Da sich die Luft rascher bewegt, veranlaßt sie die Medienpartikel zu einer Aufwärtsbewegung in den Bereichen, die direkt über den Verzweigungen liegen und zu einem anschließenden Abfallen in den Bereichen zwischen den Verzweigungen. Dies veranlaßt eine Zirkulation der Filtermedienteilchen, wie durch die oberen Pfeile C angegeben.
Fig. 12 zeigt, wie doppelte Sammelräume während der Rückspülung ausgebildet werden, um eine bessere Verteilung sowohl von Luft und Wasser im Sammler und in den Verzweigungen zu vermitteln. Die Verzweigungen 126 sind am Sammlerglied 124 in der in Fig. 4 dargestellten Weise befestigt und durch Strömungsrohre 122 mit Öffnungen 123 verbunden. Die Öffnungen 123 sind von ausreichend kleinem Öffnungsbereich, so daß sie einen Rückdruck erzeugen, der die Druckluft 156 veranlaßt, das Niveau des unter Druck stehenden Wassers 154 nach unten zu drücken, so daß sich im Sammler ein Rohrabzweiger 164 ausbildet. Die Luft 156 wandert durch die Öffnungen 123 und die Strömungsrohre 122 nach oben in die Verzweigungen 126 und wird dabei vom Wasser 154 begleitet, welches über die Bodenöffnung in jedem Rohr 122 nach oben wandert. Wenn die Luft und das Wasser sich in den Verzweigungen befinden, treffen sie dort auf den Widerstand des kleinen Bereiches der oberen Öffnungen 38 (Fig. 2) und des größeren Bereiches der unteren Öffnungen 40 (Fig. 2), um im Verteiler einen Luftsammelraum 158 zu erzeugen, der Luft und Wasser in das Bett 18, wie in Fig. 11 dargestellt, verteilt.
Ein Beispiel für ein tatsächliches Unterdrainage-Verzweigungssystem, welches in Übereinstimmung mit der Erfindung hergestellt ist, kann wie folgt beschrieben werden: Eine Serie von 32 Verzweigungen von bogenförmiger Gestalt, wie in Fig. 2 dargestellt, mit einer Länge von 325 cm (128 inches) werden an einem Sammlerrohr mit einem Durchmesser von 50 cm (20 inches) in gegenseitigen Abständen von 30 cm (12 inches) befestigt und im Boden des Filters plaziert. Ein Filtermedienmischbett mit einer Bodenschicht von etwa 15 cm (6 inches) aus feinem Sand, einer mittleren Schicht von etwa 30 cm (12 inches) aus grobem Sand, und einer oberen Schicht aus etwa 45 cm (18 inches) aus Kohle wurde danach im Filter auf die Oberseite der Verzweigungen aufgebracht. Die Bögen der Verzweigungen hatten eine Außendimension von 27,3 cm (10,75 inches) Breite bei 10,7 cm (4,2 inches) Höhe sowie eine Schlitzbreite von 0,25 mm (0,010 inches), was einen offenen Bereich von etwa 10% vermittelte, da die Breite der Siebdrähte 2,36 mm (0,093 inches) betrug. Der Gesamtöffnungsbereich des Siebes pro 30 cm (1 foot) Länge betrug 100 cm² (16,0 in²). Siebzehn Rinnen auf der Innenseite des Siebes schlossen dreizehn Rinnen an der Oberseite des Siebes ein, welches für Luft bemessen waren, sowie vier Rinnen an der Unterseite, welche für Wasser bemessen waren. Jede der dreizehn oberen Rinnen schlossen Öffnungen von 2,36 mm (3/32 inch) ein, die in Mittelpunktsabständen von 10 cm (4 inches) angeordnet waren, so daß sich ein Gesamtöffnungsbereich für die Luftströmung pro 30 cm (1 foot) Länge von 1,74 cm² (0,269 in²) ergab. Die vier unteren Rinnen schlossen 4,8 mm (3/16 inch) Öffnungen mit Mittelpunktsabständen von 76 mm (3 inches) ein und vermittelten einen Gesamtöffnungsbereich für die Wasserströmung von 2,85 cm² (0,442 in²) pro 30 cm (1 foot) Länge. Wenn ein Luftstrom von 4 SCFM/ft (22,32 SCMH/m) der Verzweigung (dasselbe wie 4 SCFM/ft² (73 SCMH/m²)) des Medienbettes, da die Verzweigungen in Mittelpunktsabständen von 30 cm (1 foot) liegen) und ein Wasserstrom von 3 GPM/ft² (122 l/min.m²) der Verzweigung in die Verzweigungen injiziert wurde, bildete sich ein Luftsammelraum, der sich über etwa 38 mm (1,5 inches) von der inneren Oberseite der Verzweigung erstreckte oder über etwa 44 mm (1,75 inches) nach oben von ihrer Bodenplatte aus. Die Verzweigungen waren mit dem Sammlerrohr durch Strömungsrohre verbunden, mit Längen von 33 cm (13 inches) aus 76 mm (3 inches) Rohr mit vier Reihen jeweils mit Öffnungen von 9,5 mm Durchmesser, welche in vertikalen Mittelpunktsabständen von 25 mm(1 inch) in acht Reihen vorgesehen waren. Der Gesamtbereich der Öffnungen in jedem Strömungsrohr betrug somit 22,8 cm² (3,53 in²), was bei Strömungsgeschwindigkeiten von 1120 SCFM (1900 SCMH) bei Luft und 840 GPM (3200 l/min) bei Wasser die Erzeugung eines Luftsammelraums im Sammler bei einem Wasserniveau von etwa 35 cm (14 inches) veranlaßte. In der Sammelphase sammelte das System etwa 4 GPM/ft² (163 l/min.m²) an. In der lediglich mit Wasser ausgeführten Rückspülphase betrug die Strömungsgeschwindigkeit 17 GPM/ft² (693 l/min.m²).

Claims

1. Eine Unterdrainage-Verteilervorrichtung (10) mit wenigstens einem langgestreckten Verteilerglied (20), das im allgemeinen horizontal unter einem Bett körniger Filtermedien (18) positionierbar ist, die ihrerseits periodisch mit Fluiden, einschließlich einer Rückspülflüssigkeit (54) und einem Rückspülgas (56) rückgespült werden müssen, wobei die Verteilervorrichtung (10) Mittel zur Aufnahme einer Rückspülflüssigkeit (54) und eines Rückspülgases (56) unter Druck einschließt, die oberhalb der Flüssigkeit einen vertikalen Sammelraum (58) für Gas erzeugen, dadurch gekennzeichnet, daß das Verteilerglied (20) einen nicht-planaren, porösen, die Filtermedien abstützenden Abschnitt (28) einschließt mit einem Gesamtöffnungsbereich pro Längeneinheit des Verteilergliedes von einer ersten vorbestimmten Größe, durch den die Rückspülflüssigkeit und das Rückspülgas während einer Rückspüloperation gleichzeitig nach oben in das Filtermedienbett (18) gelangen können; wobei das Verteilerglied (20) weiterhin einen geschlossenen, strömungsverteilenden Abschnitt (34) einschließt, der mit einer Quelle für Rückspülflüssigkeit (127) und Rückspülgas (131) verbunden ist und der in Querschnittsansicht senkrecht zur Achse des Verteilergliedes eine Außenfläche (36) hat, die eine Mehrzahl von Öffnungen (38, 40) enthält, welche ihrerseits in mehrfachen vertikalen Niveaus angeordnet und für eine Verwendung geeignet sind sowohl in einer Sammelphase zum Aufsammeln eines flüssigen Filtrats, das nach abwärts durch den porösen, die Filtermedien abstützenden Abschnitt (18) gelangt ist, als auch in einer Rückspülphase zum gleichzeitigen Ausstoßen der Rückspülflüssigkeit (54) und des Rückspülgases (56) auf ihre Außenseite und in Kontakt mit den Filtermedien; wobei besagte Mehrzahl von Öffnungen (38, 40) einen Gesamtöffnungsbereich pro Längeneinheit des Verteilergliedes von einer zweiten vorbestimmten Größe hat, die beträchtlich kleiner als der Gesamtöffnungsbereich pro Längeneinheit der ersten vorbestimmten Größe des porösen, die Filtermedien abstützenden Abschnitts ist; wobei diese Mehrzahl von Öffnungen (38, 40), die in mehrfachen vertikalen Niveaus angeordnet sind, aus einer ersten Mehrzahl oberer Öffnungen (38) besteht, die für einen relativ gleichförmigen Ausstoß des Rückspülgases (56) bemessen und in Abständen entlang der Längserstreckung des Verteilergliedes (20) angeordnet sind, sowie aus einer zweiten Mehrzahl unterer Öffnungen (40), die für einen relativ gleichförmigen Ausstoß der Rückspülflüssigkeit (54) bemessen und entlang der Längserstreckung des Verteilergliedes (20) angeordnet sind; wobei die erste Mehrzahl der oberen Öffnungen (38) Teile aufweist, die auf mehrfachen vertikalen Niveaus offen sind und von denen wenigstens einige von einem oberen Abschnitt der Außenfläche (28) über eine Entfernung von mindestens 2,5 cm nach unten reichen; wobei die zweite Mehrzahl der unteren Öffnungen (40) auf wenigstens einem vertikalen Niveau angeordnet ist, das an oder oberhalb der Basis der Außenfläche liegt; und wobei die erste Mehrzahl der oberen Öffnungen (38) einen Gesamtöffnungsbereich pro Längeneinheit hat, der beträchtlich kleiner als der Gesamtöffnungsbereich pro Längeneinheit der zweiten Mehrzahl der unteren Öffnungen (40) ist.

2. Eine Unterdrainage-Verteilervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der poröse, die Filtermedien abstützende Abschnitt (28) des Verteilergliedes (20) ein im allgemein rohrförmiges Glied (26, 27, 126) mit einem gebogenen, perforierten Oberflächenabschnitt (28) ist, dessen Öffnungen (44) von einer ausreichend kleinen Abmessung sind, so daß sie die körnigen Filtermedien zurückhalten.

3. Eine Unterdrainage-Verteilervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das rohrförmige Glied (26, 126) eine im allgemeinen flache Bodenflächen (42) und eine im allgemeinen konvex gekrümmte obere Fläche (28) hat, die ihrerseits in der Lage ist, die körnigen Filtermedien (18, 118) direkt abzustützen, wobei der konvex gekrümmte, obere Flächenabschnitt (28) des rohrförmigen Gliedes (26, 126) ein geschlitztes Siebsegment umfaßt.

4. Eine Unterdrainage-Verteilervorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der strömungsverteilende Abschnitt (34) des Verteilergliedes (20) im Inneren des rohrförmigen Gliedes (26, 27, 126) angeordnet ist.

5. Eine Unterdrainage-Verteilervorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der strömungsverteilende Abschnitt (34) des Verteilergliedes (20) einen im allgemeinen rohrförmigen Querschnitt hat und integral an einem Innenseitenwandabschnitt (30) des rohrförmigen Gliedes (26, 27, 126) befestigt ist.

6. Eine Unterdrainage-Verteilervorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenseite des strömungsverteilenden Abschnitts (34) des Verteilergliedes (20) durch die Stegabschnitte (36) einer Mehrzahl nebeneinanderliegender, langgestreckter, rinnenförmiger Glieder (34) bestimmt ist, welche radial nach auswärts verlaufende Schenkelteile (32) haben, die ihrerseits integral an der Innenseitenwand (30) des rohrförmigen Gliedes (26, 27, 126) befestigt sind, und daß die Öffnungen (44) des porösen, die Filtermedien abstützenden Abschnitts (28) von einer Mehrzahl paralleler, in engen Abständen angeordneter Drähten (30) gebildet sind, wobei die Schenkelteile (32) der rinnenförmigen Glieder (34) an diese Drähte angeschweißt sind und den Träger für die Innenseitenwand des rohrförmigen Gliedes (26, 27, 126) umfassen.

7. Eine Unterdrainage-Verteilervorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine erhebliche Anzahl der Stegabschnitte (36) dieser Mehrzahl nebeneinander angeordneter, langgestreckter, rinnenförmiger Glieder (34), welche die Außenfläche des strömungsverteilenden Abschnitts (34) des Verteilergliedes (20) definieren, Öffnungen (38, 40) enthalten, die an in Abständen gelegenen Stellen entlang ihrer Längserstreckung angeordnet sind, wobei diese Öffnungen besagte erste Mehrzahl oberer Öffnungen (38) und besagte zweite Mehrzahl unterer Öffnungen (40) umfassen.

8. Eine Unterdrainage-Verteilervorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Verteilerglied (20) eines aus einer Mehrzahl von Verzweigungsgliedern (26, 126,) ist, das mit einem Sammlerglied (24, 124) über einen Kommunikationsdurchlaß (22) verbunden ist, durch welchen fluide Medien hindurchfließen können, wobei ein Strömungsrohr (22, 122) nach unten durch den Kommunikationsdurchlaß (22, 122) aus jedem der Verzweigungsglieder (26, 126) hindurchragt, und wobei das Strömungsrohr vom Inneren des strömungsverteilenden Abschnitts (34) des Verteilergliedes (20) in das Innere des Sammlergliedes (24, 124) reicht.

9. Eine Unterdrainage-Verteilervorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Strömungsrohr (22, 122) an seiner Unterseite offen ist und in seiner Seitenwand sich vertikal erstreckende Öffnungsmittel (23, 123) einschließt, die im Inneren des Sammlergliedes (24, 124) angeordnet sind.

10. Eine Unterdrainage-Verteilervorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Mehrzahl der oberen Öffnungen (38), welche Anteile haben, die an mehrfachen vertikalen Niveaus offen sind, einen ausreichend kleinen Gesamtbereich haben, so daß sie einen Rückdruck auf das in das Verteilerglied injizierte Rückspülgas (131) ausüben und hierdurch die Ausbildung eines Verteilersammelraums (58, 158) veranlassen sowie gewährleisten, daß sich das Rückspülgas (131) ziemlich gleichförmig von einem Ende zum anderen Ende des Verteilergliedes verteilt, selbst wenn das Verteilerglied nicht vollständig horizontal ist, wobei die Anordnung der ersten Mehrzahl der oberen Öffnungen (38) und der zweiten Mehrzahl der unteren Öffnungen (40) es auch gestattet, daß Rückspülgas und Rückspülflüssigkeit getrennt an horizontal im Abstand gelegenen Bereichen quer über die Weite des strömungsverteilenden Abschnitts (34) verteilt werden, so daß das Gas (131) und die Flüssigkeit (127) an getrennten Stellen entlang der Breite des Verteilergliedes (20) nach oben in das Filtermedienbett fließen, hierdurch das Bett der körnigen Medien (18, 118) fluidisieren und eine Zirkulation der Medien verursachen.

11. Eine Unterdrainage-Verteilervorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Verteilerglied (20) eines aus einer Mehrzahl von Verzweigungsgliedern (126) ist, von denen jedes an einem Sammlerglied (124) über einen Kommunikationsdurchlaß (122) befestigt ist, über welchen das Gas und die Flüssigkeit fließen kann, wobei ein Strömungsrohr (122) aus jedem der Verzweigungsglieder nach unten durch den Kommunikationsdurchlaß verläuft, wobei das Strömungsrohr aus dem Inneren des strömungsverteilenden Abschnitts (24) des Verteilerglieds (20) in das Innere des Sammlergliedes reicht, wobei das Strömungsrohr an seiner Unterseite offen ist und in seiner Seitenwand sich vertikal erstreckende Öffnungsmittel (123) einschließt, welche im Inneren des Sammlergliedes gelegen sind, wobei die sich vertikal erstreckenden Öffnungsmittel in der Wand des Strömungsrohres einen ausreichend kleinen Bereich haben, so daß sie einen Rückdruck auf das Rückspülgas (156) ausüben, welches in das Sammlerglied injiziert wird, und hierdurch die Ausbildung eines Sammelraums (164) in dem Sammlerglied veranlassen und gewährleisten, daß das Rückspülgas ziemlich gleichförmig von dem einen zum anderen Ende des Sammlergliedes verteilt wird, selbst wenn das Sammlerglied nicht vollständig horizontal ist, wobei die Anordnung der dem Verteiler (158) und dem Sammler (154) zugeordneten Sammelräume dazu dient, die Strömung des Rückspülgases (156) und des Rückspülwassers (154) gleichförmiger als bei lediglich einem Sammelraum allein zu machen.

12. Eine Unterdrainage-Verteilervorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Mehrzahl der oberen Öffnungen (38) für das Rückspülgas einen Gesamtbereich pro Längeneinheit haben, der weniger als 90% und vorzugsweise zwischen 65 und 40% des Gesamtbereiches pro Längeneinheit der zweiten Mehrzahl der unteren Öffnungen (40) für die Rückspülflüssigkeit beträgt.

13. Eine Unterdrainage-Verteilervorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Mehrzahl der oberen Öffnungen (38) für das Rückspülgas einen Gesamtbereich pro Längeneinheit hat, der zwischen 50 und 40% des Gesamtbereiches pro Längeneinheit der zweiten Mehrzahl der unteren Öffnungen (40) für die Rückspülflüssigkeit liegt.

14. Eine Unterdrainage-Verteilervorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Gesamtöffnungsbereich pro Längeneinheit des die Filtermedien abstützenden Abschnittes (28) des Verteilergliedes (20) mindestens das Doppelte des Gesamtbereiches pro Längeneinheit der Mehrzahl der Öffnungen (38, 40) ist, die an mehrfachen vertikalen Niveaus in dem umschlossenen, strömungsverteilenden Abschnitt (34) angeordnet sind, der in der Rückspülphase für den gleichzeitigen Ausstoß der Rückspülflüssigkeit (54) und des Rückspülgases (26) aus ihm heraus vorgesehen ist.