SE501901C2 - Förfarande och anordning för att minska rejektflöde och energiförbrukning vid filtrering i dynamiska filter - Google Patents

Description

501 901 2 Kapaciteten på en tryckluftdriven sandpump är mycket beroende av tryckskillnaden mellan in- och utlopp. Om flödet till filtret ändras så ändrar sig också sandflödet. För att filtret skall kunna klara flödesvariationer så måste rejekt- flödet ställas in så att man normalt har ett stort överskott av tvättvattenflöde, för att säkerställa att sanden blir ren, även om flödet till filtret skulle öka.

Föreliggande uppfinning utgör ett förfarande och en anordning för att hålla vattenflödet från tvätten och från sandpumpen åtskilda och därmed möjliggöra ett lägre rejektflöde och en lägre effektförbrukning.

Fig 1 visar ett filter enligt tidigare känd teknik med tvätten modifierad enligt uppfinningen.

Fig 2 visar ett filter med vattenstråledriven sandpump och avskiljare för föroreningar.

Fig 3 visar en variant av fig 2 Fig 4 visar ett filter med tvätten placerad utanför filter- tanken.

Fig 5 visar en detalj av uppfinningen.

Filtret enligt fig 1 fungerar på följande sätt: Vattnet som skall filtreras ledes in genom röret 1, fördelas runt bädden med ringkanalen 2, går vertikalt upp genom bädden 3 samt avgår över bräddavloppet 4.

I sandbäddens nedersta del ansluter en sandpump 5 som kan vara driven av luft som tillföres genom rör 6 eller av vatten som tillföres genom rör 22, eller en kombination av luft och vatten. Sanden transporteras upp till ett ovanför tvätten 7 placerat kärl 8 med avlopp 14 och bräddavlopp 9.

Rent vatten från bäddens ovansida drivs av nivåskillnaden mellan bräddavloppen 4 och 9 upp genom tvätten.

Detta är känd teknik från till exempel sv.pat. 7602999 och sv. pat.ansökan 8904138-8.

Det nya med uppfinningen är att en behållare 10 med ett bräddavlopp 11 samt med ett avloppsrör 12 är placerad centralt ovanför tvättens centrumdel 13. Behållaren är försedd med en konisk botten och ett utloppshål för sanden.

Behållaren kan placeras omedelbart ovanför centrumdelen 13 så att en spalt 14 bildas. Spalten är avpassad så att sandflödet fyller ut större delen av spalten. För att lätt kunna anpassa filtret för olika driftsfall kan spalten göras ställbar, till exempel genom att göra behållaren 10 eller centrumdelens 13 överdel ställbara i höjdled.

Spalten kan också göras automatiskt ställbar om centrumdelens överdel göres rörlig och förses med en fjäder eller flottör som håller den mot behållarens 10 undersida. Spalten kommer då att automatiskt anpassa sig efter sandflödet. 501 901 3 Behållaren 10 kan alternativt placeras helt ovanför centrum- delen 13 och förses med en manuellt eller automatiskt reglerad strypning, se fig 5.

Om bräddavloppet 11 ställes lika högt som bräddavloppet 9 så kommer det att råda samma tryck på båda sidor av spalten 14, därmed blir det inte något flöde genom spalten. Detta innebär att det vatten som följer med sanden går ut över bräddavloppet 11 och att vattnet från tvätten går ut över bräddavloppet 9. Istället för bräddavloppen 9 och ll kan avloppsrören 12 och 27 förses med reglerventiler, nivåerna i kärl 8 och 10 måste då ställas lika genom justering av ventilerna, manuellt eller automatiskt.

Möjligheten att hålla tvättvatten och pumpvatten åtskilda från varandra öppnar flera möjligheter att förbättra filtrets prestanda,till exempel: minskat rejektflöde, minskad energi- förbrukning, lägre installationskostnader, mindre service- behov samt bättre tillförlitlighet.

Uppfinningen gör det möjligt att införa en reglering som automatiskt anpassar tvättvattenflödet till filterbelast- ningen. Detta kan till exempel ske genom att flödet till filtret mäts och tvättvattenflödet regleras i förhållande till inflödet.

Tryckfallet över bädden påverkas av inflödet och av bäddens föroreningsgrad, tryckfallet kan därför användas för reg- lering av tvättvattenflödet. En ökning av tryckfallet innebär att flödet har ökat eller att mängden föroreningar i bädden har ökat, tvättvattenflödet måste då också öka för att filtreringen inte skall försämras. Om tryckfallet minskar så kan också tvättvattenflödet minskas.

En tvättvattenreglering kan avsevärt minska rejektflödet och därmed minska driftskostnaden. Det är inte längre nödvändigt att ställa in ett större tvättvattenflöde än som är nödvän- digt för att få sanden ren.

Tryckfallet över bädden påverkar sandflödet men om filterbe- lastningen varierar mycket så kan det vara fördelaktigt att införa en aktiv reglering så att sandflödet ständigt anpassas till ytbelastningen. Därmed minskas pumpenergiförbrukningen och slitaget i sandpump och tvätt.

Sandpumpens egenskap att, förutom sand, även transportera vatten medför att den fungerar som förtvätt av sanden. Pump- vattnet kan innehålla en stor mängd föroreningar.

Beroende på driftförhållanden, kan pumpvattnet eller tvätt- vattnet vara mest förorenat. Om det mest förorenade vatten- flödet släpps ut som rejekt och det andra flödet returneras till filtrets inlopp så reduceras rejektflödet avsevärt.

De filter som hittills fått störst användning har en sandpump som drives med tryckluft. Det har visat sig att energikost- naden för tryckluften är avsevärd, att installatíonskostnaden för kompressoranläggningen är hög och att servicekostnaden kan bli mycket hög. 501 901 4 När det nu är möjligt att på ett enkelt och säkert sätt hålla pumpvatten och tvättvatten åtskilda så är det också möjligt att ersätta den tryckluftdrivna sandpumpen med en vatten- strålepump. Försök har visat att det är möjligt att göra en vattenstråledriven sandpump som har avsevärt lägre energi- förbrukning än en tryckluftdriven pump. En vattenpump är mycket billigare, har större livslängd, kräver mycket mindre service, tar mindre utrymme och är tystare än en kompressor.

Fig 2 visar hur ett filter försedd med en vattenstrålepump kan se ut. En vattenpump 15 tar vatten från filtrets inlopps- sida och trycker det genom ett munstycke 22 i bäddens neder- sta del. Vattenstrålen från munstycket driver upp sanden genom röret 5. Sanden faller ner genom tvätten och pump- vattnet går ut över bräddavloppet ll, genom röret 12, och, om vattnet är mycket förorenat, genom en avskiljare 16 där koncentrerade föroreningar uttages genom utloppsröret 17.

Från avskiljaren går vattnet till en behållare 18 med ett bräddavloppsrör 19. Vattnet från tvätten går direkt till behållaren 18 eller, om vattnet är mycket förorenat, först genom avskíljaren 16. Vattnet pumpas från behållaren 18 till filtrets inlopp. Flödet regleras med ventilen 20 så att ett lämpligt rejektflöde avgår genom rör 19 och 20.

Fig 3 visar ett filter lika fig 1 men med skillnaden att vattnet från tanken 18 går direkt till pumpen 15. Rejekt- flödet ur rör 17 och 19 styrs här av höjden på bräddavloppet 9 och 11.

För att förhindra att munstycket 22 sätts igen av förore- ningar eller sand kan det tillverkas av ett elastiskt material, gummi, polyuretan eller liknande. Om någonting fastnar i munstycket så stiger vattentrycket, munstycket utvidgar sig och släpper ut det som fastnat. Strypningen 23 i pumprörets inlopp och det koniska utloppet 24 ökar pumpens verkningsgrad och sänker effektförbrukningen.

Fig 4 visar att man kan placera en tvätt enligt uppfinningen vid sidan av filtertanken när det behövs ett lågt filter.

Detta filter kan också utrustas enligt fig 2 och 3.

Fig 5 visar ett utförande av pumpvattenbehållaren 10.

Behållaren är här utrustad med ett bräddavlopp runt hela omkretsen. Sandutloppshålets genomloppsarea regleras med en reglerkropp 26. Regleringen kan göras automatisk om en uppåt- riktad kraft ansättes mot reglerkroppen. Kraften avpassas så att sanden strömmar jämnt runt reglerkroppens periferi.

Kraften kan åstadkommas av en fjäder 23 eller en flytkropp.

Reglerkroppen kan utformas som flytkropp.

I ovanstående beskrivning används vatten som benämning på den vätska som skall filtreras men uppfinningen kan tillämpas på alla filtrerbara vätskor. Sand används som benämning på alla korniga material sam kan användas som filtermaterial, till exempel natursand, krossat mineral, glaskulor, aktivt kol.

Claims (9)

1. 501 901 01 PATENTKRAV 1, Förfarande vid filtrering av en vätska genom en bädd av kornigt filtermaterial, där bädden rör sig nedåt och där filtermaterial tages ur bäddens nedre del, transporteras till en tvättanordning (7) vars ínloppsdel för filter- material utgöres av ett tvättvätskekärl (8) där vätska och föroreningar från tvättanordningen (tvättvätska) samlas och avleds genom utlopp och där filtermaterialet leds in i tvättanordningen och den vätska som medföljt filter- materialet vid transporten (transportvätskan) avskiljs och avleds, det tvättade filtermaterialet återföres till bäddens ovansída KÄNNETECKNAT av att vätskeflödet från tvättanord- ningen (7) (tvättvätskeflödet) hålls åtskiljt från vätske- flödet som följer med filtermaterialet vid transporten (transportvätskeflödet) av en behållare (10), försedd med avloppsrör (12), placerad i tvättvätskekärlet (8) ovanför tvättanordningen (7), att filtermaterial och transportvätska separeras i behållaren (10), att det avskilda filtermaterial- et faller ned i tvättanordningen genom en öppning (14), att öppningen (14) är avpassad så att filtermaterialet faller symmetriskt ner i tvättanordningen, att vätsketrycken (nivåerna) i tvättvätskekärlet (8) och behållaren (10) hålls lika.

2. , Förfarande enligt föregående krav KÄNNETECKNAT av att nivån hålls lika i tvättvattenbehållaren (10) och i kärlet (8) med hjälp av reglerorgan.

3. , Förfarande enligt föregående krav KÄNNETECKNAT av att reglerorganen utgöres av bräddavlopp.

4. , Förfarande enligt krav 2 KÄNNETECKNAT av att reglerorganen utgöres av reglerventiler.

5. , Förfarande enligt något av föregående krav KÄNNETECKNAT av att tvättvätskeflödet eller transportvätskeflödet återföres till filtrets inloppssida.

6. , Förfarande enligt föregående krav KÄNNETECKNAT av att det återförda flödet ledes genom en partikelavskiljare (16).

7. , Förfarande enligt något av föregående krav KÄNNETECKNAT av att transportvätskeflödet och tvättvätskeflödet återföres till filtrets inloppssida, att minst ett av flödena leds genom en partikelavskíljare.

8. , Förfarande enligt något av föregående krav KÄNNETECKNAT av att transportvätskeflödet eller tvättvätskeflödet eller delar av dessa flöden används till en vätskestråledriven filtermaterialpump.

9. , Förfarande enligt föregående krav KÄNNETECKNAT av att flödet till den vätskestråledrivna pumpen leds genom en par- tikelavskiljare. 501 901 6 10, Anordning vid filtrering av en vätska genom en bädd av kornigt filtermaterial, där bädden rör sig nedåt och där filtermaterial tages ur bäddens nedre del, transporteras till en tvättanordning (7) vars inloppsdel för filtermaterial ut- göres av ett tvättvätskekärl (8) där vätska och föroreningar från tvättanordningen (tvättvätska) samlas och avleds genom utlopp och där filtermaterialet leds in i tvättanordningen och den vätska som medföljt filtermaterialet vid transporten (transportvätskan) avskiljs och avleds, det tvättade filter- materialet återföres till bäddens ovansida KÄNNETECKNAT av att en behållare (10) är placerad i tvättvätskekärlet (8) ovanför tvättanordningen (7), att behållaren är försedd med nivåregleranordning (11) och utloppshål (14) för filter- material, att utloppshålet (14) är placerat mitt över tvätt- anordningens centrumdel (13) och har en area som ger filter- materialet ett symmetrisk flöde ned i tvättanordningen. 11, Anordning enligt föregående krav KÄNNETECKNAT av att nivåregleringsanordningen utgöres av bräddavlopp. 12, Anordning enligt något av föregående krav KÄNNETECKNAT av att nivåregleringsanordningen utgöres av reglerventiler. 13, Anordning enligt något av föregående krav KÄNNETECKNAT av att filtermaterialutloppshålets genomloppsarea kan regleras av en reglerkropp. l4,Anordning enligt krav 13 KÄNNETECKNAT av att regler- kroppen trycks uppåt med en kraft som är avpassad så att filtermaterialet strömmar jämt runt kroppens periferi. 15, Anordning enligt krav 14 KÄNNETECKNAT av att kraften som trycker reglerkroppen uppåt åstadkommes av vätskans lyftkraft. 16, Anordning enligt krav 13 KÄNNETECKNAT av att regler- kroppen utgöres av tvättanordningens centrumdel (13). 17, Anordning enligt något av föregående krav KÄNNETECKNAT av att transportvätskeutloppet eller tvättvätskeutloppet är anslutet till filtrets inlopp. 18, Anordning enligt något av föregående krav KÄNNETECKNAT av att en partikelavskiljare är ansluten till transport- vätskeutloppet eller tvättvätskeutloppet eller till båda utloppen. 19, Anordning enligt krav 18 KÄNNETECKNAT av att partikel- avskiljarens renvätskeutlopp är anslutet till filtrets in- lopp. 20, Anordning enligt krav 18 KÄNNETECKNAT av att partikel- avskiljarens renvätskeutlopp är ansluten till en pump för drivvätska till filtermedíapumpen.