NL2001166C2 - Inrichting voor het reinigen van een vloeistof middels een filterbed alsmede werkwijze voor het bepalen van de mate van beweging van het filterbed. - Google Patents

Description

Inrichting voor het reinigen van een vloeistof middels een filterbed alsmede werkwijze voor het bepalen van de mate van beweging van het filterbed.

5 De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor het reinigen van een vloeistof, waarbij de inrichting omvat: een vat; een filterbed met granulair filtermateriaal, zoals zand, waarbij het filterbed in het vat is voorzien; 10 een transportsysteem ingericht om, tijdens bedrijf, filtermateriaal van het filterbed in beweging te brengen; en een sensorsysteem.

Een dergelijke inrichting, zoals een zandbedfïlterreactor, voor het reinigen van een 15 vloeistof is algemeen bekend. De te reinigen vloeistof wordt door het zandbed heen geleid en het filtermateriaal wordt middels een transportsysteem in beweging gebracht. Het in beweging brengen van het filtermateriaal komt vaak neer op het rondcirculeren van het filtermateriaal door het bed, bijvoorbeeld door filtermateriaal van onderuit het bed naar de bovenzijde van het bed te voeren en daar te deponeren, al of niet na 20 behandeling van het filtermateriaal, waarna dit naar beneden zakt doordat het van onderuit het bed naar boven voeren van filtermateriaal blijft doorgaan. Dergelijke inrichtingen worden ondermeer gebruikt voor het reinigen van industrieel en huishoudelijk afvalwater. Het is bij een dergelijke inrichting als zodanig niet onbekend om een sensorsysteem te gebruiken voor het meten van bepaalde grootheden, zoals 25 bijvoorbeeld de temperatuur of samenstelling van de vloeistof in de inrichting.

Bij dergelijke inrichting is het van belang dat de reinigingswerking gecontroleerd en zo nodig bijgeregeld wordt, in het bijzonder is het regelmatig gewenst dat de reinigingswerking constant blijft. Het is in dit verband ook bekend dat het hierbij van 30 belang is dat beweging van het filterbed constant blijft. Het kan echter gebeuren dat de bewegingssnelheid van het filtermateriaal in het vat plotseling afwijkt, en dat dit niet direct wordt waargenomen door de operator. Het is uit de stand van de techniek bekend om de beweging van het filterbed periodiek te monitoren door hier een vertikale 2 meetstok in te steken en te kijken hoe snel de meetstok in het bewegende filterbed naar beneden zakt.

Uit FR 2373319 is een vat bekend waarin een granulair filtermateriaal op een bepaalde 5 plaats wordt vastgehouden. Fluïdum wordt door het filtermateriaal geleid. Een vibratie-eenheid is aangebracht op het vat. Terwijl fluïdum in het vat wordt gefilterd, wordt een voorafbepaalde trilling op het fluïdum overgebracht. De voorafbepaalde trilling (frequentie, amplitude, dimensie) is afgestemd op het filtermateriaal. De vibrerende filtratie leidt tot een verbetering. Ook wordt het filtermateriaal vibrerend gereinigd. Een 10 sensor is niet aanwezig. De opgewekte vibratie wordt niet gemeten. Ook US 5308479 beschrijft een inrichting met filterbed, waarbij een vibratie-eenheid het filteren ondersteunt.

Uit RU 2283788 is een zandstrooier bekend. Met een ultrasone sensor wordt de 15 aanwezigheid van zand in de voorraad gemeten. Uit JP 2006-047096 is een hopper bekend. De hopper heeft een trillingssensor die is ingericht om ballast of zand te onderscheiden.

De onderhavige uitvinding heeft nu tot doel het verschaffen van een inrichting volgens 20 de aanhef van conclusie 1, waarin het mogelijk is de beweging van het filterbed, in het bijzonder de snelheid van bewegen van het filterbed, ononderbroken te monitoren. Dit maakt het mogelijk dat de operator zeer snel kan ingrijpen wanneer een beweging van het filterbed verandert of anderszins afwijkt van een beoogde beweging.

25 Voomoemd doel wordt volgens de uitvinding bereikt door het verschaffen een inrichting voor het reinigen van een vloeistof, waarbij de inrichting omvat: een vat; een filterbed met granulair filtermateriaal, zoals zand, waarbij het filterbed in het vat is voorzien; 30 een transportsysteem ingericht om, tijdens bedrijf, filtermateriaal van het filterbed in beweging te brengen; een sensorsysteem; met het kenmerk, 3 dat het sensorsysteem omvat: een contactlichaam dat contact heeft met het filtermateriaal in het filterbed; een trillingssensor verbonden met het contactlichaam voor het waarnemen van trillingen van dat contactlichaam; 5 waarbij de trillingssensor is ingericht voor het afgeven van een signaal dat afhankelijk is van de door de sensor waargenomen trillingen.

De uitvinding berust op het inzicht dat, wanneer een contactlichaam zo met het filterbed is verbonden dat dit lichaam fysiek contact heeft met de bewegende 10 granulaatdeeltjes van het filtermateriaal, er trillingen, in hoofdzaak akoestische geluidsgolven, opgewekt worden door het langs het contactlichaam bewegen van het granulair filtermateriaal. Deze trillingen zijn waarneembaar middels een met het contactlichaam verbonden trillingsensor. Teneinde de operator of een geautomatiseerd besturingsysteem te informeren is de trillingsensor ingericht voor het afgeven van een 15 signaal dat afhankelijk van de door de sensor waargenomen trillingen. Wanneer de beweging van het filterbed verandert zal de sensor andere trillingen waarnemen en het door de sensor uitgezonden signaal veranderen. Het is hierbij in principe mogelijk om de door de sensor waargenomen trillingen te relateren aan de mate van beweging van het filterbed.

20

Alhoewel het meten van een trilling in zijn algemeenheid bekend is, is het meten van trillingen opgewekt door filtermateriaal niet bekend en ligt het op basis van de stand van de techniek niet voor de hand de trilling te meten en laat staan de gemeten trilling te gebruiken voor het bepalen van bewegingen van het filterbed.

25

Het contactlichaam kan als zodanig op verschillende manieren zijn uitgevoerd.

Volgens een nadere uitvoeringsvorm omvat het contactlichaam de wand van het vat. De trillingsensor is dan op de wand van het vat, in het bijzonder aan de buitenzijde van het 30 vat, voorzien en meet de trillingen in de wand van het vat. Omdat de wand van het vat als het ware het gehele filterbed bestrijkt wordt aldus een gemiddelde waarde voor het gehele filterbed waargenomen.

4

Volgens een andere uitvoeringsvorm omvat het contactlichaam een in het filterbed gestoken staaf. Middels een dergelijke staaf is de beweging van het granulair filtermateriaal ter plaatse van de staaf te meten. Men kan aldus lokaal in het filterbed meten. Men kan hierbij eventueel meerdere van deze staafvormige contactlichamen 5 gebruiken. Voorts is het heel goed mogelijk om een contactlichaam in de vorm van een staaf te gebruiken tegelijk met het gebruik van de wand van het vat als contactlichaam.

Teneinde middels een dergelijke staaf gelokaliseerd op een willekeurige plaats in het filterbed de beweging van het filtermateriaal op die plaats te kunnen waarnemen is het 10 volgens de uitvinding van voordeel wanneer de staaf zich uitstrekt door een mantelbuis die evenwijdig aan de staaf verloopt, die de staaf op afstand omgeeft en die in het filterbed steekt, waarbij het ene eind van de staaf uit de mantelbuis uitsteekt en in het filterbed ligt, en waarbij de trillingsensor bij het andere eind van de staaf is voorzien.

De mantelbuis schermt hierbij de staaf over een (groot) deel van de lengte daarvan af 15 van het filtermateriaal zodat alleen het eind van de staaf, op een nader te bepalen locale plaats, in het filterbed met het filterbedmateriaal in contact is en dus aan trillingen onderworpen wordt. Het is hierbij in het bijzonder van voordeel wanneer de mantelbuis de door de sensor waarneembare trillingen minder goed geleidt dan de staaf. In dit verband is het van voordeel wanneer de staaf is vervaardigd van een metaal en de 20 mantelbuis is vervaardigd van een kunststof, zoals polypropyleen.

Voor het waarnemen van de beweging van het granulair filtermateriaal is het volgens de uitvinding in het bijzonder van voordeel, wanneer de trillingsensor gevoelig is voor trillingen met een frequentie van ten minste 50 kHz. De door het granulair 25 filtermateriaal, in het bijzonder zand, bij contact met het contactlichaam voortgebrachte trillingen blijken in het bijzonder hoogfrequent te zijn. Het is in dit verband van verder voordeel wanneer de trillingsensor gevoelig is voor trillingen in het bereik van 50 kHz tot 300 kHz. Teneinde van andere bronnen afkomstige trillingen buiten beschouwing te laten en aldus storingen of ruis in het door de trillingsensor afgegeven signaal tegen te 30 gaan, is het volgens de uitvinding van voordeel wanneer het sensorsysteem een filter omvat dat trillingen met een frequentie lager dan ongeveer 50 kHz tegenhoudt. Aanvullend kan het sensorsysteem eventueel ook een filter omvatten dat trillingen met een frequentie hoger dan 300 kHz tegenhoudt.

5

Volgens een verdere uitvoeringsvorm is het van voordeel wanneer het transportsysteem een liftpijp omvat die met een onderste eind in het filterbed ligt en met het bovenste eind boven het filterbed uitsteekt. Dergelijke liftpijpen zijn bekend. Doorgaans wordt 5 daarbij dan een gas bij het ondereind van de liftpijp ingeblazen zodat er in de liftpijp een gaslift ontstaat. Daartoe zal doorgaans een gastoevoer bij het benedeneind van de liftpijp voorzien zijn. Zoals op zich uit de stand van de techniek bij een gaslift bekend, zal het hierbij kunnen voorkomen dat om de liftpijp heen een tweede pijp, buitenpijp genoemd, ligt met tussen die buitenpijp en de liftpijp een tussenruimte waarbij in het 10 bijzonder vloeistof naar beneden kan worden gevoerd om bij het ondereind van de liftpijp het in de liftpijp omhoogkomen van filtermateriaal te vergemakkelijken.

Volgens een verdere uitvoeringsvorm van de uitvinding heeft het vat onderin een zone met een vernauwend bodemdeel, en ligt het ondereind van de liftpijp in die zone met 15 het vernauwende bodemdeel. Dit vernauwende bodemdeel draagt bij aan het naar het benedeneind voeren van het door de liftpijp omhoog te voeren filtermateriaal.

Volgens de uitvinding is de trillingssensor op voordelige wijze verbonden met een verwerkingsinrichting. Zo’n verwerkingsinrichting kan bij voorbeid een weergave-20 inrichting zijn, zoals een monitor of luidspreker voor het weergeven van het door de sensor afgegeven signaal. Zo’n verwerkingsinrichting kan ook een computer zijn voor het opslaan van het signaal of aansturen van de inrichting op basis van het signaal.

Volgens een verder aspect heeft de uitvinding betrekking op een werkwijze voor het 25 bepalen van de mate van de beweging van het filterbed met granulair filtermateriaal waarbij gebruik wordt gemaakt van een contactlichaam dat contact heeft met het filtermateriaal in het filterbed, en waarbij de mate van beweging van het filtermateriaal bepaald wordt door waarneming van de door beweging van het granulair filtermateriaal veroorzaakte trillingen van dat contactlichaam. Voordelen van de werkwijze volgens de 30 uitvinding zullen duidelijk zijn uit de voorgaande toelichting op de inrichting volgens de uitvinding.

6

De onderhavige uitvinding zal in het navolgende aan de hand van een in de figuur getoond voorbeeld nader worden toegelicht.

In de figuur is met 1 aangeduid een vat met daarin een bed 2 van filtcrmateriaal, in dit 5 geval zand, zoals filterzand en/of kwartszand en/of granaatzand. Het vat 1 is gevormd uit een cilindrisch gedeelte met aan de onderzijde een conisch gedeelte. De bovenzijde van het vat is open maar dit kan ook gesloten zijn.

In het midden van het vat 1 bevindt zich een transportsysteem ingericht voor het, in 10 bedrijf, in beweging brengen van het filtermateriaal van het filterbed. Het transportsysteem is hier uitgevoerd als gaslift. Alhoewel de gaslift ook uit een enkele liftpijp 26 kan bestaan is in dit geval rondom de liftpijp 26 een tweede pijp 3, buitenpijp genoemd, voorzien. Deze buitenpijp 3 strekt zich uit tot bij het ondereind 27 van de liftpijp 26, doch eindigt in het bijzonder op enige afstand boven dat ondereind 27.

15 Onder het ondereind 27 is een gasinblaasmondstuk 28 voorzien via welke gas wordt ingeblazen. Het gas gaat de liftpijp 26 in, ten gevolge waarvan het soortelijk gewicht van het fluïdum in de liftpijp 26 afneemt en omhoog gestuwd wordt. Via de ruimte 39 tussen de liftpijp 26 en de buitenpijp 3 wordt vloeistof naar het benedeneind 27 van de liftpijp gevoerd. Dit bevordert het in een gefluïdiseerde staat brengen van het granulair 20 filtermateriaal bij het ondereind van de liftpijp 26, waardoor dit filtermateriaal gemakkelijker omhoog gevoerd kan worden.

Ongeveer halverwege de hoogte van het vat 1 bevindt zich rondom de liftpijp 26 en de pijp 3 nog een mantel 4 die is verbonden met een toevoerbuis 5 voor te reinigen (ook 25 wel influent genoemd), die bij 6 wordt toegevoerd. Aan de onderzijde van de mantel 4 is een veelheid verdeelkanalen 7 voorzien, die bijvoorbeeld stervormig opgesteld kunnen zijn en een U-vormige dwarsdoorsnede, die naar beneden toe open is, kunnen hebben. Via deze verdeelkanalen 7 kan dan de te reinigen vloeistof in het filterbed verdeeld worden.

Onder de verdeelkanalen 7 is nog een conische mantel 8 voorzien. Deze dient voor het geleiden van het zand (of ander filtermateriaal), zodat te allen tijde een homogene circulatie van het zand (of andere filtermateriaal) wordt bereikt.

30 7

Rondom het boven het bed 2 van filtermateriaal uitstekende gedeelte van de liftpijp 26 en omgevende pijp 3 is nog een mantel 9 voorzien. De binnenzijde van deze mantel 9 en de buitenzijde van de buitenpijp 3 zijn alternerend voorzien van ribben met aan de 5 bovenzijde een schuin naar beneden verlopend vlak. Deze ribben maken het mogelijk dat door de liftpijp 26 omhoog gevoerd filtermateriaal via de ruimte 29 tussen de mantel 9 en de buitenste pijp 3 naar beneden zakt terwijl via dezelfde tussenruimte 29 vloeistof omhoog kan komen. De liftpijp 3 mondt uit in een tank 10, waarin een afVoerpijp 11 uitmondt waarvan het inlaateind 30 als overloop fungeert voor zich in het 10 vat 10 bevindende vloeistof. Aldus is slib en ander vuil via de afvoerpijp 11 af te voeren.

Gereinigde vloeistof kan via overlooprand 31 in de afvoer 12 stromen voor afvoer uit het vat 1.

15

De inrichting afgebeeld in figuur 1 is verder voorzien van twee sensorsystemen volgens de uitvinding. Deze twee sensorsystemen kunnen in combinatie met elkaar als ook geheel los van elkaar worden toegepast.

20 Het eerste sensorsysteem omvat de wand 37 van het vat 1 als contactlichaam en een aan de buitenzijde tegen de wand 37 voorziene trillingsensor 32 waarmee de trillingen waarneembaar zijn die veroorzaakt worden door langs de binnenzijde van de wand 37 bewegende granulaire deeltjes van het filtermateriaal. Deze sensor 32 geeft een signaal af dat afhankelijk is van de door de sensor waargenomen trillingen. Dit signaal wordt 25 middels signaalleiding 36 doorgevoerd naar weergaveinrichting, zoals een luidspreker 33 die een geluidsignaal afgeeft. Het zal duidelijk zijn het geluidsignaal een bewerking (zoals een gefilterd signaal) van het waargenomen signaal kan zijn.

Het tweede sensorsysteem omvat een staaf 21 die in het filterbed 2 is gestoken en die 30 omgeven is door een mantelbuis 22. De staaf 21 is in het bijzonder van metaal en de mantelbuis 22 is in het bijzonder van polypropyleen of HDPE. De mantelbuis 22 schermt de staaf 21 over een gedeelte van de lengte af zodat alleen het uit de mantelbuis 22 uitstekende ondereind 38 van de staaf 21 als effectief contactlichaam 8 fungeert. Dit ondereind 38 kan bijvoorbeeld 10 tot 50 cm, zoals 30 cm lang zijn. De mantelbuis 22 is middels een arm 40 opgehangen aan in dit geval de wand van het vat 1. De staaf 21 is bevestigd aan een plaat 23, bijvoorbeeld middels een lasverbinding 24. Boven op de plaat 23 is een trillingsensor 25 voorzien. Deze trillingsensor geeft een 5 signaal af dat afhankelijk is van door de sensor waargenomen trillingen.

De kunststof mantelbuis 22 geleidt trillingen in het bijzonder minder goed dan de staaf 21 zelf. De mantelbuis 22 schermt de staaf 21 over een groot gedeelte van de lengte af van de omgeving, in het bijzonder het zand of andere filtermateriaal, zodat aldaar wordt 10 voorkomen dat de staaf 21 wordt onderworpen aan trillingen afkomstig uit de omgeving. Dit minimaliseert aldus storingen. Door de bevestiging van de arm 40 aan de kunststof mantelbuis op een afstand H van tenminste 10 cm, zoals ongeveer 15 cm, te voorzien wordt bereikt dat vanuit de omgeving via de arm aan de mantelbuis overgedragen trillingen de plaat 23 en trillingssensor 25 nauwelijks of niet bereiken. De 15 kunststof mantelbuis fungeert hierbij dus als een trillingsisolator.

Het door de trillingssensor afgegeven signaal wordt middels een signaalleiding 35 naar een verwerkingsinrichting zoals een weergave inrichting, bijvoorbeeld een monitor 34, gevoerd. De operator kan dan op de monitor 34 visueel een signaal waarnemen dat 20 representatief is voor de beweging van het fïlterbedmateriaal. Wanneer daar een verandering in optreedt, is dit te zien op de monitor, zoals schematisch in de monitor 34 is afgebeeld. De operator kan dan vervolgens handelen om een bepaald gewenste toestand in het vat weer te herstellen.

25 Het zal duidelijk zijn dat de luidspreker 33 ook een monitor 34 kan zijn en dat omgekeerd de monitor 34 ook een luidspreker 33 kan zijn. Ook een andere weergave-inrichting dan luidspreker of monitor is volgens de uitvinding mogelijk, bijvoorbeeld lampen, leds, een waarschuwingslicht of een printer. Voorts zal het duidelijk zijn dat de signaalleidingen 35 en 36 ook naar een regelcomputer kunnen leiden die geheel 30 geautomatiseerd de regeling van de inrichting nader aanstuurt.

De gebruikte trillingsensor is in het bijzonder gevoelig voor een hoogfrequent geluidspectrum liggend in het bereik van ongeveer 50 kHz tot 300 kHz. Het is in dit 9 bereik van trillingen dat het bewegend granulair materiaal, zoals zand, dat langs de staaf 21 schuurt en/of langs de wand 37 van het vat 1 schuurt, akoestische geluidsgolven uitzendt. Door in het bijzonder filters toe te passen die trillingen lager dan 50 kHz en/of trillingen hoger dan 300 kHz wegfilteren (dus niet doorlaten) is het 5 mogelijk de kwaliteit van de metingen ongevoelig te maken voor verontreiniging door andere geluiden. Een dergelijke filter kan een electronisch filter zijn, maar kan ook in de sensor geïntegreerd zijn, bijvoorbeeld doordat het gebruikte type sensor alleen gevoelig is voor trillingen in een bepaald frequentiebereik. In het geval van in het bijzonder het tweede sensorsysteem, zorgt de mantelbuis voor een akoestische isolatie 10 tussen de rest van de constructie en de metaalplaat 23/sensor 25.

Claims (10)

1] Inrichting voor het reinigen van een vloeistof, waarbij de inrichting omvat: een vat (1); 5 een filterbed (2) met granulair filtermateriaal, zoals zand, waarbij het fïlterbed (2) in het vat (1) is voorzien; een transportsysteem ingericht om, tijdens bedrijf, filtermateriaal van het filterbed in beweging te brengen; een sensorsysteem; 10 met het kenmerk, dat het sensorsysteem omvat: een contactlichaam (21,37) dat contact heeft met het filtermateriaal in het filterbed (2); een trillingssensor (25,32) verbonden met het contactlichaam (21,37) voor het 15 waarnemen van trillingen van dat contactlichaam (21,37); waarbij de trillingssensor (25,32) is ingericht voor het afgeven van een signaal dat afhankelijk is van de door de sensor waargenomen trillingen.

2] Inrichting volgens conclusie 1, waarbij het contactlichaam de wand (37) van het 20 vat (1) omvat.

3] Inrichting volgens conclusie 1 of 2, waarbij het contactlichaam een in het filterbed (2) gestoken staaf (21) omvat. 25

4] Inrichting volgens conclusie 3, waarbij de staaf (21) zich uitstrekt door een mantelbuis (22) die evenwijdig aan de staaf (21) verloopt, die de staaf (21) op afstand omgeeft en die in het filterbed (2) steekt, waarbij het ene eind (38) van de staaf uit de mantelbuis uitsteekt en in het filterbed ligt, en waarbij de trillingssensor (25) bij het 30 andere eind van de staaf is voorzien.

5] Inrichting volgens conclusie 4, waarbij de mantelbuis (22) de door de sensor (25) waarneembare trillingen minder goed geleid dan de staaf (21).

6] Inrichting volgens conclusie 5, waarbij de staaf (21) is vervaardigd van een metaal en de mantelbuis (22) is vervaardigd van een kunststof, zoals een polypropyleen. 5

7] Inrichting volgens een der voorgaande conclusies, waarbij de trillingssensor (25.35) gevoelig is voor trillingen met een frequentie van tenminste 50kHz.

8] Inrichting volgens conclusie 7, waarbij de trillingssensor (25,35) gevoelig is voor 10 trillingen in het bereik van 50 kHz tot 300kHz.

9] Inrichting volgens conclusie 7 of 8, waarbij het sensorsysteem een filter omvat dat trillingen met een frequentie lager dan ongeveer 50 kHz tegenhoudt. 15 10] Inrichting volgens een der voorgaande conclusies, waarbij het transportsysteem een liftpijp (26) omvat die met een onderste eind (27) in het fïlterbed (2) ligt en met een bovenste eind boven het fïlterbed (2). 11] Inrichting volgens conclusie 10, waarbij het vat (1) onderin een zone met een 20 vernauwend bodemdeel heeft, en waarbij het ondereind (27) van de liftpijp (26) in die zone met het vernauwende bodemdeel ligt. 12] Inrichting volgens conclusie 10 of 11, waarbij het transportsysteem een gaslift omvat, waarvan de liftpijp (26) deel uitmaakt. 25 13] Inrichting volgens een der voorgaande conclusies, waarbij de trillingssensor (25.35) is verbonden met een verwerkingsinrichting, zoals een monitor (34) of luidspreker (33) voor het weergeven van het door de sensor afgegeven signaal of zoals een computer voor het opslaan van het signaal of aansturen van de inrichting op basis 30 van het signaal. 14] Werkwijze voor het bepalen van de mate van de beweging van een fïlterbed (2) met granulair filtermateriaal, waarbij gebruik wordt gemaakt van een contactlichaam (21,37) dat contact heeft met het filtermateriaal in het fïlterbed (2), en waarbij de mate van beweging van het filtermateriaal bepaald wordt door waarneming van de door beweging van het granulair filtermateriaal veroorzaakte trillingen van dat 5 contactlichaam (21,37). 15] Werkwijze volgens conclusie 14, waarbij trillingen met een frequentie hoger dan 50 kHz worden waargenomen.

10 16] Werkwijze volgens conclusie 14 of 15, waarbij trillingen met een frequentie lager dan 50 kHz worden genegeerd, bijvoorbeeld weggefilterd.