集成式水处理过滤装置

技术领域

本发明涉及水处理技术领域，具体涉及集成式水处理过滤装置。

背景技术

目前公知的水处理大罐过滤装置，它是将过滤材料填装在一个立式的大罐里面，形成一个自上而下的过滤床，原水从大罐顶部的进水口7进入，通过花伞式布水器喷淋在过滤床上，被过滤后的净化水经由大罐底部的爪式集水器从出水口输出。

这种过滤装置存在如下明显的缺陷：

(1)如图14所示，花伞式布水器32难于将原水均匀地分布到整个滤床的每一寸表面上；

(2)如图14及图15所示，爪式集水器33面对一个配属的扇形滤床横截面，不可能做到疏水通量处处均等，同时，其存在滤水盲区36，此处的滤料存在极大浪费；

(3)由花伞式布水器32和爪式集水器33的结构特性就导致了同一个滤床横截面上的过滤负荷不均等，其负荷矢量图呈现为“漏斗”形状，如图16标号35处示意了滤料横截面上所承载的过滤负荷矢量关系，即越靠近中心区域负荷就越大，滤料就会早早失效；越靠近大罐边缘负荷就越小，滤料就会得不到充分利用，如此，假定滤料整体形态为圆柱体，那么，实际发挥作用的区域等效于一圆锥体区域，根据圆柱与圆锥的体积计算公式，等底圆锥的体积是等底圆柱的体积的三分之一，换言之，即2/3的滤料是失效的，仅仅1/3的滤料发挥作用，存在较大的浪费。

额外地，其还存在如下可改进的缺陷：

(1)其布水器和集水器的安装需要高技能人员费力操作，因为它是在大罐内部进行操作的；

(2)过滤材料的更换更是费力，因为它只能从“小罐口”中一点一点地往外掏。

发明内容

本发明的目的在于提供集成式水处理过滤装置，旨在一定程度上改善滤料横截面上的过滤负荷矢量关系，使得截面各处滤料的寿命大致相同，避免滤料的浪费及过滤装置的早早失效。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

集成式水处理过滤装置，包括：

n个等效管式的过滤柱；

上集成盖，其连接各所述过滤柱的上端面，其包括进水口、疏水道及n个布水器，n个所述布水器一一对应设置在n个所述过滤柱的滤料上方，所述疏水道将所述进水口的进水分布至各所述布水器中；

下集成盖，其连接各所述过滤柱的下端面，其包括n个集水器、集水道及出水口，n个所述集水器一一对应设置在n个所述过滤柱的滤料下方，所述集水道汇集各所述集水器的集水并经所述出水口输出。

进一步地，所述n个过滤柱分为3、4、5、7、9五种矩阵分布。

进一步地，还包括支撑腿及集成丝杆；所述上集成盖与所述下集成盖形成卡接所述过滤柱的边缘的密封胶圈槽；所述支撑腿位于所述下集成盖的下方，所述集成丝杆穿过所述上集成盖的边缘、下集成盖的边缘以及支撑腿，将所述上集成盖、n个过滤柱及所述下集成盖联结成开放式的组装系统。

进一步地，所述疏水道对应于各所述过滤柱的进水水道孔的直径等效，以保证各所述过滤柱有着相等的进水量；所述集水道对应于各所述过滤柱的出水水道孔的直径等效，以保证各所述过滤柱有着相等的出水量。

进一步地，所述布水器及所述集水器的直径等于所述过滤柱的内直径。

进一步地，所述布水器及所述集水器呈塔状，其远离滤料的一端为大端，其靠近滤料的一端为小端，其小端及其周面上设有水孔。

采用上述技术方案后，本发明与背景技术相比，具有如下优点：

通过将一个传统大罐设计成多个等效的过滤柱的集合，其滤材的漏斗效应被分散至多个过滤柱中，大幅改善了传统滤罐容易中心过早失效的缺陷，其布水不均的问题得到改善，以及由此导致的滤水盲区也得以缩小提高了滤料的使用率。

附图说明

图1为本发明九柱矩阵式设计的外观示意图；

图2为本发明九柱矩阵式的结构剖视图；

图3为图2中A-A处的横剖视图；

图4为图2中B-B处的横剖视图；

图5为上集成盖示意图；

图6为下集成盖示意图；

图7为上集成盖的进水示意图；

图8为布水器俯视图；

图9为支撑腿仰视图；

图10为三柱矩阵式设计的管式过滤器分布示意图；

图11为四柱矩阵式设计的管式过滤器分布示意图

图12为五柱矩阵式设计的管式过滤器分布示意图；

图13为七柱矩阵式设计的管式过滤器分布示意图；

图14为传统大罐过滤装置的示意图；

图15为传统大罐爪式集水器的示意图；

图16为传统大罐的过滤负荷矢量关系。

附图标记说明：

1.过滤柱、2.上集成盖、3.下集成盖、4.支撑腿、5.集成丝杆、6.紧固丝母、7.进水口、8.出水口、9.布水器、10.滤料、11.密封胶圈槽、12.汇水腔盖螺钉孔、13.布水器螺钉孔、14.疏水道、15.汇水腔、16.疏水道封堵、17.丝杆孔、19.布水器螺钉孔、20.汇水腔盖、21.汇水腔盖螺钉孔、22.角位水道孔、23.正位水道孔、24.中心水道孔、25.支撑腿螺丝孔、26.支撑腿螺钉孔、27.紧固螺钉、28.集水器、29.集水腔、30.集水道、31.传统过滤大罐、32.花伞式布水器、33.爪式集水器、34.过滤负荷示意、35.负荷矢量、36.过滤盲区。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。另外，需要说明的是：

术语“上”“下”“左”“右”“竖直”“水平”“内”“外”等均为基于附图所示的方位或者位置关系，仅仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或者暗示本发明的装置或者元件必须具有特定的方位，因此不能理解为对本发明的限制。

当元件被称为“固定于”或者“设置于”或者“设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者间接连接至该另一个元件上。

除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或者一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或者两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在发明中的具体含义。

实施例

请参考图1-图4所示，本发明公开了集成式水处理过滤装置，其包括：n个等效管式的过滤柱1、上集成盖2、下集成盖3、支撑腿4及集成丝杆5。

其中，将n个等效的过滤柱1平行设置且按一定方式阵式排列，分别用上集成盖2连接各过滤柱1的上端面，用下集成盖3连接各过滤柱1的下端面，使得n个等效的过滤柱1被集成为一个整体。

易于理解，本申请中，各过滤柱1的等效指的是各过滤柱1具有大致相同的过滤能力。具体而言，如图3所示，其具有相当的布水能力，即，其布水器9规格及轮廓一致；如图4所示，其具有相同的滤料截面，从而保障处处过滤通量相等。

请参考图4所示，上集成盖2包括进水口7、汇水腔15、疏水道14及n个布水器9。进水口7用于进水，其通过一汇水腔15将水流分散至疏水道14，进而通过疏水道14一一对应分散至n个布水器9，n个布水器9则一一对应设置在n个过滤柱1的滤料上方，用于向滤料10布水实现过滤。

对应地，请参考图5所示，下集成盖3包括n个集水器28、集水道30、集水腔29及出水口8。其中，n个所述集水器一一对应设置在n个过滤柱1的滤料下方，用于收集过滤后的水，各集水器28汇集的水经过对应于各过滤柱1的集水道30汇集至集水腔29，经出水口8输出。

如此，通过将一个传统大罐设计成多个等效的过滤柱1的集合，其滤材的漏斗效应被分散至多个过滤柱1中，并由于布水不均的问题得以改善，滤水盲区变小，而得到大幅改善，克服了传统滤罐容易中心失效的缺陷提高了滤料的使用率。

应当理解，图1所示的九柱矩阵式设计只是本发明的一个具体示例，本发明还可包括其他任意数量及阵列方式的矩阵结构，如图10所示的即为三过滤柱的矩阵结构，如图11所示的是四过滤柱的矩阵结构，如图12所示的是五过滤柱的矩阵结构，如图13所示的是七过滤柱的矩阵结构。各矩阵结构的原理与九过滤柱的矩阵结构相同，所不同的仅仅是集成盖和支撑腿4的形状不同而已，以及集成装置的产水量不同。

为进一步克服漏斗效应，本申请对疏水道14的疏水及集水道30的集水均进行改进，以使得各罐体的进水与出水流量尽可能地相同。

即，使疏水道14对应于各过滤柱1的进水水道孔的直径等效，以保证各过滤柱1有着相等的进水量；使集水道30对应于各过滤柱1的出水水道孔的直径等效，以保证各过滤柱1有着相等的出水量。

如图7所示的是九柱式矩阵的上集成盖2进水示意图，如图中所示，疏水道14通过各进水水道孔向布水器9供水。其中，角位水道孔22、正位水道孔23及中心水道孔24的孔径是有着严格比例关系的，此比例关系是在理论计算(根据疏水道14的长度，换言之，根据距离汇水腔15的距离确定)的基础上经过反复测定而形成的，由此决定着全部过滤柱1有着相等的水通量。

如图5所示，通过汇水腔盖20封堵汇水腔15，中心水道孔24设置在汇水腔盖20上。如图7所示，中心水道孔24由于距离汇水腔最近，中心水道孔24的孔径最小；正位水道孔23距离汇水腔15的距离相对较远，因此，正位水道孔23的孔径相对较大；角位水道孔22由于距离汇水腔15最远，因此，角位水道孔32的孔径最大。下集成盖3的出水原理与上集成盖2的进水原理一致，本发明不再赘述。

为彻底根绝漏斗效应，彻底克服了传统滤罐容易中心过早失效的缺陷，使其布水不均的问题得到根除，以及由此导致的滤水盲区问题不复存在，本发明中，还对布水器9与集水器28进行优化。请参考图2所示，布水器9及集水器28的直径等于过滤柱1的内直径。应当理解，此处所述的直径等于并非严格意义上的相等，布水器9及集水器28与过滤柱1之间可存在安装所必须的安装间隙或其他合理间隙。如此，布水器9及集水器28即获得了近乎过滤柱1截面的尺寸，这种等通径的设计避免了通水盲区。

此外，本发明优选地将布水器9及集水器28设计为塔状，即，使其远离滤料的一端为大端，使其靠近滤料的一端为小端，请参考图7及图8所示，其小端及其周面上设有水孔。其目的是尽可能增加水通量，减少区域阻力而免于产生偏流。

本实施例中，布水器9和汇水腔盖20也是采用工程塑料注塑加工而成的，通过汇水腔盖螺钉孔21把汇水腔盖20安装在上集成盖2上，再通过布水器螺钉孔13把布水器9安装在上集成盖2上，目的是为了避免松动脱落而泄漏滤料。下集成盖3与集水器28之间的连接原理与上集成盖2与布水器9之间的连接原理一致，在此不作赘述。

为便于安装，请参考图2、图5及图6所示，上集成盖2与下集成盖3形成密封胶圈槽11，过滤柱1采用通用的PVC塑料管材即可，其竖直立在下集成盖3的密封胶圈槽11上，从过滤柱1的上口填入滤料，再将上集成盖2的密封胶圈槽11适配于过滤柱1的上边缘扣合，最后通过集成丝杆5依次穿过上集成盖2、下集成盖3及支撑腿4上的丝杆孔后即可将上集成盖2、n个过滤柱1、下集成盖3及支撑腿4联结成开放式的组装系统。此番操作都是以开放式形式进行组装的，若更换滤料10时也是拆卸开即可方便操作。

更具体地，支撑腿4采用工程塑料注塑加工而成，其上有两种工艺孔：支撑腿螺钉孔26，用于将支撑腿4预先安装在下集成盖3上，以便于在下集成盖3上竖立过滤柱1，进一步增强支撑腿4与下集成盖3的安装牢固度。

本实施例中，上集成盖2、下集成盖3采用一致设计，其采用工程塑料注塑加工而成。密封胶圈槽11、汇水腔盖螺钉孔12、布水器螺钉孔19、疏水道14、汇水腔15、疏水道封堵16、丝杆孔17，这些功能结构都是一次性注塑而完成的，其中疏水道封堵16是在注塑后用塑料胶粘接上的(集水道30同理，在此不做赘述)。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。