用水过滤设备及其工作方法

技术领域：

本发明涉及一种用水过滤设备及其工作方法。

背景技术：

过滤是水处理的重要工艺，常规滤池主要采用石英砂作为滤料，过滤时，滤水由进水总渠经过进水阀和方孔后，溢过堰口再经侧孔进入V型槽，分别经V型槽和V型槽底的配水孔进入滤池内，待滤水自上而下通过滤料层后，再经过配水系统收集而进入清水池；当出水水质不满足要求或滤层水头损失达到最大值时，滤池需要进行反冲洗，为使滤料层处于悬浮状态，反冲洗气、水经配水系统自下而上穿过滤料层，当气流、水流到达一定强度时，驱动砂粒开始运动，使砂粒之间相互摩擦、碰撞，砂粒表面附着的污泥，在砂粒之间相互摩擦中脱落，这些污泥随着废水向上流动，进入滤池中部的管道上的排污口排走；传统的用水过滤设备一般采用浇筑的方式制成，内部的结构复杂，施工繁琐、制作周期长，灵活性差，使用不便。

发明内容：

本发明针对上述问题进行改进，即本发明要解决的技术问题提供一种用水过滤设备及其工作方法，该用水过滤设备结构简单、制作方便，使用灵活。

本发明用水过滤设备，其特征在于：包括上部具有污水进水口的柱形罐、设在柱形罐内底部的气水反冲室和设在柱形罐内且位于气水反冲室上方的过滤层，所述气水反冲室内设有气、水反冲机构，所述气、水反冲机构包括管壁上具有气洗口及水洗口的下中心管、外围设置有分别与下中心管连通的反冲洗进气管和反冲洗进水管，反冲洗进气管沿其长度方向设有多个气口，所述反冲洗进水管沿其长度方向设置有多个排水口，所述柱形罐内且位于气水反冲室上方设有底面封闭的上中心管，上中心管上设有污水溢流入口，上中心管下侧部设置有伸出气水反冲室的排污管路。

进一步的，上述柱形罐为圆柱形不锈钢罐体，在柱形罐的内壁面且位于污水进水口的旁侧设有一圈的围堰板，所述围堰板与柱形罐内壁面形成环形凹槽，在围堰板的上边缘具有锯齿。

进一步的，上述柱形罐内壁面与上中心管之间设有若干支撑杆。

进一步的，上述过滤层位于柱形罐内壁面与上中心管之间的位置，所述过滤层包括细石英砂滤料层和粗石英砂滤料层。

进一步的，上述气水反冲室与过滤层接触的板面具有过滤孔或安装长柄滤帽。

进一步的，上述上中心管的上端口高于过滤层的上表面。

进一步的，上述反冲洗进气管包括进气环形管以及多个用以连通下中心管与进气环形管的反冲洗进气支管，所述反冲洗进水管包括进水环形管以及多个用以连通进水环形管与下中心管的反冲洗进水支管。

进一步的，上述下中心管侧部设置有伸出气水反冲室的水洗管，所述水洗管端部与水洗口连通；所述下中心管侧部设置有伸出气水反冲室的气洗管，所述气洗管与气洗口连通，所述气洗口位于进水管的水洗口上方。

本发明用水过滤设备的工作方法，其特征在于：所述用水过滤设备包括上部具有污水进水口的柱形罐、设在柱形罐内底部密闭的气水反冲室和设在柱形罐内且位于气水反冲室上方的过滤层，所述气水反冲室内设有气、水反冲机构，所述气、水反冲机构包括管壁上具有气洗口及水洗口的下中心管、外围设置有分别与下中心管连通的反冲洗进气管和反冲洗进水管，反冲洗进气管沿其长度方向设有多个气口，所述反冲洗进水管沿其长度方向设置有多个排水口，所述柱形罐内且位于气水反冲室上方设有底面封闭的上中心管，上中心管的上端设有污水溢流入口，上中心管下侧部设置有伸出气水反冲室的排污管路；过滤工作时，污水从污水进水口进入柱形罐内，待滤水依次经过滤层的层层过滤后进入气水反冲室、反冲洗进水管和下中心管内，最后过滤后的水由下中心管上的水洗管排出。

当过滤结构工作了一段时间后，滤层中的污物达到相当的量时，过滤层过滤阻力增大，造成过滤量减少，此时需要对滤层进行反冲洗工作，将滤层中的污物反冲排出，恢复滤层的过滤能力；反冲洗工作时，首先仅使用高压气对污物进行冲散，然后高压水冲洗、高压气冲一起进行，最后进行仅采用高压水冲洗；仅使用高压气对污物进行冲散时，采用充气设备通过气洗管向内部吹气，气体由下中心管内部依次经反冲洗进气管、气口、气水反冲室及长柄滤帽，气体穿过滤层并将滤层上过滤沉积的杂质冲散；高压水冲洗时，向水洗管通入高压冲洗的水，水流由下中心管内部依次经反冲洗进水管、排水口、气水反冲室及长柄滤帽进入滤层，水流穿过滤层对滤层上过滤沉积的杂质进行水冲洗，高压水冲洗可将水过滤残留的杂质冲洗至上中心管的上端的污水溢流入口，最后由排污管道排出；高压水冲洗、高压气冲一起进行时，即上述两种方式同时进行，即向水洗管通入高压冲洗的水和向气洗管通入高压气。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本装置结构简单，设计合理，使用方便，污水过滤性及反冲洗效果好，生产制作方便、移动灵活，更换维护便利，适用于不同使用场景。

附图说明：

图1是本发明的剖面构造示意图；

图2是图1的局部构造示意图；

图3是气、水反冲机构的立体图；

图4是气、水反冲机构的俯视图；

图5是过滤水的水流示意图；

图6是反冲洗时的水流示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。

本发明用水过滤设备包括上部具有污水进水口1的柱形罐2、设在柱形罐2内底部密闭的气水反冲室3和设在柱形罐2内且位于气水反冲室上方的过滤层4，气水反冲室3内空间是相对密闭的，并非绝对封闭，所述气水反冲室3内设有气、水反冲机构5，所述气、水反冲机构5包括管壁上具有气洗口6及水洗口7的下中心管8、外围设置有分别与下中心管8连通的反冲洗进气管9和反冲洗进水管10，反冲洗进气管9沿其长度方向设有多个气口11，所述反冲洗进水管10沿其长度方向设置有多个排水口12，所述柱形罐2内且位于气水反冲室3上方设有底面封闭的上中心管13，上中心管的上端设有污水溢流入口14，上中心管下侧部设置有伸出气水反冲室的排污管路15，上述柱形罐2与气水反冲室3的外周壁面可以一体制成柱形壳体，在柱形壳体中下部设有横隔板16，以使柱形壳体及其底面和横隔板形成密闭的气水反冲室3，上中心管和下中心管可以是同轴的管体，上中心管和下中心管与横隔板连接的部位均可通过加强筋板进行加固。

过滤工作时，污水从污水进水口进入柱形罐内，待滤水、污水依次经过滤层的层层过滤后进入气水反冲室、反冲洗进水管和下中心管内，最后过滤后的水由下中心管上的水洗管排出。

较佳的是，上述柱形罐为圆柱形不锈钢罐体，采用圆柱形不锈钢罐体制作方便、结构稳定性好，在柱形罐的内壁面且位于污水进水口的旁侧设有一圈的围堰板30，所述围堰板与柱形罐内壁面形成环形凹槽17，在围堰板的上边缘具有锯齿18，在污水从污水进水口1进入罐体后，即流至环形凹槽17内，污水在环形凹槽17内溢满后，从锯齿18从溢流入过滤层4，污水经过过滤层4的过滤后进入气水反冲室3。

为了提高罐体和上中心管的连接强度，上述柱形罐内壁面与上中心管之间设有若干支撑杆31，柱形罐内具有2-4层，每层均布2-4根支撑杆31。

为了制作方便，上述过滤层4是位于柱形罐内壁面与上中心管之间的位置，过滤层4自上而下依次包括细石英砂滤料层19和粗石英砂滤料层20，细石英砂滤料层19的厚度可以为粗石英砂滤料层20厚度的1-8倍。

为了使过滤效果好，上述气水反冲室与过滤层接触的板面（即横隔板16）具有过滤孔或安装过滤器，该过滤器可以选用长柄滤帽27。

为了使排污效果好，上述上中心管的上端口（即污水溢流入口14）高于过滤层的上表面，该上中心管的上端部具有相互连接的正锥壳21和反锥壳22，采用正锥壳21和反锥壳22的设计（上中心管的上端口较小），有利于避免进入上中心管的污水反串外流。

进一步的，为了设计合理，上述反冲洗进气管9包括进气环形管23以及多个用以连通下中心管8与进气环形管23的反冲洗进气支管24，所述反冲洗进水管10包括进水环形管25以及多个用以连通进水环形管与下中心管的反冲洗进水支管26，进气环形管23、进水环形管25呈环形状设在下中心管的外围，进气环形管23、进水环形管25的直径可以不同，且可以位于不同高度位置，反冲洗进气支管24和反冲洗进水支管26均是径向分布，且在圆周方向各均布几个，气口11布设在进气环形管23和反冲洗进气支管24上，排水口12布设在进水环形管25和反冲洗进水支管26上，通过上述设置，可以使滤水或反冲水时，过水更加均匀，在滤水出水时，水依次经过过滤层4、长柄滤帽27、气水反冲室3、排水口12、下中心管8和水洗管排出，而在反冲水时，水依次经过水洗管、下中心管8、排水口12、气水反冲室3、长柄滤帽27和过滤层4。

上述下中心管侧部设置有伸出气水反冲室的水洗管28，所述水洗管端部与水洗口7连通；所述下中心管侧部设置有伸出气水反冲室的气洗管29，所述气洗管与气洗口6连通，所述气洗口位于进水管的水洗口上方，水洗管28和气洗管29均连接有启闭阀门，以控制水或气的通断。

在气洗管29上分支有气洗支管32，该气洗支管32端头连接至环形凹槽17上方，以有利于气冲使污物更易于流入过滤层，也有利于气冲位于过滤层上的污物，在气洗支管32上设有启闭阀。

本发明用水过滤设备的工作方法，所述用水过滤设备包括上部具有污水进水口的柱形罐、设在柱形罐内底部密闭的气水反冲室和设在柱形罐内且位于气水反冲室上方的过滤层，所述气水反冲室内设有气、水反冲机构，所述气、水反冲机构包括管壁上具有气洗口及水洗口的下中心管、外围设置有分别与下中心管连通的反冲洗进气管和反冲洗进水管，反冲洗进气管沿其长度方向设有多个气口，所述反冲洗进水管沿其长度方向设置有多个排水口，所述柱形罐内且位于气水反冲室上方设有底面封闭的上中心管，上中心管的上端设有污水溢流入口，上中心管下侧部设置有伸出气水反冲室的排污管路；溢流入上中心管的污物通过上中心管下侧部的排污管路排出。

当过滤结构工作了一段时间后，滤层中的污物达到相当的量时，过滤层过滤阻力增大，造成过滤量减少，此时需要对滤层进行反冲洗工作，将滤层中的污物反冲排出，恢复滤层的过滤能力；反冲洗工作时，首先仅使用高压气对污物进行冲散，然后高压水冲洗、高压气冲一起进行，最后进行仅采用高压水冲洗；仅使用高压气对污物进行冲散时，采用充气设备通过气洗管向内部吹气，气体由下中心管内部依次经反冲洗进气管、气口、气水反冲室及长柄滤帽，气体穿过滤层并将滤层上过滤沉积的杂质冲散；高压水冲洗时，向水洗管通入高压冲洗的水，水流由下中心管内部依次经反冲洗进水管、排水口、气水反冲室及长柄滤帽进入滤层，水流穿过滤层对滤层上过滤沉积的杂质进行水冲洗，高压水冲洗可将水过滤残留的杂质冲洗至上中心管的上端的污水溢流入口，最后由排污管道排出；高压水冲洗、高压气冲一起进行时，即上述两种方式同时进行，即向水洗管通入高压冲洗的水和向气洗管通入高压气，在最后的仅仅只有水冲时，水流速率可以为之前的两倍。

本发明水过滤设备的过滤周期比现有单纯水冲洗的滤池延长了75%左右，截污水量可提高118%，而反冲洗水的耗量比单纯水冲洗的滤池可减少40%以上，滤池在气冲洗时，由于用鼓风机（接气洗管29）将空气压入过滤层4，因而从以下几方面改善了滤池的过滤性能：①压缩空气的加入增大了过滤层中滤料表面的剪力，从而使得通常水冲洗时不易剥落的污物在气泡急剧上升的高剪力下得以剥落，从而提高了反冲洗效果。②气泡在滤层中运动产生混合后，可使滤料的颗粒不断涡旋扩散，促进了滤层颗粒循环混合，由此得到一个级配较均匀的混合滤层，其孔隙率高于级配滤料的分级滤层，改善了过滤性能，从而提高了滤层的截污能力。③压缩空气的加入，气泡在颗粒滤料中爆破，使得滤料颗粒间的碰撞磨擦加剧，在水冲洗时，对滤料颗粒表面的剪切作用也得以充分发挥，加强了水冲清污的效能。④气泡在滤层中的运动，减少了水冲洗时滤料颗粒间的相互接触的阻力，使水冲洗强度大大降低，从而节省冲洗的能耗。综上所述，气、水反冲洗时，由于气泡的激烈遄动作用，大大加强了污物剥落能力及截污能力；在本设备实际反冲洗时，我们观察到：当反冲时间约5分钟时的滤层污物剥落高达95%以上，因此该设备的反冲洗效果是肯定的。

如果本文中使用了“第一”、“第二”等词语来限定零部件的话，本领域技术人员应该知晓：“第一”、“第二”的使用仅仅是为了便于描述上对零部件进行区别如没有另行声明外，上述词语并没有特殊的含义。

同时，上述本发明如果公开或涉及了互相固定连接的零部件或结构件，那么，除另有声明外，固定连接可以理解为：能够拆卸地固定连接( 例如使用螺栓或螺钉连接)，也可以理解为：不可拆卸的固定连接(例如铆接、焊接)，当然，互相固定连接也可以为一体式结构( 例如使用铸造工艺一体成形制造出来) 所取代(明显无法采用一体成形工艺除外)。

另外，上述本发明公开的任一技术方案中所应用的用于表示位置关系或形状的术语除另有声明外其含义包括与其近似、类似或接近的状态或形状。

本发明提供的任一部件既可以是由多个单独的组成部分组装而成，也可以为一体成形工艺制造出来的单独部件。

最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。