专利名称：气垫层稳压布水、布气独立滤头及其应用方法
技术领域：
本发明涉及一种水处理设备的布水布气装置。
背景技术：
目前运行的较为先进的曝气生物滤池一般采用V型滤池构造，曝气系统和反冲洗配气分为两个独立的系统。曝气系统安装专用管道和曝气头，反冲洗的气冲洗和气水混合冲洗的布气则采用滤头、滤板。1、V型曝气生物滤池的过滤、曝气工艺
原水通过进水渠道的布水孔均勻流入滤池，利用水重力作用，渗透穿过滤料层，经安装在滤板上的滤头上开的空隙及滤头杆，流入滤池底部的集水池，通过滤后出水管道流出。在滤水的同时，压缩空气经曝气供气管道进入安装在滤头上方的曝气支管并通过安装在支管上的曝气头以小气泡的状态通过上部的滤料层，为滤池生物氧化降解工作的菌类提供氧气。2、V型曝气生物滤池的反冲洗工艺
随着滤池过滤时间的延续，滤层中的空隙逐渐被菌类形成的新生长的生物固体和原水中的悬浮物堵塞，滤池滤速下降水头损失增加，为保证滤池能够正常工作，当水头损失达到一定程度时，需对滤池进行反冲洗。滤池反冲洗时，先关闭曝气管道阀门停止曝气，同时关闭进水闸板让进入池内的原水继续过滤，待池内水位降至V型排水槽顶部一下时关闭滤后水出水阀。然后通过启动风机、反冲泵并开关相应的反冲洗气、余气释放以及反冲洗水控制阀门按气冲洗、气水混合冲洗和水冲洗3个阶段对滤池进行反冲。当气水混合冲洗和水冲洗时，打开排水阀将反冲水和滤池内集聚的污物排出。在进行气冲洗和气、水混合冲洗时，集水池上部滤板下形成一个气垫层稳压，稳压后的压缩空气通过滤头帽上边的缝隙排气，以小气泡的状态通过上部的滤料层使滤料层膨胀，通过滤料颗粒的碰撞有效去除悬浮物和脱落的生物膜。传统方法中，曝气头和滤头、进气管与反冲洗气管独立设置既增加了建设投资又增加了施工难度。另外，在曝气工艺中，曝气头(曝气穿孔管或曝气器)直接由曝气管道供气没有稳压设施会影响曝气质量。同时，由于传统的曝气生物滤池在反冲洗时仅在滤板底部形成一个气垫层，滤池在气、气水反冲洗时气压不够稳定也会影响滤池的反冲洗效果。
发明内容
本发明的目的是提供一种气垫层稳压布水、布气独立滤头及其应用方法，要解决简化滤池结构，保证曝气、反冲洗质量，提高工作效率的问题。为实现上述目的，本发明采用如下技术方案
一种气垫层稳压布水、布气独立滤头，包括滤头帽、滤头帽底板、滤头杆、过滤网和预埋
管套；所述滤头帽圆拱形，其顶部有滤头帽余气释放孔，其腰部开有上布气孔和下布气孔； 所述滤头帽底板上开有布水孔；
所述滤头杆上部设有滤头杆安装螺纹，杆内设有滤头杆布水管；滤头杆布气管贴附在滤头杆布水管一侧的管内壁上，滤头杆布水管下部长度大于滤头杆布气管，滤头杆布气管中部开有滤头杆余气释放孔，下部外侧管壁上开有竖向布气管进气缝； 所述滤头过滤网可加装在布水管的管底；
所述滤头预埋套管为管箍状，下部呈倒喇叭口状，内有螺纹和滤头杆上的螺纹同一模数。所述滤头帽的腰部有一圈上布气孔和一圈下布气孔。所述滤头杆布水管上端与滤头帽底板上平面取平，滤头杆布气管上端高于滤头帽上布气孔。所述预埋管套的内壁上半部有螺纹，预埋管套的外壁有凸缘。一种应用所述气垫层稳压布水、布气独立滤头的生物滤池，所述气垫层稳压布水、 布气独立滤头安装在滤池的滤板上，滤头帽底板下平面与滤板之间有一过水间隙，滤头杆头部下方滤头杆安装螺纹与预埋在滤板内的预埋管套形成可调节连接固定，滤头杆余气释放孔位于预埋套管的喇叭口内，滤池滤板下部集水区的一侧滤池壁与反冲洗进水管、滤后出水管和曝气量控制阀、反冲洗气量控制阀出口管道连通。所述气垫层稳压布水、布气独立滤头的应用方法，步骤如下
曝气、过滤工况进入集水区的压缩空气在其顶部形成滤池气垫层，随着气量的增加气垫层厚度不断增加当达到滤头杆布气管的下方的布气管进气缝时，压缩空气通过布气管进气缝、滤头杆布气管的上端口进入滤头帽的顶部，在滤头帽的上部形成第二个气垫层一滤头帽气垫层，随着气量的增加滤头帽气垫层的厚度不断增加，当达到上布气孔以下时，压缩空气通过上布气孔流出形成曝气气流，以曝气气泡状态进入滤料层为滤池生物氧化降解工作的菌类提供氧气，同时，通过滤料层过滤后形成的滤后水流通过滤头帽底板上的布水孔进入滤头帽，然后经滤头杆上的滤头杆布水管流入滤池集水区，经滤后出水管流出；
反冲洗工况气冲洗阶段，压缩空气供气管、反冲洗气量控制阀进入滤池下部的集水区，并在集水区顶部形成滤池气垫层，当气垫层达到一定厚度后通过滤头杆上的布气管进气缝进入滤头，并在其滤头帽上形成滤头帽气垫层，当滤头帽气垫层的厚度达到下布气孔以下时，从上布气孔、下布气孔中流出，形成反冲洗反冲洗气流和，均以反冲洗气泡状态进入滤池的滤料层以达到气冲洗滤料的目的，由于滤池反冲洗时的气量约为曝气量的3-4 倍，故形成的滤池气垫层和滤头帽气垫层都比曝气时形成的气垫层要厚的多；
气、水混合冲洗阶段，反冲洗气的工作情况和气冲洗阶段相同，此时，反冲洗水经反冲洗管道进入集水池，在水压作用下通过滤头杆布水管进入滤头帽，通过滤头帽底板上的布水孔流出，穿过滤料层形成反冲洗水流；
水冲洗阶段，反冲洗气量控制阀关闭，集水区上部气垫层和滤头杆、滤头帽内存的余气会通过滤头杆余气释放孔和滤头帽余气释放孔释放掉，以避免形成气阻，此时，集水区和滤头内将全部充满水，当反冲洗水经反冲洗管道进入集水池后，在水压作用下通过滤头杆布水管、滤头杆布气管进入滤头帽，通过滤头帽底板上的布水孔流出形成反冲洗水流，经滤料层流入反冲洗排水渠，水冲洗时滤头帽上的上布气孔、下布气孔和滤头帽余气释放孔也会有少量的反冲洗水流流出，由于其孔径很小，水流量也很小。与现有技术相比本发明具有以下特点和有益效果
本发明采用上、下两排气孔，上排气孔在滤池曝气、过滤工况时作为曝气孔使用，在气和气、水混合反冲洗时又兼作反冲气孔使用。下排气孔仅在气和气、水混合反冲洗时作反冲气孔使用。滤头帽的上部可以生成一个根据进气量大小改变厚度的稳压气垫层以保证曝气和反冲洗气压的稳定，从而保证曝气量和反冲洗气量的恒定。本发明的滤头杆采用了配水、配气独立工作方式的设计，有效避免了滤头工作过程中在滤头杆内产生气阻、脉冲情况的发生。同时，滤头杆采用了安装高度可调的结构，通过调整高度可以使滤池内所有滤头进气高度一致从而可保证每个滤头曝气量、反冲气量和反冲洗水量的均衡。由于新型滤头采用上述的多重特殊设计，彻底解决了以前生物滤池曝气头和滤头、进气管与反冲洗气管需要独立设置问题以及在曝气工艺中，曝气头、曝气穿孔管或曝气器都是直接由曝气管道供气没有稳压设施会影响曝气质量；以及传统的曝气生物滤池在反冲洗时仅在滤板底部形成一个气垫层也会造成滤池在气、气水混合反冲洗时气压不够稳定的缺陷。本发明集曝气、滤水和反冲洗功能于一体，可保证曝气、反冲洗气压稳定，提高工作质量和工作效率，广泛应用于污水生物滤池处理系统，也可以应用在供水及其它行业的气水反冲洗滤池中。
下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。图1是本发明的结构示意图。图2是本发明的安装示意图。图3是本发明的应用整体示意图。图4是本发明的应用局部示意图。图5是本发明的过滤、曝气工况示意图。图6是本发明的过滤、曝气工况原理示意图。图7是本发明的反冲洗工况示意图。图8是本发明的反冲洗工况原理示意图。图9是预埋套管的结构示意图。附图标记1-滤头、1. 1-滤头帽、1.2-滤头帽余气释放孔、1.3-上布气孔、 1. 4-下布气孔、1. 5-滤头帽底板、1. 6-布水孔、1. 7-滤头杆、1. 8-滤头杆安装螺纹、1. 9-滤头杆布水管、1. 10-滤头杆布气管、1. 11-滤头杆余气释放孔、1. 12-布气管进气缝、1. 13-过滤网、1. 14-预埋套管、2-滤板、3-滤料层、4-进水布水槽、5-反冲洗排水渠、6-集水区、 7-反冲洗排水管、8-反冲洗进水管、9-滤后出水管、10-供气管、11-曝气量控制阀、12-反冲洗气量控制阀、13-曝气气泡、14-滤池壁、15-反冲洗气泡、16-滤头帽气垫层、17-滤池气垫层、18-曝气气流、19-反冲洗气流1、20_反冲洗气流2、21_滤后水流、22-反冲洗水流。
具体实施方式
实施例参见图1所示，一种气垫层稳压布水、布气独立滤头1，包括滤头帽1. 1、滤头帽底板1. 5、滤头杆1. 7、过滤网1. 13和预埋管套1. 14 ；所述滤头帽1. 1圆拱形，其顶部有滤头帽余气释放孔1. 2，其腰部开有上布气孔1. 3和下布气孔1. 4 ；所述滤头帽底板1. 5 上开有布水孔1. 6。所述滤头杆1. 7上部设有滤头杆安装螺纹1. 8，杆内设有滤头杆布水管 1. 9，滤头杆布气管1. 10贴附在滤头杆布水管1. 9 一侧的管内壁上，滤头杆布水管1. 9下部长度大于滤头杆布气管；滤头杆布气管中部开有滤头杆余气释放孔1.11，下部外侧管壁上开有竖向布气管进气缝1. 12 ；所述滤头过滤网1. 13可加装在布水管的管底；所述滤头预埋套管1. 14为管箍状，下部呈倒喇叭口状，内有螺纹和滤头杆上的螺纹同一模数。上述滤头帽的腰部有一圈上布气孔1. 3和一圈下布气孔1. 4 ；所述滤头杆布水管1. 9上端与滤头帽底板1. 5上平面取平，滤头杆布气管1. 10上端高于滤头帽上布气孔1. 3。参见图2所示，所述气垫层稳压布水、布气独立滤头1安装在滤池的滤板2上，滤头帽底板1. 5下平面与滤板2之间有一过水间隙，保证布水孔正常工作。滤头安装时把滤头杆安装螺纹1. 8拧入预埋套套管1. 14内的螺纹，滤头杆头部下方安装螺纹1. 8与预埋在滤板2内的预埋管套1. 14形成可调节连接固定，滤头杆余气释放孔1. 11位于预埋套管1. 14 的喇叭口内。参见图3、图4所示，滤池上部分布两排进水布水槽4，滤池滤板下部集水区6的一侧滤池壁14与反冲洗进水管8、滤后出水管9，以及曝气量控制阀11、反冲洗气量控制阀12 的出口管道连通。参见图9，预埋管套1. 14的内壁上半部有螺纹，预埋管套1. 14的外壁有三圈凸缘， 用以与滤板连接牢固。所述滤头杆余气释放孔1. 11在套管的喇叭口内，可保证滤池气垫层17余气能够释放干净。一种所述气垫层稳压布水、布气独立滤头的应用方法，步骤如下 曝气、过滤工况，参见图5、图6所示
进入集水区的压缩空气在其顶部形成滤池气垫层17，随着气量的增加气垫层厚度不断增加当达到滤头杆布气管1. 10的下方的进气缝1. 12时，压缩空气通过进气缝、布气管的上端口进入滤头滤帽1. 1的顶部，在滤帽上部形成第二个气垫层一滤头帽气垫层16，随着气量的增加气垫层厚度不断增加当达到上布气孔1. 3以下时，压缩空气通过上布气孔流出形成曝气气流18，以曝气气泡13状态进入滤料层为滤池生物氧化降解工作的菌类提供氧气。 同时，通过滤料层过滤后形成的滤后水流21通过滤头帽底板上的布水孔1. 6进入滤头帽 1. 1，然后经滤头杆上的布水管1.9流入滤池集水区6，经滤后出水管9流出。反冲洗工况，参见图7、图8所示
气冲洗阶段，压缩空气供气管10、反冲洗气量控制阀12进入滤池下部的集水区6，并在集水区顶部形成滤池气垫层17，当气垫层达到一定厚度后通过滤头杆上的布气管进气缝 1. 12进入滤头，并在其滤头帽上形成滤头帽气垫层16，当该气垫层的厚度达到下布气以下时，从滤头帽布气孔1. 3,1. 4中流出，形成反冲洗反冲洗气流19和20，均以反冲洗气泡15 状态进入滤池的滤料层3以达到气冲洗滤料的目的。在此需要说明的是，由于滤池反冲洗时的气量约为曝气量的3-4倍，故形成的滤池气垫层17和滤头帽气垫层16都比曝气时形成的气垫层要厚的多。
气、水混合冲洗阶段，反冲洗气的工作情况和气冲洗阶段相同。此时，反冲洗水经反冲洗管道进入集水池6，在水压作用下通过滤头杆布水管1. 9进入滤头帽，通过滤头帽底板上的布水孔1. 6流出，穿过滤料层3形成反冲洗水流22。水冲洗阶段，反冲洗气量控制阀关闭，集水区上部气垫层和滤头杆、滤头帽内存的余气会通过滤头杆余气释放孔1. 11和滤头帽余气释放孔1. 2释放掉，以避免形成气阻，此时，集水区和滤头内将全部充满水，当反冲洗水经反冲洗管道进入集水池后，在水压作用下通过滤头杆中的布水、布气管进入滤头帽通过滤头帽底板上的布水孔流出形成反冲洗水流 22，经滤料层通过反冲洗排水管7流入反冲洗排水渠5，水冲洗时滤头帽上的两排气孔和余气释放孔也会有少量的反冲洗水流流出，由于其孔径很小，水流量也很小。
权利要求
1.一种气垫层稳压布水、布气独立滤头(1)，包括滤头帽(1. 1)、滤头帽底板(1.5)、滤头杆(1.7)、过滤网(1. 13)和预埋管套(1. 14)；所述滤头帽(1. 1)圆拱形，其顶部有滤头帽余气释放孔(1.2)，其腰部开有上布气孔 (1.3)和下布气孔(1.4)；所述滤头帽底板(1. 5)上开有布水孔(1. 6)；所述滤头杆(1. 7)上部设有滤头杆安装螺纹(1. 8)，杆内设有滤头杆布水管(1. 9)；滤头杆布气管(1. 10)贴附在滤头杆布水管(1.9) 一侧的管内壁上，滤头杆布水管(1. 9)下部长度大于滤头杆布气管(1. 10)，滤头杆布气管(1. 10)中部开有滤头杆余气释放孔(1. 11)， 下部外侧管壁上开有竖向布气管进气缝(1. 12)；所述滤头过滤网(1. 13)可加装在布水管的管底；所述滤头预埋套管(1. 14)为管箍状，下部呈倒喇叭口状，内有螺纹和滤头杆上的螺纹同一模数。
2.根据权利要求1所述的气垫层稳压布水、布气独立滤头，其特征在于所述滤头帽的腰部有一圈上布气孔(1. 3)和一圈下布气孔(1. 4)。
3.根据权利要求1所述的气垫层稳压布水、布气独立滤头，其特征在于所述滤头杆布水管(1.9)上端与滤头帽底板(1.5)上平面取平，滤头杆布气管(1. 10)上端高于滤头帽上布气孔(1. 3)。
4.根据权利要求1所述的气垫层稳压布水、布气独立滤头，其特征在于所述预埋管套 (1. 14)的内壁上半部有螺纹，预埋管套(1. 14)的外壁有凸缘。
5.一种应用权利要求1-5之一所述气垫层稳压布水、布气独立滤头的生物滤池，其特征在于所述气垫层稳压布水、布气独立滤头(1)安装在滤池的滤板(2)上，滤头帽底板 (1. 5)下平面与滤板(2)之间有一过水间隙，滤头杆头部下方滤头杆安装螺纹(1. 8)与预埋在滤板(2)内的预埋管套(1. 14)形成可调节连接固定，滤头杆余气释放孔(1. 11)位于预埋套管(1. 14)的喇叭口内，滤池滤板下部集水区(6)的一侧滤池壁(14)与反冲洗进水管(8)、 滤后出水管(9 )和曝气量控制阀(11 )、反冲洗气量控制阀(12 )出口管道连通。
6.一种权利要求1-5之一所述气垫层稳压布水、布气独立滤头的应用方法，其特征在于步骤如下曝气、过滤工况进入集水区的压缩空气在其顶部形成滤池气垫层(17)，随着气量的增加气垫层厚度不断增加当达到滤头杆布气管(1. 10)的下方的布气管进气缝(1. 12)时， 压缩空气通过布气管进气缝(1. 12)、滤头杆布气管(1. 10)的上端口进入滤头帽(1. 1)的顶部，在滤头帽(1. 1)的上部形成第二个气垫层一滤头帽气垫层(16)，随着气量的增加滤头帽气垫层(16)的厚度不断增加，当达到上布气孔(1.3)以下时，压缩空气通过上布气孔流出形成曝气气流(18)，以曝气气泡(13)状态进入滤料层(3)为滤池生物氧化降解工作的菌类提供氧气，同时，通过滤料层过滤后形成的滤后水流(21)通过滤头帽底板上的布水孔 (1. 6)进入滤头帽(1. 1 )，然后经滤头杆上的滤头杆布水管(1. 9)流入滤池集水区(6)，经滤后出水管(9)流出；反冲洗工况气冲洗阶段，压缩空气供气管(10)、反冲洗气量控制阀(12)进入滤池下部的集水区(6)，并在集水区顶部形成滤池气垫层(17)，当气垫层达到一定厚度后通过滤头杆上的布气管进气缝(1.12)进入滤头，并在其滤头帽(1.1)上形成滤头帽气垫层(16)，当滤头帽气垫层(16)的厚度达到下布气孔(4)以下时，从上布气孔(1. 3)、下布气孔(1.4) 中流出，形成反冲洗反冲洗气流(19)和(20)，均以反冲洗气泡(15)状态进入滤池的滤料层 (3)以达到气冲洗滤料的目的，由于滤池反冲洗时的气量约为曝气量的3-4倍，故形成的滤池气垫层(17)和滤头帽气垫层(16)都比曝气时形成的气垫层要厚的多；气、水混合冲洗阶段，反冲洗气的工作情况和气冲洗阶段相同，此时，反冲洗水经反冲洗管道进入集水池(6)，在水压作用下通过滤头杆布水管(1.9)进入滤头帽(1.1)，通过滤头帽底板(1.5)上的布水孔(1.6)流出，穿过滤料层(3)形成反冲洗水流(22)；水冲洗阶段，反冲洗气量控制阀关闭，集水区上部气垫层和滤头杆、滤头帽内存的余气会通过滤头杆余气释放孔(1. 11)和滤头帽余气释放孔(1.2)释放掉，以避免形成气阻，此时，集水区和滤头内将全部充满水，当反冲洗水经反冲洗管道进入集水池后，在水压作用下通过滤头杆布水管(1. 9)、滤头杆布气管(1. 10)进入滤头帽(1.1)，通过滤头帽底板(1.5) 上的布水孔(1.6)流出形成反冲洗水流(22)，经滤料层流入反冲洗排水渠(5)，水冲洗时滤头帽上的上布气孔(1. 3)、下布气孔(1.4)和滤头帽余气释放孔(1.2)也会有少量的反冲洗水流(22)流出，由于其孔径很小，水流量也很小。
全文摘要
一种气垫层稳压布水、布气独立滤头及其应用方法，包括滤头帽、滤头帽底板、滤头杆、过滤网和预埋管套，滤头帽圆拱形，其顶部有余气释放孔，其腰部开有上布气孔和下布气孔，滤头帽底板上开有布水孔，滤头杆上部设有滤头杆安装螺纹，杆内设有滤头杆布水管，滤头杆布气管贴附在滤头杆布水管一侧的管内壁上，滤头杆布水管下部长度大于布气管，滤头杆布气管中部开有滤头杆余气释放孔，下部外侧管壁上开有竖向进气缝，滤头过滤网可加装在布水管的管底，滤头预埋套管为管箍状，下部呈倒喇叭口状。本发明集曝气、滤水和反冲洗功能于一体，简化滤池结构，保证工作质量，提高效率。可广泛应用于污水生物滤池处理系统、供水及其它行业的气水反冲洗滤池中。
文档编号C02F3/02GK102372359SQ20111030996
公开日2012年3月14日 申请日期2011年10月13日 优先权日2011年10月13日
发明者张新舜, 李学进, 杜海宽, 汪平 申请人:惠州市铭博实业发展有限公司, 汪平