一种配水配气系统及其反冲洗工艺的制作方法

本发明属于水处理工程技术领域，特别涉及一种用于反硝化滤池反冲洗的配水配气系统及其反冲洗工艺。

背景技术：

随着全球对水体污染的日益关注和高度重视，我国各级环保部门普遍要求污水处理厂严格执行《城镇污水处理厂污染物排放标注》(gb18918-2002)一级a标准。在对已建成的污水处理厂的提标改造过程中，遇到最普遍最困难是tn的提标，污水处理厂现有工艺很难满足tn提标升级的要求，因此必须采用强化脱氮新工艺。

反硝化滤池作为集生物脱氮及过滤功能二合一的处理单元，用于给水厂过滤或污水厂提标改造时，满足国家排放标准中对悬浮物和总氮出水指标不断提高的要求。反硝化滤池采用重力流进水方式，滤料采用具有特殊规格和形状的粗石英砂，砂粒直径2-3mm。在正常的过滤周期中，污水中的悬浮物被滤料截留，滤料表面的生物膜(反硝化细菌)通过反硝化作用，去除污水中的tn。随着悬浮物不断的被截留，过滤的水头损失会不断增加，当超过极限设计水头，滤池需要通过反冲洗来去除滤料中截留的污染物及去除反硝化微生物的新陈代谢残余，以恢复滤池的过滤能力和提高脱氮能力。因此，反冲洗的配水配气系统是滤池中非常关键的组成部分，不仅关系到出水水质是否能达标，而且对滤池的运行维护费用和使用寿命都有非常重大的影响，而滤砖/滤板就是为滤池提供配水配气的装置。

传统的配水配气滤砖，存在以下缺点：(1)滤砖体积相对较小，安装时耗费的人工较多，且由于数量较多，不同列滤砖之间的间隙参差不齐，安装时容易因定位困难造成横向间隙不均匀，引起整个池子的配水配气不均匀；(2)缺少固定装置或滤砖之间卡扣搭接不结实，反冲洗时容易松动，长期使用造成配水装置翻转破坏；或采用砂浆固定，因混凝土砂浆填充不实并长期浸入水中，并经反冲洗的巨大冲力，很容易松动，长期也会充分造成配水配气装置翻转破坏；(3)目前使用的滤砖一般为塑料材质或外壳塑料内层填空混凝土的形式，采用小孔眼阻力配水配气系统，这种小孔眼直径介于0.2-1mm之间，气孔容易被砂子堵塞或坍塌，从而造成滤池的损坏或报废。

传统的配水配气滤板，主要是为固定滤头和支撑滤料层。滤头数量的多少会影响反冲洗配水配气的均匀性。该形式的配水配气系统存在以下问题：(1)滤板与滤板之间，以及滤板与池壁之间的缝隙采用胶泥来密封。滤池工作若干年后，滤板紧固件和密封胶泥很容易出现松动和脱落现象，会影响滤板的密封效果，对反冲洗配水配气的均匀性产生影响；(2)滤头的安装精度较难控制，且由于滤板使用后会出现不均匀沉降，因此很难保证气垫层的稳定。

技术实现要素：

本发明综合滤板和滤砖两种配水配气系统的优势，提供了一种配水配气系统，通过配水板及在滤帽的下部设置配气管，在滤帽内分得若干个配水配气腔室，使得气、水分别经两次配气和两次配水，保证了反冲洗时配水配气的均匀性，具有不易堵塞、配水配气均匀、安装简单、不易翻转损坏、维护方便等优点。

本发明的技术方案如下：

一种配水配气系统，包括配水板、若干滤帽和若干配气管；

所述的配水板上设有若干阵列一次配水孔；

所述的滤帽包括顶壁；

一对侧壁，其从所述的顶壁两侧边伸出并向外侧水平延伸一段；

前后壁和其之外的若干横壁，所述的前后壁和横壁均从所述的一对侧壁中的一个延伸至所述的一对侧壁中的另一个，在远离所述的顶壁的一侧所述的前后壁和横壁上均设有凹槽，且所述的凹槽的轴线在同一直线上和凹面在同一水平面上；以及

挡板，其从所述的顶壁伸出并与所述的凹槽齐平；

在所述的配气管的两侧面设有一次配气孔，以及所述的配气管的两端为封口；

其中，在所述的滤帽侧壁的上部分设有若干排二次配气孔和下部分设有若干排二次配水孔；所述配气管通过所述的凹槽镶嵌配合在所述的滤帽上，并由所述顶壁、所述一对侧壁、所述的挡板及所述配气管限定若干配水配气腔室，所述的滤帽安装在所述的配水板上，且所述的一次配水孔对应于所述的配水配气室。

优选为，所述的配水配气系统还包括供气系统，所述的供气系统包括主气管，所述的主气管连出若干支气管，所述的支气管伸入所述的配气管内。

优选为，所述的配水板上还设有供所述的支气管通过的第一气管口，所述的配气管上设有与所述的第一气管口对应的第二气管口。

优选为，所述的配气管的宽度小于相邻两个所述的一次配水孔的间距。

优选为，从所述的滤帽的侧壁向外侧水平延伸面上设有第一螺栓孔，在相邻两个所述的一次配水孔之间设有与所述的第一螺栓孔对应的第二螺栓孔。

优选为，沿所述的配气管的管长方向在其两侧面上设有一排所述的一次配气孔，所述的一次配气孔和所述的二次配气孔和所述的二次配水孔的形状均为三角形孔。

优选为，在所述的滤帽侧壁的上部分设有一排所述的二次配气孔和在所述的滤帽侧壁的下部分设有一排二次配水孔，所述的二次配气孔和所述的二次配水孔的形状均为三角形孔。

优选为，所述的滤帽设有一个所述的横壁，经所述顶壁、所述一对侧壁、所述的挡板及所述配气管限定得到四个所述的配水配气腔室。

优选为，所述的挡板设置在所述的滤帽的中间位置。

优选为，所述的滤帽的横截面为梯形；所述的配气管的横截面为方形。

优选为，所述的滤帽由高密度聚乙烯(hdpe)材质一体成型制得，所述的配气管由硬聚氯乙烯(upvc)材质一体成型制得。

本发明还公开了上述的配水配气系统的反冲洗工艺，反冲洗时，气体经所述的支气管流入所述的配气管中形成一层稳定的气垫层，气体再由所述的一次配气孔流出，完成一次配气；然后进入所述的配水配气腔室形成一层气垫层，气体从所述的二次配气孔流出，绕过砾石间的缝隙，进入滤料层，完成二次配气；水经所述的配水板由所述的一次配水孔进入配水配气腔室，完成一次配水；然后水再由所述的二次配水孔流出，绕过砾石间的缝隙，进入滤料层，完成二次配水，两次配水和配气过程，保证了反冲洗时配水配气的均匀性

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

一、配水配气均匀：本发明通过设置配水板及在滤帽的下部镶嵌配气管，经滤帽的顶壁、一对侧壁、挡板及配气管限定在滤帽内得到若干个独立的配水配气腔室，使得气、水分别经两次配气和两次配水，保证了反冲洗时配水配气的均匀性；

二、安装简单，维护方便；本发明的滤帽经螺栓固定在配水板上，配气管镶嵌配合在滤帽的凹槽上，实现配气管的固定，此外，配水板、滤帽和配气管均为一体成型，便于安装、固定及维护；

三、不易堵塞；本发明摒弃了传统的条孔或者圆孔，将二次配水孔、一次配气孔和二次配气孔设计为三角形孔，既能防止圆形卵石堵塞孔口，同时能防止由于微生物生长造成的孔口堵塞，保证了配水配气的均匀性。

当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

图1为本发明的一种配水配气系统的结构示意图；

图2为本发明配水板的结构示意图；

图3为本发明滤帽的仰视结构示意图；

图4为本发明滤帽的俯视结构示意图；

图5为本发明滤帽的另一结构示意图；

图6为本发明滤帽的另一结构示意图；

图7为本发明配水管的结构示意图；

图8为本发明的一种配水配气系统安装在反硝化滤池的结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应该理解，这些实施例仅用于说明本发明，而不用于限定本发明的保护范围。在实际应用中本领域技术人员根据本发明做出的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。

为了更好的说明本发明，下方结合附图对本发明进行详细的描述。

如图1～5所述，本发明的一种配水配气系统15，包括配水板1、若干滤帽2和若干配气管3；

所述的配水板1上设有若干阵列一次配水孔4，用于一次配水，如图2所示；

所述的滤帽2包括顶壁201；

一对侧壁202，其从所述的顶壁201两侧边伸出并向外侧水平延伸一段207，该水平延伸面207正好与配水板1贴合；

前后壁203和其之外的若干垂直横壁204，所述的前后壁203和横壁204均从所述的一对侧壁202中的一个延伸至所述的一对侧壁202中的另一个，从而隔开若干个空间，同时在远离所述的顶壁201的一侧所述的前后壁203和横壁204上均设有凹槽5，且所述的凹槽5的轴线在同一直线上和凹面在同一水平面上，该凹槽5用于镶嵌固定配气管3；以及挡板205，其从所述的顶壁201沿滤帽的长度方向伸出并与所述的凹槽5齐平，挡板205的下侧边正好顶住配气管3的上表面，再次分出若干个空间，并最终得到配水配气室206，如图3～4所示；

在所述的配气管3的两侧面上设有若干排一次配气孔6，以及所述的配气管3的两端为封口301，如图5所示；

其中，在所述的滤帽2侧壁202的上部分设有若干排二次配气孔7和下部分设有若干排二次配水孔8；所述配气管3通过所述的凹槽5镶嵌固定在所述的滤帽2上，并由所述顶壁201、所述一对侧壁202、所述的挡板205及所述配气管3限定若干配水配气腔室206，独立小空腔的设置，保证了配水配气的均匀性，所述的滤帽2安装在所述的配水板1上，且所述的一次配水孔4对应于所述的配水配气室206。

为了将支气管10通入所述的配气管3中，以实现气体在配水配气腔室206中实现一次配气和二次配气，本发明可选择在其中的一块所述的配水板1上还设有第一气管口(图中未标记)，本发明对第一气管口的具体设置位置不做限定，具体可根据配水渠的位置而设置，同时，所述的配气管3上设有与所述的第一气管口对应的第二气管口(图中未标记)。具体地，本实施例中的第一气管口设置在配水板1的相邻一次配水孔4之间，第二气管口设置在配气管3的底面上，正好与第一气管口对应，便于支气管10通入配气管3中配气。

为了保证水经配水板1一次配水，从一次配水孔4直接进入配水配气室206，本实施例将所述的配气管3的宽度设置为小于相邻两个所述的一次配水孔4的间距，且所述的一次配水孔4的正上方正对与所述的配水配气室206。

此外，从所述的滤帽2的侧壁向外侧水平延伸面207上设有第一螺栓孔9，同时，配水板1上相邻两个所述的一次配水孔4之间设有与所述的第一螺栓孔9对应的第二螺栓孔(图中未标记)，从而通过螺栓实现将所述的滤帽2固定在配水板1上，防止反冲洗时滤帽的松动、翻转及破坏，并简化了安装步骤，降低了安装过程可能出现差错的风险。

随着从支气管10逐渐地通入气体，气体在配气管3中分配，当配气管3中的气压到达某一值时，气体就会从一次配气孔6流出至配水配气腔室206。本实施例中，沿所述的配气管3的管长方向在其两侧面上设有一排所述的一次配气孔6，用于一次配气，进一步地，所述的一次配气孔6的形状为三角形孔。

在所述的滤帽2侧壁202的上部分设有一排所述的二次配气孔7和在所述的滤帽2侧壁202的下部分设有一排二次配水孔8，所述的二次配气孔7和所述的二次配水孔8的形状均为三角形孔，用于二次配气配水。本发明孔的形状不同于传统的条孔或圆孔，该三角形孔增大了孔口的尺寸，创新了孔口的形状，圆形卵石支撑层物料与三角形孔接触，既能防止圆形卵石堵塞孔口，同时能防止由于微生物生长造成的孔口堵塞，保证了配水配气的均匀性。

在本实施例中，所述的滤帽设有一个所述的垂直横壁204，经所述顶壁201、所述一对侧壁202、所述的挡板205及所述配气管3限定，得到四个所述的配水配气室206。本领域技术人员根据实际滤帽的长度，可通过设置多个横壁以得到多个配水配气室206，本发明不限定横壁204的数量及其形状。

此外，本发明的另一实施例中，可将所述的横壁204的高度设置小于所述前后壁203的高度，即从所述的顶壁201向下延伸未至所述的滤帽2的底部，如图6所示。工作时，水面至该所述的横壁204的下端面，水在所述的横壁204的下端面内自由的流通，而相应的气体在独立的配水配气室206配气，得到气囊。

在本实施例中，所述的挡板205设置在所述的滤帽2的中间位置。

在本实施例中，所述的滤帽2的一对侧壁202，其从所述的顶壁201两侧边以一角度斜向下伸出并向外侧水平延伸一段207，因此，从所述的滤帽2的横截面来看，其形状类似梯形。但本发明也不限定其从所述的顶壁201两侧边伸出的方式，可以为圆弧、圆滑或者垂直向下伸出，例如，滤帽的顶壁和侧壁可以采用圆弧型设计，如图7所示。

本发明为了实现配气管3镶嵌配合固定在凹槽5上，因此，凹槽5的形状大小必然要与配气管3的形状大小相同，在本实施例中，所述的配气管3的横截面为方形，凹槽5的形状也为方形，将配气管3设置为方形，使得配气管3不易发生转动，能够保证一次配气孔6维持在同一水平高度，保证了一次配气的均匀性。

在具体应用中，本发明优选为：所述的配水板1为混凝土预制，一体成型；所述的滤帽2由高密度聚乙烯材质一体成型制得；所述的配气管3由upvc材质一体成型制得。

以下将公开本发明的一种配水配气系统15在反硝化滤池的安装方式，如图8所示，具体为：

在设计滤池时，首先根据滤板的尺寸来确定滤池的整体形状，然后在滤池的底部中央，沿池长方向的配水渠14内安装一根主气管11，主气管11的底部开孔并连接若干个u型支气管10，u型支气管10的另一端伸入至滤池的配水配气系统的方形配气管3内，用于给方形配气管3供气。

安装滤板时，将配水板1放置在滤池底部的混凝土支墩上，每个滤板采用底部沉孔螺栓固定，固定后用密封胶封严实，防止漏水。各个滤板之间四个角通过四边形不锈钢压板，并加化学螺栓和配套的螺母固定连接，配水板1之间的缝隙以及配水板1与墙壁之间的缝隙通过水泥砂浆密封连接。位于配水渠上方的配水板1，还需预留u型支气管10通过的第一气管口。滤板安装完成后，需要校准所有滤板的水平度，保证其在同一水平面。

滤板安装完成并找平后，将方形配气管3沿池宽方向置于配水板1上，通过方形配气管3上预留的第二气管口(为通过u型支气管)确定位置，然后再将滤帽2放置在方形配气管3上，滤帽2上的凹槽5正好与方形配气管3匹配，以固定方形配气管3。滤帽2与配水板1之间用螺栓固定，至此，滤板安装完成。

本实施方式中，配水板1、滤帽2和配气管3均为一体成型，节省了成本，减少了工序，且可以利用开模模具进行大批量生产。

配水板1和滤帽2之间采用螺栓固定，滤帽2之间纵向通过楔口连接，确保相邻滤帽2的中心距相等，相邻滤帽2之间填入砾石，方便气体和水流出。反冲洗时，气体由支气管10输送进滤池，由支气管的开孔流进配气管3中，在配气管3中形成一层稳定的气垫层，气体再由配气管3侧壁的一次配气孔6流出，进入滤帽2中的配水配气腔室206，并形成一层气垫层，气体再由滤帽1侧壁的二次配气孔7流出，绕过砾石间13的缝隙，进入滤料层12，完成二次配气；反冲洗时，水由滤池底部的水通道流经配水板1，由配水板1上的一次配水孔4进入滤帽2中的配水配气腔室206中，再由滤帽2侧壁的二次配水孔8流出，绕过砾石间13的缝隙，进入滤料层12，因此，气、水均有两次配水和配气过程，保证了反冲洗时配水配气的均匀性。

因此，本发明反冲洗时，气体由主气管输送进滤池，经由主气管侧壁的支气管流入配气管，在配气管中形成一层稳定的气垫层，气体再由配气管侧壁的一次配气孔流出，完成一次配气；

气体由配气管侧壁的一次配气孔流出后，进入滤帽中的配水配气腔室，形成一层气垫层，气体再由滤帽侧壁的二次配气孔流出，绕过砾石间的缝隙，进入滤料层，完成二次配气。

反冲洗时，水由滤池底部水通道流经配水板，并由配水板上的一次配水孔进入滤帽中的配水配气腔室，完成一次配水；

滤帽空腔中的水再由滤帽侧壁的二次配水孔流出，绕过砾石间的缝隙，进入滤料层，完成二次配水。

因此，气、水均有两次配水和配气过程，保证了反冲洗时配水配气的均匀性。

本发明通过设置二次配水配气腔，且将二次配水配气腔分隔得到多个独立的配水配气腔室，此外，摒弃了传统的条孔或者圆孔，创新采用了三角形的孔口形状，增大了孔口的尺寸，能够有效避免堵塞，从而保证了配水配气的均匀性。配水板、滤帽和配气管均为一体成型，便于安装、固定及维护。本发明结构巧妙，综合了传统过滤用滤砖和滤板两者的优势，创新采用了新构型，解决了传统滤砖和滤板容易堵塞、损坏，装配复杂，周期长的问题。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。