一种悬浮过滤系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种悬浮过滤系统，该系统包括滤池体，滤池体中从上至下由上置滤板和配水渠道顶板间隔分成三个区域，上置滤板之上区域为清水贮水区，配水渠道顶板之下区域为连通原水的原水配水渠，上置滤板与配水渠道顶板之间的区域为过滤区，过滤区内具有预定厚度的悬浮颗粒滤料，上置滤板上布设有滤头安装孔，滤头安装孔中装有滤头，配水渠道顶板上分布有配水孔。该过滤系统为反向流过滤工艺，相比较传统的正向流过滤工艺，水头损失小，约为0.6m，仅为常规过滤水头损失的1/4；另外，其在反冲洗时，可以利用上部滤后水头，依靠水体的重力作用实现反冲洗，该反冲洗过程不需要能耗，从而节省了大量的设施投资和运行费用。
【专利说明】一种悬浮过滤系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于水处理的过滤系统。
【背景技术】
[0002]目前常规的过滤工艺中，需要过滤的水其水流方向一般是由滤池滤料的上部流向滤料的下部，即正向过滤，此类过滤工艺中，所采用的滤料密度均比水大，目前应用较为广泛的快滤池、V型滤池、虹吸滤池等均采用这种方式，中国专利文献CN203458855U公开的可均匀调节反冲配水补气的过滤池也采用这种方式，其在过滤池池体的中下部设置装有滤头的滤板，滤板之上还有鹅卵石和石英砂等滤料，原水进水口开设在池体池壁的上部，反冲进水口和清水出水口开设在池壁的下部，排污口开设在池壁的中上部，这类过滤方式存在以下应用弊端:
1、正向过滤时，水头损失较大，为了确保过滤的效果，无论哪种过滤系统，均需要铺设一定厚度的滤料，水流在穿过整个滤料的过程中，会引起水头的损失，一般其损失的水头约在2.5m左右。
[0003]2、上述系统过滤一定周期后，需要通过反冲洗系统对滤料进行反冲洗，以洗去滤料表层截留的污染物质。而反冲洗的实现，需要设置专门的反冲洗系统，通过消耗大量的优质水源和电能来实现，如果反冲洗频繁，消耗更为严重。
[0004]3、如果源水藻类含量较大时，极易引起滤料的堵塞，会增大过滤系统的反洗频率和能源消耗。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提供一种悬浮过滤系统，以解决现有过滤系统采用正向过滤方式造成较大水头损失的问题。
[0006]为实现上述目的，本发明采用如下技术方案:一种悬浮过滤系统，包括滤池体，滤池体中从上至下由上置滤板和配水渠道顶板间隔分成三个区域，上置滤板之上区域为清水贮水区，配水渠道顶板之下区域为连通原水的原水配水渠，上置滤板与配水渠道顶板之间的区域为过滤区，过滤区内具有预定厚度的悬浮滤料，上置滤板上布设有滤头安装孔，滤头安装孔中装有滤头，配水渠道顶板上分布有配水孔。
[0007]所述滤头呈管状，其朝向过滤区的下端面封闭，滤头下端伸出上置滤板的管段侧壁上设有在反冲洗中朝向滤头单侧出水的侧开孔；在沿水流的左右方向上，上置滤板上的靠近其左端的区域上分布的滤头的侧开孔的出水方向朝左，靠近其右端的区域上分布的滤头的侧开孔的出水方向朝右。
[0008]所述上置滤板分为左、右两个单元，各单元分为左、右两个分区，两单元间的相邻分区上分布的滤头的侧开孔出水方向相向，两单元间相互远离的分区上分布的滤头的侧开孔出水方向相背。
[0009]所述上置滤板的各分区上分布的滤头沿着该分区出水方向呈上游密下游疏的方式布设。
[0010]所述两个单元各占上置滤板的一半区域，各单元中每个分区各占对应单元的一半区域，各分区中处于上游的一半区域的滤头安装孔的开孔率为7%，处于下游的一半区域的滤头安装孔的开孔率为3%。
[0011]该悬浮过滤系统还包括具有反冲洗排水管路的反冲洗池，反冲洗池与滤池体原水配水渠连通，反冲洗池内设有反冲洗溢流墙。
[0012]所述配水渠道顶板上的配水孔为上大下小的圆台型孔。
[0013]本发明的悬浮过滤系统在正常运行时，水从原水配水渠首先进入配水渠道，通过配水渠道顶板上分布的配水孔向上层过滤区布水，过滤区中的悬浮滤料由于密度比水轻，在水力顶托作用下，悬浮滤料会向上置滤板不断堆积，由于上置滤板上安装的滤头上的开孔尺寸小于所用滤料的直径，因此滤料无法透过滤板向上移动，直至压实到一定程度。水流上升的过程，也是对悬浮滤料不断挤压的过程，水流在穿透悬浮滤料的过程中，其携带的悬浮颗粒物就会被滤料截留，而滤后水会通过滤头导入上置滤板以上的清水贮水区域，之后再通过管道即可将滤后水导走。该悬浮过滤系统为反向流过滤工艺，相比传统的正向流过滤工艺，水头损失小，约为0.6m，仅为常规过滤水头损失的1/4 ;另外，该悬浮过滤系统在反冲洗时，可以利用上部滤后水头，依靠水体的重力作用实现反冲洗，该反冲洗过程不需要消耗能源，从而节省了大量的设施投资和运行费用。
[0014]本发明中，滤头下端的侧开孔朝向单侧开设，并且在沿着水流的左右方向上，上置滤板上的左端区域上滤头的侧开孔在反冲洗时朝左出水，形成向池体左侧壁流动的扰动水流，而右端区域上滤头的侧开孔在反冲洗时朝右出水，形成向池体右侧壁流动的扰动水流，这样过滤区域的水就形成了紊流条件，从而扰动悬浮滤料颗粒，增大悬浮滤料颗粒之间的摩擦作用，使得截留的污染物更好地脱落。在将滤板上各单元分为左右分区后，并使左、右两单元间的相邻分区上滤头的侧开孔出水方向相向，这样就增强了水流的扰动，使悬浮滤料颗粒扰动更加剧烈，进一步加强了悬浮滤料颗粒之间的摩擦，反冲洗效率高、冲洗效果更加显著。由于本发明中反冲洗过程完全利用清水区中的清水进行，并且不需要另行设置反冲洗辅助设置，一方面能保证清洗的洁净度，从而保证反冲洗周期不缩短和冲洗后的过滤水质量；另一方面也不浪费另外的水源和电力，节省系统设置成本和运行成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1是本发明一种实施例的结构示意图；
图2是图1中上置滤板段位分布、滤板上滤头安装孔开孔率和滤头侧开孔方向布置示意图；
图3是图1中滤头的结构示意图；
图4是图3的A-A剖视图；
图5是图1中滤头套的结构示意图；
图6是上置滤板中滤头部分的剖视图；
图7是图1中配水渠道顶板的局部示意图。
【具体实施方式】[0016]本发明的悬浮过滤系统见图1-图7所示，其包括滤池体I和反冲洗系统，滤池体中上下间隔设有上置滤板3和配水渠道顶板2，上置滤板和配水渠道顶板将滤池体中的空间从上至下间隔分成三个区域，依次是:上置滤板3之上区域为清水贮水区10，配水渠道顶板2之下区域为原水配水渠8，上置滤板与配水渠道顶板之间的区域为过滤区9，其中，过滤区内具有预定厚度的悬浮滤料4，该滤料的密度比水小。清水贮水区10与滤后出水总渠F之间设有溢流墙G,图1中，E为滤后出水总渠水位，D为清水忙水区滤后正常水位。
[0017]本实施例中，原水配水渠8位于滤池池底，其通过位于滤池体右侧的进水管道31与进水渠34连通，进水渠中所贮存的即为待处理的原水；图1中32是进水闸门，33是细格栅。原水配水渠8的顶部通过配水渠道顶板2与过滤区9连通，原水配水渠顶部除顶板2之外的部分为封闭状态；为便于均匀配水，在滤池体的底部设置有两块配水渠道顶板，从而形成了两条配水渠道，分别位于池底横断的1/4和3/4处，两条配水渠道占整个池底横断总面积的30%。配水渠道顶板2上开设有一定数量的配水孔20，配水渠道顶板的开孔率以下截面对应面积计算应大于4% ;配水孔的形状为圆台型孔洞，截面较大的一端朝上即位于过滤区侦牝截面直径约为15_;截面较小的一端朝下即位于配水渠侧，截面直径约为6_。配水孔20设置成上大下小的圆台型孔洞后，在过滤系统正常运行时，水从配水渠向上流动，由于水流要先流经小孔才能向上流动，会增大水流向上流动时的阻力，使得系统配水均匀，并且由于上部开孔面积较大，水从底部小孔流出后，流速会突然放缓，有助于水体的稳定上升。
[0018]在具体实施时，配水渠道顶板2可以做成小规格的预制板，然后在现场进行施工组装，配水渠道顶板的制作难度在于圆台型孔洞的加工，预制时其质量容易控制，在施工现场进行制作则难度较大，但并不排除在现场整体直接制作的施工方式。当然，在实际应用时，上述配水渠道顶板上的各参数都可以根据需要而进行改变，并且，配水孔还可以采用普通的等径孔。
[0019]本实施例中，上置滤板处于配水渠道上方约2米高处，上置滤板上开设有一定数量的滤头安装孔，各滤头安装孔内装设有滤头12，滤头呈管状，其朝向过滤区的下端面封闭、朝向清水贮水区的上端面通透，滤头的下端伸出滤板一定长度，在伸出管段的侧壁上设有在反冲洗中朝向滤头单侧出水的侧开孔13，滤头的上部具有螺纹11和供安装时旋拧施力的外六方结构15。上置滤板3采用钢筋混凝土板，既可以在施工现场浇注而成，也可以由预制好的若干块滤板单元在现场组装而成，另外，上置滤板还可以采用抗变形的如玻璃钢等材料制成；滤头安装孔由通过预埋固定在滤板板体上的滤头套16形成，滤头12在悬浮滤料4装填后再旋拧到安装孔上。
[0020]本实施例中，滤头12上设置侧开孔的管段部分为扁管，见图4所示，侧开孔13仅设置在其中一个平板侧壁上，侧开孔为沿滤头轴向延伸的若干条细长的开缝；在其他实施例中，侧开孔也可为若干个规则或者不规则排列的圆孔，当然设置成开孔稍大的一个开缝或者一列圆孔也可，但侧开孔无论采用什么形式，其最小尺寸必须小于所用滤料的直径，以保证滤料不会通过。另外，滤头上用于开设侧开孔的下端管体部分也可为方形管或者圆管，若是四方管的话，则侧开孔仅设置在其中的一个侧壁上，若是圆管则侧开孔设置在侧壁周向一半的区域上。在其他实施例中，上述滤头若采用现有技术中的普通滤头替换也能实现本发明的目的。
[0021]本实施例中，原水配水渠8的进水口处于滤池体右侧，所以左右方向即为水流方向。为了在反冲洗时能够形成扰动水流，上置滤板上的靠近其左端的区域上分布的滤头的侧开孔的出水方向朝左以形成向左池壁流动的水流，同时，靠近其右端的区域上分布的滤头的侧开孔的出水方向朝右以形成向右池壁流动的水流。
[0022]本实施例中，整个上置滤板总的开孔率为5%。为了进一步地增强反冲洗时水流的扰动，可以将上置滤板不同区域的开孔率设为不同。将上置滤板的整个板面区域在左右方向上均分成A、B两个单元，各单元又均分成两个分区，分别为A1、A2、B1、B2共四个分区，每个分区又均分成两部分，各部分上的开孔率如下:见图2所示，在顺水流方向上，从进水端开始，上置滤板的第1/8段，开孔率为3% ；2/8至3/8段的开孔率为7% ；4/8至5/8段的开孔率为3% ；6/8至7/8段的开孔率为7% ;第8/8段的开孔率为3%。根据安装位置的不同，滤头安装完成后的开孔方向也不同，第1/8、2/8、5/8和第6/8段内安装的滤头开孔方向为逆水流方向(朝右可设);而第3/8、4/8、7/8和8/8段内安装的滤头开孔方向为顺水流方向(朝左开设)。以BI分区为例，1/8段和2/8段反冲洗出水方向均朝右，两段区域相比，2/8段区域开孔率比1/8段大，所以2/8段出水阻力小、出水流量大，这样两段区域形成的向右流动的扰动水流更强，从而使悬浮滤料的扰动更加剧烈，大大增加了滤料颗粒之间相互摩擦的力度和频率，使被截留的污染物迅速脱落，冲洗效果更加显著。通过在上置滤板不同区域上设置不同的开孔率和滤头出水方向，将比设置均一的开孔和出水方向对悬浮滤料的清洁作用更强，效果更好，清洁度可达均一设置方式的3倍左右。
[0023]当然，在具体应用时，上置滤板上各区域开孔率可以根据需要进行增加或者减少，总开孔率也可以改变。A1、A2、B1、B2四个分区上的开孔可以不按照上述3%、7%的方式布设，而按照沿着对应分区上滤头出水方向呈上游密下游疏的逐渐变疏的方式布设，也能实现增强扰动的效果，而如果采用均一的方式布设也未尝不可。另外，根据实际滤池体规格的大小，还可以将上置滤板的A、B两个单元中分布的滤头按各单元中滤头出水方向一致的方式设置，即A单元滤头侧开孔 均向左开设、反洗时向左出水，B单元滤头侧开孔向后开设、反洗时向右出水；A单元上的开孔可以按照从右至左渐疏或者呈阶梯按右密左疏的方式设置，B单元上的开孔方式与A单元相同但方向相反。
[0024]本实施例中，在上置滤板和配水渠道顶板之间的过滤区填充有一定厚度的悬浮滤料，该滤料可以选用聚苯乙烯珠粒滤料或者轻质沸石滤料，也可以选用具有相同特性的其他滤料，直径0.9^1.1mm，相对密度1.05，珠粒表观密度20~60kg/m3，填充厚度在Im左右，这些参数在实施时是可以根据具体情况而进行灵活选择的。
[0025]本实施例中，悬浮过滤的反冲洗系统包括反冲洗池6，反冲洗池与滤池体原水配水渠8连通，反冲洗池内设有反冲洗溢流墙5，反冲洗池连通有反冲洗排水管路，该管路上设有反冲洗控制阀门7。悬浮过滤系统进行反冲洗时，先关闭系统进水控制阀门，系统停止进水，然后打开反冲洗控制阀门，由于此时悬浮过滤系统的清水贮水区内仍存贮有大量滤后清洁水，反冲洗控制阀门7打开后，上部滤后水会在重力水头的作用下向下移动。由于滤板上不同区域的开孔率和滤头出水方向设置的不同，将会形成较强的紊流条件，增大悬浮滤料之间的摩擦作用，使得截留的污染物更好地脱落。脱落的污染物质，随水流进入底部配水渠8，然后翻过溢流墙5，经由反冲洗排放管排入泥水处理单元。反冲洗系统内溢流墙的设置，可以保证滤池体内维持一定的水深，以防止悬浮滤料随水流穿过配水渠道顶板配水孔进入配水渠流出系统，造成滤料的损失，所述水深大于所设滤料层的厚度。[0026]本发明的悬浮过滤系统通过采用密度比水小的悬浮滤料，对原水进行反向过滤，从而提高产水效率；同时利用上部滤后水头依靠水体的重力作用对滤料进行冲洗，反冲洗过程不消耗能源，节能环保，同时也大大减少了购置成本和运行成本。另外，由于聚苯乙烯珠粒滤料在生产加工过程中，表面会形成大量的微孔，非常有利于氨化细菌的生存，对水体中氮氨和藻类的去除有良好效果。下表为在本实施例的运行试验中的部分水质监测数据:
【权利要求】
1.一种悬浮过滤系统，其特征在于:包括滤池体，滤池体中从上至下由上置滤板和配水渠道顶板间隔分成三个区域，上置滤板之上区域为清水贮水区，配水渠道顶板之下区域为连通原水的原水配水渠，上置滤板与配水渠道顶板之间的区域为过滤区，过滤区内具有预定厚度的悬浮滤料，上置滤板上布设有滤头安装孔，滤头安装孔中装有滤头，配水渠道顶板上分布有配水孔。
2.根据权利要求1所述的悬浮过滤系统，其特征在于:所述滤头呈管状，其朝向过滤区的下端面封闭，滤头下端伸出上置滤板的管段侧壁上设有在反冲洗中朝向滤头单侧出水的侧开孔；在沿水流的左右方向上，上置滤板上的靠近其左端的区域上分布的滤头的侧开孔的出水方向朝左，靠近其右端的区域上分布的滤头的侧开孔的出水方向朝右。
3.根据权利要求2所述的悬浮过滤系统，其特征在于:所述上置滤板分为左、右两个单元，各单元分为左、右两个分区，两单元间的相邻分区上分布的滤头的侧开孔出水方向相向，两单元间相互远离的分区上分布的滤头的侧开孔出水方向相背。
4.根据权利要求3所述的悬浮过滤系统，其特征在于:所述上置滤板的各分区上分布的滤头沿着该分区出水方向呈上游密下游疏的方式布设。
5.根据权利要求4所述的悬浮过滤系统，其特征在于:所述两个单元各占上置滤板的一半区域，各单元中每个分区各占对应单元的一半区域，各分区中处于上游的一半区域的滤头安装孔的开孔率为7%，处于下游的一半区域的滤头安装孔的开孔率为3%。
6.根据权利要求1-5中任意一项所述的悬浮过滤系统，其特征在于:该悬浮过滤系统还包括具有反冲洗排水管路的反冲洗池，反冲洗池与滤池体原水配水渠连通，反冲洗池内设有反冲洗溢流墙。
7.根据权利要求1-5中任意一项所述的悬浮过滤系统，其特征在于:所述配水渠道顶板上的配水孔为上大下小的圆台型孔。
【文档编号】B01D24/46GK103977611SQ201410218184
【公开日】2014年8月13日 申请日期:2014年5月22日 优先权日:2014年5月22日
【发明者】蔡明 , 郭鹏程, 闫大鹏, 卢慧, 陈凯, 冯赟昀, 侯晓明, 苏妍妹, 刘猛 申请人:黄河勘测规划设计有限公司