自动排气的半封闭式气水联合反冲洗接触絮凝过滤器

1.本发明涉及一种过滤器，尤其是涉及一种适用于农村饮用水过滤处理的一种自动排气的半封闭式气水联合反冲洗接触絮凝过滤器。


背景技术：

2.饮用水安全问题是关系民生的重要问题，尤其是对于农村地区。近年来，农村饮用水集中式供水工程持续建设，但是，仍然存在一些集中供水管网难以延伸的偏远地区。目前的单村净水站普遍工艺简陋、设备化程度不足且维护管理不善，原水不经过处理或只经过简单过滤后就作为饮用水通入供水管网，导致供水水质难以达到生活饮用水水质标准。
[0003]“接触絮凝
‑
过滤”技术将混凝阶段与过滤阶段有机结合，无需沉淀池和絮凝池，水中的细小悬浮物和胶态杂质在滤层中边接触絮凝，边被有效截留，充分发挥滤料层截污容量，实现高效除浊，过滤效果好。已授权专利(zl202022708231.1)介绍了一种农村饮用水过滤系统，该过滤系统顶部采用竖直上伸管设计，可自动调节滤层上部水位，但上伸管长度较长，运输与安装不便，在雷雨天气也存在风险；进水管顶部出口采用喇叭口设计，存在滤料流失严重的问题。


技术实现要素：

[0004]
为了解决背景技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种自动排气的半封闭式气水联合反冲洗接触絮凝过滤器，以实现高效、节水和智能，用于农村饮用水及其他相似工程的过滤处理。
[0005]
本发明采用的技术方案是：
[0006]
过滤器包括盖板、壳体和支撑脚，盖板密封盖在壳体顶面同轴开设的人孔上，人孔用于工作人员装填滤料、安装水帽和在过滤器的内部维修，壳体底面安装有多个用于支撑过滤器的支撑脚。
[0007]
盖板顶面连接排气管，排气管上设有自动排气阀。
[0008]
壳体内部安装有金属柱体、绕丝管、中心管、水帽布置板和水帽，水帽布置板水平安装在壳体内下部，水帽布置板上通过螺栓沿周向均匀间隔固定装有多个水帽，水帽在过滤制水阶段起到集水作用，防止滤料被带出过滤器，反冲洗阶段起到均匀分布流体的作用；金属柱体同轴安装在壳体内上部，金属柱体沿自身外侧面周向间隔均匀布置连接有多根绕丝管并和绕丝管连通，金属柱体的底面中心同轴连通中心管的上端，中心管下端朝下穿过水帽布置板中心和贯通壳体底面后作为进水口，进水口连接水管的上端，水管下端经电动三通阀分别连接进水管和反冲洗排水管，水管、进水管和反冲洗排水管三者间的连接处设有电动三通阀；水帽布置板与金属柱体之间装填有滤料层，滤料层通过水帽布置板支撑在壳体内部。
[0009]
壳体靠近底部外侧壁设有进气口，进气口内端连通水帽布置板下方的壳体内部，进气口外端连接气管，气管上设有电动进气阀。
[0010]
所述的盖板顶面还设有监测过滤器内液位的压力传感器。
[0011]
所述的自动排气阀为依靠浮力作用自动关闭、依靠重力作用自动打开的排气阀，可替换为电动阀、电磁阀、气动阀等自动阀中的任一一种，但不限于此；自动排气阀在过滤器过滤制水阶段自动关闭，过滤器完全封闭，相当于压力式过滤器；自动排气阀在过滤器气
‑
水联合反冲洗阶段自动打开，保持气体畅通；仅允许气体进出过滤器，不允许过滤器内水体外溢。
[0012]
所述的壳体外侧壁还设有用于卸下滤料层滤料的卸料孔，卸料孔在无需更换滤料层时封闭，卸料孔连通水帽布置板上方的壳体内部并靠近水帽布置板。
[0013]
所述的壳体外底面设有出水口，出水口正上方的壳体内部设有平行放置的挡水板，挡水板通过固定条固定在壳体内底面，使得水流从侧方流入出水口处，过滤器反冲洗时，挡水板能促进水流均匀分布，有利于提高反冲洗的效率。
[0014]
所述的水帽布置板侧面的上下周边均与壳体的内壁面焊接，使得焊接处不留缝隙，水体仅从水帽处流通。
[0015]
所述的金属柱体为空心柱体，金属柱体沿自身外侧面周向间隔均匀开设有多个内螺纹孔，每个内螺纹孔均螺纹连接一根绕丝管的一端，绕丝管的另一端密封。
[0016]
所述的绕丝管的绕丝间的缝隙宽度为0.3
‑
0.6mm，绕丝管既能防止反冲洗时滤料层中滤料的流失，又能拦截中心管中进入的原水中较大的颗粒杂质，起到预过滤的作用。
[0017]
本装置过滤器的运行过程分为过滤制水阶段和反冲洗阶段，两个阶段交替进行：
[0018]
1)过滤制水阶段：自动排气阀和电动进气阀自动关闭，电动三通阀开启，使得仅有水管和进水管连通，进水管中通入由原水和絮凝剂混合的混合液，混合液经水管进入中心管并自下而上流动，混合液从中心管上端流出并进入金属柱体内部，然后从绕丝管中流出，混合液经绕丝管流出时被绕丝管拦截了原水中较大的颗粒杂质完成预过滤。
[0019]
预过滤后的混合液自绕丝管进入过滤器的壳体中并自上而下流动落到滤料层上，混合液中的原水和絮凝剂在流经滤料层时充分接触，原水中的细小悬浮物和胶态杂质在絮凝剂的作用下形成絮状物，絮状物被滤料层有效截留，原水经过滤后制成清水，清水流落到水帽布置板的水帽上，清水经水帽向下流动，最后从出水口排出过滤器。
[0020]
2)反冲洗阶段：预先设置压力传感器读数的压力预设值和制成清水浊度的浊度预设值，过滤器经过长时间过滤操作后，滤料层中截留的絮状物增加，过滤器的过滤阻力增大，使得压力传感器的读数达到压力预设值或制成清水的浊度达到浊度预设值，过滤制水阶段停止，自动进入反冲洗阶段。
[0021]
反冲洗阶段采用气
‑
水联合反冲洗技术，自动排气阀和电动进气阀自动开启，电动三通阀开启，使得仅有水管和反冲洗排水管连通，出水口中通入反冲洗水，进气口中通入压缩空气，反冲洗水和压缩空气在过滤器内部混合后，自下而上通过水帽经过滤料层，在滤料层滤料间的翻滚摩擦以及混合的反冲洗水和压缩空气的剪切力作用下，滤料层中的絮状物脱落，絮状物随着反冲洗水流经绕丝管，反冲洗水在流经绕丝管时同时携带绕丝管中的颗粒杂质后进入中心管中自上而下流出，将絮状物和颗粒杂质从反冲洗排水管中排出过滤器。
[0022]
反冲洗阶段完成后，过滤器重新自动进入过滤制水阶段。
[0023]
本发明的有益效果是：
[0024]
1)采用绕丝管进行布水，既可有效防止反冲洗时滤料流失，又能拦截原水中较大的颗粒杂质，起到预过滤的作用；
[0025]
2)采用半封闭式气
‑
水联合反冲洗过滤技术，制水时自动排气阀自动关闭，过滤器完全封闭，相当于压力式过滤器，与敞开式过滤器相比可显著延长制水时间；反冲洗时自动排气阀自动打开，保持气体畅通，气
‑
水联合反冲洗的方式可大幅节省反冲洗用水量。
[0026]
从以上两方面有效降低系统的自用水率，有利于节水；
[0027]
3)过滤器顶部装有压力传感器，用于监测过滤器的液位，当压力传感器的读数达到压力预设值或制成清水的浊度不达标时，自动启动反冲洗，无需人工操作。
[0028]
本发明适用于农村饮用水及其他相似工程的过滤处理。
附图说明
[0029]
图1是本发明的剖面结构示意图；
[0030]
图2是本发明进水部件的剖面俯视图；
[0031]
图中：1、自动排气阀，2、压力传感器，3、盖板，4、人孔，5、金属柱体，6、绕丝管，7、滤料层，8、中心管，9、壳体，10、卸料孔，11、水帽布置板，12、水帽，13、电动进气阀，14、进气口，15、挡水板，16、固定条，17、出水口，18、进水口，19、电动三通阀，20、进水管，21、反冲洗排水管，22、支撑脚。
具体实施方式
[0032]
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。
[0033]
如图1所示，过滤器包括盖板3、壳体9和支撑脚22，盖板3密封盖在壳体9顶面同轴开设的人孔4上，人孔4用于工作人员装填滤料、安装水帽12和在过滤器的内部维修，壳体9底面安装有多个用于支撑过滤器的支撑脚22。
[0034]
盖板3顶面连接排气管，排气管上设有自动排气阀1，自动排气阀1为依靠浮力作用自动关闭、依靠重力作用自动打开的排气阀，可替换为电动阀、电磁阀、气动阀等自动阀中的任一一种，但不限于此；自动排气阀1在过滤器过滤制水阶段自动关闭，过滤器完全封闭，相当于压力式过滤器；自动排气阀1在过滤器气
‑
水联合反冲洗阶段自动打开，保持气体畅通；仅允许气体进出过滤器，不允许过滤器内水体外溢；盖板3顶面还设有监测过滤器内液位的压力传感器2。
[0035]
壳体9内部安装有金属柱体5、绕丝管6、中心管8、水帽布置板11和水帽12，水帽布置板11水平安装在壳体9内下部，水帽布置板11侧面的上下周边均与壳体9的内壁面焊接，使得焊接处不留缝隙，水体仅从水帽12处流通；水帽布置板11上通过螺栓沿周向均匀间隔固定装有多个水帽12，水帽12在过滤制水阶段起到集水作用，防止滤料被带出过滤器，反冲洗阶段起到均匀分布流体的作用；金属柱体5同轴安装在壳体9内上部，金属柱体5沿自身外侧面周向间隔均匀布置连接有多根绕丝管6并和绕丝管6连通，金属柱体5的底面中心同轴连通中心管8的上端，中心管8下端朝下穿过水帽布置板11中心和贯通壳体9底面后作为进水口18，进水口18连接水管的上端，水管下端经电动三通阀19分别连接进水管20和反冲洗排水管21，水管、进水管20和反冲洗排水管21三者间的连接处设有电动三通阀19；水帽布置板11与金属柱体5之间装填有滤料层7，滤料层7通过水帽布置板11支撑在壳体9内部。
[0036]
壳体9靠近底部外侧壁设有进气口14，进气口14内端连通水帽布置板11下方的壳体9内部，进气口14外端连接气管，气管上设有电动进气阀13；壳体9外侧壁还设有用于卸下滤料层7滤料的卸料孔10，卸料孔10在无需更换滤料层7时封闭，卸料孔10连通水帽布置板11上方的壳体9内部并靠近水帽布置板11；壳体9外底面设有出水口17，出水口17正上方的壳体9内部设有平行放置的挡水板15，挡水板15通过固定条16固定在壳体9内底面，使得水流从侧方流入出水口17处，过滤器反冲洗时，挡水板15能促进水流均匀分布，有利于提高反冲洗的效率。
[0037]
如图2所示，金属柱体5为空心柱体，金属柱体5沿自身外侧面周向间隔均匀开设有多个内螺纹孔，每个内螺纹孔均螺纹连接一根绕丝管6的一端，绕丝管6的另一端密封；绕丝管6的绕丝间的缝隙宽度为0.3
‑
0.6mm，绕丝管6既能防止反冲洗时滤料层7中滤料的流失，又能拦截中心管8中进入的原水中较大的颗粒杂质，起到预过滤的作用。
[0038]
本装置过滤器的运行过程分为过滤制水阶段和反冲洗阶段，两个阶段交替进行：
[0039]
1)过滤制水阶段：自动排气阀1和电动进气阀13自动关闭，电动三通阀19开启，使得仅有水管和进水管20连通，进水管20中通入由原水和絮凝剂混合的混合液，混合液经水管进入中心管8并自下而上流动，混合液从中心管8上端流出并进入金属柱体5内部，然后从绕丝管6中流出，混合液经绕丝管6流出时被绕丝管6拦截了原水中较大的颗粒杂质完成预过滤；
[0040]
预过滤后的混合液自绕丝管6进入过滤器的壳体9中并自上而下流动落到滤料层7上，混合液中的原水和絮凝剂在流经滤料层7时充分接触，原水中的细小悬浮物和胶态杂质在絮凝剂的作用下形成絮状物，絮状物被滤料层7有效截留，原水经过滤后制成清水，清水流落到水帽布置板11的水帽12上，清水经水帽12向下流动，最后从出水口17排出过滤器。
[0041]
2)反冲洗阶段：预先设置压力传感器2读数的压力预设值和制成清水浊度的浊度预设值，过滤器经过长时间过滤操作后，滤料层7中截留的絮状物增加，过滤器的过滤阻力增大，使得压力传感器2的读数达到压力预设值或制成清水的浊度达到浊度预设值，过滤制水阶段停止，自动进入反冲洗阶段；
[0042]
反冲洗阶段采用气
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水联合反冲洗技术，自动排气阀1和电动进气阀13自动开启，电动三通阀19开启，使得仅有水管和反冲洗排水管21连通，出水口17中通入反冲洗水，进气口14中通入压缩空气，反冲洗水和压缩空气在过滤器内部混合后，自下而上通过水帽12经过滤料层7，在滤料层7滤料间的翻滚摩擦以及混合的反冲洗水和压缩空气的剪切力作用下，滤料层7中的絮状物脱落，絮状物随着反冲洗水流经绕丝管6，反冲洗水在流经绕丝管6时同时携带绕丝管6中的颗粒杂质后进入中心管8中自上而下流出，将絮状物和颗粒杂质从反冲洗排水管21中排出过滤器。
[0043]
反冲洗阶段完成后，过滤器重新自动进入过滤制水阶段。
[0044]
具体实施例的工艺条件如下：过滤器在过滤制水阶段通入浊度为10
‑
16ntu的原水，通入的原水的流速为6m/h，原水的ph为6.6，原水中混合的絮凝剂采用聚合氯化铝，絮凝剂在原水中的浓度为3mg/l，过滤器中装填石英砂滤料层，石英砂滤料层的粒径为0.8
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1.2mm，石英砂滤料层的高度为1.2m，过滤制水阶段时长为24h，过滤出的清水的平均浊度为0.65ntu；反冲洗阶段通入的反冲洗水的流速为12m/h，反冲洗阶段时长为10min，反冲洗阶段的自用水率为1.38％。