一种自动吸污微灌砂石过滤器

1.本发明一般涉及过滤器技术领域，具体涉及一种自动吸污微灌砂石过滤器。


背景技术：

2.砂过滤器是目前微灌工程使用范围最广的过滤设备之一，具有截污能力强、滤料清洗方便的特点。微灌用砂过滤器采用一定深度的滤料颗粒层层堆叠后形成多孔介质砂床，以此作为过滤载体进行立体深层过滤。砂石过滤器工作过程主要分为过滤和反冲洗两个阶段，过滤主要是通过滤层将杂质截留在滤层表面，反冲洗过程一般是通过反向的水流，从下向上，将堆积的滤层流化，颗粒间碰撞摩擦，使粘附在颗粒表面的杂质脱落，随水流冲出罐外。每次反冲洗时，都需要强力的反冲洗水流将整个滤层进行反向流化后，才能把杂质排出。而砂石过滤器一个典型的过滤机制是表层过滤，即过滤过程中，起主要作用的只是表层 10-20cm滤层，在文献“微灌砂滤料的表层过滤和气水反冲洗试验研究”、“微灌系统的堵塞与砂过滤参数试验研究”等论文内均有详细表述。
3.因此，基于该思路，可发现当前反冲洗模式存在较大弊端，即每次反冲洗时都将主要纳污层(顶层)和次要纳污层(底层)简单化的统一进行了反冲洗，为了使40cm-60cm 的滤层实现全部翻腾，就要求另外一个过滤罐提供充足的水流，先流化底层滤层，再逐层向上流化，这就导致每次反冲洗时间较长、反冲洗水流量也非常大，根据经验，通常每次反冲洗时间为90s-300s不等。如果是地表水过滤，粘稠的杂质更难清洗，耗水量更大。传统的应用模式，反冲洗间隔时间通常设置为4-8h不等。这种基于时间和进出口压差的反冲洗模式，会导致大量的净水随排污水排出，降低了水资源利用效率。同时，通常滤层表层会很快就形成杂质滤饼，砂石滤层过滤机理从深层过滤变成表层筛滤，纳污量大大降低、进出口压差急剧升高，同时过滤流量也会显著下降，影响了过滤效率,因此，当前反冲洗模式存在较大弊端，即每次反冲洗时都将主要纳污层(顶层)和次要纳污层(底层)简单化的统一进行了反冲洗，导致每次反冲洗时间较长、反冲洗水流量也非常大。


技术实现要素：

4.鉴于上述的问题，本技术提供了一种自动吸污微灌砂石过滤器，用以解决背现有技术中存在的技术问题。
5.本发明提供一种自动吸污微灌砂石过滤器，包括罐体、设置与所述罐体内的滤层及分设于所述滤层两侧的进口和出口，所述过滤层包括靠近所述进口一侧的过滤面，还包括：清污组件，所述清污组件包括用于检测所过滤面两侧压差的检测单元及与所述检测装置连接的排污单元，所述排污单元包括转动设置于所述罐体的转轴、用于驱动所述转轴绕轴线转动的驱动装置、与所述过滤面相适配的至少一个排污管及与至少一个所述排污管连通的排污通道，所述排污管上设置有排污孔，所述转轴与所述滤层的过滤面垂直设置，所述排污管垂直设置于所述转轴上，所述罐体上设置有与所述排污通道连通的排污口。
6.进一步地，所排污孔设置于所述排污管面向所述过滤面的一侧。
7.进一步地，所述排污孔为沿所述排污管轴向方向均匀间隔设置的多个缝隙，所述缝隙的宽度为d，其中d≤2mm。
8.进一步地，所述转轴内同轴设置有输液道，至少一个所述排污管与所述输液道连通。
9.进一步地，所述转轴贯通所述罐体设置，所述排污通道为所述转轴内同轴设置的输液道，所述排污口设置于所述转轴伸出所述罐体端部。
10.进一步地，所述罐体内间隔设置有两个支撑板，所述滤层设置于其中一个所述支撑板上，所述转轴上设置有连通所述输液道和两所述支撑板之间区域的连通口，所述排污通道包括所述输液道和两所述支撑板之间的区域，所述排污口设置于所述罐体上与两所述支撑板之间区域连通。
11.进一步地，所述排污单元还包括设置于所述排污管上的清污板，所述清污板设置有梳齿。
12.进一步地，所述排污口设置有控制阀。
13.进一步地，所述罐体为竖直设置的圆柱状，所述转轴与所述罐体同轴设置，所述过滤面为所述滤层的上表面。
14.有益效果本发明提供一种自动吸污微灌砂石过滤器，具有以下有益效果：1、通过设置检测装置检测压强差的值，在压强差达到预设值时，控制排污组件工作，使排污口打开，此时水流会通过排污管上的排污孔流入排污管，并随排污通道经过排污口流出，在水流流出的同时，附着在过滤面上的杂质会随水流一同流出，此时同时驱动装置驱动转轴转动，使附着在过滤面上的杂质离开过滤面，从而更便于杂质的排出，并随着转轴的转动，使排污管能够经过过滤面的每一个区域，从而能够将过滤面上的杂质均匀排出，提高排污能力。
15.2、通过转轴和排污管的旋转还能改善水流冲击引起的表层滤层凹凸不平现象，旋转过程实现了表层滤层的平坦，有助于提高纳污能力。
16.3、将排污管上缝隙仅在面向过滤面的一侧开设，能够在芯轴转动过程中，排污管贴近滤层，因此对于吸污过程中粘附在缝隙上的杂质，会由于排污管与滤层的摩擦作用而脱落，不会堵死缝隙。
17.4、通过将过滤孔设置为沿所述排污管轴向方向均匀间隔设置的多个缝隙装，且将宽度限定为d≤2mm，从而在转轴转动时，可以避免滤料颗粒进入排污孔排出。
18.5、通过将排污管上设置清污板，清污板设置有梳齿，吸污管上焊接有类似梳子的齿状结构，可以将砂石形成的过滤层表面10-20cm滤层进行翻动，从而更易对过滤层内的杂质翻出，能够提高清理效率。
附图说明
19.通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显。
20.图1为发明提供的自动吸污微灌砂石过滤器的第一种实施例的整体结构示意图。
21.图2为发明提供的自动吸污微灌砂石过滤器中第二实施例的结构示意图。
22.图3为本发明中第二实施例中转轴的结构示意图。
23.图4为本发明中排污管的结构示意图。
具体实施方式
24.下面结合附图和实施例对本技术作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。
25.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本技术。
26.实施例一参考图1，本发明提供本发明提供一种自动吸污微灌砂石过滤器，该过滤器包括罐体1、设置与所述罐体1内的滤层2及分设于所述滤层2两侧的进口10和出口11，所述过滤层2包括靠近所述进口一侧的过滤面21，还包括：清污组件3，所述清污组件3包括用于检测所过滤面21两侧压差的检测单元31及与所述检测装置31连接的排污单元32，所述排污单元32 包括转动设置于所述罐体1的转轴320、用于驱动所述转轴320绕轴线转动的驱动装置 321、与所述过滤面21相适配的至少一个排污管322及与至少一个所述排污管322连通的排污通道323，所述排污管321上设置有排污孔3210，所述转轴与所述滤层的过滤面垂直设置，所述排污管垂直设置于所述转轴上，所述罐体上设置有与所述排污通道323连通的排污口3230。
27.具体的，作为具体的实施方式，驱动装置采用驱动电机，检测装置31采用压力传感器，参考图1，本发明提供的一种自动吸污微灌砂石过滤器的使用方法为：在使用时，通过进口10流入具有一定压强p0需要过滤杂质的水流，水流经过过滤层2过滤掉杂质，然后由出口流出，从而获取干净的水流，而随着过滤的进行，杂质逐渐附着在过滤面21上，使杂质的厚度逐渐增加形成滤饼，从而水流通过过滤层的阻力变大，使过滤层两侧的压强差逐渐变大，通过设置检测装置31检测压强差的值，在压强差达到预设值时，控制排污组件工作，使排污口打开，此时水流会通过排污管322上的排污孔流入排污管，并随排污通道经过排污口3230流出，在水流流出的同时，附着在过滤面上的杂质会随水流一同流出，此时同时驱动装置321驱动转轴320转动，使附着在过滤面上的杂质离开过滤面，从而更便于杂质的排出，并随着转轴的转动，使排污管能够经过过滤面的每一个区域，从而能够将过滤面上的杂质均匀排出，随着杂质的排出，使过滤层2的透水性提高，从而使过滤面两侧的压差降低，逐渐低于检测压力传感器设定的预设值，此时控制驱动电机停止工作，并控制关闭排污口，停止清理杂质的工作，可以理解的是，过滤层在一些实施方式中采用砂石过滤的方式，通过转轴和排污管的旋转还能改善水流冲击引起的表层滤层凹凸不平现象，旋转过程实现了表层滤层的平坦，有助于提高纳污能力，作为优选的实施方式，排污管可以为绕转轴均匀间隔设置的多个；由于过滤层多采用砂石摊铺形成，而水流直接冲刷会破坏过滤层的结构，影响过滤效果，为了避免水流直接冲刷过滤层，作为具体的实施方式，参考图1，开口10为设置于罐体1上的进液管的管口，作为的实施方式，进液管伸入罐体内部的端部设置有向远离所述过滤面方向弯折形成的弯折部，通过这种方式可以避免液流对过滤面的直接冲刷。
28.进一步地，参考图3、图4，作为一种优选的实施方式，所排污孔3210设置于所述排污管322面向所述过滤面21的一侧。通过这种设置方式，可以使附着在过滤面上的杂质更容
易的从排污孔排出，且污管上缝隙仅在面向过滤面的一侧开设，能够在芯轴转动过程中，排污管贴近滤层，因此对于吸污过程中粘附在缝隙上的杂质，会由于排污管与滤层的摩擦作用而脱落，不会堵死缝隙。
29.进一步地，参考图4，作为具体的实施方式，所述排污孔3210为沿所述排污管322 轴向方向均匀间隔设置的多个缝隙，所述缝隙的宽度为d，其中d≤2mm，具体的，可以理解的是，过滤层多采用粒径r为1-2毫米的颗粒状结构，通过将过滤孔设置为沿所述排污管 322轴向方向均匀间隔设置的多个缝隙装，且将宽度限定为d≤2mm，从而在转轴转动时，可以避免滤料颗粒进入排污孔排出。
30.进一步地，作为优选的实施方式，参考图1所述转轴320内同轴设置有输液道(图中未示出)，至少一个所述排污管322与所述输液道连通，通过这种设置方式可以使结构简单紧凑。
31.进一步地，作为优选的实施方式，参考图1，所述转轴320贯通所述罐体设置，所述排污通道323为所述转轴320内同轴设置的输液道，所述排污口3230设置于所述转轴320 伸出所述罐体端部；所述罐体为竖直设置的圆柱状，所述转轴320与所述罐体同轴设置，所述过滤面为所述滤层的上表面，可以理解的是，由于过滤器主要采用砂石对水流进行过滤，因此通过将罐体设置为竖直的圆柱体，在罐体的中间位置水平设置支撑板，在支撑板上设置过滤过滤帽22，然后在过滤板上铺设砂石从而形成过滤层2，具体砂石可以通过设置在罐体 1上的砂石投入口4投入罐体内，在工作时，水流通过进口10流入，经过砂石过滤掉杂质后然后再经过滤帽过滤掉细小的颗粒，然后通过滤帽流入罐体1的下方，然后由出口流出，从而完成对水流的过滤，通过这种方式更易过滤层的形成，结构更为合理。
32.进一步地，作为优选的实施方式，参考图4，所述排污单元32还包括设置于所述排污管上的清污板324，所述清污板324设置有梳齿，通过这种设置方式，吸污管4上焊接有类似梳子的齿状结构，可以将砂石形成的过滤层表面10-20cm滤层进行翻动，从而更易对过滤层内的杂质翻出，能够提高清理效率。
33.进一步地，所述排污口3230设置有控制阀325。通过设置控制阀控制排污口的打开与关闭，作为优选的实施方式，控制阀采用电磁阀，并设置控制装置，控制装置采集检测单元31的检测值，从而自动控制值电磁阀的打开与关闭，控制驱动装置321的打开与关闭，即一旦过滤面表层滤饼即将形成，过滤面两侧的压差超过阈值，控制器控制驱动装置工作驱动转轴转动，排污过程仅将表层10cm-20cm小范围滤层进行局部的、外力辅助式翻动，杂质被吸污管上均布的缝隙吸入排污管，打开排污阀后，即可排出罐体，完成一次自清洗排污过程，杂质排出后过滤面两侧的压差低于阈值，此时控制电磁阀关闭，驱动装置停止工作。具体的，在对过滤层内的杂物清理时，通过转轴320转动带动排污管322运动，然后通过梳齿对过滤层的砂层铲起，砂层内部的杂质被翻起，然后随水流进入排污管322上的缝隙排出，可以理解的是，为了保证过滤层内杂质的排出的速度，在设置缝隙时会将缝隙的宽度d 设置的足够大，在此过程中砂层内的砂粒会被吸附至缝隙上，从而会在一定程度上阻碍杂质的排出，且水流的压强p0越大，在d设置越大时，这种现象越明显，会出现砂粒堵塞缝隙的现象，虽然本发明通过将缝隙设置在朝向过滤层的一侧，在转轴的转动过程中排污管能够与砂层摩擦从而将一部分堵塞缝隙的砂粒去除，但是在砂粒的粒径r与缝隙的宽度相近似时，会出现砂粒部分卡入缝隙内，不易排出，从而出现缝隙部分堵塞的现象，导致缝隙的流通面
积降低，进而导致杂质排出的效率降低，而缝隙为了避免这一现象的发生，缝隙的宽度 d的确定通过以下式子进行确定，d＝r－n-1
*&(p0/φ)
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r，其中，n为所有排污管322 上所有缝隙的数量，n的取值范围为：n≥4，φ为所有排污管322上所有缝隙处于未堵塞的状态下的流通面积，&为调节系数，取值范围为0.15-0.38。
34.实施例二参考图2，本发明提供本发明提供一种自动吸污微灌砂石过滤器，该过滤器包括罐体1、设置与所述罐体1内的滤层2及分设于所述滤层2两侧的进口10和出口11，所述过滤层2包括靠近所述进口一侧的过滤面21，还包括：清污组件3，作为进一步地改进，该实施方式与实施例一的不同之处在于，所述罐体内间隔设置有两个支撑板9，所述滤层2设置于其中一个所述支撑板上，所述转轴320上设置有连通所述输液道和两所述支撑板9之间区域的连通口3200，所述排污通道323包括所述输液道和两所述支撑板9之间的区域，所述排污口 3230设置于所述罐体上与两所述支撑板9之间区域连通。
35.以上描述仅为本技术的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本技术中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本技术中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。