CN105110507A - 一种自清洗浮滤水处理设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自清洗浮滤水处理设备，包括按竖直方向由上到下分为三层：第一层为混凝反应区、气浮区；第二层为设备布置区、自清洗储水区；第三层为稳定调节区、过滤区和排水区。本发明所述自清洗浮滤水处理设备，依靠自身硬件配置合理调控进水和产水完全实现自清洗过程，且混凝、气浮、过滤和稳定消毒等工艺过程可在一套设备中完成，还可以克服现有技术中结构复杂、占地大、自控配置复杂、可靠性低和运行维护成本高等缺陷，以实现结构一体化集成、占地小、自控配置简单、可靠性高和运行维护成本低的优点。

Description

一种自清洗浮滤水处理设备

技术领域

本发明涉及水处理技术领域，具体地，涉及一种自清洗浮滤水处理设备。

背景技术

在水处理工程领域，混凝、气浮和过滤均是应用很广的水处理工艺，且通常被串联使用。无论是在地表给水处理工程中、污水再生回用工程中、景观水循环净化处理工程中，还是在反渗透膜法海水淡化工程中，混凝、气浮和过滤工艺均有非常广泛的应用。但是，传统的混凝、气浮工艺也存在受进水悬浮物、浊度等水质冲击负荷影响出水水质波动较大，出水不均匀、易短流、易沉泥等问题。另外，近年来陆续出现的多种气浮滤池组合的一体化新工艺虽然解决了气浮出水均匀性的问题，但是对进水悬浮物、浊度等冲击负荷影响在设计上并没有更好的应对良策，只能依靠运行过程中调整过滤周期的长短来确保冲击负荷下出水水质的稳定。现有的混凝、气浮滤池组合工艺与混凝、气浮和滤池串联单独运行的工艺相比设备配置要求更高、自控***也更为复杂。

目前已有的气浮滤池组合工艺有，但不限于：

①混凝、气浮+普通快滤池组合成的气浮滤池工艺

②混凝、气浮+V型滤池组合成的气浮滤池工艺

③混凝、气浮+移动罩滤池组合成的气浮滤池工艺

④混凝、气浮+翻板滤池组合成的气浮滤池工艺

现有的气浮滤池工艺有:传统气浮和普通快滤池组合的气浮滤池、传统气浮和V型滤池组合的气浮滤池、传统气浮和移动罩滤池组合的气浮滤池、传统气浮和翻板滤池组合的气浮滤池。气浮滤池工艺由于将气浮和过滤两种工艺组合在一起，虽然在空间上节约了占地，但是与之各自分开独立运行相比，相关配套的电气设备数量并未减少，自动控制***也变得更为复杂，设备投资和运行维护费用也较高。另外，在应对进水中悬浮物浓度和浊度等水质冲击负荷的影响方面，只能依靠调整过滤周期的长短以应对冲击负荷对产水水质的影响。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术中至少存在结构复杂、占地面积大、可靠性低、自控配置复杂和运行维护成本高等缺陷。

发明内容

本发明的目的在于，针对上述问题，提出一种自清洗浮滤水处理设备，依靠自身硬件配置合理调控进水和产水完全实现自清洗过程，且混凝、气浮、过滤和消毒稳定等工艺过程可在一套设备中完成，以实现结构一体化集成、占地小、可靠性高、自控配置简单和运行维护成本低的优点。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种自清洗浮滤水处理设备，包括按竖直方向由上到下分为三层：第一层为混凝反应区、气浮区；第二层为设备布置区、自清洗储水区；第三层为稳定调节区、过滤区和排水区。

进一步地，所述混凝反应区由多格分区组成；气浮区由中间的气浮气水接触区、两侧的气浮分离区和气浮集水区组成；

混凝反应区和气浮区底排泥过程：混凝反应区底部设置排泥管P_sc1、P_sc2、P_sc3……，每根排泥管上设置手动或/和自动排泥阀V_sc1、V_sc2、V_sc3……，确保每一格中的沉泥均能排出；

气浮区的每个分离区和集水区底部均布有多个泥斗，每个泥斗中配置一根穿孔排泥管P_sd1、P_sd2、P_sd3……，每根穿孔排泥管上设置手动或/和自动排泥阀V_sd1、V_sd2、V_sd3……；每个气浮区的排泥总管P_f1和P_f2分别与两根排渣管P_z1和P_z2连接，且在接入排渣管前分别设置两台流量计F_s1和F_s2；混凝反应区的排泥管P_sc1、P_sc2、P_sc3……就近分别接入每个气浮区的排泥总管P_f1和P_f2，接入点须在流量计前。

进一步地，所述自清洗储水区与过滤区上下布置，与传统重力无阀滤池的形式相同，且在气浮区正下方，并通过自清洗储水区与稳定调节区联通；设备布置区布置在混凝反应区和稳定调节区中间；

连续过滤过程：有压进水经竖直向上的总进水管P₀经总进水手动或自动阀门V₀、流量计F₀、管道混合器、减速配水三通后，分两股进入混凝反应区1的第一格，再顺序流经第二格、第三格……及最后一格；

在管道混合器中投加混凝剂，完成混凝剂与进水的混合过程；在混凝反应区1的第一格中选择性投加助凝剂，并在每格中搅拌器作用下完成混凝反应过程；混凝反应后的处理水经渐缩式配水暗渠进入气浮区中间位置的气水接触区，处理水与溶气水充分接触后做向上升流运动，在气水接触区上层再均匀分流向两侧的分离区，完成泥水分离后的清水向下流经分离区中间区域安装的导流斜管或斜板、再水平流动汇集在气浮区两侧远端下部的集水区，气浮产水经两个集水区池外侧壁上安装的两根逆流式压力弯管分别向两个过滤区配水；泥水分离后的浮渣在水面表层通过气浮区两侧顶端安装的浮渣机作用下收集到气浮区两侧远端上部的排渣槽，再经每个浮渣槽对应的排渣管P_z1和P_z2排出；

和/或，

所述渐缩式配水暗渠，其过水断面在配水方向上渐缩，确保流速均匀稳定；其渠顶通过等尺寸矩形过水缝向气水接触区配水，确保配水均匀、且水中矾花稳定。

气浮区产水分别经两根逆流式压力弯管配水立管上的流量计F₁和F₂、配水横管上的自动调节阀V_c1和V_c2、二位三通自动开关阀V_a1和V_a2后再经两根虹吸弯管后进入两个过滤区，进水由落水挡板减速后，再经滤料层和承托层及配水底板完成过滤过程，过滤产水先进入配水底板下方的自清洗配水区、经三角过水渠进入过滤区上方的自清洗储水区，再经溢流堰跌水进入过滤区侧面紧邻的稳定调节区储存；如必要，可在溢流堰跌水处设计消毒剂投加点，经跌水混合作用后对滤后水进行消毒稳定处理；配水底板上均布滤头，满足配水的均匀性，并对滤料层和承托层起到一定的支撑作用；每个自清洗配水区底板上方分别设置泄空管P_sf1和P_sf2，每个泄空管上配有手动阀门V_sf1和V_sf2，泄空管开口分设在对应的排水泄空区。

和/或，

所述逆流式压力弯管由配水立管、流量计、配水横管、自动调节阀门和二位三通自动开关阀门组成。

进一步地，所述排水区由中间的排水水封区和两侧的排水泄空区组成；

自动自清洗过程：过滤区中的水位在连续过滤过程中由于滤料层不断截留悬浮物，造成滤料层阻力的增加，促使虹吸弯管内的水位不断升高；当水位达到虹吸辅助管管口时，部分过滤区进水自动从该虹吸辅助管中落下形成抽气作用，借以带走虹吸弯管中的空气，逐渐在虹吸弯管中形成真空；当虹吸弯管中的真空度达到一定值时，便发生虹吸作用，自清洗储水区中的过滤产水自下而上地反向通过滤料层和承托层，对滤料进行自动反冲洗，自清洗过程自动启动；自清洗过程产生的废水和气浮区的全部来水，经虹吸弯管排入自清洗排水立管，进入排水水封区后再溢流至两侧的泄空区外排；虹吸弯管和自清洗排水立管的局部管段设有透明管，现场观察管内水位情况；当自清洗储水区的水位下降至虹吸破坏器的作用水位时，空气经虹吸破坏器进入虹吸弯管，真空环境和虹吸作用被破坏，自清洗过程自动停止；自动自清洗过程完成，***进入到下一个工作周期；再两根自清洗排水立管末端、排水水封区设计溢流水位上方安装手动或自动阀门V_m1和V_m2，通过对其阀位开度的调节用以控制反冲洗强度；

强制自清洗过程：如需对过滤区的滤料进行强制反冲洗，首先人为介入切换对应的逆流式压力弯管配水横管上的二位三通自动开关阀V_a1或V_a2至第二阀位，控制气浮区出水全部进入自清洗排水立管中并以满管流形式落下形成抽气作用，借以带走虹吸弯管中的空气，逐渐在虹吸弯管中形成真空；当虹吸弯管中的真空度达到一定值时，便发生虹吸作用，自清洗储水区中的滤后水自下而上地反向通过滤料层和承托层，对滤料进行强制反冲洗，自清洗过程被强制启动；在自清洗储水区设液位计L，在强制启动自清洗过程后的某一低液位设定点，经自动连锁控制将V_a1或V_a2恢复到第一阀位；自清洗过程产生的废水，经虹吸弯管进入自清洗排水立管，排入排水水封区后再溢流至两侧的泄空区外排；当自清洗储水区的水位下降至虹吸破坏器作用水位时，空气经虹吸破坏器进入虹吸弯管，虹吸弯管中的真空环境和虹吸作用被破坏，自清洗过程自动停止；强制自清洗过程完成，***进入到下一个工作周期；在两根自清洗排水立管末端、排水水封区设计溢流水位上方安装手动或/和自动调节阀门V_m1和V_m2，通过对其阀位开度的调节用以配合强制启动自清洗过程及控制反冲洗强度，确保气浮区的全部来水从该立管中以满管流形式落下。

和/或，

所述自清洗排水立管由排水立管和手动或/和自动调节阀门组成。

本发明各实施例的自清洗浮滤水处理设备，由于包括按竖直方向由上到下分为三层：第一层为混凝反应区、气浮区；第二层为设备布置区、自清洗储水区；第三层为稳定调节区、过滤区和排水区；从而可以克服现有技术中结构复杂、占地大、自控配置复杂、可靠性低和维护成本高的缺陷，以实现结构一体化集成、占地小、自控配置简单、可靠性高和维护成本低的优点。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明自清洗浮滤水处理设备的外部立体结构示意图；

图2为本发明自清洗浮滤水处理设备的俯视图；

图3为本发明自清洗浮滤水处理设备的正视图；

图4为本发明自清洗浮滤水处理设备的左视图；

图5为本发明自清洗浮滤水处理设备的右视图；

图6为图2的A-A视图；

图7为图6的B-B视图；

图8为图6的C-C视图。

结合附图，本发明实施例中附图标记如下：

1-混凝反应区；2-气浮区；3-设备布置区；4-自清洗储水区；5-稳定调节区；6-过滤区；7-排水区；8-管道混合器；9-减速配水三通；10-渐缩式配水暗渠；11-导流斜管或斜板；12-逆流式压力弯管；13-虹吸弯管；14-落水挡板；15-滤料层和承托层；16-配水底板；17-三角过水渠；18-虹吸辅助管；19-虹吸破坏器；20-自清洗排水立管。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

根据本发明实施例，如图1-图8所示，提供了一种自清洗浮滤水处理设备。

现将混凝、气浮设备和重力式无阀滤池过滤设备耦合成一种自清洗浮滤水处理设备。该设备的混凝反应、气浮、过滤、产品水储存、废水排放等各功能分区既独立分开，又通过合理的配水***自然联通成为一个有机整体。该设备辅助的配套设备与各功能分区整合布置，大大减少了管路***和配电***的工程投资，也便于维护管理；在气浮区中增设导流斜管或斜板对处理水起到同流同程作用、气浮沉淀共作用进行泥水分离，避免出现产水不均匀现象的同时，还可提高***抗冲击负荷能力、强化泥水分离效果、优化气浮产水水质、延长过滤周期；气浮区向过滤区采用逆流式压力弯管恒流量均匀配水，既确保气浮区的恒水位运行、又能避免自清洗过程中虹吸条件被破坏的风险；保留重力式无阀滤池重力反洗功能、省去强制冲洗器和辅助压力水***的设置，利用该设备本身的气浮区产水，通过逆流式压力弯管配水横管上二位三通自动开关阀的阀位切换，向过滤区自清洗排水立管中落水、抽气，配合排水立管上阀门阀位控制，实现强制启动自清洗过程的功能，也能对反洗强度给予灵活控制，虹吸管路***也被简化。

该设备布局紧凑，合理利用空间，节约占地；通过对气浮过程产水水质的优化，延长过滤过程的工作周期；合理调配气浮区至过滤区的配水点，将重力式无阀滤池原有的虹吸管路***简化，实现对过滤区的完全自清洗过程；设备、仪表及自动控制***配置简单，投资及运行维护成本低。该设备可在地表给水处理、污水再生回用、景观水循环净化、海水淡化预处理等水处理领域广泛推广应用。

本发明将混凝反应、气浮、过滤、自清洗储水、稳定调节、废水排放等功能区和配套的设备布置区耦合成一种自清洗浮滤水处理设备。各功能分区虽然独立、但各区的连接部位通过不同的配水形式实现自然转换；在气浮区增加导流斜管或斜板设置，实现气浮过程的同流同程均匀产水及对产水起到辅助的浅层沉淀作用；气浮区向过滤区采用逆流式压力弯管恒流量配水形式，配水立管上设置流量计，横管上设置自动调节阀，通过PID调节控制气浮区恒定出水、过滤区恒定进水及间接控制气浮区恒液位；通过对逆流式压力弯管配水横管上的二位三通自动开关阀阀位切换，调整气浮区向过滤区的不同配水点，再配合虹吸辅助管和虹吸破坏器，无需设置强制冲洗器和辅助压力水***便可实现自动自清洗和人工强制自清洗的双重目的；自清洗过程依靠自清洗储水区的重力水头作用完成，无需设置相关清洗水泵；稳定调节区既可作为过滤产水的中间调节池，也可作为消毒水池；稳定调节区和混凝反应区中间的空间，可布置相关的配套设备(循环水泵、空压机、溶气水罐、低压配电及控制柜等)，使得该设备各部分组合更为紧凑、合理。

本发明涉及一种自清洗浮滤水处理设备，该构筑物按竖直方向由上到下可分三层：第一层为混凝反应区1、气浮区2；第二层为设备布置区3、自清洗储水区4；第三层为稳定调节区5、过滤区6和排水区7。其中，气浮区由中间的(气浮)气水接触区、两侧的(气浮)分离区和(气浮)集水区组成；自清洗储水区和过滤区上下布置，与传统重力无阀滤池的形式相同；排水区由中间的(排水)水封区和两侧的(排水)泄空区组成。

连续过滤过程(正常运行状态)：有压进水经竖直向上的总进水管P₀经总进水手动或自动阀门V₀、流量计F₀、管道混合器8、减速配水三通9后，分两股进入混凝反应区1的第一格，再顺序流经第二格、第三格……及最后一格。在管道混合器8中投加混凝剂，完成混凝剂与进水的混合过程；在混凝反应区1的第一格中选择性投加助凝剂，并在每格中搅拌器作用下完成混凝反应过程。混凝反应后的处理水经渐缩式配水暗渠10进入气浮区中间位置的气水接触区，处理水与溶气水充分接触后做向上升流运动，在气水接触区上层再均匀分流向两侧的分离区，完成泥水分离后的清水向下流经分离区中间区域安装的导流斜管或斜板11、再水平流动汇集在气浮区两侧远端下部的集水区，气浮产水经两个集水区池外侧壁上安装的两根逆流式压力弯管12分别向两个过滤区配水；泥水分离后的浮渣在水面表层通过气浮区两侧顶端安装的浮渣机作用下收集到气浮区两侧远端上部的排渣槽，再经每个浮渣槽对应的排渣管P_z1和P_z2排出。气浮区产水分别经两根逆流式压力弯管12配水立管上的流量计F₁和F₂、配水横管上的自动调节阀V_c1和V_c2、二位三通自动开关阀V_a1和V_a2后再经两根虹吸弯管13后进入两个过滤区6，进水由落水挡板14减速后，再经滤料层和承托层15及配水底板16完成过滤过程，过滤产水先进入配水底板16下方的自清洗配水区、经三角过水渠17进入过滤区6上方的自清洗储水区4，再经溢流堰跌水进入过滤区6侧面紧邻的稳定调节区5储存；配水底板上均布滤头，满足配水的均匀性，并对滤料层和承托层起到一定的支撑作用。每个自清洗配水区底板上方分别设置泄空管P_sf1和P_sf2，每个泄空管上配有手动阀门V_sf1和V_sf2，泄空管开口分设在对应的排水泄空区。

自动自清洗过程(过滤区自动反洗状态)：某一过滤区6中的水位在连续过滤过程中由于滤料层不断截留悬浮物，造成滤料层阻力的增加，促使虹吸弯管13内的水位不断升高；当水位达到虹吸辅助管18管口时，部分过滤区进水自动从该虹吸辅助管中落下形成抽气作用，借以带走虹吸弯管中的空气，逐渐在虹吸弯管中形成真空；当虹吸弯管中的真空度达到一定值时，便发生虹吸作用，自清洗储水区4中的过滤产水自下而上地反向通过滤料层和承托层15，对滤料进行自动反冲洗，自清洗过程自动启动；自清洗过程产生的废水和气浮区的全部来水，经虹吸弯管13排入自清洗排水立管20，进入排水水封区后再溢流至两侧的泄空区外排；虹吸弯管和自清洗排水立管的局部管段设有透明管，可现场观察管内水位情况；当自清洗储水区的水位下降至虹吸破坏器19的作用水位时，空气经虹吸破坏器进入虹吸弯管，真空环境和虹吸作用被破坏，自清洗过程自动停止；自动自清洗过程完成，***进入到下一个工作周期。再两根自清洗排水立管末端、排水水封区设计溢流水位上方安装手动或/和自动调节阀门V_m1和V_m2，通过对其阀位开度的调节用以配合强制启动自清洗过程及控制一定的反冲洗强度。

强制自清洗过程(过滤区手动反洗状态)：如需对某一过滤区6的滤料进行强制反冲洗，首先人为介入切换对应的逆流式压力弯管12配水横管上的二位三通自动开关阀V_a1或V_a2至第二阀位，控制气浮区出水全部进入自清洗排水立管20中并以满管流形式落下形成抽气作用，借以带走虹吸弯管中的空气，逐渐在虹吸弯管中形成真空；当虹吸弯管中的真空度达到一定值时，便发生虹吸作用，自清洗储水区4中的滤后水自下而上地反向通过滤料层和承托层15，对滤料进行强制反冲洗，自清洗过程被强制启动；在自清洗储水区设液位计L，在强制启动自清洗过程后的某一低液位设定点(注：该设定点禁止低于虹吸破坏器的作用水位)，经自动连锁控制将V_a1或V_a2恢复到第一阀位；自清洗过程产生的废水，经虹吸弯管13进入自清洗排水立管20，排入排水水封区后再溢流至两侧的泄空区外排；当自清洗储水区的水位下降至虹吸破坏器19作用水位时，空气经虹吸破坏器进入虹吸弯管，虹吸弯管中的真空环境和虹吸作用被破坏，自清洗过程自动停止；强制自清洗过程完成，***进入到下一个工作周期。两根自清洗排水立管末端、排水水封区设计溢流水位上方安装手动或/和自动调节阀门V_m1和V_m2，通过对其阀位开度的调节用以配合强制启动自清洗过程及控制一定反冲洗强度，还可确保气浮区的全部来水从该立管中以满管流形式落下。强制启动某个过滤区自清洗过程前，需校对自清洗储水区的液位应处在较高的位置，否则无法保证足够的自清洗水头和清洗时间，不宜启动强制自清洗过程。

混凝反应区和气浮区底排泥过程(排泥状态)：混凝反应区1底部设置排泥管P_sc1、P_sc2、P_sc3……，每根排泥管上设置手动或/和自动排泥阀V_sc1、V_sc2、V_sc3……，确保每一格中的沉泥均能排出。气浮区2的每个分离区和集水区底部均布有多个泥斗，每个泥斗中配置一根穿孔排泥管P_sd1、P_sd2、P_sd3……，每根穿孔排泥管上设置手动或/和自动排泥阀V_sd1、V_sd2、V_sd3……。每个气浮区的排泥总管P_f1和P_f2分别与两根排渣管P_z1和P_z2连接，且在接入排渣管前分别设置两台流量计F_s1和F_s2；混凝反应区的排泥管P_sc1、P_sc2、P_sc3……就近分别接入每个气浮区的排泥总管P_f1和P_f2，接入点须在流量计前。正常运行状态下，上述各排泥阀需定期短时间开启排泥；同时，各排泥管和排泥阀还兼有对混凝反应区和气浮区的泄空作用。

以单机净出力12000m³/d的自清洗浮滤水处理设备施工图即图1-图8为例进行详细解释、说明。

本发明技术方案的保护点一之主要设备设计参数：

⑴单机设计净出力不宜大于12000m³/d，最大设计进水量为单机设计净出力的104％-107％。

⑵单机混凝反应区水力停留时间约为15min。混凝反应区的第一格设计进水流速约为0.7-0.8m/s。

⑶混凝反应区至气浮区采用渐缩式配水暗渠与气水接触区联通，设计渠内流速0.08-0.10m/s。且配水暗渠过水断面在配水方向上渐缩，确保流速均匀稳定。

⑷渐缩式配水暗渠顶均设配水缝，设计过缝流速0.08-0.10m/s，设计缝长与渐缩式配水暗渠宽相同，缝宽≤50mm。且过水缝为等尺寸矩形确保配水均匀、处理水中形成的矾花稳定。

⑸气浮区中间为气水接触区，设计上升流速为0.01-0.02m/s，在气水接触区上方分别向两个分离区均匀推流配水。

⑹单机气浮分离区设计表面负荷为15-20m³/m²·h，在长度方向上分2格，分设在气水接触区两侧。

⑺每格气浮分离区中间位置均布导流斜管或斜板，斜管或斜板安装倾角60度，安装高度约为0.9m，倾斜方向指向集水区。

⑻单机过滤区设计滤速≤10m/h，延长度方向上分2格。过滤区总长宽比约为2:1，单格长宽比约为1:1。

⑼气浮区至过滤区采用逆流式压力弯管配水，气浮区分格与过滤区分格一一对应，设计配水流速约为0.9-1.0m/s。且逆流式压力弯管由配水立管、流量计、配水横管、自动调节阀门和二位三通自动开关阀门组成。

⑽过滤区每格配置一根虹吸弯管，自清洗最大设计流速约为2.4-2.5m/s；过滤区每格配置一根自清洗排水立管，设计落水流速约为3.0-3.1m/s。且自清洗排水立管由排水立管和手动或/和自动调节阀门组成。

⑾过滤区配水底板上均布滤头、采用滤头配水，滤头缝隙面积与过滤面积比约为1％-2.5％。

⑿过滤区采用重力反洗方式，期终水头损失约为1.7-2.0m；滤料膨胀率约50％；在平均冲洗强度约15L/m²·s的条件下，冲洗时间约5-8min。

⒀承托层厚度50-100mm，粒径尺寸2-4mm。

⒁均质滤料石英砂粒径0.5-1.0mm，层高0.9-1.0m，不均匀系数K₈₀<2.0。双层滤料石英砂粒径0.5-1.0mm，下层石英砂层高0.6m，不均匀系数K₈₀<2.0；无烟煤粒径1.2-1.6mm，下层无烟煤层高0.3-0.4m，不均匀系数K₈₀<2.0。

⒂排水区中间为水封区，两侧为泄空区；水封区设计溢流水位约为0.2m；每个泄空区设一根外排管，外排管设计流速约为0.7-0.8m/s。

⒃稳定调节区水力停留时间约为30min，且内设导流板或隔墙，防止短流现象发生；导流板或隔墙的设计形式须考虑对稳定调节区顶板的支撑作用。

⒄稳定调节区出水形式可根据设备流程要求选择：①采用溢流重力出水；②采用水泵抽吸加压出水。

⒅设备布置区净空高度不宜小于2.0m，且应满足设备安装及运行维护的要求。

本发明技术方案的保护点之二设备控制和运行操作方法：

⑴在混凝反应区的总进水管上安装流量计F₀，显示总进水流量Q₀；在气浮区总排泥管上安装流量计F_s1和F_s2，显示总排泥流量分别为Q_s1和Q_s2。参与气浮区恒液位运行、恒流量出水及过滤区恒流量进水的自动控制。

⑵气浮区至过滤区的两根逆流式压力弯管的配水立管上分别安装流量计F₁和F₂，显示配水流量分别为Q₁和Q₂；配水横管上分别安装自动调节阀V_c1、V_c2和二位三通自动开关阀V_a1、V_a2。参与气浮区恒液位运行、恒流量出水及过滤区恒流量进水的自动控制。

⑶混凝反应区总进水流量Q₀，气浮区向过滤区的两格配水流量分别为Q₁和Q₂，混凝反应区和气浮区总排泥流量分别为Q_s1和Q_s2。正常运行条件下，通过PID调节控制V_c1和V_c2的开度，使Q₁＝Q₂＝0.5[Q₀-(Q_s1+Q_s2)-δ]，其中δ为根据进水悬浮物浓度、加药量等参数经理论计算出的排浮渣总量与实际运行排浮渣总量经验参数对比后优化确定的取值，所有流量单位相同。

⑷通过人为介入切换逆流式压力弯管的配水横管上二位三通自动开关阀V_a1或V_a2至第二阀位，控制气浮区出水全部进入自清洗排水立管中落水、抽气，强制启动过滤区的自清洗过程；在自清洗储水区设液位计L，在强制启动自清洗过程后的某一低液位设定点，经自动连锁控制将V_a1或V_a2恢复到第一阀位，为下一个运行周期做准备。

⑸自清洗排水立管末端安装手动或/和自动调节阀门V_m1和V_m2，通过控制该手动阀门的开度用以①配合强制启动自清洗过程；②调节自清洗强度；③确保过滤区全部进水以满管流形式从自清洗排水立管中落水、抽气，对虹吸弯管形成抽真空作用。

用推理方式推导出本发明技术方案的优点：

⑴混凝反应区向气浮区配水采用过水断面渐缩式配水暗渠10，渠顶均设配水缝，既满足配水的均匀性、又满足合适的配水流速、确保矾花的稳定性。

⑵在气浮分离区中间区域增加导流斜管或斜板11的设置既可确保气浮过程处理水的同流同程作用、防止气浮产水短流，又对气浮产水起到辅助的同向浅层沉淀作用、在气浮和沉淀双重泥水分离作用下提高抗冲击负荷能力、优化产水水质。

⑶合理利用气浮分离区的分格完成对过滤区的两格均匀配水。

⑷气浮区向过滤区采用逆流式压力弯管12连续配水，既可确保气浮区液位稳定，又能有效避免过滤区自清洗过程中的虹吸条件被破坏。

⑸在逆流式压力弯管12的配水立管上安装流量计，可确保流量计良好的工作条件；在逆流式压力弯管12的配水横管上安装的自动控制阀可根据流量反馈信号，通过PID调节稳定控制气浮区的出水流量恒定，间接控制气浮区的运行液位恒定；在逆流式压力弯管12的配水横管上安装二位三通自动开关阀，可确保气浮出水管路始终保持通畅，避免气浮区由出水不畅引起的满水溢流风险。

⑹人为介入将气浮区出水强制引入到过滤区的自清洗排水立管20中落水、抽气，对滤池进行强制反洗，可省去配套强制冲洗器和辅助压力水***的设置。

⑺自清洗储水区溢流出水直接跌水进入稳定调节区，省去相关连接管路；该跌水区域可作为消毒剂的投加点，有利于混合和消毒反应过程。

⑻与传统重力式无阀滤池排水区设计相比，该设备的自清洗排水由排水区中间的水封区溢流向两侧的泄空区，水封区设计溢流水位变化更小，泄空区排水管管径更小。

⑼该设备配套管道***的最大设计管径为DN600。在高腐蚀性水处理工程领域，如反渗透膜法海水淡化预处理、海水或卤水的净化处理、工业废水再生回用等水处理领域，可全部采用UPVC材质的管道进行设计，发挥更大的技术、经济优势。

⑽该设备合理利用空间；配套设备简单、布局紧凑；节省占地和工程投资；便于维护管理；运行成本低。

⑾虽然该设备的自动控制***(包括：流量计、自动阀门、液位计等)配置简单，但是通过与虹吸管道***(包括：虹吸弯管13、虹吸辅助管18、虹吸破坏器19、自清洗排水立管20等)巧妙融合，使得该设备具有了“自控***配置简单、自动化程度较高”的特点，可实现无人值守。

针对本发明的技术方案，是否还有别的替代方案同样能完成发明目的？

⑴气浮区向过滤区配水横管上的二位三通自动开关阀可用两个自动开关二位阀替代。

⑵混凝反应区总进水阀既可采用手动阀门，也可采用自动阀门。

⑶混凝反应区和气浮区的排泥阀既可采用手动阀门，也可采用自动阀门。如果采用自动阀门，须用快开式阀门。

⑷该设备中采用的自动阀门可为电动阀门，也可为气动阀门。

⑸自清洗储水区中安装的液位计也可用液位开关代替。

***UPVC材质管道可用其他材质管道代替，如不锈钢材质管道、玻璃钢材质管道、PE材质管道等等。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种自清洗浮滤水处理设备，其特征在于，包括按竖直方向由上到下分为三层：第一层为混凝反应区、气浮区；第二层为设备布置区、自清洗储水区；第三层为稳定调节区、过滤区和排水区。

2.根据权利要求1所述的自清洗浮滤水处理设备，其特征在于，所述混凝反应区由多格分区组成；气浮区由中间的气浮气水接触区、两侧的气浮分离区和气浮集水区组成；

混凝反应区和气浮区底排泥过程：混凝反应区底部设置排泥管P_sc1、P_sc2、P_sc3……，每根排泥管上设置手动或/和自动排泥阀V_sc1、V_sc2、V_sc3……，确保每一格中的沉泥均能排出；

气浮区的每个分离区和集水区底部均布有多个泥斗，每个泥斗中配置一根穿孔排泥管P_sd1、P_sd2、P_sd3……，每根穿孔排泥管上设置手动或/和自动排泥阀V_sd1、V_sd2、V_sd3……；每个气浮区的排泥总管P_f1和P_f2分别与两根排渣管P_z1和P_z2连接，且在接入排渣管前分别设置两台流量计F_s1和F_s2；混凝反应区的排泥管P_sc1、P_sc2、P_sc3……就近分别接入每个气浮区的排泥总管P_f1和P_f2，接入点须在流量计前。

3.根据权利要求1或-2任意一项所述的自清洗浮滤水处理设备，其特征在于，所述自清洗储水区与过滤区上下布置，与传统重力无阀滤池的形式相同，且在气浮区正下方，并通过自清洗储水区与稳定调节区联通；设备布置区布置在混凝反应区和稳定调节区中间；

连续过滤过程：有压进水经竖直向上的总进水管P₀经总进水手动或自动阀门V₀、流量计F₀、管道混合器、减速配水三通后，分两股进入混凝反应区1的第一格，再顺序流经第二格、第三格……及最后一格；

在管道混合器中投加混凝剂，完成混凝剂与进水的混合过程；在混凝反应区1的第一格中选择性投加助凝剂，并在每格中搅拌器作用下完成混凝反应过程；混凝反应后的处理水经渐缩式配水暗渠进入气浮区中间位置的气水接触区，处理水与溶气水充分接触后做向上升流运动，在气水接触区上层再均匀分流向两侧的分离区，完成泥水分离后的清水向下流经分离区中间区域安装的导流斜管或斜板、再水平流动汇集在气浮区两侧远端下部的集水区，气浮产水经两个集水区池外侧壁上安装的两根逆流式压力弯管分别向两个过滤区配水；泥水分离后的浮渣在水面表层通过气浮区两侧顶端安装的浮渣机作用下收集到气浮区两侧远端上部的排渣槽，再经每个浮渣槽对应的排渣管P_z1和P_z2排出；

和/或，

所述渐缩式配水暗渠，其过水断面在配水方向上渐缩，确保流速均匀稳定；其渠顶通过等尺寸矩形过水缝向气水接触区配水，确保配水均匀、且水中矾花稳定；

气浮区产水分别经两根逆流式压力弯管配水立管上的流量计F₁和F₂、配水横管上的自动调节阀V_c1和V_c2、二位三通自动开关阀V_a1和V_a2后再经两根虹吸弯管后进入两个过滤区，进水由落水挡板减速后，再经滤料层和承托层及配水底板完成过滤过程，过滤产水先进入配水底板下方的自清洗配水区、经三角过水渠进入过滤区上方的自清洗储水区，再经溢流堰跌水进入过滤区侧面紧邻的稳定调节区储存；如必要，可在溢流堰跌水处设计消毒剂投加点，经跌水混合作用后对滤后水进行消毒稳定处理；配水底板上均布滤头，满足配水的均匀性，并对滤料层和承托层起到一定的支撑作用；每个自清洗配水区底板上方分别设置泄空管P_sf1和P_sf2，每个泄空管上配有手动阀门V_sf1和V_sf2，泄空管开口分设在对应的排水泄空区。

和/或，

所述逆流式压力弯管由配水立管、流量计、配水横管、自动调节阀门和二位三通自动开关阀门组成。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的自清洗浮滤水处理设备，其特征在于，所述排水区由中间的排水水封区和两侧的排水泄空区组成；

自动自清洗过程：过滤区中的水位在连续过滤过程中由于滤料层不断截留悬浮物，造成滤料层阻力的增加，促使虹吸弯管内的水位不断升高；当水位达到虹吸辅助管管口时，部分过滤区进水自动从该虹吸辅助管中落下形成抽气作用，借以带走虹吸弯管中的空气，逐渐在虹吸弯管中形成真空；当虹吸弯管中的真空度达到一定值时，便发生虹吸作用，自清洗储水区中的过滤产水自下而上地反向通过滤料层和承托层，对滤料进行自动反冲洗，自清洗过程自动启动；自清洗过程产生的废水和气浮区的全部来水，经虹吸弯管排入自清洗排水立管，进入排水水封区后再溢流至两侧的泄空区外排；虹吸弯管和自清洗排水立管的局部管段设有透明管，现场观察管内水位情况；当自清洗储水区的水位下降至虹吸破坏器的作用水位时，空气经虹吸破坏器进入虹吸弯管，真空环境和虹吸作用被破坏，自清洗过程自动停止；自动自清洗过程完成，***进入到下一个工作周期；在两根自清洗排水立管末端、排水水封区设计溢流水位上方安装手动或/和自动调节阀门V_m1和V_m2，通过对其阀位开度的调节用以控制反冲洗强度；

强制自清洗过程：如需对过滤区的滤料进行强制反冲洗，首先人为介入切换对应的逆流式压力弯管配水横管上的二位三通自动开关阀V_a1或V_a2至第二阀位，控制气浮区出水全部进入自清洗排水立管中并以满管流形式落下形成抽气作用，借以带走虹吸弯管中的空气，逐渐在虹吸弯管中形成真空；当虹吸弯管中的真空度达到一定值时，便发生虹吸作用，自清洗储水区中的滤后水自下而上地反向通过滤料层和承托层，对滤料进行强制反冲洗，自清洗过程被强制启动；在自清洗储水区设液位计L，在强制启动自清洗过程后的某一低液位设定点，经自动连锁控制将V_a1或V_a2恢复到第一阀位；自清洗过程产生的废水，经虹吸弯管进入自清洗排水立管，排入排水水封区后再溢流至两侧的泄空区外排；当自清洗储水区的水位下降至虹吸破坏器作用水位时，空气经虹吸破坏器进入虹吸弯管，虹吸弯管中的真空环境和虹吸作用被破坏，自清洗过程自动停止；强制自清洗过程完成，***进入到下一个工作周期；两根自清洗排水立管末端、排水水封区设计溢流水位上方安装手动阀门V_m1和V_m2，通过对其阀位开度的调节用以配合强制启动自清洗过程及控制反冲洗强度，确保气浮区的全部来水从该立管中以满管流形式落下；

和/或，

所述自清洗排水立管由排水立管和手动或/和自动调节阀门组成。