CN112657241B - 一种上向流非均质滤料滤池 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种上向流非均质滤料滤池，包括有滤池本体，滤池本体底部通过隔板分隔为底部的配水配气空间、上部的滤池，隔板上安装有多个长柄滤头将配水配气空间与滤池连通，滤池底部为承托层，承托层上部为滤料层，滤料层上方沿滤池长度方向设有出水槽，出水槽尾部与滤池一侧的出水渠连通，滤池与出水渠对称的另一侧设有进水支渠，进水支渠底部设有进水管，进水管的出口端与配水配气空间连通，滤料层和承托层填充有滤料，滤料为非均质滤料，非均质滤料由上至下粒径依次增大。滤池采用非均质滤料，滤料获取成本低，在经过反冲洗后会自然形成粒径上小下大的布置，更加有助于滤池过滤效能的提高。

Description

一种上向流非均质滤料滤池

技术领域

本发明涉及一种净水滤池结构，特别是一种上向流非均质滤料滤池。

背景技术

根据统计资料，国内目前净水处理厂采用的主流滤池工艺有气水反冲洗均质滤料滤池(V型滤池)、普通快滤池、翻板阀滤池、无阀滤池等，其所采用的水流方向为下向流，同时其滤料配置为均质滤料或双层滤料，都对其粒径不均匀系数做出了相应规定，以上几种滤池在自来水厂水处理效果都发挥除了很好的效果，尤其是气水反冲洗均质滤料滤池，在大中型水厂中基本为主流工艺。但是上述几种滤池在使用过程也出现了一些无法解决的问题：

1、过滤水流方向与滤料粒径分布不匹配，待滤水先经过粒径小的滤料再经过粒径大的滤料时，无法充分发挥滤料的过滤性能，容易在滤料表面形成杂质沉积，导致需要频繁进行反冲洗。

2、V型滤池无法在完全膨胀的状态下反冲洗，还存在一定程度的跑砂现象，反冲洗效果不好且耗时耗水量较大，翻板阀滤池允许有较大的反冲洗强度，反冲洗效果较好，但因其排水采用翻板阀的方式，存在排水不均匀的现象，容易造成滤料分布不均，进而影响过滤效果。

3、下向流过滤时容易出现负水头现象。

4、根据目前的发展情况，某些发达城市已经出台了提升供水水质的文件，其对净水厂出水浊度有了更高的要求，传统的处理工艺将无法满足需求。而目前常采用的方式为增加深度处理工艺，一般为臭氧+活性炭滤池，这种工艺不论是建设成本还是运行成本均较高，推广困难。

5、传统滤池滤料采购成本较高，随着反冲洗次数的增加，滤料逐步出现分级现象，需要定期翻砂或换砂。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种上向流非均质滤料滤池。用于解决上述现有技术中存在的问题。

本发明的技术方案：一种上向流非均质滤料滤池，包括有滤池本体，滤池本体底部通过隔板分隔为底部的配水配气空间、上部的滤池，隔板上安装有多个长柄滤头将配水配气空间与滤池连通，滤池底部为承托层，承托层上部为滤料层，滤料层上方沿滤池长度方向设有出水槽，出水槽尾部与滤池一侧的出水渠连通，滤池与出水渠对称的另一侧设有进水支渠，进水支渠底部设有进水管，进水管的出口端与配水配气空间连通，滤料层和承托层填充有滤料，滤料为非均质滤料，非均质滤料由上至下粒径依次增大。

前述的上向流非均质滤料滤池中，所述配水配气空间还连接有空气反冲洗管和水反冲洗管，空气反冲洗管和水反冲洗管上分别设置有空气反冲洗管控制阀、水反冲洗管控制阀，滤料层上方的滤池两侧壁安装有表面扫洗管，表面扫洗管上间隔设置有喷水孔，表面扫洗管的进口端与进水管连通，表面扫洗管的进口端处设置有表面扫洗管控制阀，进水管的出口端处设有进水管控制阀；所述出水渠底部经反冲洗排水管与排水总渠连通，反冲洗排水管上设有反冲洗排水管控制阀，所述出水槽正上方设有出水槽罩。

前述的上向流非均质滤料滤池中，所述出水槽罩两端各与其上方的1个出水槽罩起重器连接。

前述的上向流非均质滤料滤池中，所述进水支渠处设有进水支渠液位计。

前述的上向流非均质滤料滤池中，所述出水槽设置在滤池的中间位置。

前述的上向流非均质滤料滤池中，所述进水管控制阀的出口端与水反冲洗管连通，水反冲洗管的出口端与配水配气空间连通，其进口端设有水反冲洗管控制阀。

前述的上向流非均质滤料滤池中，多个滤池本体沿一条直线相邻设置，每个滤池本体的进水支渠紧挨进水总渠设置，两者之间通过进水溢流堰进行分隔；每个滤池本体的出水支渠紧挨出水总渠设置，两者之间通过出水溢流堰进行分隔。

前述的上向流非均质滤料滤池中，所述非均质滤料最上部粒径为0.3～0.5mm，底部滤料粒径为1.2～1.5mm，不均匀系数为3～5，滤料层厚度1.2～1.5m。

前述的上向流非均质滤料滤池中，所述出水槽罩为倒V型结构。

本发明的有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下几个方面的优点：

①滤池采用非均质滤料，在滤池内形成自底部至顶部粒径由大到小的布置方式，在目前常用滤料最小料粒径的基础上做适当减小，待处理水经过滤料时，孔隙率逐渐减小，使处理后水质更好，同时能发挥出整个滤层的过滤能力，大大降低滤池的反冲洗次数，节能降耗。

②滤池采用非均质滤料，滤料获取成本低，在经过反冲洗后会自然形成粒径上小下大的布置，更加有助于滤池过滤效能的提高。

③本发明采用非均质滤料，实现了滤池过滤水流方向和滤料粒径分布的合理配置，对出水水质会有一定程度的提升，且不会出现因运行时间长而需要换砂翻砂的现象，降低了采购成本及后期的维护管理成本。

④滤池排水采用中央出水槽，出水槽顶部采用下V型出水槽罩在反冲洗时进行遮盖，不会出现跑沙现象，也使得反冲洗强度可以提高，可进行滤料完全膨胀的反冲洗，反冲洗效果有很大提升。

⑤反冲洗排水时通过分级提升打开出水槽罩进行排水，类似于翻板阀滤池，但优于翻板阀滤池，因采用中央出水槽溢流堰长度大且排水均匀，有助于砂水分离及滤料的均匀分布，同时可减弱远处杂质又回落至滤料表面的现象。

⑥表面扫洗采用穿孔管布置在滤池两侧，在出水槽罩打开时才开启，反冲洗强度大但历时短，在保证反冲洗效果的前提下可节约反冲洗耗水量，降低废水回流处理量。

⑦滤池进水支渠安装液位计测量液位，通过此数据变化来判断滤池过滤状态，进而控制反冲洗启动时间，出水通过溢流堰方式自由出水，降低了滤池的控制难度及要求，使滤池在更加合理的状态下运行。

附图说明

附图1为本发明的剖面结构构造图；

附图2为本发明的A-A剖面结构构造图；

附图3为本发明的滤料布置构造图；

附图4为本发明的表面扫洗管构造图。

附图标记：1-进水总渠、2-进水支渠、3-进水溢流堰、4-进水支渠液位计、5-进水管、6-表面扫洗管控制阀、7-进水管控制阀、8-空气反冲洗管、9-空气反冲洗管控制阀、10-水反冲管、11-水反冲洗管控制阀、12-表面扫洗管、13-出水槽罩、14-出水槽罩起重器、15-出水槽、16-滤料层、17-承托层、18-长柄滤头、19-底部配水配气空间、20-出水渠、21-出水溢流堰、22-出水总渠、23-反冲洗排水管、24-反冲洗排水管控制阀、25-排水总渠、26-低水位、27-最高水位。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。

本发明的实施例：一种上向流非均质滤料滤池，如附图1-4所示，包括有滤池本体，滤池本体底部通过隔板分隔为底部的配水配气空间19和上部的滤池，隔板上均匀安装有多个长柄滤头18将配水配气空间19与滤池连通，滤池底部为承托层17，承托层17上部为滤料层16，滤料层16上方沿滤池长度方向设有出水槽15，出水槽15尾部与滤池一侧的出水渠20连通，滤池与出水渠20对称的另一侧设有进水支渠2，进水支渠2底部设有进水管5，进水管5的出口端与配水配气空间19连通，滤料层16和承托层17填充有滤料，滤料为非均质滤料，非均质滤料由上至下粒径依次增大。

本滤池过滤净水时，过滤步骤为：沉淀池出水，将水分配至各个滤池的进水支渠2，进水支渠2通过进水管5将水输送至滤池底部的配水配气空间19，然后通过长柄滤头18进入滤池内。过滤水经过长柄滤头18后至承托层17配水后，进入滤料层16，滤料层16中的滤料对水进行过滤，过滤后的清水超过出水槽15的设置高度后，溢流进入出水槽15中，出水槽15中的清水流至出水渠20中，经出水渠20排出进入清水池或下一个处理构筑物。

配水配气空间19还连接有空气反冲洗管8和水反冲洗管10，空气反冲洗管8和水反冲洗管10上分别设置有空气反冲洗管控制阀9、水反冲洗管控制阀11，滤料层16上方的滤池两侧壁安装有与出水槽15平行的表面扫洗管12，表面扫洗管12上间隔设置有喷水孔，表面扫洗管12的进口端与进水管5连通，表面扫洗管12的进口端处设置有表面扫洗管控制阀6，进水管5的出口端处设有进水管控制阀7；所述出水渠20底部经反冲洗排水管23与排水总渠25连通，反冲洗排水管23上设有反冲洗排水管控制阀24，所述出水槽15正上方设有出水槽罩13。以上部件构成滤池的反冲洗装置。

反冲洗步骤为：在过滤的过程中，滤料层16的填料会逐步截流杂质，随着杂质的增加，过滤水头损失会逐步增大，由于出水渠20的排水水位不变，因此会使进水支渠2中水位逐步上升，当某格滤池进水支渠2中的水位达到高液位时，即该格滤池达到了反冲洗的阶段。反冲洗过程中，首先关闭进水管控制阀7，将出水槽罩13向下移动使其完全遮盖住出水槽15，避免反冲洗过程中，滤料上浮后从出水槽15中排出，出现跑沙现象。然后打开水反冲洗管控制阀11进行单水反冲，待水位上升至最高水位27时，关闭水反冲洗管控制阀11，打开空气反冲洗控制阀9进行单气反冲洗，一段时间后关闭空气反冲洗控制阀9，待砂层沉降至出水槽15堰顶以下时，将出水槽罩13向上移动，出水槽15打开进行排水，同时打开水反冲洗管控制阀11及空气反冲洗控制阀9进行小水量气量反冲洗，并打开表面扫洗管控制阀6进行表面扫洗，表面扫洗过程中水流经表面扫洗管12上的喷水孔喷出，对上浮在滤料表面的杂质进行扫洗，使得附着在滤料表面的杂质与其分离。待反冲洗废水排水至低水位26后，关闭反冲洗管控制阀11、空气反冲洗控制阀9及表面扫洗管控制阀6，打开进水管控制阀7恢复到过滤状态。

反冲洗过程中产生的废水溢流进入出水槽15，出水槽15中废水进入出水渠20，出水渠20下部连通反冲洗排水管23，反冲洗时打开反冲洗排水管23上的反冲洗排水管控制阀24进行废水排水，各格滤池废水均排至排水总渠25后经过管道输送至反冲洗废水回收水池。反冲洗结束后关闭反冲洗排水管控制阀24。

出水槽罩13两端各与其上方的1个出水槽罩起重器14连接，通过出水槽罩起重器14控制出水槽罩13的升降。

所述进水支渠2处设有进水支渠液位计4，通过进水支渠液位计4检测进水支渠2中的水位是否达到高液位，若达到高液位则进行反冲洗。

所述出水槽15设置在滤池的中间位置，净水及反冲洗过程中，便于排水。

所述进水管控制阀7的出口端与水反冲洗管10连通，水反冲洗管10的出口端与配水配气空间19连通，其进口端设有水反冲洗管控制阀11。水反冲洗管10和进水管5共用一段管道进水，降低管道使用数量。过滤过程中，进水管控制阀7打开，水反冲洗管控制阀11关闭。反冲洗过程中，进水管控制阀7关闭，水反冲洗管控制阀11打开。

多个滤池本体沿一条直线相邻设置，每个滤池本体的进水支渠2紧挨进水总渠1设置，两者之间通过进水溢流堰3进行分隔，沉淀池排出的水送至进水总渠1中，进水总渠1中的水经过进水溢流堰3分配至各格滤池的进水支渠2。每个滤池本体的出水支渠20紧挨出水总渠22设置，两者之间通过出水溢流堰21进行分隔。每个滤池净化后的水经出水溢流堰21后汇集至出水总渠22中，由出水总渠22送至清水池或下一个处理构筑物。

为取得较好地过滤、净化效果，以及提升反冲洗效果，进行了以下限定：非均质滤料最上部粒径可为d₁₀＝0.3～0.5mm，底部滤料粒径可为d₁₀＝1.2～1.5mm，不均匀系数K₈₀＝3～5，滤料层厚度1.2～1.5m。过滤滤速宜控制在5～7m/s，强制滤速宜控制在7～9m/s，先水冲洗强度14～16L/(m²·s)，时间1～2min；再气冲洗强度15～18L/(m²·s)，时间3～4min；后气冲洗强度10～12L/(m²·s)，水冲洗强度3～5L/(m²·s)，时间4～5min。

所述出水槽罩13为倒V型结构，反冲洗结构后以避免上浮的滤料积聚在出水槽罩13表面。

Claims (4)

1.一种上向流非均质滤料滤池，其特征在于：包括有滤池本体，滤池本体底部通过隔板分隔为底部的配水配气空间（19）、上部的滤池，隔板上安装有多个长柄滤头（18）将配水配气空间（19）与滤池连通，滤池底部为承托层（17），承托层（17）上部为滤料层（16），滤料层（16）上方沿滤池长度方向设有出水槽（15），出水槽（15）尾部与滤池一侧的出水渠（20）连通，滤池与出水渠（20）对称的另一侧设有进水支渠（2），进水支渠（2）底部设有进水管（5），进水管（5）的出口端与配水配气空间（19）连通，滤料层（16）和承托层（17）填充有滤料，滤料为非均质滤料，非均质滤料由上至下粒径依次增大；

所述配水配气空间（19）还连接有空气反冲洗管（8）和水反冲洗管（10），空气反冲洗管（8）和水反冲洗管（10）上分别设置有空气反冲洗管控制阀（9）、水反冲洗管控制阀（11），滤料层（16）上方的滤池两侧壁安装有表面扫洗管（12），表面扫洗管（12）上间隔设置有喷水孔，表面扫洗管（12）的进口端与进水管（5）连通，表面扫洗管（12）的进口端处设置有表面扫洗管控制阀（6），进水管（5）的出口端处设有进水管控制阀（7）；所述出水渠（20）底部经反冲洗排水管（23）与排水总渠（25）连通，反冲洗排水管（23）上设有反冲洗排水管控制阀（24）；

所述出水槽（15）正上方设有出水槽罩（13），出水槽罩（13）为倒V型结构出水槽罩（13）两端各与其上方的1个出水槽罩起重器（14）连接；

所述进水支渠（2）处设有进水支渠液位计（4）；

多个滤池本体沿一条直线相邻设置，每个滤池本体的进水支渠（2）紧挨进水总渠（1）设置，两者之间通过进水溢流堰（3）进行分隔；每个滤池本体的出水支渠（20）紧挨出水总渠（22）设置，两者之间通过出水溢流堰（21）进行分隔。

2.根据权利要求1所述的上向流非均质滤料滤池，其特征在于：所述出水槽（15）设置在滤池的中间位置。

3.根据权利要求1所述的上向流非均质滤料滤池，其特征在于：所述进水管控制阀（7）的出口端与水反冲洗管（10）连通，水反冲洗管（10）的出口端与配水配气空间（19）连通，其进口端设有水反冲洗管控制阀（11）。

4.根据权利要求1所述的上向流非均质滤料滤池，其特征在于：所述非均质滤料最上部粒径为0.3～0.5mm，底部滤料粒径为1.2～1.5mm，不均匀系数为3～5，滤料层厚度1.2～1.5m。

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