专利名称：多沙地表水源取水工程负压过滤及自动反冲洗首部的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种多沙地表水源取水工程负压过滤及自动反冲洗首部，尤其是一种适 用于多沙河道中的利用滲滤作用取用地表水的给水工程首部，属于给水工程领域。
背暴技术
给水工程取水水源主要来自地表水和地下水，由于地下水开采受到地方经济、地质构造 以及水质中含氟、砷量超标等因素的制约，目前地表水成为人饮工程的主要来源，取用多沙 河道地表水为水源的人饮工程取水首部主要有合建岸边式、合建河心式、直吸式、闸后引渠 引水提升式、闸后预沉池引水提升式、低坝式以及渗滤式等，其中渗滤取水是利用天然河床 砂砾石层的净化作用，直接获得良好水质水源的一种技术，该工艺对多沙河水能直接净化， 具有工艺简单、占地少、操作简便，与常规水处理工艺相比，不用投加药剂，便于应用，净 水成本大幅降低，与传统的傍河取水技术相比，具有取水量大，占地少等优点，近年来得到 了长足的发展。但是，在渗滤取水工程施工、运行中很快暴露和提出许多问题，主要集中在 如何防止并有效解决滤床淤塞问题对出水量衰减的影响，关系到渗滤取水工程的使用寿命， 也是渗滤取水技术发展中急需研究和解决的问题。
发明内容
为了克服现有多沙水源渗滤取水过程中造成的淤塞对取水造成的不足的问题，本实用新 型提供一种多沙地表水源取水工程负压过滤及自动反冲洗首部，该首部不仅能有效克制多沙 地表水源对滤层产生的淤塞对取水工程使用寿命的限制现象，而且还能实现利用地表水的冲 刷作用自动清除反冲洗下来的淤塞物，实现滤层的自动更新。
本实用新型设置在多沙河道底部，主要由多沙河道底部以下开挖的人工滤槽、滤水管、 出水管、反冲洗管、泵、可调式尾门堰及阀门组成。在河道上游选择水流流速较大且地势平 坦开阔地段，在多沙河道底部以下沿水流方向开挖的人工滤槽被人工分隔为多槽，各槽垂直 水流方向的上、下游槽壁的高度与河床底齐平，各槽沿水流方向的槽壁及中间隔墙的上端高 出河床底一定高度，在各槽水流下游端均设有可调式尾门堰，各槽中用滤料设置人工滤料层， 在滤料层底部埋有一根管式缠丝过滤器，出水管的一端连接在管式缠丝过滤器中部，另外一 端与泵的进水端管道连接，反冲洗管的一端与管式缠丝过滤器和泵之间的出水管连接，另外 一端与泵的出水端管道连接，在反冲洗管与泵之间的出水管上设置有出水阀，在反冲洗管上 设置有反冲洗阀，在泵与反冲洗管之外的出水管上设置有出水总阀，在出水管、反冲洗管和 泵后出水总管上均设有阀门和压力表，泵、出水管、反冲洗管及阀门组成一个出水和反冲洗 的回路系统，通过调节阀门可实现负压过滤及自动反冲洗。
当多沙地表水流经该实用新型首部时，在泵的抽水作用下，滤层中形成负压，水中的杂 质被拦截在滤层中，地表水经滤层过滤进入出水管并经泵送入后续处理构筑物中。滤层中截 留的杂质会影响滤层的处理出水量，直接反应在出水管上压力表的值的变化，当某一滤槽的 压力表变化至预定值时，说明该滤槽达到过滤周期，此时只需要关闭出水管的阔门，打开反 冲洗管上的阀门，泵会将其他滤槽的滤后清水通过反冲洗管反冲洗该滤槽，该滤槽中的杂质 将被反冲洗下来，受到上部河道内水流的冲刷带到下游，实现滤槽的自动清淤。当滤槽受到 反冲洗时，滤层会发生膨胀，为防止上部滤料被上层的河水冲刷带走，该实用新型在每个滤 槽水流方向的下游槽壁上设置有可调式尾门堰，尾门堰的调节高度可根据滤槽中滤料的膨胀 厚度决定，当滤槽被反冲洗时，收起尾门堰高度略高于滤槽膨胀厚度，此时滤层中的杂质随反冲水进入上层水流中被带走，而滤料被尾门堰拦住不能被冲走，在反冲洗结束后，滤料又 沉降回滤槽，此时再打开尾门堰，使滤槽恢复其工作功能。
本实用新型是在多沙河道底部以下开挖的人工滤槽被人工分隔为多槽，当槽数不小于两 个时，均可组成包括泵、出水管、反冲洗管及阀门的出水和反冲洗的回路系统，通过调节阀 门可实现负压过滤及自动反冲洗。
采用本发明，有如下的优点①结构简单、占地面积小、造价低、容易建造。该首部是 布置在多沙河道内，只需在河道内某一段进行施工、布置，较常规多含沙取水工程首部，可 省去泥沙预沉池、或是沉淀池、或澄清池等构筑物，造价低、节约用地，结构也较简单，容 易建造，还可以省去泥沙清运等费用；②能够自行进行反冲洗，当滤水管的压力达到预定值 的时候，可以通过调节出水阀和反冲洗阀的开闭，反冲滤层，同时杂质又被带走，可以防治 渗滤取水过程中滤料因堵塞而引起的滤层失效的问题。同时不存在清淤和反冲洗水浪费问题； ③排滤同步，清浑分开。由于这种首部安置在上部有水流流动的河道内，截留在滤料内部及滤 层表面的泥沙在反冲洗过程中将由上部流过的水流自行带走，过滤和排沙同步进行，滤后清 水和反冲洗水分开输送，互不干扰。④能耗低。当该实用新型的滤层经反冲恢复工作性能后， 可以通过调节阀门实现无需泵抽，仅利用渗滤方式实现出水，仅是在反冲的时候泵抽产生能 耗。同时该实用新型省去了清淤和反冲洗水的浪费，也降低了能耗。
此外，为防止在运行过程中各滤管同时达到过滤周期而出现无法进行反冲洗,不能正常工 作的情况，可以在开始运行前关闭部分滤管，反冲洗时再打开，使各滤管的错开时间达到过 滤周期艮卩可。
另外，在具体运行过程中，阀门可以选择电磁阀，通过管道上的压力感应器控制电磁阀 的开启和关闭，实现自动化控制。
本实用新型的有益效果是，能有效克制多沙地表水源对滤层产生的淤塞从而限制取水工 程使用寿命的现象，而且还能实现利用地表水的冲刷作用自动清除反冲洗下来的淤塞物，实 现滤层的自动更新。
以下结合附图
和实例对本实用新型进一步说明。
图l是多沙地表水源取水工程负压过滤及自动反冲洗首部平面布置示意图。
图2是A—A剖视示意图。
图3是B-B剖视示意图。
图中l.管式缠丝滤管l管；2.反冲洗隔墙；3.管式缠丝滤管2管；4.滤槽前墙(上端与 河床底部齐平)；5.滤槽后墙(上端与河床底部齐平)；6.管式缠丝滤管l管出水阀；7. 真空压力表l表；8.管式缠丝滤管l管反冲洗阀；9.真空压力表2表10.出水总阀；11. 滤后清水渠；12.管式缠丝滤管2管出水阀；13.真空压力表3表；14.水泵；15.管式缠丝滤 管2管反冲洗阀；16.真空压力表4表；17.出水总阀压力表；18.直角三角量水堰；19.人工
滤料；20.河床底；2L河堤；22.河岸；23.管式缠丝滤管l管的出水管(图中acef管段)； 24.管式缠丝滤管2管的出水管(图中bdhi管段)；25.管式缠丝滤管l管滤槽可调式尾门堰； 26.管式缠丝滤管l管的反冲洗管(图中kjf管段)；27.管式缠丝滤管2管的反冲洗管(图中kli
管段)；28.河道地表水来水；29.管式缠丝滤管2管滤槽可调式尾门堰
具体实施方式
多沙地表水源取水工程负压过滤及自动反冲洗首部工作原理如图l所示，出水形式分为泵 抽出水和渗流出水两种情况。
对于泵抽出水的工作过程多沙河道地表水来水(28)顺着河道流经该实用新型时，部
分多沙水进入人工设置的滤料区域中，经过滤料层(19)的过滤作用，清水下渗至管式缠丝
4滤管(1)、 (3)中，在泵的作用下，清水通过出水管(23)和出水阀(6)、出水管(24)和 出水阀(12)、泵(14)及出水总阀(10)汇入滤后清水渠(11)中，实现泵抽负压渗滤出水。 当滤料层(19)中的杂质逐步增多，滤层被堵塞，出水量逐步降低，管内压力逐步降低，当 真空压力表(7)、 (13)显示压力降低到预定值的时候，说明滤层己经被堵满，此时需要开始 反冲洗。
对于渗流出水的工作过程多沙河道地表水来水(28)顺着河道流经该实用新型时，部 分多沙水进入人工设置的滤料区域中，经过滤料层(19)的过滤作用，清水下渗至管式缠丝 滤管(1)、 (3)中，清水分别通过出水管(23)和反冲洗管(26)、出水管(24)和反冲洗管
(27)流经及出水总阀(10)，汇入滤后清水渠(ll)中，实现无泵抽渗流出水。当滤料层(19) 中的杂质逐步增多，滤层被堵塞，出水量逐步降低，管内压力逐步降低，当真空压力表(9)、
(16)显示压力降低到预定值的时候，说明滤层已经被堵满，此时需要开始反沖洗。
反冲洗的过程选用图l中的管式缠丝滤管l管(1)为例说明。假如管式缠丝滤管l管(1) 所在槽内的滤层需要反冲的时候，只需要关闭管式缠丝滤管l管出水阀(6)、管式缠丝滤管2 管的反冲洗阀(15)和出水总阀(10),打开管式缠丝滤管1管的反冲洗阀(8)和管式缠丝滤管 2管的出水阀(12),关闭管式缠丝滤管l管所在滤槽下游端的可调式尾门堰(25)，开启水泵
(14)，此时管式缠丝滤管2管(3)的滤后清水被泵至管式缠丝滤管l管(1)所在滤槽的滤层 中，开始反冲洗，滤料层被冲洗发生膨胀，但由于管式缠丝滤管l管滤槽可调式尾门堰(25) 的阻挡，滤料被拦截在滤槽中，而被冲下来的杂质被冲到上层的水中，随河道地表水来水(28) 的水流作用被带走，实现自动清淤。当反冲洗管上的压力表(9)恢复到预定的值的时候，说 明反冲洗结束，关停水泵(14),待管式缠丝滤管l管(1)所在槽内的滤料沉降回滤槽后，打 开可调式尾门堰(25)，然后关闭管式缠丝滤管l管反沖洗阀(8),打开管式缠丝滤管l管出水 阀(6)，管式缠丝滤管l管(1)所在的滤槽恢复工作性能。 其余管段的滤层反冲洗过程也相同。
若使用的是电磁阀，即可自动实现阀门的开闭，实现自动反冲洗过程。
权利要求1.一种多沙地表水源取水工程负压过滤及自动反冲洗首部，主要由多沙河道底部以下开挖的人工滤槽、滤水管、出水管、反冲洗管、泵及阀门组成，其特征是在多沙河道底部以下开挖的人工滤槽被人工分隔为多槽，在各槽水流下游端设有可调式尾门堰，各槽中用滤料设置人工滤料层，在滤料层底部埋有一根管式缠丝过滤器，出水管的一端连接在管式缠丝过滤器中部，另外一端与泵的进水端管道连接，反冲洗管的一端与管式缠丝过滤器和泵之间的出水管连接，另外一端与泵的出水端管道连接，在反冲洗管与泵之间的出水管上设置有出水阀，在反冲洗管上设置有反冲洗阀，在泵与反冲洗管之外的出水管上设置有出水总阀，泵、出水管、反冲洗管及阀门组成一个出水和反冲洗的回路系统，通过调节阀门可实现负压过滤及自动反冲洗。
2. 根据权利要求l所述的多沙地表水源取水工程负压过滤及自动反冲洗首部，其特征是-在 多沙河道底部以下开挖的人工滤槽被人工分隔为多槽，当槽数不小于两个时，均可组成包括 泵、出水管、反冲洗管及阀门的出水和反冲洗的回路系统。
专利摘要本实用新型为一种多沙地表水源取水工程负压过滤及自动反冲洗首部，主要由多沙河道底部的人工滤槽、滤水管、出水管、反冲洗管、泵、可调式尾门堰及阀门组成。人工滤槽将河道底部分隔为多槽，各槽中设有人工滤层，底部埋有管式缠丝过滤器，其中部与出水管相连，出水管、反冲洗管、泵及阀门组成一个出水和反冲洗的回路系统，通过调节阀门可实现负压过滤及自动反冲洗。各槽下游端设有可调式尾门堰，调节其高度可有效的防止反冲洗时滤料的漏失。多沙水由泵吸经滤层过滤净化，当滤层达到过滤周期时，调节阀门由临近滤管中滤后清水反冲洗该滤层，反洗出的淤塞物经上部水层冲向下游，实现自动反冲洗及清淤。本实用新型适用于多沙地表水源的取水工程首部。
文档编号E03B3/04GK201342273SQ20082010396
公开日2009年11月11日 申请日期2008年10月31日 优先权日2008年10月31日
发明者刘建超, 刘生宝, 吴心蓉, 彬 张, 李俊峰, 煜 江, 丹 王, 范文波, 蓝明菊, 蔡元妃, 陈才华, 鲁朝阳 申请人:石河子大学