一种星型滤池反冲洗穿孔布水管及方法与流程

本发明属于环保处理技术领域，具体涉及一种星型滤池反冲洗穿孔布水管及方法。

背景技术：

过滤在水处理当中一直作为不可缺少的一环发挥着重要的作用，其原因是过滤技术入门门槛较低，适用性广，便于维护，相比于其他的污水处理环节如生物部分运行成本低。在滤料使用过程中，过滤池工作一段时间后，由于被截留的污染物穿透滤层，使水质急剧变坏，或由于滤层过滤阻力增大至超过最大允许的阻力，需要利用反向水流(自下而上)对过滤层进行冲洗，从而使滤层再生，滤池重新开始正常工作。

滤池配水系统的作用在于使冲洗水在整个滤池面积上均匀分布。配水均匀性对冲洗效果影响很大。配水不均匀，部分滤层膨胀不足，而部分滤层膨胀过甚甚至会招致局部承托层发生移动，进而造成漏砂现象。配水系统有“大阻力配水系统”和“小阻力配水系统”两种基本形式，还有中阻力配水系统。现有配水系统的穿孔布水管、穿孔曝气管一般分开设置，布水管干管流速低，阻力低，支管流速高，阻力高，为保证每个支管配水、配气均匀，一般采用圆管斜45°等距开孔。然而分开设置布水管和曝气管的方式其气和水的混合效果差，圆管等距开孔配水效果不明显，反冲洗效果差。

技术实现要素：

针对现有技术存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种星型滤池反冲洗穿孔布水管及方法，能使星型滤池反冲洗布水均匀，缓解滤料堵塞，提高反冲洗效果。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：

一种星型滤池反冲洗穿孔布水管，包括布水主管、布水支管、布气主管和布气支管，所述布水主管的两侧对称连接所述布水支管；所述布气支管设有堵头的一端插入所述布水支管80～85％处，另一端连接所述布气主管；所述布水支管截面为星型，管壁上沿水流方向设有多排出水孔；所述布气支管沿气体流向设有多排出气孔。

进一步地，所述布气主管为环管，与所述布气支管的连接处位于所述环管内侧。

进一步地，所述多排出水孔具体为4排，分别两两设置在布水支管星型结构的沿中轴线对称的角面上且均与中轴线平行，并且4排出水孔呈上下交错对应设置。

进一步地，所述多排出水孔的每排出水孔的相邻出水孔中心距满足关系式：d_n＝d_n-1+ω×L，其中，d_n为第n个出水孔与第n+1个出水孔中心距，d_n-1为第n-1个出水孔与第n个出水孔中心距，L为所述多排出水孔所在布水支管的管长，ω为所有布气支管的出水孔总面积与所述星型滤池面积之比，且ω＝0.005～0.009。

进一步地，所述多排出水孔的每排出水孔沿水流方向的孔径依次增大，并且满足关系式：其中，D_n+1为第n+1个出水孔的孔径，D_n为第n个出水孔的孔径，d_n+1为第n+1个出水孔与第n+2个出水孔中心距。

进一步地，所述多排出气孔具体为5排，每排出气孔均与管体的中轴线平行，相邻两排出气孔之间的弧形管壁所对应的圆心角为72°。

一种星型滤池反冲洗方法，是采用上述穿孔布水管，包括以下步骤：

1)在布气主管和布气支管中通入空气对星型滤池反冲洗，其中气冲强度为18～20L/(s·m²)，冲洗时间为2～3min；

2)在布水主管和布水支管中通水，在布气主管和布气支管中通入空气，对星型滤池同时进行气-水反冲洗，其中冲洗时间为3～5min，气冲强度为12～14L/(s·m²)，水冲强度满足关系式：

式[1]中，q表示水冲强度，L/(s·m²)；m表示安全系数，m＝1.15～1.4；v_e表示最大粒径滤料的最小流态化流速，cm/s；v_f表示通过滤料重量10％的筛孔孔径的最小流态化流速，cm/s；

3)在布水主管和布水支管中通水对星型滤池反冲洗，其中水冲强度为3～4L/(s·m²)，冲洗时间为1～2min。

进一步地，所述步骤1)～3)的总反冲洗时间为8～10min。

本发明的有益效果在于：1、星型布气支管，反冲洗布水均匀，冲洗效果好，对滤层扰动影响小；2、气水充分结合，气泡细密，溶氧率高；3、结构合理，点状曝气，能耗低；4、安装方便，布设成本低；5、适用于各种大中小型滤池反冲洗系统。

附图说明

图1为本发明的星型滤池反冲洗穿孔布水管的平面结构示意图，其中1-布水主管、2-布水支管、3-布气支管、4-布气主管；

图2为图1中Y处的局部放大图；

图3为图2中A-A面的剖视图，其中a-布水支管出水孔、b-布气支管出气孔；

图4为图2中B-B面的剖视图。

具体实施方式

下面结合附图和具体的实施例对本发明做进一步详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。

本发明提供一种星型滤池反冲洗穿孔布水管，其平面结构如图1和图2所示，包括布水主管1、布水支管2、布气主管4和布气支管3，所述布水主管1的两侧分别对称连接9根所述布水支管2；所述布气支管3设有堵头的一端插入所述布水支管2的80～85％处，另一端连接所述布气主管4，图3和图4分别提供了图1中局部某根布气支管和布水支管连接的剖视结构图；所述布气主管4为环管，与所述布气支管的连接处位于所述环管内侧；所述布水支管9截面为星型，管壁上沿水流方向设有4排出水孔a，分别两两设置在布水支管星型结构的沿中轴线对称的角面上且均与中轴线平行，并且4排出水孔呈上下交错对应设置，如图3和图4所示；所述布气支管沿气体流向设有5排出气孔b，每排出气孔均与管体的中轴线平行，相邻两排出气孔之间的弧形管壁所对应的圆心角为72°。

进一步地，所述4排出水孔的每排出水孔的相邻出水孔中心距满足关系式：d_n＝d_n-1+ω×L；其中，d_n为第n个出水孔与第n+1个出水孔中心距，d_n-1为第n-1个出水孔与第n个出水孔中心距，其中d₁取10cm；L为所述多排出水孔所在布水支管的管长，取3.0m；ω为所有布气支管的出水孔总面积与所述星型滤池面积之比，取ω＝0.0065。

进一步地，所述4排出水孔的每排出水孔沿水流方向的孔径依次增大，并且满足关系式：其中，D_n+1为第n+1个出水孔的孔径，D_n为第n个出水孔的孔径，d_n+1为第n+1个出水孔与第n+2个出水孔中心距，其中D₁取5mm。

一种星型滤池反冲洗方法，是采用上述穿孔布水管，包括以下步骤：

1)在布气主管和布气支管中通入空气对星型滤池反冲洗，其中气冲强度为20L/(s·m²)，冲洗时间为3min；

2)在布水主管和布水支管中通水，在布气主管和布气支管中通入空气，对星型滤池同时进行气-水反冲洗，其中冲洗时间为5min，气冲强度为14L/(s·m²)，水冲强度满足关系式：

式[1]中，q表示水冲强度，L/(s·m²)；m表示安全系数，m＝1.35；v_e表示最大粒径滤料的最小流态化流速，取1.1cm/s；v_f表示通过滤料重量10％的筛孔孔径的最小流态化流速，取1.0cm/s；

3)在布水主管和布水支管中通水对星型滤池反冲洗，其中水冲强度为3～4L/(s·m²)，冲洗时间为1min。

采用上述布水管和上述方法对星型滤池反冲洗后，其清洁滤层的水头损失降低30％以上。

应当理解的是，对本领域普通技术人员而言，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应落入本发明要求的保护范围内。