本发明涉及一种自来水供应设备,具体涉及一种气水反冲压力式等速接触过滤器及其反冲洗方法。
背景技术：
我国地域辽阔，发展水平不一，清洁自来水的供应率远无法满足国民的要求，特别在地处边远的农村、工矿、学校、海岛、部队，用水极为困难。这些地区的特点是：地点分散，人口总数虽多，但集居人口少、原水往往来自水库或溪流，水位高，水质好，缺乏资金和管理人员，若采用常规水厂工艺和供水模式，工程造价高、管理要求高、制水成本高、工程难以上马，相当多居民直接饮用未经任何处理的原水，有的地区仅经简单的处理，如过滤或沉淀处理，压力式接触过滤器也是其中的一种方式。
现有压力式接触过滤器存在以下问题：
1、水流通过滤料的速度是变化的，当进水压力不变，开始时，因滤料较清洁，阻力小，水流速度快，随着滤料中杂质逐步积累，过滤速度就变慢，所以水量、水质难以保证。
2、反冲洗只有水反冲洗，冲洗效果不好，导致水质无法达到国家标准要求；
3、反冲洗大多通过手动操作，劳动强度大，冲洗效果差，成本高；
4、人工冲洗、冲洗强度难控制，造成滤料流失严重，过滤能力降低，水质变差。
5、没有初滤水排放装置，水质难以达到国家标准。
技术实现要素：
为了克服背景技术的不足，本发明提供一种气水反冲压力式等速接触过滤器，采用气水联合反冲，反冲洗效果好，并设置了水头损失调节器，实现等速过滤，设置了初滤水排放装置，将初滤水排放，水质有保证，而且由电控柜自动控制，实现自动化作业，节约人工成本，冲洗强度可控、可调，滤料不易流失，水质更有保证。
本发明所采用的技术方案：一种气水反冲压力式等速接触过滤器，包括过滤器主体、反冲洗系统、电控柜，所述过滤器主体内部由上至下依次包括絮凝区、过滤区、集水区，所述过滤器主体上部设有进水口，下部设有出水口，所述进水口连接进水管，所述出水口连接出水管；所述过滤器主体下部设有进气口，中部设有排水口；所述反冲洗系统采用气水联合的反冲洗方式，包括压缩空气供应装置、水反冲洗装置、反冲水排放装置；所述压缩空气供应装置连接进气口，所述水反冲洗装置连接出水管，所述反冲水排放装置连接排水口。
所述过滤器主体上部设有排气口，所述排气口上连接有排气管，所述排气管上设有既能排气、又能补气的复合式排气阀。
所述排气管上还连接有保证卫生的气水混合液排放管。
所述压缩空气供应装置包括空气压缩机、压缩空气管，所述压缩空气管一端连接空气压缩机，另一端连接进气口，所述压缩空气管上设有用于调节气冲强度的空气流量调节器和监测压缩空气流量的空气流量计；所述空气压缩机采用无油螺杆空压机，压缩空气经空气过滤器过滤。
所述水反冲洗装置包括与出水管连通的反冲洗水管，所述反冲洗水管上设有用于监测反冲水流量的反冲洗流量计和用于调节反冲洗强度的反冲水流量调节器。
所述过滤器主体下部设有用于监测水头损失的第二压力变送器。
所述出水管上设有水头损失调节器和第三压力变送器，与第二压力变送器一起实现等速过滤。
所述电控柜配有停电时能短时间提供电力的ups电源。
所述出水管上设有清水浊度仪，并分叉接有初滤水排放装置，所述初滤水排放装置包括初滤水排放管和第三电动阀，兼具排放初滤水和所述过滤器主体排污放空的功能。
一种气水反冲压力式等速接触过滤器的反冲洗方法，其工作包括如下步骤：
1）冲洗时先进行气冲，气冲前通过电控柜关闭进水流量调节器和水头损失调节器，停止进水管进水和出水管出水，同时打开第二电动阀降低过滤器主体中水位至排水口处；
2）开启空气压缩机，并打开第一电动阀，压缩空气即进入储气罐，当第一压力变送器检测到储气罐内压缩空气压力足够时，开启空气流量调节器，经空气过滤器过滤后的无油压缩空气则通过空气流量计、止回阀进入配气管进行气冲；
3）气冲至设定时间后，电控柜则打开反冲水流量调节器，高位水池1101内的清水经反冲洗水管和出水管，并经反冲水阻流板消能后通过滤头进入滤料进行反冲洗；
4）当气水混冲至设定时间后，电控柜将自动关闭空气流量调节器，第一电动阀，空气压缩机，同时增大反冲水流量调节器的开度至设定值，开始水洗；
5）当水洗至设定时间时，关闭反冲水流量调节器和第二电动阀，过滤器主体的反冲洗结束，开启进水流量调节器和水头损失调节器，系统恢复进水和净水工况。
所述过滤器主体上部设有排气口，所述排气口上连接有排气管，所述排气管上设有复合式排气阀，所述复合式排气阀用于自动排气、补气，维持压力式接触过滤器在常压状态。
本发明的有益效果是：采用以上方案，通过压缩空气供应装置、水反冲洗装置联合对过滤器主体内部的滤料实现气水联合冲洗，冲洗效果更好，并设置了水头损失调节器和初滤水排放装置，实现等水头过滤，并对初滤水予以排放，水质更好，符合国家标准，同时通过电控柜自动控制，实现自动化作业，节约人工成本，冲洗强度可控、可调，滤料不易流失，水质更有保证。
附图说明
图1为本发明实施例气水反冲压力式等速接触过滤器的结构示意图。
图中1-过滤器主体，101-进水口，102-出水口，103-进气口，104-排水口，105-排气口，106-排气管，107-复合式排气阀，108-气水混合液排放管，109-第二压力变送器，110-第二手动阀，111-第三手动阀，112-滤板，113-滤头，114-进料孔，115-人孔，116-进水阻流板，117-反冲水阻流板，118-滤料，2-反冲洗系统，201-空气压缩机，202-压缩空气管，203-第一电动阀，204-储气罐，205-空气过滤器，206-空气流量计，207-空气流量调节器，208-止回阀，209-第一手动阀，210-第一压力变送器，211-反冲洗水管，212-反冲水流量计，213-反冲水流量调节器，214-反冲水排放管，215-反冲水集水管，216-第二电动阀，217-配气管，3-电控柜，4-进水管，5-出水管，6-进水流量调节器，7-进水流量计，8-消毒剂扩散器，9-静态混合器,10-初滤水排放装置，1001-初滤水排放管，1002第三电动阀，11-储水装置，1101-高位水池，1102-用户供水管，1103-第四手动阀，1104-第五手动阀，1105-液位变送器，1106-溢流管，1107-放空排污阀，12-清水浊度仪，13-水头损失调节器，14-第三压力变送器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明实施例作进一步说明：
如图所示，一种气水反冲压力式等速接触过滤器，包括过滤器主体1、反冲洗系统2、电控柜3、进水管4、出水管5、进水流量调节器6、进水流量计7、消毒剂扩散器8、静态混合器9、初滤水排放装置10、储水装置11、清水浊度仪12、水头损失调节器13、第三压力变送器14。
所述过滤器主体1内部由上至下依次包括絮凝区、过滤区、集水区，所述过滤器主体1上部设有进水口101，下部设有出水口102，所述进水口101连接进水管4，所述出水口102连接出水管5；所述过滤器主体1下部设有进气口103，中部设有排水口104；所述反冲洗系统2采用气水联合的反冲洗方式，包括压缩空气供应装置、水反冲洗装置、反冲水排放装置；所述压缩空气供应装置连接进气口103，所述水反冲洗装置连接出水管5，所述反冲水排放装置连接排水口104，与现有仅仅依靠水反冲洗方式相比，增加了压缩空气冲洗方式，进一步提高了冲洗效果，大大提高了出水质量。
所述进水流量计7用于监测进水流量，所述消毒剂扩散器8和静态混合器9分别用于投加消毒剂和聚凝剂，所述清水浊度仪12用于监测过滤器出水浊度。
所述水头损失调节器13用于调节整个系统的水头损失，在过滤器工作初期，滤料118较清洁，因而水头损失小，水头损失调节器12开度小，随着过滤时间延长，滤料118中积累的杂质越来越多，水头损失增大，水头损失调节器13开度增大，维护系统水头损失不变，借以实现等速过滤，确保水质。
所述第三压力变送器14用于监测水头损失调节器13后段出水管5的压力，并将数据传给电控柜3，根据预设的系统水头损失值和随时监测到的第二压力变送器109和第二压力变送器14的数值，随时调节水头损失调节器13的开度，维持系统水头损失不变，借以实现等速过滤。
如图所示，所述压缩空气供应装置包括空气压缩机201、压缩空气管202，所述压缩空气管202一端连接空气压缩机201，另一端连接进气口203，所述压缩空气管202沿压缩空气输送方向依次设有第一电动阀203、储气罐204、空气过滤器205、空气流量计206、空气流量调节器207、止回阀208、第一手动阀209，所述储气罐204上设有第一压力变送器210。
所述第一电动阀203用于压缩空气管202的开启和关闭；储气罐204用于储存压缩空气，使气体反冲均匀进行；空气过滤器205能够对进入的压缩空气进行过滤，保证水质安全；所述空气流量计206用于监测空气流量；空气流量调节器207既可用于反冲洗气体的通断，又可用于调节气冲强度，保证反冲洗效果；止回阀208能防止压力式接触过滤器中的压力水沿压缩空气管202倒流入压缩空气供应装置，避免发生事故；第一手动阀209用于压缩空气系统设备检修时通断；第一压力变送器210用于监测储气罐204内气体压力，保证压缩空气供应装置稳定供气和安全。
进一步的，所述空气压缩机201采用无油螺杆空压机，压缩空气经空气过滤器205过滤，进一步确保水质安全。
进一步的，过滤器主体1内设有与压缩空气管202连通的配气管217，保证气体冲洗更加均匀。
如图所示，所述水反冲洗装置包括与出水管5连通的反冲洗水管211，所述反冲洗水管211上设有反冲水流量计212、反冲水流量调节器213，水反冲洗时，储水装置中的水通过反冲洗水管211实现回流，进行反冲洗，其中，反冲水流量计213用于监测反冲水流量，反冲水流量调节器213既可用于反冲水通断，也可用于调节反冲水流量，保证反冲洗效果。
如图所示，所述反冲水排放装置包括反冲水排放管214、反冲水集水管215，所述反冲水排放管214一端连接排水口104，另一端设置第二电动阀216，所述反冲水集水管215设置在过滤器主体1内并与排水口104连接，反冲水集水管215使集水均匀，进一步提高反冲洗效果。
在过滤器反冲洗结束，恢复净水工况的初期，其出水浊度往往达不到国家标准。如图所示，所述出水管5上设有清水浊度仪12，并分叉接有初滤水排放装置，所述清水浊度仪12用于监测所述过滤器主体1滤后水的浊度，所述初滤水排放装置包括初滤水排放管1001和第三电动阀1002，用于排放初滤水，并可用以所述过滤器主体1的放空和排污。当清水浊度仪监测到初滤水浊度不符合水质标准时，第三电动阀自动开启，将初滤水予以排放，当出水浊度达标时，第三电动阀即自动关闭，清水进入高位水池并供给用户。
如图所示，所述过滤器主体1上部设有排气口105，所述排气口105上连接有排气管106，所述排气管106上设有复合式排气阀107，所述复合式排气阀107既能排气、又能补气，使得过滤器主体1内部既不会形成过高压力，也不会形成负压，保证过滤器主体1内部压力平衡，确保安全。
进一步的，所述排气管106上还连接有气水混合液排放管108，过滤器主体1在运行过程中往往会产生浑浊的气水混合液，若通过复合式排气阀107排放，则会造成过滤器主体1和周边卫生条件很差，而设置气水混合液排放管108，使得气水混合液能够定期从气水混合液排放管108排出，从而保证了卫生条件。
另外，所述排气管106上还设有第二手动阀110、第三手动阀111且分别位于气水混合液排放管108的前后侧，用于手动操作，在必要时人工实现通断。
如图所示，所述过滤器主体1内过滤区与集水区之间设有滤料118、滤板112及若干滤头113。所述过滤器主体1下部设有用于监测水头损失的第二压力变送器109，根据水头损失情况，提供反冲洗依据。
如图所示，所述储水装置11由高位水池1101、用户供水管1102，第四手动阀1103、第五手动阀1104、液位变送器1105、溢流管1106、放空排污阀1107组成，高位水池1101用于储存调节清水，并提供反冲洗水，用户供水管用于向用户供水，第四手动阀1103和第五手动阀1104用于储水装置11系统检修，液位变送器1105用于测量高位水池1101的液位，溢流管1106用于高位水池1101溢流，确保安全，放空排污阀1107用于高位水池放空排污。
另外，所述过滤器主体1上部还设有进料孔114，下部设有人孔115，用于进料、出料和检修时人员进出。
所述过滤器主体1的过滤区采用的滤料118为单层石英砂，冲洗强度易控制，滤料118不易流失。
所述过滤器主体1上部设有与进水口101对应的进水阻流板116，避免形成冲击水流，有利絮凝体的生成，提高水质；所述过滤器主体1下部设有与出水口102对应的反冲水阻流板117，使反冲更为均匀。
所述过滤器主体1、系统相关阀门、水管均采用ss304不锈钢材质，卫生条件好，使用寿命长。
所述压力式接触过滤器包括正常过滤和反冲洗两种工况。
正常过滤工况：投加过絮凝剂、消毒剂后的原水，通过进水口101进入过滤器主体1内部，经进水阻流板116消能(避免冲击水打碎水中的絮凝体)，在滤料118上部的絮凝区形成较大颗粒的絮凝体，尔后通过过滤区的滤料118，将形成的絮凝体拦截与水分离，清水通过滤头113流入集水区，通过出水口102进入出水管5，直至高位水池1101再供给用户。
反冲洗工况具体包括如下步骤：
1）冲洗时先进行气冲，气冲前通过电控柜3关闭进水流量调节器6和水头损失调节器13，停止进水管4进水和出水管5出水，同时打开第二电动阀216降低过滤器主体1中水位至排水口104处，此时复合式排气阀107自动进气，维持过滤器主体1在常压状态；
2）开启空气压缩机201，并打开第一电动阀203，压缩空气即进入储气罐204，当第一压力变送器210检测到储气罐204内压缩空气压力足够时，开启空气流量调节器207，经空气过滤器205过滤后的无油压缩空气则通过空气流量计206、止回阀208进入配气管217进行气冲；
3）气冲至设定时间后，电控柜3则打开反冲水流量调节器213，高位水池1101内的清水经反冲洗水管211和出水管5，并经反冲水阻流板117消能后通过滤头113进入滤料118进行反冲洗；
4）当气水混冲至设定时间后，电控柜3将自动关闭空气流量调节器207，第一电动阀203，空气压缩机201，同时根据设定的水洗流量值，增大反冲水流量调节器213的开度至设定值，开始水洗；
5）当水洗至设定时间时，过滤器主体1的反冲洗结束，由电控柜3自动关闭反冲水流量调节器213和第二电动阀216，并开启进水流量调节器6和水头损失调节器13，系统恢复进水和净水工况。
6）紧接系统恢复净水工况，当清水浊度仪12监测到过滤器主体1的出水浊度超过设定的水质标准时，电控柜3即自动打开第三电动阀1002将初滤水通过初滤水排水管1101排放，当清水浊度仪12监测到出水水质达到要求时，电控柜3自动关闭第三电动阀1002，清水流入高位水池1101并供给用户。
上述步骤依次通过气体反冲、气水联合反冲、水洗对过滤器主体1进行反冲洗，冲洗效果更好，实现等速过滤并对初滤水进行排放，水质更有保证，符合国家标准要求，同时全程通过电控柜3自动控制，实现自动化作业，节约人工成本。
另外，电控柜3可设定3个反冲洗参数，即反冲洗周期、出水水质、水头损失，过滤周期一般为24-48h，水头损失一般为2-2.5m，出水浊度按国家相应标准设定；当3个参数中任意一个指标达到时，均可自动进行反冲洗，也可根据需要和运行经验在三个参数中优选其中1个，也可通过电控柜进行强制冲洗。
实施例不应视为对发明的限制，但任何基于本发明的精神所作的改进，都应在本发明的保护范围之内。