滤砂清洗方法及其系统的制作方法

专利名称：滤砂清洗方法及其系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种从一种用于过滤水的过滤容器中清洗滤砂的方法和涉及一种用于该方法的系统。更为具体地说，本发明涉及一种用于清洗从一个高速过滤容器中取出来的过滤介质的一部分的方法和和涉及一种用于该方法的系统。
尽管定期进行表面清洗和反洗清洗，但如果使用了一段长的时间后，水中的污染物(例如淤泥的污染物，在下文中称为污染物)仍会附着在滤砂的表面上。在一段时间内重复使用所产生的问题是，例如过滤介质之间的空间由于污染物在其上的积累的颗粒尺寸的逐渐加厚而减小，由于已经粘附在过滤介质上的材料的分离而导致的阻塞，和污染物本身的泄漏。通常这样处理这些问题，即通过例如增加反洗过程的频率。然而，如果在一段长的时间内重复反洗过程，其中的水压便会影响支撑过滤介质的砾石层的均匀性，在所述层中产生不同厚度的区域，而所述层最好是平的并具有均匀的厚度。当砾石层不均匀时，砾石层的部分砂层薄，在这些部分过滤不充分。因此降低了过滤功能，过滤容器不能正常作用，从而不可能提供卫生的水。
为了恢复适当的过滤功能，需要执行一种再生过程，该过程包括停止过滤容器的整个工作，取出过滤介质，清洗和过滤该取出的介质，检查和修正过滤容器的内部，用已经清洗过的过滤介质替换该过滤介质。然而，该再生过程的费用是非常高的，并且由于在所述过程中过滤容器不工作，所以导致水处理效率的降低。因此，从水处理厂角度讲，强烈需求尽可能地延长再生过程之间的时间间隔。
在这些情况中，在再生过程期间被替换的过滤砂是新砂。然而，设置了严格的标准，从而在实践中所收集的可作为过滤砂被接受的砂只有10-20％。此外，在使用新砂的情况中增加了费用。因此，过滤砂通过清洗或类似过程而被再生。本发明的发明人提出了一种砂清洗设备，该设备通过使用一种称为擦洗清洁过程的革新方法可将过滤砂清洗到污染度小于或等于30的程度，该程度接近于新砂的清洁状态(日本未审查的专利出版物NO.H10(1998)-109051和H11(1999)-057526)。通过使用该设备，即使在再生过程中过滤容器中的新砂不替换，仍可以实现类似于使用新砂的过滤容器的过滤功能。
然而近年来，待过滤以便使用的水的质量迅速恶化。这是因为江河、湖泊和海洋被城市废水、工业废水和农业废水污染；包括由于大气污染所造成的氮氧化物和硫氧化物的酸雨等等。由于待过滤水的质量的恶化，所以加快了滤砂的污染，如表1所示。在正常工作状态下可以使用7-10年时间的过滤容器现在必须加快再生过程的步伐。


同时，进行在过滤容器中执行的滤砂维护操作以确定下一个再生过程的时间范围，该操作主要包括砾石层不平度的测量，颗粒直径的测量等等。用于保持砂的通过再生过程重新获得的过滤功能的维护操作限定为表面清洗和反洗清洗的定期清洗过程。
作为1996年建立的隐孢子虫属(cryptosporidium)临时措施的结果，健康和福利部门已经公布了经过过滤容器之后的水的污染度要小于或等于0.1度的准则。为了遵守这些准则，水处理厂增加了上文已经说明的表面清洗和反洗清洗的频率。然而，在这些清洗操作中，水不能被处理，从而降低了可获得的水的量。因此，降低了水处理效率。此外，细砂在每次执行清洗时流出。另外，如果增加反洗清洗的频率，便加快了砾石层中不均匀厚度的形成。因此，这些情况导致必须更快地执行再生过程。所以，认为存局限性，即传统的表面清洗和反洗清洗能够处理过滤介质的污染的程度。
根据本发明的用于清洗滤砂的方法包括如下步骤从一个高速过滤容器中吸出预定量的滤砂，该容器在一个反洗清洗操作中执行用滤砂净化水的操作；将该抽出的滤砂供给一个砂清洗设备；用该砂清洗设备清洗滤砂以从中去除污染物；在反洗清洗操作期间，使已经从中去除污染物的滤砂返回到该高速过滤容器中；和重复上述吸出、清洗和返回步骤，以清洗该高速过滤容器中的滤砂。
根据本发明的用于清洗滤砂的系统，其包括一个高速过滤容器；一个吸出机构，其用于从该高速过滤容器中吸出滤砂；一个砂清洗设备，其用于清洗所吸出的滤砂；一个返回机构，其用于使已经从中去除污染物的滤砂从该砂清洗设备返回到该高速过滤容器中。该清洗滤砂系统可以以一个连续的过程执行滤砂的吸出、清洗和返回步骤，或者也可以以一个断续的过程执行上述步骤。
在高速过滤容器的一个反洗清洗操作中执行“滤砂的抽出”。这是因为滤砂以一种正常的状态过滤水。如果在该状态中抽出滤砂，则在滤砂层中形成薄的部分，从而存在一种可以泄漏污染物的可能性。可以在表面清洗与反洗清洗操作同时执行时进行滤砂的抽出。同样在高速过滤容器的反洗清洗操作中执行“滤砂的返回”。这是因为在反洗清洗操作中，净化的水被从一个较低压力的腔室推入到过滤容器中，从而导致其中的滤砂漂浮起来。如果滤砂在这种状态下返回到过滤容器中，则滤砂能够在反洗清洗完成时形成一个平的层。应该指出的是，滤砂的返回可以在表面清洗与反洗清洗操作同时执行时以一种类似于滤砂的抽出的方式进行。“预定量的滤砂”指的是不影响过滤容器净化水的滤砂的量。
同样优选的是，以一个吸出力执行“滤砂的吸出”，该吸出力的强度不在高速过滤容器的砾石层中形成不均匀的厚度。高速过滤容器中的砾石层大约为60cm厚。在使用过大的吸出力吸出滤砂的情况中，或是吸出接近于滤砂与砾石层的界限处的滤砂的情况中，支撑滤砂的砾石层可能会在其一些部分处变得较薄或较厚。因此，优选的是，以这样的吸出力执行滤砂的吸出，该吸出力的强度不在砾石层中形成不均匀的厚度。虽然根据过滤层的结构和在抽出中所使用的吸出力可有各种变化形式，但优选的是，在距离滤砂层表面为其厚度的15-70％的深度处执行滤砂的抽吸。进一步优选的是，在距离滤砂层表面为其厚度的40-60％的深度处执行滤砂的抽吸。在使用一种不均匀度防止网的情况中，可在滤砂层深度的100％处，即就在砾石层上执行抽吸。
在用砂清洗设备从滤砂上去除污染物之后，将已经从中去除污染物的滤砂保持在一个保持箱中。作为选择方案，在反洗清洗操作完成之前，已经从中去除污染物的滤砂在其被抽出的过程中可以返回到过滤容器中，而不被保持在保持箱中。在不设置保持箱的情况中，可在反洗清洗操作中将滤砂的抽出、清洗和返回操作作为一个连续的过程执行。
在设置保持箱的情况中，优选的是，在该保持箱中盛有水或氧化剂，从而保持于其中的滤砂不接触空气。例如氯，优选作为氧化剂。通过将清洗过的滤砂从砂清洗设备输送到保持箱，便可在该空的砂清洗设备中清洗来自于其它高速过滤容器的砂。通过在保持箱中盛有水或包含有氧化剂的水，滤砂便不会干燥。因此，可以保持具有从待处理的水中去除锰的能力的滤砂的锰层的活性。关于保持箱的尺寸，可以采用大得足以将在一个抽出操作中从过滤容器中抽出的预定量的滤砂保持在水中从而使滤砂不接触空气的尺寸。
根据本发明的用于清洗滤砂的方法和系统可适用于一种“Greenleaf”高速过滤容器的滤砂清洗，其中4-6个高速过滤容器相连接。即，根据本发明的用于清洗滤砂的方法包括如下步骤从一个高速过滤容器中吸出预定量的滤砂，该容器在一个反洗清洗操作中执行用滤砂净化水的操作；将该抽出的滤砂供给一个砂清洗设备；用该砂清洗设备清洗滤砂以从中去除污染物；将已经从中去除污染物的滤砂保持在一个保持箱中；在一个反洗清洗操作中使该被保持的滤砂返回到一个不同于已经从中抽出滤砂的过滤容器的过滤容器中；和重复上述吸出、清洗、保持和返回操作，以清洗数个高速过滤容器中的滤砂。
被保持的滤砂返回到一个不同于已经从中抽出滤砂的过滤容器的过滤容器中。这是因为，清洗过的滤砂直到下一个反洗清洗操作才能返回到相同的过滤容器中。因此，在一个接一个清洗过每一个过滤容器的滤砂的情况中需要大体相同量的时间。如果设置数个保持箱，则即使清洗过的滤砂返回到相同的过滤容器中，在时间上与清洗一个单一过滤容器的滤砂的情况也没有差别。然而，为此需要较大的安装费用和空间，因此在实践中是不经济的。作为选择方案，如果设置一个大的保持箱，保持住已经从数个过滤容器中抽出的清洗过的滤砂是可能的。然而，这同样产生大的安装费用。通常从处理能力有角度讲，在其中连接有数个高速过滤容器的水处理厂中不同时执行高速过滤容器的反洗清洗。以阶段性的定时执行每一个高速过滤容器的反洗清洗。通过利用该阶段性定时的优点，即使在高速过滤容器的数量增加的情况下，仍能够以与清洗一个过滤容器的所有滤砂所花费的时间大体相同的时间进行所有过滤容器的滤砂的清洗。另外，由于保持箱与在清洗来自于一个单一过滤容器的滤砂的情况中所使用的保持箱具有相同的尺寸，所以这从安装费用角度讲是优选的。
在具有数个高速过滤容器的水处理厂中，存在有具有高度污染的滤砂的过滤容器和具有相对轻度污染的过滤容器共存的情况。在类似于上述情况的情况中，从数个过滤容器的滤砂均衡的角度讲，优选的是，使从一个高度污染的过滤容器中抽出的滤砂返回到一个轻度污染的过滤容器中，反之亦然。
优选的是，按顺序控制自动执行这些步骤中每一个步骤的重复。即，因为一个高速过滤容器的反洗清洗是可通过使用压力损失或时间作为参数来控制的，滤砂的抽出、清洗和返回，或者滤砂的抽出、清洗、保持和返回可以按顺序控制自动执行。
当滤砂处于漂浮状态时，在反洗清洗过程中执行滤砂的抽出和返回。优选的是，已经被清洗的滤砂不与待抽出的滤砂混合，以便增加清洗效率。因此，优选的是，已经从中去除污染物的滤砂返回到该高速过滤容器中一个远离从中吸出滤砂的位置的位置处。即，优选的是，该用于从高速过滤容器中吸出滤砂的机构和该用于使已经从中去除污染物的滤砂返回的机构彼此远离设置。同样优选的是，从清洗效率的角度讲，从中吸出滤砂的位置在每个吸出操作中是变化的，并且上述该已经从中去除污染物的滤砂所返回的位置在每个吸出操作中是变化的。即，优选的是，该用于从高速过滤容器中吸出滤砂的机构和该用于使已经从中去除污染物的滤砂返回到高速过滤容器中的机构中的至少一个机构设置成可运动的。
作为“砂清洗设备”，优选的是使用在日本未审查的专利出版物NO.Hei10-109051中公开的一种砂清洗设备，其包括一个用于将砂和清洗水容纳于其中的清洗箱；一个在该清洗箱内围绕一个大体垂直的轴线旋转的螺旋输送器；一个用于以这样的速度使该螺旋输送器旋转的旋转机构，从而使在螺旋输送器的位于清洗水表面之下的较低部分处，螺旋输送器的旋转导致砂和清洗水被升高，同时通过砂颗粒之间与其间的清洗水的接触而从砂上去除污染物，并且螺旋输送器的旋转导致砂流动，同时通过砂颗粒之间与其间的小量的载有污染物的水的接触而从砂上去除污染物；和一个循环机构被用作为砂清洗设备，其用于导致被升高的砂降低到螺旋输送器的较低部分处，并从而使砂再次升高。
与传统的仅依靠反洗清洗的滤砂清洗相反，根据本发明的用于清洗滤砂的方法是在一个反洗清洗操作中从一个高速过滤容器中吸出预定量的滤砂；将该抽出的滤砂供给一个砂清洗设备；用该砂清洗设备清洗滤砂以从中去除污染物；在反洗清洗操作中使已经从中去除污染物的滤砂返回到该高速过滤容器中；和重复上述滤砂的吸出、清洗和返回步骤，以清洗该高速过滤容器中的滤砂。因此，能够有效地清洗滤砂，而不停止过滤容器的操作，并显著延长了再生过程之间的时间阶段。
更为具体地说，如果通过重复滤砂的吸出、清洗和返回步骤来自动清洗一个高速过滤容器中的基本所有滤砂，则恢复过滤容器的水净化功能是可能的。另外，如果从滤砂上去除了污染物，则降低过滤阻力是可能的，并且可以按设计压力执行反洗清洗。因此，减少滤砂的泄漏以及显著减少从滤砂上去除的污染物的泄漏是可能的。另外，延迟砾石层中不均匀厚度的形成是可能的。同样，从这一点出发，可以显著延长再生过程之间的时间阶段。
应该指出的是在一个反洗清洗操作中从一个高速过滤容器中吸出预定量的滤砂；将该抽出的滤砂供给一个砂清洗设备；用该砂清洗设备清洗滤砂以从中去除污染物；将已经从中去除污染物的滤砂保持在一个保持箱中；在一个反洗清洗操作中使该被保持的滤砂返回到一个不同于已经从中抽出滤砂的过滤容器的过滤容器中；和重复上述吸出、清洗、保持和返回操作，以清洗数个高速过滤容器中的滤砂，而不停止过滤容器的操作。另外，由于被保持的滤砂返回到一个不同于已经从中抽出滤砂的过滤容器的过滤容器中，所以能够以与一个单一过滤容器的滤砂清洗所需的时间大体相同的时间量来清洗数个过滤容器的滤砂。另外，通过使从一个高度污染的过滤容器中抽出的滤砂返回到一个轻度污染的过滤容器中，反之亦然，可以实现过滤容器的滤砂均衡。
另外，通过使用一种砂清洗设备作为本发明的砂清洗设备和本发明的用于清洗滤砂的系统，可以去除污染物，而不会由于砂颗粒相互摩擦而使砂破碎，该砂清洗设备包括一个用于将砂和清洗水容纳于其中的清洗箱；一个在该清洗箱内围绕一个大体垂直的轴线旋转的螺旋输送器；一个用于以这样的速度使该螺旋输送器旋转的旋转机构，从而使在螺旋输送器的位于清洗水表面之下的较低部分处，螺旋输送器的旋转导致砂和清洗水被升高，同时通过砂颗粒之间与其间的清洗水的接触而从砂上去除污染物，并且螺旋输送器的旋转导致砂流动，同时通过砂颗粒之间与其间的小量的载有污染物的水的接触而从砂上去除污染物；和一个循环机构被用作为砂清洗设备，其用于导致被升高的砂降低到螺旋输送器的较低部分处，并从而使砂再次升高。因此，可以使滤砂的净化水功能恢复到一种接近于新砂的净化水功能的状态。所以，可以进一步延长过滤容器再生过程之间的时间阶段。
另外，由于隐孢子虫属临时措施，水处理厂已经增加了传统表面清洗和反洗清洗的频率。然而，通过本发明的清洗滤砂的方法和系统，在以正常频率执行表面清洗和反洗清洗的同时，将过滤容器出口处的污染度保持在小于或等于0.1是可能的。因此，有助于隐孢子虫属临时措施，并且水处理厂可以在不降低净化效率的情况下操作。
图2是一个简视图，示出了本发明的滤砂清洗系统的一个第一图3是一个简视图，示出了本发明的滤砂清洗系统的一个第二图4是一个过程框图，示出了本发明的滤砂清洗方法的另一个图5是一个过程框图，示出了本发明的滤砂清洗方法的又一个图6是一个高速过滤容器沿图2的线A-A所截取的截面图。
图7是一个图表，示出了滤砂相应于数个过滤容器的流动。
图8是一个图表，示出了滤砂在过滤容器中的运动的一个示例。
本发明的滤砂清洗系统包括一个高速过滤容器1；一个用于将其上具有吸附的污染物的滤砂从高速过滤容器1中吸出的泵2；一个用于清洗其上吸附有污染物的滤砂5的清洗设备3；一个用于存储已经被砂清洗设备3清洗过的滤砂5的存储箱4；和一个用于将已经去除了污染物的砂从存储箱4返回到高速过滤容器1中的路径7，如图2所示(滤砂清洗系统的工序步骤的细节将在下文在实施例中进行说明)。
作为选择方案，本发明的滤砂清洗系统可以包括一个高速过滤容器1；一个用于将其上具有吸附的污染物的滤砂从高速过滤容器中吸出的泵2；一个用于清洗其上吸附有污染物的滤砂5的清洗设备3；和一个用于将已经去除了污染物的砂从存储箱4返回到高速过滤容器1中的路径7，如图3所示。即，该系统可以采用一种其中未设有用于清洗过的砂的存储箱的结构。在滤砂清洗系统未设有用于清洗过的砂的存储箱的情况中，可以节省所需的费用。另外，当在高速过滤容器附近没有足够的空间来安装用于清洗过的砂的存储箱时，该系统是优选的。
在图4中示出了一个由图3中所示的滤砂清洗系统执行的过程的示例。首先，在执行表面清洗和反洗清洗时，在例如15-25分钟的时间内用泵2从过滤容器1中吸出大约1m3的污染滤砂。由泵2吸出的滤砂被送到砂清洗设备3中，在那里执行短时间(大约10分钟)的清洗。然后，清洗过的滤砂(清洗过的砂)在完成表面清洗和反洗清洗之前返回到过滤容器1中。通过在其中以这种方式执行一次表面清洗和反洗清洗的时间阶段内吸出污染滤砂和使清洗过的砂返回，可以在短时间内执行污染滤砂的清洗。
作为一种选择方案，如图5所示，在执行表面清洗和反洗清洗时，可以在例如7-10分钟的时间内用泵2从过滤容器1中连续地吸出污染滤砂。由泵2吸出的滤砂可被连续地送到砂清洗设备3中，在那里执行连续地清洗。然后，清洗过的滤砂(清洗过的砂)在完成表面清洗和反洗清洗之前可连续地返回到过滤容器1中。通过在其中以这种方式执行一次表面清洗和反洗清洗的时间阶段内连续地执行这些过程，可以在短时间内执行更大量的污染滤砂的清洗。
如图6所示，高速过滤容器1设置有一个作用为一个过滤层的滤砂层12和用于支撑滤砂层12的砾石层13-16。滤砂层包括具有有效颗粒直径为0.6mm、均一性系数小于或等于1.5的砂。砾石层由四个具有不同颗粒直径的层构成，并用作为防止滤砂12进入一个集水设备(未示出，但该用于收集净化后的水的设备设置在高速过滤容器1的一个静止的较低部分处)的支撑层。选择球形的、硬的、干净的并且均匀的砾石用于砾石层13-16，以便执行均匀的反冼清洗。作为那些通常使用的颗粒的颗粒直径是具有2.0-3.5mm的有效颗粒直径的砾石用于砾石层13；具有3.5-7.0mm的有效颗粒直径的砾石用于砾石层14；具有7.0-13.0mm的有效颗粒直径的砾石用于砾石层15；具有13.0-20.0mm的有效颗粒直径的砾石用于砾石层16。这些层顺序铺设，即较粗糙的砾石层铺设在较低的位置中，较精细的砾石层铺设在较高的位置中，并都具有均匀的厚度。将其中污染物已经通过凝聚剂凝聚并沉淀在底部的预处理过的水引入到滤砂层12上。此外，在滤砂层12上面设置一个用于在表面清洗过程中将水从喷嘴喷出并击打滤砂层表面的表面清洗管22和一个用于排出在表面清洗和反洗清洗过程中产生的废水的槽21。
接下来将简要说明通常用于净化未处理的水的净化工序步骤。将未处理的水从江河、湖泊等等中抽入一个凝聚/沉淀容器中。通过加入凝聚剂、例如多氯化铝来凝聚未处理的水中的污染物，并使凝聚的污染物沉淀在凝聚/沉淀容器的底部。对上层清液撇渣，并将上层清液送入位于滤砂层12之上的高速过滤容器1中。由滤砂12去除在凝聚/沉淀容器中未去除的精细悬浮物质。过滤后的水被收集在设置在高速过滤容器1的较低部分处的集水设备中。用氯消毒被收集的水，并将这些水保留在一个水分配容器中。过滤的速度通常为每天120-150m3。通过停止过滤操作和推动来自高速过滤容器的一个较低压力腔室的清洗水从而导致滤砂颗粒漂浮起来并相互摩擦来清洗砂的过程是按定期间隔执行的，或者当压头损失达到1.5m时执行。在反洗清洗中或在一个与反洗循环中的某个点相匹配的时刻，通过将清洗水从表面清洗管22喷射到滤砂12的表面上而执行表面清洗。由表面清洗和反洗清洗产生的废水由槽21排出。当清洗完成时，将待净化的预处理的水再次送入过滤容器中，重新开始过滤。通常而言，水净化和砂清洗过程是自动的。根据待净化的未处理的水在使用高速过滤方法的水处理厂中的状态，可以预先设定表面清洗和反洗清洗的定时。作为选择方案，表面清洗和反洗清洗可以设定成在压头损失超过一个预定值时自动执行。
如表2所示，建立如下用于滤砂的标准(日本水工厂协会技术标准JWWA A 103-1988)小于或等于30度的清洗后污染度；小于或等于3.5％的盐酸溶度；0.45-0.70mm的有效颗粒直径；和小于或等于1.7的均一性系数。即使如上所述定期执行表面清洗和反洗清洗并每七年执行一次再生过程，如果从引入新砂的时间起已经过了十年的话，如表2的污染的砂所示，粘附在滤砂上的污染物污染滤砂，从而使清洗后污染度为1480度，盐酸溶度为9.7％，有效颗粒直径为0.533，均一性系数为1.485。


如果粘附有污染物的滤砂以这样的方式被连续使用的话，便会出现由于污染物而产生的阻塞，导致压头损失快速增加。因此，增加了反洗清洗的频率，其中涉及的水压影响砾石层，加快了砾石层不均匀厚度的形成。由于砾石层不均匀厚度的形成，砂层在砾石层厚的部分处变薄，导致这些部分处的过滤不足。另外，出现从滤砂上分离出来的淤泥和污染物的漏出，负面地影响过滤后的水的质量。如果过滤容器达到这样的状态，便需要一个再生过程。
下面将说明滤砂清洗系统的一个实施例，其执行如下步骤抽出一部分滤砂；在一个砂清洗设备中清洗该抽出的砂；使已从中去除污染物的砂返回到过滤容器中；和除上述传统的清洗步骤之外的步骤。(实施例1)在日本未审查的专利出版物NO.Hei10-109051中公开的一种砂清洗设备包括一个用于将砂和清洗水容纳在其中的清洗箱；一个在该清洗箱内围绕一个大体垂直的轴线旋转的螺旋输送器；一个用于以这样的速度使该螺旋输送器旋转的旋转机构，从而使在螺旋输送器的位于清洗水表面之下的较低部分处，螺旋输送器的旋转导致砂和清洗水被升高，同时通过砂颗粒之间与其间的清洗水的接触而从砂上去除污染物，并且螺旋输送器的旋转导致砂流动，同时通过砂颗粒之间与其间的小量的载有污染物的水的接触而从砂上去除污染物；一个循环机构被用作为砂清洗设备3，其用于导致被升高的砂降低到螺旋输送器的较低部分处，并从而使砂再次升高，由此实现摩擦清洗方法。如

图1和2所示，在执行表面清洗和反洗清洗时在7分钟-10分钟的时间内由泵2从过滤容器的一个角部(1a)处吸出1m3的污染滤砂。在砾石层13(滤砂层厚度为60cm)之上大约10cm的深度处执行滤砂的抽吸。将泵2吸出的滤砂5送到砂清洗设备3，并执行大约1小时的清洗。如表3所示，被吸出的滤砂5的污染度从1480度降低到11度；盐酸溶度从9.7％降低到2.8％；均一性系数从1.485改善为1.280。应该理解的是，通过大约1小时的清洗滤砂恢复到新砂的水平。


清洗过的滤砂6a存储在一个盛有水的清洗过的滤砂存储箱中。在在高速过滤容器1中重新开始过滤大约48小时以后，停止过滤，并再次执行表面清洗和反洗清洗。在这段时间里，清洗过的砂返回到过滤容器1中一个与角部1a相对置的角部1b处。通过重复该循环，在大约120天内清洗了过滤容器1中大约60m3所有滤砂。(实施例2)除了用一个传统的喷射水流的砂清洗设备来替代特定的砂清洗设备以外，按与上述实施例1相同的方式执行滤砂的清洗。如表4所示，虽然在使用特定的砂清洗设备的实施例1和实施例2之间有略微的差别，但却显著地清洗了污染砂。在实施例1的情况中，在有效颗粒直径中几乎没有任何变化。然而，在实施例2中，由于执行了长时间的清洗，有效颗粒直径降低，均一性系数增加。应该理解的是，在一个使用喷射水流的传统砂清洗设备中，砂在清洗过程中与管、壁等碰撞，导致的管、壁等的损坏。


接下来，结合图7和8说明一种用于在设置有数个高速过滤容器的情况下清洗滤砂的方法和装置。图7是一个图表，示出了滤砂相应于数个过滤容器的流动。图8是一个图表，示出了滤砂在过滤容器中的运动的一个示例。在此，如图7所示的滤砂系统将作为一个示例被说明，其包括六个高速过滤容器A-F；一个砂清洗装置；和一个保持箱。然而，不论过滤容器的数量是大于还是小于六个，原则都是完全相同的。
过滤容器A-F是其中每48小时执行一次反冼清洗的过滤容器。如图7所示，每一个过滤容器的反冼清洗之间的间隔是8小时。首先，从过滤容器A吸出预定量的滤砂。该吸出的滤砂在砂清洗设备中清洗1小时。已从中去除污染物的滤砂被保持在保持箱中，该保持箱盛有水或含有氧化剂的水。被保持的清洗过的滤砂返回到过滤容器B中，在过滤容器A的反洗清洗进行8小时之后在过滤容器B中开始反洗清洗。在过滤容器B的反洗清洗过程中，从该容器中吸出污染滤砂，同时清洗过的滤砂返回到该容器中。从过滤容器B中吸出的滤砂由砂清洗设备清洗1小时，清洗过的滤砂被保持在保持箱中，该保持箱盛有水或含有氧化剂的水。被保持的清洗过的滤砂返回到过滤容器C中，在过滤容器B的反洗清洗进行8小时之后在过滤容器C中开始反洗清洗。在过滤容器C的反洗清洗过程中，从该容器中吸出污染滤砂，同时清洗过的滤砂返回到该容器中。通过这种方式，在经过48小时之后，从所有过滤容器A-F中的每一个中吸出预定量的滤砂，预定量的清洗过的滤砂返回到所有过滤容器A-F中的每一个中。通过重复这些步骤，可以清洗过滤容器A-F中的所有滤砂。通过使抽出、清洗和返回步骤与数个过滤容器的反洗清洗操作定时相匹配，可以以与一个单一过滤容器的滤砂清洗所需的时间大体相同的时间量来清洗数个过滤容器的滤砂。
另外，在滤砂的污染度按从过滤容器A到过滤容器F的顺序增加的情况中通过使从过滤容器A中抽出的并清洗过的滤砂返回到过滤容器E；使从过滤容器E中抽出的并清洗过的滤砂返回到过滤容器C；使从过滤容器C中抽出的并清洗过的滤砂返回到过滤容器A；等等，如图8所示，可以实现过滤容器A-F之间的滤砂相等。
另外，通过按顺序控制而自动执行至少如下三个步骤从高速过滤容器中吸出滤砂；用砂清洗设备清洗滤砂；和使已经从中去除污染物的滤砂返回到高速过滤容器中，或按顺序控制而通过自动执行至少如下四个步骤从高速过滤容器中吸出滤砂；用砂清洗设备清洗滤砂；将清洗过的滤砂保持在保持箱中；和使已经从中去除污染物的滤砂返回到高速过滤容器中，可以将滤砂保持在一种类似于用于延长时间阶段的新砂的状态中。因此，再生过程之间的时期阶段可以显著延长。
权利要求
1.一种用于清洗滤砂的方法，其包括如下步骤从一个高速过滤容器中吸出预定量的滤砂，该容器在一个反洗清洗操作中执行用滤砂净化水的操作；将该抽出的滤砂供给一个砂清洗设备；用该砂清洗设备清洗滤砂以从中去除污染物；在反洗清洗操作期间，使已经从中去除污染物的滤砂返回到该高速过滤容器中；和重复上述吸出、清洗和返回步骤，以清洗该高速过滤容器中的滤砂。
2.按权利要求1所述的用于清洗滤砂的方法，其中，一个设备包括一个用于将砂和清洗水容纳于其中的清洗箱；一个在该清洗箱内围绕一个大体垂直的轴线旋转的螺旋输送器；一个用于以这样的速度使该螺旋输送器旋转的旋转机构，从而使在螺旋输送器的位于清洗水表面之下的较低部分处，螺旋输送器的旋转导致砂和清洗水被升高，同时通过砂颗粒之间与其间的清洗水的接触而从砂上去除污染物，并且螺旋输送器的旋转导致砂流动，同时通过砂颗粒之间与其间的小量的载有污染物的水的接触而从砂上去除污染物；和一个循环机构被用作为砂清洗设备，其用于导致被升高的砂降低到螺旋输送器的较低部分处，并从而使砂再次升高。
3.按权利要求1或2所述的用于清洗滤砂的方法，其中，在通过砂清洗设备将污染物从滤砂上去除之后，将已经从中去除污染物的滤砂保持在一个保持箱中。
4.按权利要求1或2所述的用于清洗滤砂的方法，其中，在吸出滤砂的过程中，在反洗清洗操作完成之前，该已经从中去除污染物的滤砂返回到高速过滤容器中。
5.按权利要求4所述的用于清洗滤砂的方法，其中，在反洗清洗操作中连续执行上述吸出、清洗和返回滤砂的步骤。
6.按权利要求3所述的用于清洗滤砂的方法，其中，该保持箱盛有水或含有氧化剂的水，以防止保持于其中的滤砂接触空气。
7.一种用于清洗滤砂的方法，其包括如下步骤从一个高速过滤容器中吸出预定量的滤砂，该容器在一个反洗清洗操作中执行用滤砂净化水的操作；将该抽出的滤砂供给一个砂清洗设备；用该砂清洗设备清洗滤砂以从中去除污染物；将已经从中去除污染物的滤砂保持在一个保持箱中；在一个反洗清洗操作中使该被保持的滤砂返回到一个不同于已经从中抽出滤砂的过滤容器的过滤容器中；和重复上述吸出、清洗、保持和返回操作，以清洗数个高速过滤容器中的滤砂。
8.按权利要求1-7中任一项所述的用于清洗滤砂的方法，其中，按顺序控制自动执行每一个步骤的重复。
9.按权利要求1-8中任一项所述的用于清洗滤砂的方法，其中，使该被保持的滤砂返回到该高速过滤容器中一个远离从中吸出滤砂的位置的位置处。
10.按权利要求1-9中任一项所述的用于清洗滤砂的方法，其中，该从中吸出滤砂的位置在每个吸出操作中是变化的。
11.按权利要求1-10中任一项所述的用于清洗滤砂的方法，其中，上述该已经从中去除污染物的滤砂所返回的位置在每个返回操作中是变化的。
12.按权利要求1-11中任一项所述的用于清洗滤砂的方法，其中，以一个吸出力执行滤砂的吸出，该吸出力的强度不在高速过滤容器的砾石层中形成不均匀的厚度。
13.一种用于清洗滤砂的系统，其包括一个高速过滤容器；一个吸出机构，其用于从该高速过滤容器中吸出滤砂；一个砂清洗设备，其用于清洗所吸出的滤砂；一个返回机构，其用于使已经从中去除污染物的滤砂从该砂清洗设备返回到该高速过滤容器中。
14.按权利要求13所述的用于清洗滤砂的系统，其还包括一个保持箱，其用于在使该已经从中去除污染物的滤砂返回到该高速过滤容器中之前保持该滤砂。
15.按权利要求14所述的用于清洗滤砂的系统，其中，该保持箱还包括一个用于供给水的机构，从而在该保持箱内的滤砂不会接触空气。
16.按权利要求13、14或15中任一项所述的用于清洗滤砂的系统，其还包括数个高速过滤容器。
17.按权利要求13-16中任一项所述的用于清洗滤砂的系统，其还包括一个控制机构，其用于按顺序控制自动执行至少如下三个步骤从高速过滤容器中吸出滤砂；用砂清洗设备清洗滤砂；和使已经从中去除污染物的滤砂返回到高速过滤容器中，或按顺序控制而自动执行至少如下四个步骤从高速过滤容器中吸出滤砂；用砂清洗设备清洗滤砂；将清洗过的滤砂保持在保持箱中；和使已经从中去除污染物的滤砂返回到高速过滤容器中。
18.按权利要求13-17中任一项所述的用于清洗滤砂的系统，其中，该用于从高速过滤容器中吸出滤砂的吸出机构和该用于使已经从中去除污染物的滤砂返回的返回机构彼此远离设置。
19.按权利要求13-18中任一项所述的用于清洗滤砂的系统，其中，该用于从高速过滤容器中吸出滤砂的吸出机构和该用于使已经从中去除污染物的滤砂返回到高速过滤容器中的返回机构中的至少一个机构设置成可运动的。
20.按权利要求13-19中任一项所述的用于清洗滤砂的系统，其中，该砂清洗设备包括一个用于将砂和清洗水容纳于其中的清洗箱；一个在该清洗箱内围绕一个大体垂直的轴线旋转的螺旋输送器；一个用于以这样的速度使该螺旋输送器旋转的旋转机构，从而使在螺旋输送器的位于清洗水表面之下的较低部分处，螺旋输送器的旋转导致砂和清洗水被升高，同时通过砂颗粒之间与其间的清洗水的接触而从砂上去除污染物，并且螺旋输送器的旋转导致砂流动，同时通过砂颗粒之间与其间的小量的载有污染物的水的接触而从砂上去除污染物；和一个循环机构被用作为砂清洗设备，其用于导致被升高的砂降低到螺旋输送器的较低部分处，并从而使砂再次升高。
全文摘要
用泵2从高速过滤容器1中吸出预定量的滤砂5，该容器在一个反洗清洗操作中执行用滤砂净化水的操作。将该抽出的滤砂5供给一个砂清洗设备3，从而去除滤砂中的污染物。将已经从中去除污染物的滤砂6存储在一个清洗过的砂的存储箱4中。在该反洗清洗操作中使所存储的滤砂7返回到该高速过滤容器1中。通过以这种方式重复上述吸出、清洗和返回步骤，自动清洗该高速过滤容器中的滤砂。用一种除表面清洗和反洗清洗之外的方法恢复砂的净化功能，并显著延长了过滤容器再生过程之间的时间阶段。
文档编号B01D41/02GK1479645SQ00820117
公开日2004年3月3日 申请日期2000年11月6日 优先权日2000年11月6日
发明者斋藤安弘 申请人:日本原料株式会社