专利名称：上流式深度型砂滤器的制作方法
技术领域：
本实用新型属于水过滤装置，特别涉及一种上流式深度型砂滤器。
背景技术：
砂滤器是简便和经济的过滤器，这是因为过滤介质是便宜且容易得到的砂。现有的砂滤器主要有粗砂过滤器和细砂过滤器。基本结构均是下面铺有细小的石头和较大的石头，上面铺有砂或细砂。下面的石头结构主要为收集过滤水的方便和反洗设计，上面的粗砂或细砂主要起到过滤作用，砂滤器的过滤精度是主要通过粗砂或细砂的空隙大小来达到。现有的砂滤器的过滤流体的正常流动方向是从上到下，而系统污堵到一定程度或过滤压差达到规定值时，用大于正常过滤速度(如正常过滤速度的两倍)的流量反洗、或气洗、或气洗和水洗结合除去污堵物。洗涤砂滤器的流体流动方向是从下到上。
现有砂滤器设备存在以下缺陷1.属于表面过滤器，即过滤精度主要是通过砂子的表面空隙的大小来达到过滤目的的。因而主要在过滤介质表面起到截留流体中悬浮物的作用，所以容纳污堵物的量非常有限。随着过滤操作的进行和表面沉积物的增加过滤是通过沉积在砂子上面的沉淀物完成，所以过滤得到的水质变化比较大。2.容易污堵，需要频繁的反洗来再生其过滤功能。反洗需要配套的反洗泵、相应的管道和阀门，气洗还需要鼓风机。因为它们的利用率比较低，造成资源的巨大浪费。3.反洗的频率大，意味着正常运转时间短，和运行效率下降，同时意味着水的利用率的下降和反洗产生污染环境的增多。4.同一过滤装置内需要设置正常过滤和反洗装置，还要配置布水或布气等设备，结构复杂、成本高。5.需要泵等动力装置，使用电力等动力的消耗意味着能源的投入和成本的上升，在一般的野外或电力分布还没有达到或电力成本比较高的地区不宜使用甚至无法使用。6.设备材料的要求比较高，一般需要具备防腐性能，如不锈钢或碳钢等，造价相当高。7.与过滤器上部的过滤通量相比，下面的水通量过剩，造成不必要的投资，降低了水的利用率，尤其在设备运行时间短的时候。
因为相当广阔的地区淡水供应紧张，雨水地下水资源化的淡水供应方法以申请号为03144378.8的方法也许是最有前途的解决方案。但是雨水收集和处理装置是个难题。其中，砂滤器的经济方便运行方式的寻找是关键技术难题中的一个。
而现有的砂滤器不足之处限制它们在雨水地下水资源化的淡水供应方法中几乎无法经济运行。因为在这个淡水供应方法中，需要设置的过滤器众多，且使用频率非常低，会造成很大的资源浪费，同时大幅度提高雨水的处理成本。
过滤操作，可以根据有效过滤作用发生的位置的不同，可以分为表面过滤和深度过滤。表面过滤一般具有过滤精度高、容易洗涤再生等优点，如超滤、反渗透和一些表面微滤和大部分砂滤等。但是表面过滤一般其纳污容量小，需要频繁冲洗或反洗来再生。深度过滤一般具有纳污容量大、过滤压差小、单次使用寿命长等优点，而一般不容易再生或再生的效果不大好。
发明内容
本实用新型是克服了上述现有砂滤器的缺点，根据方便、简单、实用和成本低等特点提出的一种上流式深度型砂滤器，特点是砂子的大小随着正常过滤流体的流向自下而上逐渐减小，而过滤面积逐渐增大。下面对设计的砂滤器结构、安装和运行等作详细描述上流式深度型砂滤器由墙体、滤料砂子、进出口管道、地漏、纳污坑、盖和支撑架组成。
雨水等需要过滤的水经过格栅等除去树叶、树枝等杂质，通过专用管道导入到过滤器的底部进口，经过布水系统均匀输送到大砂区截留大的悬浮物，再经过中砂区截留中等大小的悬浮物，最后经过细砂区除去绝大部分水中细小悬浮物，从上部出口处流出清澈的水，流向注水井。这样，水中的悬浮物随不同的大小在深度型砂滤器的不同层面被截留，不仅提高过滤速度，而且纳污容量大大提高。
一般来说，过滤器上部除出水口外需要密封，以免未经过滤的脏水流入注水井中，因为大部分情况下深度型砂滤器将在雨水表面下方工作。如果使用场合是在较高的位置并且过滤器上部不会被脏水淹没，如，用泵打水，那么深度型砂滤器上部不必密封。
砂子大小可以逐步连续减小，也可以是分段减小。
砂层的数目根据需要选择，即保证过滤质量和寿命，又要节约投资。
不同粒度砂层之间和底层砂层下面可以通过隔板隔离或自然隔离。隔板上设计足够的孔以保证水的流入和流出。
砂滤器选择倒锥柱状，下窄上宽，根据环境可以选择长方形、圆形或其它正多边型外形。
墙体采用混凝土结构，也可以采用UPVC、ABS等化工工程材料，也可以使用玻璃和有机玻璃，上部设计有密封槽或密封凸条和固定勾保证过滤器的密封有效。
布水装置是进水处为中心放射状分布、或其它网状导流系统的布水槽来实现。
下方的进水或出水口处安装地漏，即保证水流畅通又防止该部位受到过大的压力损害隔板，或防止底层砂子从出口流出。
上部的盖选择柔软的塑料、橡胶材料或合适的布料，有利于密封和操作便利，同时节省投资。也可以选择密封结构完美的混凝土结构，如带密封圈、密封带等其它相应的辅助资料可以保证较好密封效果的。
上部出口和最上层砂层或隔板表面留一定的高度，以免砂子和过滤水一起流走。
进出口部分的材料采用UPVC、ABS等化工原料管材，以节省投资。
进口部分设有纳污坑，在正常过滤和在线再生时的污物掉入其中，而不污堵过滤器，使上流式深度型砂滤器能够长期稳定运行。
支撑架的设置是在锥柱体的上下面积差异比较大时，保证砂滤器的安全，支撑于锥柱体外边沿或稍为内部位置，其高度以其底部不低于深度型砂滤器底部平面为标准。
安装上流式深度型砂滤器，先找到需要安装的地方，挖出足够深的留有进水部分位置的平底的坑，平放稳当深度型砂滤器支撑架和墙体，放好地漏和底层隔板，铺开最大的砂子到给定的深度，摇匀、打实，再按相同顺序往上安装，直到顶部隔板，连接进水管道，连接出水管到注水井口等设施。出水口管道上可以安装出气孔，以便深度型砂滤器每次启动时排除系统存有的空气。铺放较细的砂子时，铺放平整后最好用水浇注以便更好地打实砂层。铺放砂子前最好先洗好，尤其是细砂，以免砂子中的污染物流进注水井。安装砂子阶段，如果单层砂子的大小范围比较广，那么尽量做到大粒砂子在下较小颗粒砂子在上。
上流式深度型砂滤器运行一定时间后，因为发生不同程度的污堵，过滤速度下降，明显影响雨水处理效率，需要再生。再生方法如下处于干态时，从进水口脉冲冲气，干燥的污泥会因为自身的重量下降到进水口处，然后从进水口处的排污口排放。
处于湿态时，从进水口处灌水灌漫水，然后脉冲用揣子等工具吸冲水1-20次后静止放置，待污泥沉降到进水口处的底部纳污坑时从排污口排放。如果一次不能洗干净，那么可以重复2-3次。不过，深度型砂滤器在使用上不必洗的特别干净，因为是处理雨水等单位价值低的水。如果使用一段时间后纳污坑里沉积很多污泥，那么卸下纳污坑除去。如果很难有效洗干净，无法恢复其有效过滤性能的话，说明该彻底洗净深度型砂滤器。这时候，可以拆开过滤器，分别洗砂子、隔板和墙体内部等部位，或废弃该深度型砂滤器的部分无法修复的部分，如砂子，更换相应的部件后重新使用。置换出来的砂子最好冲洗干净后用于建筑，或用筛子按大小分类后重新使用，以免造成环境污染。
到北方的秋季和冬季等遇到长期不使用时，需要排掉过滤器内的水，沉积在纳污坑里的污泥也排除干净，以便延长过滤器使用寿命，防止细菌的滋生。
上流式深度型砂滤器的进口处设置有纳污坑，使正常过滤和在线再生时的污物掉入其中，而不污堵过滤器，使上流式深度型砂滤器能够长期稳定运行；下流式深度型砂滤器因为最小颗粒的砂子在最低层，所以最低部必需设置有隔板，不必专门设置进水口而敞开使用。
本专利上流式深度型砂滤器具有以下优点1.纳污容量大。不同大小的悬浮物按大小在不同的过滤层被截留，所以纳污容量大，同时起到粗砂滤器和细砂过滤器的作用。
2.运行效率高。因为纳污容量大，所以单次过滤时间长，再生间隔长，运行效率高。
3.结构简单、设计紧稠、占地面积小。纳污坑的设置使过滤器可以长期稳定运行。
4.设备投资小、设备投资成本较低。设备材料要求低、不需要泵等其它辅助设备和管道等，最大限度降低设备投资。
5.不需要额外的动力。因为采用自流式流程，在没有电力等动力供应的地区，如，野外、马路边等处也可以照常稳定运行。
6.过滤压差小。因为不同大小的悬浮物按大小在不同的过滤层逐步被截留，所以相当于增加了过滤面积，过滤压差损失小。
7.安全。除简单的机械保护措施防止受到意外的冲压外，无需繁杂的防腐、防暴、技术限制等保护措施。
8.上流式砂滤器过滤水流是从下往上流的，比水重的大部分悬浮物可以靠它的重力沉降在过滤器底部或进水口处，因此容易排污，过滤器也不易被污堵。因为雨水降到地面后形成的雨水中的悬浮物的绝大部分比重比水大。
9.在线再生。和一般的深度型过滤器不同，可以在线再生，大大降低设备投资，提高使用效率。
10.过滤器下窄上宽，过滤面积随滤料砂粒大小的减小而逐步增大，避免了底部区域过剩的过滤面积，节省了滤料、建筑材料，提高了原料水的利用率，降低了土方量。
以上优点能够使其在雨水地下水资源化的淡水供应方法中，在广泛的范围内稳定经济运行。本实用新型适用于需要经济进行砂滤的场合，尤其在使用频率不高或间断使用过滤器的场合。
图1是上流式深度型砂滤器示意图。图中1.进口，2.布水区，3.粗砂区，4.中砂区，5.细砂区，6.出口，7.密封盖，8.隔板，9.墙体，10.地漏，11.密封条，12.支撑架，13.纳污坑。
具体实施方式
实施例1一台用ABS材料制成的圆锥柱型上流式深度型砂滤器，如图1所示，墙体9上设计有进水管1和出水管6、上部设置有密封盖7。内装三层砂子，每层砂层之间设置有隔板8，最下层的粗砂区3，中层中砂区4，上层细砂区5。砂层上部和出口管之间有一定的高度差，防止细砂和过滤出的水一起流出，上部盖7使用柔软的材料密封于密封凸条11，砂滤器外部有支撑架12。取300升从屋顶流下来的雨水，悬浮物SS 150ppm、污泥指数SDI 30，用本上流式深度型砂滤器过滤，雨水从进口1流进深度型砂滤器，通过地漏10、布水区2，均匀分布到粗砂层3截留大的悬浮物，在中层中砂区4除去大部分中等大小的悬浮物，最后到上层细砂区5截留绝大部分细小悬浮物，然后从出口6流出干净的雨水，悬浮物SS 3ppm、污泥指数SDI2。过滤过程中过滤速度有所减慢，当过滤200升后用揣子吸冲5次静止两分钟，取出纳污坑13，去掉细砂和污泥约20克，重新安装纳污坑13继续过滤剩余的100升雨水。
权利要求1.一种上流式深度型砂滤器，墙体上设计有进水管和出水管、上部设置有柔软材料的密封盖密封于密封凸条，墙体内装砂子，最下层是粗砂区，中层中砂区，上层细砂区，下部设置有地漏和纳污坑，砂层上部和出口管之间有一定的高度差，砂滤器外部有支撑架。其特征是砂子的大小由下向上逐渐减小，而过滤面积逐渐增大。
2.根据权利要求1所述的上流式深度型砂滤器，其特征是进口在底部，出口在上部。
3.根据权利要求1所述的上流式深度型砂滤器，其特征是所述的砂子大小可以逐步连续减小，或是分层减小。
4.根据权利要求1所述的上流式深度型砂滤器，其特征是墙体上设置有进出口，地漏设置在墙体的下面，支撑架在墙体外面，滤料按大小依次由下往上铺置。
5.根据权利要求1所述的上流式深度型砂滤器，其特征是所述的砂滤器选择圆形、长方形等多边形倒锥柱状，下面窄、上面宽。
6.根据权利要求1所述的上流式深度型砂滤器，其特征是所述的墙体采用混凝土结构，或采用UPVC、ABS化工工程材料或使用玻璃和有机玻璃。
专利摘要本实用新型是一种上流式深度型砂滤器，由墙体、滤料砂子、进出口管道、地漏、纳污坑、盖和支撑架组成。砂子的大小由下向上逐渐减小，而过滤面积逐渐增大。流体是从砂滤器底部进入，先经过大砂区，截留大的悬浮物，再经过中砂区，截留中等大小的悬浮物，最后经过细砂区，除去绝大部分细小悬浮物，从上部出口处流出。本产品适用于需要经济进行砂滤的场合，尤其在使用频率不高或间断使用过滤器的场合。
文档编号B01D24/26GK2728591SQ20032011221
公开日2005年9月28日 申请日期2003年11月17日 优先权日2003年11月17日
发明者安逢龙 申请人:安逢龙