专利名称：相互冲洗滤池的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及给水设备中的过滤滤池，具体说是一种新型的相互冲洗滤池。
背景技术：
给水处理中对过滤机理和设备的研究，50年代在快滤池的基础上，创造了双向滤 池、双层滤料滤池，以后又发展了三层滤料的高速滤池。60年代为了改进冲洗系统和提高滤 池的自动化程度，创造了无阀滤池、虹吸滤池、移动罩滤池等。近代的均质滤池在滤料的级 配上有了较大的改变。目前大型水厂多采用虹吸滤池、移动罩滤池、均质滤池或快滤池。而 小型水厂则以采用无阀滤池者居多。但这些滤池除具有各自的优点外，尚存在不少缺点。 快滤池采用大阻力配水系统，但实际上仍是变速过滤，必须加设滤速调节器来调 整由于滤层阻力增加而使滤速降低的趋势。同时必须设置专用的冲洗设备或设施来保证滤 池的反冲洗。因此转换闸门多，有一个较复杂和较大的管廊，自动化比较困难。但工艺可靠， 水质稳定，适应性强。 无阀滤池采用了水力自动的虹吸反冲系统，在过滤周期内是恒速过滤，管理方 便，适应性强，出水可靠。中小型水厂及工矿企业独立的自备水厂多采用之。但无阀滤池单 池面积不宜太大，否则虹吸管直径很大，加工及安装不便。且多格组合并联使用时，每格均 有单独的虹吸冲洗管，数量多，限制了其在大型水厂中的使用。 移动罩滤池只用一套移动罩虹吸冲洗设备而能冲洗多格滤池，简化了冲洗设备， 适用于大型水厂。虽然整座滤池在恒定的进、出水位下，以恒定的流量进行工作，但每个单 格滤池是在变水头下进行的变速过滤。最高滤速是平均滤速的1.85 2.04倍。当格数n 小于10格时，影响很明显。当n大于30格时，最高滤速将不再明显增加。因此它只适用于 多格组合情况。另外移动罩需有抽真空设备及行走提升起重设备，定位困难。且虹吸罩底 部密封也较难；它不能单格进行维修，必须停一组检修一池。 虹吸滤池也是多格组合滤池，每格一套大虹吸管及冲洗设备，滤池的出水作为某 一格的冲洗水。它是恒速过滤，进水由小虹吸管控制，使每格进水量相同。由于大虹吸管直 径较大，需抽出的空气量多，如用辅助虹吸管挟气抽气，其形成真空时间长，排水量较多，自 用水量增大。标准图S773虹吸滤池的水力自动化系统不完备，运行困难。国内许多水厂进 行了多项改进，或增设了真空泵，因此自动化难度较大。多格滤池共用一条出水渠，当需检 修某一滤格时，必须停一组，或用木塞堵住出水连通管口 ，管理不便。 其它均质滤池、双层或三层滤料滤池等，在冲洗、配水、进出水的系统上并未改变， 只是改变滤料的组成，加大滤池的截污能力和增加滤速，而其优缺点未变。
发明内容本实用新型的目的是提供一种集中现有滤池的优点而能够克服其滤速不匀、冲洗 不匀、水头损失大、运行周期长、调节不便、管路建设复杂、维护程序复杂等缺陷的相互冲洗 滤池。[0009] 所述相互冲洗滤池，其特征是该滤池由多格组合并联布置，包括各单格按过滤顺 序依次相连通的进水分配渠、进水渠、滤床、集水渠、出水渠，和通过电动进水闸门与滤床相 连通的反洗排水渠，与集水渠相连通的放空排水渠；其中反洗排水渠与滤床通过排水口相 通，进水渠与滤床通过进水口相通，集水渠与出水渠通过调节闸门相通；进水分配渠位于水 位的最上层，之下是进水渠、集水渠和出水渠，进水渠之下是反洗排水渠，最下层是放空排 水渠，滤床从滤池的最上层贯穿到最下层。 所述排水口与进水口位于同一平面且相邻，受控于同一个能够逐渐打开排水口同
时逐渐关闭进水口 、或者逐渐打开进水口同时逐渐关闭排水口的电动双孔闸门。 所述滤床的底层是集水区，滤床通过集水区与集水渠连通，再通过调节闸门与出
水渠连通。 所述滤床由上而下设置有滤料层、卵石承托层、底栅和集水区。 本实用新型相互冲洗滤池具有恒速过滤，恒速冲洗，冲洗水头损失小，期终允许水 头损失大，运行周期长，出水安全可靠，质量好，能单格进行检修，可以多格组合并联运行， 节约基建投资，故适用范围广。凡是1组滤池日处理水量在8000 40000mVd时均可采用。 水量大于40000m3/d时，可以多组并联运行。 由于相互冲洗滤池管理方便，闸门少，检修工作量小，自动化程度高，调试容易，每 天仅观察各滤格的水位高度即可。故特别适用于管理水平和工作人员文化水平较低，没有 专业技术人员、地区偏远的工矿企业独立自备水厂及乡镇水厂。它能够用最简单的办法、最 少的投资而实现高效、优质、全自动供水。对于煤炭工业矿井水回收利用工程更具其特殊的 优越性。 由于相互冲洗滤池可装填各种不同滤料，特别适用于轻质滤料如人造陶粒、瓷砂 等需要低水头匀速冲洗，防止滤料流失的除铁、除锰等特殊水处理滤池。它能保持在低速冲 洗条件下，不破坏滤料表面活性滤膜。防止初滤水长时间不合格。 由于相互冲洗滤池具备虹吸滤池和虹吸罩滤池的优点，但却克服了这两种滤池的 缺点，不仅在运行管理上优于虹吸滤池和虹吸罩滤池，而且在造价上也比其经济。因此它能 取代虹吸滤池和虹吸罩滤池，为给水处理工艺增添一项新的净水设备。
图1是本实用新型平面布置示意图， 图2是图1的A-A面剖视图。 图中1-滤床，2_电动双孔闸门，3-进水渠，4-集水渠，5_出水斗，6-流量调节堰 板，7-出水渠，8-进水分配渠，9-放空排水渠，10-底栅，ll-卵石承托层，12-滤料层，13-排 水口 ， 14-进水口 ， 15-期终最高水位，16-反冲洗运行液位，17-调节闸门，18-进水闸门， 19-集水区，20-反洗排水渠。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明如图1、2中所示相互冲洗滤 池，由多格组合并联布置，包括各单格按过滤顺序依次相连通的进水分配渠8、进水渠3、滤 床1、集水渠4、出水渠7，和通过电动双孔闸门2与滤床1相连通的反洗排水渠20，与集水渠4相连通的放空排水渠9 ;其中反洗排水渠20与滤床1通过排水口 13相通，进水渠3与 滤床1通过进水口 14相通，集水渠4与出水渠7通过出水闸门17相通；进水分配渠8位于 水位的最上层，之下是进水渠3、集水渠4和出水渠7，进水渠3之下是反洗排水渠20，最下 层是放空排水渠9，滤床1从滤池的最上层贯穿到最下层。 所述排水口 13与进水口 14共同装有一个连通同一单格滤床1的电动双孔闸门2。 所述排水口 13与进水口 14位于同一平面且相邻，而所述电动双孔闸门2是能够逐渐打开 排水口 13同时逐渐关闭进水口 14或者逐渐打开进水口 14同时逐渐关闭排水口 13的双孔 闸门。进水时电动双孔闸门2下移，进水口 14敞开，排水口 13关闭，排水时电动双孔闸门2 上移，排水口 13敞开，进水口 14关闭。电动双孔闸门2的动作可以由电信号自动控制，当 滤床1的水位涨到期终最高水位15时，水位传感器通知电动双孔闸门2上移，排水口 13敞 开，进水口 14关闭，开始排水，经过6 10分钟后，时间继电器动作，控制双孔闸门2下移， 进水口 14敞开，排水口 13关闭。 所述滤床1的底层是集水区19，滤床1通过集水区19与集水渠4连通，再通过调 节闸门与出水渠7连通。所述滤床1由上而下设置有滤料层12、卵石承托层11、底栅10和 集水区19。经过过滤的水从滤床1的底部集水区19经过集水渠4和出水渠7从出水斗5 汇入清水池。 正常的过滤过程如下沉淀池来水送到进水分配渠8内，通过进水闸门18调节流 量后，流入单格滤床l的进水渠3。经打开的进水口 14入滤池正向过滤。过滤水经滤料层 12、卵石承托层11、底栅IO至池底部的集水区19后入集水渠4。再经过集水渠4内的调节 闸门入出水渠7。汇集各滤格的出水后，经总出水堰口入清水池，滤池正常运行。 反冲洗过程当滤床1内水位由于滤层阻力的加大而升高达到期终最高水位15 时，设在池顶部的水位信号发出指令，使滤格内安装的电动双孔闸门2向上提升，关闭进水 口 14，同时打开了排水口 13。由于滤床1内水位高于出水堰水位，使滤格内滤床1顶部的 积水可从滤池排水口 13排出。当池内水位低于出水堰水位时，则反洗水(即其余未冲洗滤 格的出水)通过集水渠4上的调节闸门进入集水区19，滤池反向进水，使滤床膨胀。反洗水 由集水槽汇集后，通过排水口 13排出，滤池进入反冲洗状态。待冲洗6 IO分钟后，时间 继电器指示电动双孔闸门2下落，关闭排水口 13，同时打开进水口 14，反冲洗停止，滤池又 开始正常过滤，整个反冲洗过程为全自动运行。 相互冲洗滤池以其特有的结构，使之具有相应的特性 1、恒速过滤 相互冲洗滤池吸取了无阀滤池和虹吸滤池的这一优点，它的过滤是恒速过滤。进 水流量是靠进水闸板调节的，有一个固定的堰上水头，且各滤格相等。而滤床形成的阻力靠 滤池内水面升高来克服，这样在过滤周期内，滤格中水面逐渐升高。当达到了最高水位时， 即表示滤池应该进行反冲洗，该滤格已到了周期终点。而移动罩滤池是变速过滤，当某一滤 格刚刚冲洗完毕投入运行，由于其阻力小，但各滤格水面高度相同，故该格滤速特别高，瞬 时可达32m/h，这样不容易保证过滤后的出水水质。可是其它未冲洗滤格的滤速又比较小， 未能发挥其功效。相互冲洗滤池克服了这一缺点，在全周期内滤速恒定，使滤层处于平稳状 态下工作，能保证有合格的水质。 2、恒速冲洗[0029] 相互冲洗滤池吸取了虹吸滤池与移动罩滤池的这一优点，它的冲洗过程也是恒速 冲洗。因为某一单格的冲洗水量是靠其他几个滤格的出水量来供应的，而出水堰顶标高不 变，故冲洗水量在冲洗全过程中是不变的，自始至终是同一水头低速冲洗，可以保证有足够 的膨胀高度，且冲洗质量高。而无阀滤池是变水头冲洗，在开始的高强度冲洗下，滤料易损 失，甚至可将底部卵石支承层冲动，而造成塌池事故。相互冲洗滤池能有效地克服这一缺 点，它能均匀低速冲洗，具有较高的安全及可靠性。 对于除铁、除锰的滤池，当冲洗强度过高时，易使滤料表面活性滤膜破坏，致使初 滤水长时间不合格，强度过大甚至将承托层冲翻。若冲洗强度过低，则易使滤层结泥球，甚 至板结。因此，除铁、除锰滤池要求冲洗强度适当，且均匀，让全部滤床浮动，达到预期的冲 洗目的。相互冲洗滤池最适合这种较低强度、滤料质轻、且均匀冲洗的要求。 3、滤池阻力小，节能降耗 设计采用小阻力平格栅配水系统。反洗水头损失^ =出水堰顶标高_滤池集水 槽顶标高。对单层石英砂滤料厚700mm，卵石支承层厚450mm，冲洗强度15L/s m2，计算得 ^二0.85m。它是所有滤池中反冲洗阻力最小的滤池。因为它没有虹吸滤池、无阀滤池、移 动罩滤池的虹吸管道损失，也没有快滤池的大阻力配水系统(损失1 4米)及管廊损失。 而相互冲洗滤池的排水渠道损失及进水口的阻力损失都很小，可忽略不计。故它是水头损 失最小的滤池。 又由于反洗水是由未冲洗滤格提供，不需要反冲洗水泵，也不需要虹吸罩滤池的 真空泵等动力设备。冲洗一个滤格只需开闭电动闸门各1分钟，电动闸门的电机为0. 55千 瓦，因此冲洗一格滤池耗电量为0. 018度，远小于有各种冲洗设备的滤池，因此相互冲洗滤 池是节能降耗的设备。 4、期终允许水头损失大，运行周期长 期终允许水头损失=滤池最高水位标高_出水堰顶标高。 一般设计为期终允许水 头损失=1. 5 2. Om，而本滤池采用1. 7m。在相同池高条件下，由于相互冲洗滤池反洗阻 力损失小，可以用这一部分节省下来的水头，增加到期终允许水头损失内。原标准图S773 虹吸滤池的期终允许水头损失为1. 5m，而相互冲洗滤池在同池高情况下可达2m。因此它的 过滤周期长，制出的有效水量多，自用耗水量相对减少。 5、调节方便 (1)进水流量调节 进水流量的调节靠堰板控制，调节方便，而且只调一次，固定在这一位置上，整个 检修周期内都不动。当一格冲洗时，该格仍可进水，原水补充到该格的进水渠内，直到充满 为止，历时约6分钟。若滤池冲洗时间长于6分钟时，该格不再进水，其余各滤格的堰上水 头同时上升，都相应地增加了相同的流量，仍可均匀工作。故进水调节闸板不需关闭，仅在 检修该滤格时才需关闭。
(2)反冲洗水量调节 由于出水总渠内出水堰顶有一个堰上水头，出水液面高于堰顶。而反冲洗水头是 从集水槽顶至出水堰顶标高之差，集水槽是两面集水，且长度远大于出水渠堰顶宽。故集水 槽上的水头<堰上水头。这样实际形成的冲洗水头将大于反冲洗水头，如果没有一个闸门 进行调节控制，则会将其余工作滤格的出水均由一个反洗排水槽排空。当滤池格数> 8个时，反洗强度会加大很多，不但浪费水量，而且会造成过高的滤层膨胀度而损失滤料。因此 在设计时加装了一个调节闸门，目的是控制反冲洗水量的大小。在运行时可以用出水堰顶 水头高度，或排水孔口的出流水量来指示调节闸门的开启度。在滤格的一个检修区间内，只 调节一次即可，滤格正常运行时闸门不动。 6、管理简单、容易实现自动化，造价低，可以单格进行检修 由于相互冲洗滤池构造简单，无管廊及管道系统，完成管渠土建施工后，安装工作 量很小，故设备安装造价低，施工方便，建设工期短。 在滤池自动化方面，实现全自动化控制非常容易，只在滤池顶部最高水位处，装设 一个水位电极，当池内液面达到期终允许水位时，自动关闭进水口，用时打开排水口，滤池 进入反冲洗过程。用时间继电器控制6 IO分钟后，关闭排水口，同时打开进水口，滤池恢
复正常工作过程。 当某一滤格需要进行检修或补充滤料时，只需将进水闸门关闭，同时打开排水闸 门，再关闭调节闸门，打开放空闸门，即可对此滤格进行检修，不影响其它滤格的正常运行。 这样克服了虹吸滤池或移动罩滤池不能单格进行检修的缺点。 7、滤池的分格及组合 (1)分格由于相互冲洗滤池采取小阻力平格栅配水系统，故单格面积不宜过大， 否则出水或反冲洗都将不均匀。参照无阀滤池的运行经验，单池尺寸不大于4.0X4. Om。但 滤格面积也不可过小，否则施工安装闸门和装填滤料都将十分困难，而且也不经济，故最小 单格尺寸应大于2. 0X2. Om，可以根据进水量的多少确定单格尺寸和数量。 (2)组合由于相互冲洗滤池单格的冲洗水量是由其它工作滤格的出水量提供 的，故单格冲洗时， 一组滤池的出水量应大于或等于反冲洗水量。此时滤池可少往清水池送 水或不送水，全部供应冲洗水量。因此滤池的组合数就直接取决于滤池的滤速和要求的反 冲洗强度。以石英砂滤池为例，当选取滤速下限7m/h，冲洗强度15L/(s m2)时，则滤格数 最少为8格，用7格工作供一格冲洗。 又由于滤池一般为双排对称布置，这样可以共用进出水管渠，使管渠所占面积减 小，造价低，故滤池的格数必须是偶数，即格数为8、10、12、14、16为宜，格数不宜太多。如需 格数很多时，可以两组或多组滤池并联运行。另外选择滤格组合时，应与过滤周期相适应。 如果设计的过滤周期为24h时，若每1. 5h冲洗一格，则1组滤池为16格。相应的若2h冲 洗一格，则1组滤池为12格；2. 5h冲洗一格，1组滤池为10格；3h冲洗一格，1组滤池为8 格，这是最小的滤池组合格数。这样分组运行管理方便，且能保证较长时间均匀往清水池送 水，不致停止送水时间过长。 滤池的启动和运行步骤 相互冲洗滤池由于无管廊与阀门，故初次启动运行简单方便。 (1)全面检查安装设备是否正确，滤床铺装是否达到要求，管渠内杂物是否清理干 净，一切就绪后开始调试工作。
(2)将每格滤池的调节闸门关闭到设计计算高度。 (3)从沉淀池送水至进水分配渠内，关闭各滤格的进水闸板，打开端部专门设置的 滤池充水闸板，使沉淀池来水直接入出水总渠，经各滤格的调节闸门进入集水渠，使滤格反 向充水，在充水的同时将滤床内的气体排除，水位升至滤格进水口时，即可关闭充水闸板，不再反向进水。 (4)打开各滤格的进水闸板，并依据进水堰口上的堰上水头高度，调节进水闸板的 开启度，使每格滤池的进水量相等，调好后闸板不再调动。 (5)待总出水堰口已有水量溢出时，则开始逐个滤格进行反冲洗操作。第一次需用 人工开电动双孔闸门(因此时不具备自动冲洗的条件，也不需自动冲洗)。关闭冲洗格的进 水口 ，打开排水口 ，使其它滤格的出水均由调节闸门进入冲洗格进行第一次反冲洗，将积存 在滤料中的粉末或杂物冲出，待排水已干净时，则关闭双孔闸门，即关闭排水口，打开进水 口 。该滤格冲洗完毕进行正常过滤，依次将该组滤池的所有滤格冲洗一遍。 (6)第二次冲洗滤格时，要同时调整调节闸门的开启高度。在滤池已正常工作产水 时，记录出水堰口的高度。此时进行一格滤池第二次反洗操作程序。调节闸门的开启度，使 出水堰口流量减少到冲洗时的出水值。调节闸门调整好后，不再调动，在整个检修周期内， 不允许调动该闸门。 依次将该组滤池的每一个滤格均进行第二次反冲洗，完成此步骤后，该组滤池就 可移交，进行正常投产运行。
权利要求一种相互冲洗滤池，其特征是所述滤池包括各单格按过滤顺序依次相连通的进水分配渠(8)、进水渠(3)、滤床(1)、集水渠(4)、出水渠(7)，和通过电动双孔闸门(2)与滤床(1)相连通的反洗排水渠(20)，以及与集水渠(4)相连通的放空排水渠(9)；其中反洗排水渠(20)与滤床(1)通过排水口(13)相通，进水渠(3)与滤床(1)通过进水口(14)相通，集水渠(4)与出水渠(7)通过调节闸门(17)相通；进水分配渠(8)位于水位的最上层，之下是进水渠(3)、集水渠(4)和出水渠(7)，进水渠(3)之下是反洗排水渠(20)，最下层是放空排水渠(9)，滤床(1)从滤池的最上层贯穿到最下层。
2. 根据权利要求l所述的相互冲洗滤池，其特征是所述排水口 (13)与进水口 (14)位于同一平面且相邻，受控于同一个能够逐渐打开排水口 (13)同时逐渐关闭进水口 (14)、或者逐渐打开进水口 (14)同时逐渐关闭排水口 (13)的电动双孔闸门(2)。
3. 根据权利要求l所述的相互冲洗滤池，其特征是所述滤床(1)的底层是集水区(19)，滤床(1)通过集水区(19)与集水渠(4)连通，再通过调节闸门与出水渠(7)连通。
4. 根据权利要求1、2或3所述的相互冲洗滤池，其特征是所述滤床(1)由上而下设置有滤料层(12)、卵石承托层(11)、底栅(10)和集水区(19)。
专利摘要一种相互冲洗滤池，其特征是该滤池由多格组合并联布置，包括各单格按过滤顺序依次相连通的进水分配渠(8)、进水渠(3)、滤床(1)、集水渠(4)、出水渠(7)，和通过电动双孔闸门(2)与滤床(1)相连通的反洗排水渠(20)，与集水渠(4)相连通的放空排水渠(9)；其中反洗排水渠(20)与滤床(1)通过排水口(13)相通，进水渠(3)与滤床(1)通过进水口(14)相通，集水渠(4)与出水渠(7)通过调节闸门(17)相通。相互冲洗滤池具有恒速过滤，恒速冲洗，冲洗水头损失小，期终允许水头损失大，运行周期长，出水安全可靠，质量好，能单格进行检修，可以多格组合并联运行，节约基建投资，适用范围广。
文档编号B01D24/46GK201524463SQ20092022885
公开日2010年7月14日 申请日期2009年10月16日 优先权日2009年10月16日
发明者张益 , 李明, 杨洪清, 石林, 邬象牟, 黄元元 申请人:中煤国际工程集团武汉设计研究院