水平流连续砂滤设备及其水处理工艺的制作方法

本发明涉及水处理设备，特别涉及一种水平流连续砂滤设备及其水处理工艺。

背景技术：

砂滤常用于给水处理或原水经二级处理后的深度处理，主要作用是截留水中的固体颗粒和胶体，使水澄清。传统的固定床砂滤，过滤过程中过滤介质（即砂）固定不动。运行一定时间后，过滤介质被悬浮物阻塞，滤床的过滤阻力增加，原水的过滤速度降低，设备的产水能力下降，此时不得不中断过滤过程，进行反冲洗操作，实现滤床的再生。

连续砂滤设备，是一种过滤和洗砂同时进行的固液分离设备，不需停机对过滤介质进行清洗，能保证过滤操作连续运行，且具有占地面积小、结构简单、维修便捷、工作状态稳定及自动化管理水平高等优点。

现有的连续砂滤设备，水过滤过程和砂清洗循环过程都仅在垂直方向上进行，过滤面积受限于设备的水平截面积，砂层利用不充分；且过流速度单一，不利于不同尺寸固体悬浮物的沉积。

技术实现要素：

本发明的目的在于，提供一种水平流连续砂滤设备，以解决现有砂滤技术中砂层过滤面积受限、砂层利用不充分和过流速度单一的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种水平流连续砂滤设备，该设备包括筒体、原水进水组件、砂滤床、提砂洗砂组件和过滤水出水组件，

砂滤床设于筒体内，由滤砂组成；

原水进水组件包括进水管和将原水送入砂滤床内并均匀分布的布水装置，进水管与布水装置相连，布水装置的立面上设有多个出水孔道，布水装置设于砂滤床内；

提砂洗砂组件包括提砂管、洗砂器和排污管，筒体底部的滤砂通过提砂管转移至洗砂器内，清洗后由洗砂器进入砂滤床顶部，排污管将洗砂器内的污水排出；

过滤水出水组件，包括集水器和出水管，集水器在筒体内形成集水空间，集水器与砂滤床邻接的一侧具有进水孔道，出水管与集水器连通。该水平流连续砂滤设备中的洗砂器可以设于筒体内部，也可以设于筒体外部。集水器的目的是将经砂滤床过滤得到的过滤水与砂滤床分离，并储存在集水空间内。出水管将经所述砂滤床过滤得到的过滤水排出筒体。

作为优选，所述布水装置设置在筒体的轴线方向上；或，沿筒体内壁分布。

作为优选，所述布水装置是用具有楔形丝过滤面的筛板围制而成，或是穿孔管、条缝筛中的一种，或是以上几种的组合；所述集水器是用具有楔形丝过滤面的筛板围制而成，或是穿孔管、条缝筛、微滤膜、超滤膜中的一种，或是以上几种的组合。

作为优选，所述集水器包括筛板和位于筛板上下两端的盖板，筛板和两个盖板在筒体内形成集水空间。

作为优选，当所述布水装置沿筒体内壁分布时，所述集水器设置在筒体的轴线方向上。

作为优选，所述集水器中的筛板为沿筒体内壁均匀排布的弧片、梯台片、弯折片、平片或其他几何形式的片状结构，筛板的凸起朝向筒体轴线；或，所述筛板为筒径小于筒体且分布有布水孔的圆筒。根据不同工艺需求，集水器也可设置为其它形式，如整片连续型、矩形片间隔型等。

作为优选，所述集水器设有至少一个与筒体外部连通的分支集水管，各个分支集水管的出口在筒体外壁与出水管通过管路相连。

作为优选，所述洗砂器底部开口，洗砂器底部具有阻挡和减缓滤砂下降速度的扰流部。

作为优选，洗砂器的底部为缩口，所述扰流部为设于洗砂器底部内壁上的多个挡片或内螺纹流道。

作为优选，所述筒体上部为锥形，中部为圆柱形，下部为倒锥形；或筒体上部为圆筒段，下部为倒锥形。

一种水平流连续砂滤设备的水处理工艺，该工艺包括下列两项过程；

（1）过滤过程：原水经由进水管进入水平流连续砂滤设备，通过布水装置均匀平缓地进入砂滤床，并沿筒体径向方向从内向外或从外向内流过滤砂；径向过滤过程中，滤床的工作面逐渐变化，最终，过滤水通过集水器收集，经出水管排出；

（2）洗砂过程：在气提、泵送或机械输送等作用下，砂滤床底部的水与污砂经提砂管上升至洗砂器中；在提砂管和洗砂器中，液固两相复杂随机的混合搅动、砂粒之间的碰撞摩擦以及水流的剪切力作用，使杂质污染物从砂粒表面脱离，杂质由于密度小在水流水力作用下流出排污管，清洁滤砂由于密度大落回滤床表面，上层滤砂随着底部污砂的提升，逐渐向下移动直至再一次提升。本发明方法可以采用过滤和洗砂持续进行；也可以采用过滤持续进行，而洗砂间歇进行，如每隔10min进行1次的方式。

如采用布水装置设置在筒体轴线方向、集水器沿筒体内壁分布的优选形式，则过滤过程中，原水沿筒体径向方向从内向外流过滤砂；径向过滤过程中，滤床的工作面逐渐增大，相应地，原水的过滤速率逐渐降低，原水与滤砂接触时间增加；即，内层流速快，水中的大尺寸悬浮颗粒或污染物被拦截下来，外层流速慢，利于小尺寸污染物的沉积，径向过滤使滤砂的效能达到最大化。

本发明的水平流连续砂滤设备过滤面积大，过流速度可控，使滤砂的效能达到最大化，具有适用水质范围广、经济效益高等优点，且无需停机反冲洗，出水水质稳定，操作简单，维护方便。与现有技术相比，本发明的有益效果：

1. 增加过滤面积。现有的固定或连续砂滤设备，原水从底部布水器进入砂滤床，自下向上进行过滤，过滤面积仅为砂滤设备水平截面积。采用立式布水方式，原水水平流过滤床，过滤面积大大增加，既可提高出水水质，又可减少滤砂用量。

2.控制过流速度。采用立式布水方式，原水在向筒壁流动时，随半径增大，过流面积增大，过流速度逐渐降低，原水与滤砂接触时间增加，不同尺寸固体悬浮物从内向外逐渐沉积，使滤砂的效能最大化，具有适用水质范围广、经济效益高等优点。

3. 连续运行。此砂滤设备无需停机反冲洗，出水水质稳定，可增设控制阀控制管路，操作简单，维护方便。

附图说明

图1为本发明一种水平流连续砂滤设备的结构示意图。

图2为图1的A-A剖视图。

图3为本发明另一种水平流连续砂滤设备的结构示意图。

图4为图3的B-B剖视图。

图中：1.筒体，2.进水管，3.布水装置，4.砂滤床，5.提砂管，6.洗砂器，7.集水器，71.筛板，72.盖板，8.分支集水管，9.出水管，10.排污管。

具体实施方式

下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的具体说明。应当理解，本发明的实施并不局限于下面的实施例，对本发明所做的任何形式上的变通和/或改变都将落入本发明保护范围。

实施例一

如图1和图2所示的一种水平流连续砂滤设备，该设备包括筒体1、原水进水组件、砂滤床4、提砂洗砂组件和过滤水出水组件。

筒体1上部为锥形，中部为圆柱形，下部为倒锥形。

原水进水组件由进水管2和布水装置3组成；进水管2穿过筒体1的锥形上部伸入筒体内，进入砂滤床4，与布水装置3相连；布水装置3设置在筒体1轴线方向上，并位于砂滤床4内，布水装置3的顶部略低于筒体锥形上部的下沿，布水装置3的底部出口处于筒体倒锥形下部之上，与筒体圆柱形中部的下沿平齐，其作用是将原水送入砂滤床并均匀分布；所述布水装置3用具有楔形丝过滤面的筛板围制而成，原水通过筛板的筛缝均匀平缓地进入砂滤床4。本发明布水装置3的布水结构并不局限于此，本例仅是优选。

砂滤床4，由滤砂组成，位于筒体1内，从筒体1底部向上延伸，砂滤床具有一锥形顶，便于污砂下行，并最终汇集在提砂管5的下端管口处。砂滤床用于过滤原水，滤砂是原水净化过滤的主体材料，可选用石英砂、活性炭、无烟煤、玻璃球、陶粒等过滤介质，应根据原水水质及过滤水的水质要求来选择滤砂的类别和颗粒级配。滤砂的粒径应大于布水装置和集水器的筛缝宽度。

提砂洗砂组件，由提砂管5、洗砂器6和排污管10组成；所述提砂管5位于原水进水组件的布水装置3内，提砂管的作用是将筒体1底部的污砂提至洗砂器6内。提砂管5的上端伸入设置在筒体1上端的洗砂器6内，提砂管5的下端位于筒体底部并设有喇叭口。所述洗砂器设置在筒体1的锥形上部顶部，洗砂器呈上下开口的筒状结构，洗砂器的底部为缩口并在其底部的内壁上设有多个挡片，提砂管5的上端外壁上设有与所述挡片配合的导流片，挡片和导流片均朝下方倾斜，挡片和导流片的功能是将从筒体底部抽取的污砂清洗后自洗砂器内缓慢流入砂滤床顶部，控制速度以不破坏砂滤床的结构。与外设提砂管5的方式相比，提砂管5设置在布水装置3内可降低能耗。所述洗砂器6，用于清洗由提砂管5上提的污砂，清洗后，清洁砂回落至所述砂滤床4表面；洗砂器6的侧壁上设有连通至外部的排污管10，排污管10将污砂表面的污染物和少量清洗水排出水平流连续砂滤设备。

过滤水出水组件，由集水器7、分支集水管8和出水管9组成；所述集水器7，包括表面为楔形丝过滤面的筛板71和位于筛板上下两端的盖板72，筛板和两个盖板在筒体内形成集水空间，集水器7底部设有与筒体外部连通的分支集水管8，各个分支集水管8的出口在筒体外壁与出水管9通过管路相连。透过砂滤床4的过滤水经筛板的筛缝进入集水器7内部，如图2所示，本实施例的筛板为弧片，个数为8个，8个弧片沿筒体1内壁均匀间隔排布，弧片的凸起朝向筒体轴线；所述出水管9将经所述砂滤床4过滤得到的过滤水排出筒体1。

采用上述水平流连续砂滤设备实现的一种水平流连续砂滤水处理工艺，包括下列两项过程：

（1）过滤过程：原水经由进水管2进入水平流连续砂滤设备，通过布水装置3筛板的筛缝均匀平缓地进入砂滤床4，并沿筒体1径向方向从内向外流过滤砂。径向过滤过程中，滤床的工作面逐渐增大，相应地，原水的过滤速率逐渐降低，原水与滤砂接触时间增加。即，内层流速快，水中的大尺寸悬浮颗粒或污染物被拦截下来；外层流速慢，利于小尺寸污染物的沉积，径向过滤使滤砂的效能达到最大化。最终，过滤水通过筒内壁的集水器7收集起来，流经分支集水管8，汇总至出水管9排出。

（2）洗砂过程：空气泵产生的压缩空气通入筒体内垂直布置的提砂管5的底端，气提作用带动砂滤床底部的水与污砂上升至筒体1上部的洗砂器6中。在提砂管和洗砂器6中，液固两相复杂随机的混合搅动、砂粒之间的碰撞摩擦以及水流的剪切力作用，使杂质污染物从砂粒表面脱离，杂质由于密度小在水流水力作用下流出排污管10，清洁滤砂由于密度大落回滤床表面，上层滤砂随着底部污砂的提升，逐渐向下移动直至再一次提升。

实施例二

如图3和图4的一种水平流连续砂滤设备，包括筒体1、原水进水组件、砂滤床4、提砂洗砂组件和过滤水出水组件。

筒体1上部为圆筒段，下部为倒锥形。

原水进水组件由进水管2和布水装置3组成；进水管2穿过筒体1的倒锥形下部伸入筒体内，进入砂滤床4，与布水装置3相连；布水装置3设置在筒体1轴线方向上，并位于砂滤床4内，布水装置3的底端处于筒体倒锥形下部之上，与筒体圆筒段的下沿平齐，其作用是将原水送入砂滤床并均匀分布；所述布水装置3采用穿孔管，穿孔管上设有均匀分布的布水孔道，原水通过预制的布水孔道均匀平缓地进入砂滤床4。本发明布水装置3的布水结构并不局限于此，本例仅是优选。

砂滤床4，由滤砂组成，位于筒体1内，从筒体1底部向上延伸，砂滤床具有一锥形顶，便于污砂下行，并最终汇集在提砂管5的下端管口处。砂滤床用于过滤原水，滤砂是原水净化过滤的主体材料，可选用石英砂、活性炭、无烟煤、玻璃球、陶粒等过滤介质，应根据原水水质及过滤水的水质要求来选择滤砂的类别和颗粒级配。

提砂洗砂组件，由提砂管5、洗砂器6和排污管10组成；所述提砂管5位于砂滤筒体1外部，提砂管5将筒体倒锥形下部出口与洗砂器6的顶部相连。提砂管5将筒体1底部的污砂提至洗砂器6内，与内设提砂管5的方式相比，提砂管5设置在筒体1外部可简化连续砂滤设备内部的组织结构，当连续砂滤设备出现问题时方便检查与维修，提砂管5不易阻塞；所述洗砂器6，设置在筒体1上端并固定在筒体的顶部，洗砂器呈上下开口的筒状结构，洗砂器的底部为缩口且其底部的内壁设有减缓滤砂下降的内螺纹流道，所述洗砂器用于清洗由提砂管5上提的污砂，清洗后，清洁砂回落至所述砂滤床4表面；洗砂器6的侧壁上设有连通至筒体外部的排污管10，排污管10将污砂表面的污染物和少量清洗水排出水平流连续砂滤设备。

过滤水出水组件，由集水器7、分支集水管8和出水管9组成；所述集水器7，包括筒径小于筒体1的均匀分布有布水孔的圆筒和位于圆筒上下两端的环形盖板，圆筒固定在筒体1内壁上，透过砂滤床4的过滤水经圆筒表面的布水孔进入集水器7；圆筒和两个盖板在筒体内壁形成环形的集水空间，集水器7底部设有与筒体外部连通的分支集水管8，各个分支集水管8的出口在筒体外壁与出水管9通过管路相连。所述出水管9将经所述砂滤床4过滤得到的过滤水排出筒体1。

本发明提供一种水平流连续砂滤水处理工艺，包括下列两项过程：

（1）过滤过程：原水经由进水管2进入水平流连续砂滤设备，通过布水装置3的布水孔道均匀平缓地进入砂滤床4，并沿筒体1径向方向从内向外流过滤砂。径向过滤过程中，滤床的工作面逐渐增大，相应地，原水的过滤速率逐渐降低，原水与滤砂接触时间增加。即，内层流速快，水中的大尺寸悬浮颗粒或污染物被拦截下来；外层流速慢，利于小尺寸污染物的沉积，径向过滤使滤砂的效能达到最大化。最终，过滤水通过筒内壁均匀分布的集水器7收集起来，流经分支集水管8，汇总至出水管9排出。

（2）洗砂过程：空气泵产生的压缩空气通入筒体外提砂管5的底端，气提作用带动砂滤床底部的水与污砂上升至筒体1上部洗砂器6中。在提砂管和洗砂器6中，液固两相复杂随机的混合搅动、砂粒之间的碰撞摩擦以及水流的剪切力作用，使杂质污染物从砂粒表面脱离，杂质由于密度小在水流水力作用下流出排污管10，清洁滤砂由于密度大落回滤床表面，上层滤砂随着底部污砂的提升，逐渐向下移动直至再一次提升。

以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。