旋流式内排污固体滤料清洗分离装置及方法与流程

本发明涉及固体滤料清洗分离装置，特别涉及一种旋流式内排污固体滤料清洗分离装置及方法。

背景技术：

在水处理过滤工艺中，使用固体颗粒物作为滤料，是普遍采用的一种工艺，常见的滤料有石英砂、活性炭、活性焦、陶粒等。

固体滤料在使用一定时间后，都会出现堵塞情况，从而导致处理效率下降，因此必须对滤料进行清洗或更换。目前许多颗粒滤料过滤设备，如无动力砂（炭）滤、V形砂（炭）滤池，采用水反冲洗+曝气方式进行清洗，这种清洗方式存在以下不足：

1）清洗强度低，往往清洗不彻底，随着时间推移，滤料的堵塞将会越来越严重，最终只能全部更换；

2）另外这种清洗方式还会消耗大量的水，相应的清洗后产生大量污水；

3）由于曝气面积较大，需要配置较大功率的风机或空压机来满足较大的曝气量需求。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种用于使用固体滤料的水处理过滤设备上，对固体滤料进行在线清洗分离的旋流式内排污固体滤料清洗分离装置，及方法。

为此，本发明的第一个技术方案是：旋流式内排污固体滤料清洗分离装置，其特征在于：包括清洗筒，清洗筒一侧设有进料管；所述清洗筒内置一排污管，排污管顶端安装有排污阀，排污管顶端还设有过滤网，排污阀位于过滤网内部。

优选地，所述清洗筒上半部分为直圆筒结构，下半部分为圆锥形筒结构；所述清洗筒的直筒部分上部、沿切线方向设有供含水滤料进入的进料管，在直筒部分中部、相同的切线方向有供旋流辅助水流或气流进入的管道接口。

优选地，所述清洗筒顶部设有支架，支架上安装有排污调节阀气缸，气缸杆通过连杆与排污阀相连，控制排污阀启闭；连杆与气缸杆之间设有调节长度的调节螺栓，此螺栓用于控制排污阀提起的高度，即打开的开度。

优选地，所述排污阀控制排污管的通断，排污阀不工作时将排污管完全关闭，工作时通过气缸连杆将排污阀提起，排污阀提起的高度可调节。

优选地，所述排污管固定在清洗筒的中下部位置，排污管底端伸出清洗筒下方，排污管底部伸出清洗筒，可进一步向下延长直至引出过滤设备之外；所述排污管顶端设有一托盘，过滤网为圆筒形结构，过滤网安装在排污管顶部托盘上，再由固定在清洗筒顶部支架上的螺栓，向下压紧在此托盘上。

优选地，所述过滤网带有清扫功能，过滤网外侧套设有环形钢丝刷，环形钢丝刷通过固定在清洗筒顶部的两个清洗气缸带动，沿过滤网外侧上下移动，将卡在过滤网表面的固体滤料或其他杂物清除。

本发明的第二个技术方案是：旋流式内排污固体滤料清洗分离方法，包括以下步骤：

1）清洗筒放置于过滤器顶部，过滤器底部的固体滤料与污水通过滤料输送管路连接至清洗筒的进料管，并在惯性作用下在清洗筒内形成旋流；

2）打开排污阀，随固体滤料进入的污水流向滤网，再通过排污阀、排污管排出；

3）过滤器内的液位高于清洗筒的液位，清洗筒底部形成向上水流，对落下的固体滤料进一步清洗，清洗后的水流从污水管排出；

4）清洗后的固体滤料从清洗筒底部落入过滤器，完成清洗工作。

所述步骤1）中，当进入清洗筒的固体滤料与污水速度较小时，另外接入水流或气流，辅助固体滤料与污水形成旋流。

所述步骤2）中，调节排污阀上连杆与气缸杆之间的调节螺栓到合适长度，使排污管排出的污水量大于随物料进入清洗筒内的污水量。

本发明通过清洗筒底部形成的向上水流与滤料下降方向相反，水流上升时会将滤料的下降速度变慢，随着后续滤料的不断增多，在清洗筒底部形成滤料堆积层，滤料堆积后堵塞向上水流的通道，向上水流的流量逐渐减小，对滤料的下降迟滞作用减弱，滤料下落变快、滤料堆积层逐渐变薄，则向上水流再次变大……，如此循环，最终形成滤料的下落与堆积的动态平衡，滤料层维持在一定的厚度，向上水流也稳定下来。

实际使用时，一部分较轻滤料会被水流带动，最终卡在过滤网上，为保持排量的恒定，在运行时定时通过清洗气缸控制环形钢丝刷上下运动，将过滤网清扫干净；拆除清洗筒顶部支架上的螺栓后，过滤网也可以拆下进行彻底清洗。

本发明充分利用进入清洗筒的滤料及水流的惯性动力，在清洗筒内形成螺旋水流，延长了滤料的清洗时间及污水分离时间，使清洗、分离更彻底；且要清洗的固体滤料使用较小动力流动起来后进入清洗筒，流动过程中滤料之间相互碰撞，清洗强度大、清洗彻底。排污量大于由进料管进入的水量，使清洗筒下部产生向上的补充水流，此水流与固体滤料的下落方向相反，固体滤料得以再次被冲刷、清洗；同时，由于清洗水流的反向作用，最终达到滤料下落与堆积的动态平衡，可以在清洗筒底部维持一定厚度的滤料层，更彻底的隔绝了污水进入过滤设备内部的可能。

附图说明

以下结合附图和本发明的实施方式来作进一步详细说明

图1为本发明的内部结构示意图；

图2为本发明的内部水流示意图；

图3为本发明的工作示意图。

图中标记为：调节气缸1、清洗气缸2、支架3、进料管4、滤料与污水5、环形钢丝刷6、旋流辅助水（气）流管7、过滤网8、排污阀9、清洗筒10、排污管11、调节螺栓12、旋流13、污水14、上升水流15、滤料堆层16、补充水流17、过滤器18、托盘19、连杆20、滤料输送管路21。

具体实施方式

参见附图。本实施例包括清洗筒10，固定在清洗筒内的排污管11，排污管上的用于安装过滤网8的托盘19，将清洗筒内滤料与污水分离的带有清扫功能的过滤网8，环形钢丝刷6及控制环形钢丝刷的清洗气缸2，排污阀9及安装在清洗筒顶端支架3上的控制排污阀启闭的调节气缸1。

所述清洗筒10为直圆筒及圆锥形筒构成，直圆筒上部的切线方向有供含水滤料进入的进料管4，直圆筒中部的切线方向有供旋流辅助水（气）流进入的旋流辅助水（气）流管7。

所述排污管11安装在清洗筒内部中下部，排污管11上部装有托盘19，用于安装过滤网8，排污管底部伸出清洗筒，可进一步向下延长直至引出过滤器18之外。所述过滤网8安装在排污管顶部托盘19上，再由固定在清洗筒顶部的支架3上的螺栓，向下压紧在此托盘上；过滤网8外部安装有环形钢丝刷6，通过固定在清洗筒顶部支架上的两个清洗气缸2上下动作，将卡在过滤:8表面的固体滤料或其他杂物清除。

所述排污管11顶装有排污阀9，排污阀的启闭经连杆由支架顶部的调节气缸1控制，连杆与气缸杆之间有可以调节长度的调节螺栓12，此调节螺栓用于控制排污阀提起的高度，即打开的开度。不工作时将排污管完全关闭，工作时通过固定在清洗筒顶部支架上的调节气缸1将排污阀9提起，排污阀提起的高度可以调节。

如图3所示，使用时，将清洗筒10放置于过滤器18顶部，过滤器18底部通过滤料输送管路21连接至清洗筒的进料管，清洗筒底部清洗后的滤料直接落入过滤器内部，过滤器内的液位A高于清洗筒的液位B，所以过滤器18内的水会从清洗筒10底部流入形成向上的水流，充当一个供水设备起到的作用。

需要清洗的固体滤料经过气力输送或渣浆泵输送，使滤料之间相互碰撞、搓洗，达到初步清洗，加速后的滤料与污水5进入进料管4，在惯性作用下在清洗筒10内形成旋流13；排污阀9打开后，过滤网8内的液体被排走，导致过滤器18内液位A高于清洗筒10内的液位B，清洗筒10内的液位高于过滤网8内的液位，由于存在液位差，随滤料进入污水14在压差作用下流向过滤网8，再通过排污阀9、排污管11排出；使用时需调节排污阀9与排污阀启闭控制气缸1间的调节螺栓12到合适长度，使排污水量大于随物料进入的污水量，不足部分水量由清洗筒外的过滤器18内部水补充，通过清洗筒10底部形成向上的补充水流17，补充水流17与滤料下降方向相反，继续成为上升水流15，对滤料进行进一步清洗，最终与污水14一起排出；水流上升时会使滤料的下降速度变慢，随着后续滤料的不断增多，在清洗筒9底部形成滤料堆积层16，滤料堆积后堵塞补充水流17的通道，补充水流17流量逐渐减小，对滤料的下降迟滞作用减弱，滤料下落变快、滤料堆积层16逐渐变薄，补充水流17再次变大……，如此循环，最终形成滤料的下落与堆积的动态平衡，滤料堆积层16维持在一定的厚度，补充水流17也稳定下来。

一部分较轻滤料会被水流带动，最终卡在过滤网8上，为保持排量的恒定，在运行时定时通过清洗气缸2控制环形钢丝刷6上下运动，将过滤网8清扫干净；拆除支架3后，过滤网8也可以拆下进行彻底清洗。

在进入清洗筒10的滤料、污水混合物速度较小时，清洗筒10内难以形成旋流13，此时的清洗效果必然下降，为此需另接入水流或气流，作为旋流辅助水（气）流。

以清洗活性炭为例，使用该清洗、分离装置，以气力来输送滤料的方式来清洗，每小时可彻底清洗6~8立方滤料，气量消耗约2m³/min，排污量约8m³/小时。而使用水冲洗+曝气的方式，清洗同样体积的滤料，需配置的冲洗水泵约18.5KW，曝气风机约3KW,产生污水约25立方。

上述技术结构简单，设备配置较小，排污量小，清洗彻底，可以保证输送设备的长期稳定运行。