一种活性砂过滤器的制作方法

1.本发明涉及一种活性砂过滤器，特别是利用活性砂对饮用水、工业工艺用水，以及污水和工业废水的净化处理的集絮凝、澄清、过滤为一体的连续接触过滤设备，属于环保设备，污水深度处理领域。


背景技术：

2.活性砂过滤器是一种集絮凝、澄清、过滤为一体的连续式过滤设备。广泛应用于饮用水、工业用水、污水深度处理及中水回用处理领域。系统采用升流式流动床过滤原理和单一均质滤料，过滤与洗砂同时进行，能够24小时连续自动运行，无需停机反冲洗，巧妙的提砂和洗砂结构代替了传统大功率反冲洗系统，能耗极低。系统无需维护，管理简便，可无人值守。
3.活性砂过滤器由罐体、布水器、导砂斗、洗砂器和空气提升泵器等装置组成。按照其结构型式和功能的不同分为三种类型，具体如下： 1) 普通型活性砂过滤器：主要去除污水中的悬浮物固体(ss)和磷； 2) 生物活性砂过滤器：既可去除污水中的悬浮物固体(ss)，又能有效去除污水中的cod、bod等有机污染物；3) 反硝化型活性砂过滤器：用于去除污水中的hn4+
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n。
4.活性砂过滤器的结构型式主要有罐体式和钢筋混凝土结构两种。罐体式活性砂过滤器根据罐体材质的不同又分为碳钢、不锈钢和pp塑料三种型式。
5.如中国专利文献cn201821118968.4公开了一种活性砂过滤器，该过滤器占地面积小，内部构件包含进水系统，配水系统，提砂系统，洗砂水回收系统及滤床等，活性砂过滤器基于逆流原理。待处理的原水经进水管，通过位于过滤器底部的布水器进入过滤器。水流由下向上逆流通过滤床，过滤后的过滤液在过滤器顶部聚集，经溢流口流出。此过程中污水中的ss及tp被砂床截留。过滤器底部截获污物的滤料通过空气提升泵被提升到过滤器顶部的洗砂器，通过紊流作用使污染物从滤料中分离出来，杂质通过冲洗水出口排出，净砂利用自重返回砂床从而实现连续过滤。洗砂废水经过专管排出。然而，过滤器采用倒锥型砂斗，其尺寸大，设备的成本高，在有限的空间内布置该过滤器是不利的，且采用倒锥型导砂器，会造成进水口位置抬升，需要增加一组支撑件用于支撑多级空气提升泵，同时需要加长排泥口深入设备内的管道，且倒置的圆锥体的焊接工艺要求更高；此外，因为进水口位置上移导致污水在砂床的停留时间变短，导致出水水质变差，不利于实现污水的达标排放。而为了保证达标排放，倒锥形的设备需要加长和加宽，这些操作不可避免会带来成本的增加和占用更多的空间。
6.因此亟需开发一种高效的活性砂过滤器，从而实现达到相同水质要求的过滤器的较低成本的生产降低，克服其现有活性砂过滤器占地面积的缺陷。


技术实现要素：

7.针对现有技术中的不足，本发明提供了一种高效的活性砂过滤器，可实现在较小的空间内布置该过滤器，在满足相应水质要求时降低活性砂过滤器的成本，增加活性砂区的体积，提高过滤效果，并且清洗后的活性砂在罐体内均匀分布。
8.为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种活性砂过滤器，包括罐体及位于其内部的洗砂装置、活性砂区、污砂收集部件和污砂提升部件，罐体为筒形结构，罐体的顶部设置有滤液出水管和洗砂水出水管，罐体的内腔底部设置有污砂收集部件，污砂收集部件包括下导砂斗，下导砂斗内形成有污砂收集腔，设置与所述罐体上部的洗砂装置，所述洗砂装置包括洗砂器及设置在所述洗砂器上部的排气管，所述洗砂器通过污砂提升部件与所述下导砂斗连接，所述污砂提升部件包括提砂管和多级空气提升泵，所述多级空气提升泵套设与提砂管外部与进气管连接，通过所述多级空气提升泵将截留在所述下导砂斗中的污砂经提砂管泵入所述洗砂器；原水进水管设置在所述罐体外周并邻近所述下导砂斗的位置；所述下导砂斗包括位于其上部两侧的两块第一导砂板，所述第一导砂板朝向所述罐体的轴线方向向下倾斜，设置在所述第一导砂板之间的两块第二导砂板，两块所述第二导砂板形成屋顶结构，并具有分别朝向相应所述第一导砂板侧向下倾斜设置，通过该第一导砂板和第二导砂板的设置，降低了原水进水管的位置，从原水进水管流入的原水经罐体内的活性砂过滤后在滤液收集仓中汇集，从滤液出水管流出，上述设置增加了活性砂区的体积，使污水在活性砂内的流动路径进一步增加，并减少了活性砂过滤器的安装空间的使用同时增加污水的过滤效率。
9.所述第一导砂板和第二导砂板主要是通过机床直接切割不同尺寸的板块，通过焊机直接焊接或螺栓固定或卡接设置在下导砂斗的底座上，在一个优选的方式中，第一导砂板和第二导砂板选择塑料材料，本身耐腐蚀，无需要防腐处理，成本低廉，加工方便。现有技术中倒锥砂斗需要线通过机床切割相应的尺寸的板块，然后通过锥形卷板机进行定型，材料的选择不能选择塑料的材质，因为塑料材质的卷制定型的时候容易发生内部断裂，降低强度。需要选择不锈钢的材质，同时需要在卷制锥底的时候，做好防护工作，不然会破坏不锈钢表面的防护层，后续又需要进行酸洗钝化，因此该倒锥型砂斗制造成本高，且需要在卷制定型时候制作特殊防护膜，相应的工艺也会增加成本。而本发明中，通过焊接形成下导砂斗2，具有选材成本低，制造工艺简单的特点，降低了活性砂过滤器的制造成本，提高了产品的市场竞争力。
10.所述下导砂斗的底座具有多边形的柱状形状，该底座可通过多块平板焊接形成或通过锻造方式形成，从制造成本方面考虑，有限考虑焊接形成方式，但不排除能制造形成该多边形的柱状形状底座的其他常规制造方式，通过多边形的柱状形状，相对于倒锥型活性砂过滤器，提高了过滤器底部的空间利用率，进一步增加了污砂的容纳空间，减少了使用多级空气泵进行提砂洗砂的次数，从而实现活性砂过滤器长久高效的运行。
11.所述第一导砂板和第二导砂板为具有梯形形状的板件，且第二导砂板梯形面积大于所述第一导砂板的梯形面积，从而实现污砂到下导砂都内的高效引导。在所述两个第二导砂板的接触位置的中间部位设置有提升泵固定底座，所述多级空气提升泵与提砂管穿过所述提升泵固定底座伸入所述污砂收集腔内，通过多级空气提升泵将污砂泵入所述提升管内，将污砂输送到所述洗砂装置中。
12.所述第二导砂板朝向相应所述第一导砂板侧向下倾斜延伸，并超过所述第一导砂板的下边缘，在进行原水过滤时，罐体内的活性砂从上到下分别是干净的沙粒到污砂的沙粒，污砂通过下导砂斗的第一导砂板收集并导入第二导砂板进入污砂收集腔内。
13.为了清洗和检修罐体，在罐体的底部安装有一个取砂出口，当设备发生转移或需要更换砂滤装置内的沙粒时，可以通过取砂出口排空罐体内的沙粒，减轻设备运输重量和更换新的沙粒。
14.由于污砂具有一定湿度和夹杂杂质，为了防止污砂在第一导砂板和第二导砂板淤积和粘连，优选所述第一导砂板与竖直方向形成夹角范围在30
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范围，优选45
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的夹角，所述第二导砂板202与竖直方向形成夹角范围在30
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范围，优选45
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的夹角，且所述第二导砂板与竖直方向形成夹角大于所述第一导砂板与竖直方向形成夹角。
15.本发明提出一种活性砂过滤器，通过改进该过滤器的底部的结构，取消导砂器或布砂器，通过设置在活性砂过滤器底部的下导砂斗，降低了进水口位置，实现了活性砂过滤器小型化的安装，该活性砂过滤器相对于传统倒锥型砂斗，提高了活性砂过滤器底部的空间利用率，使活性砂过滤器在相同的尺寸时具有更大的污砂容纳空间，并且摒弃了传统倒锥型砂斗的固定结构，改进的结构有利于活性砂过滤器制造成本的降低，通过该活性砂过滤器的小型化，增加了其较小安装空间时使用场景的需求。
附图说明
16.图1为本发明的活性砂过滤器的主视图。
17.图2为本发明的活性砂过滤器的侧视图。
18.图3为本发明的活性砂过滤器的下导砂斗的结构示意图。
19.图4为本发明的活性砂过滤器的下导砂斗的剖视图。
20.图5为本发明的洗砂器的结构示意图。
21.其中：1、原水进水管；2、下导砂斗；3、取砂出口；4、多级空气提升泵；5、洗砂器；6、排气管；7、滤液收集仓；8、滤液出水管；9、进气管；10、洗砂水出水管；11、罐体；201、第一导砂板；202、第二导砂板；203、提升泵固定底座；204、污砂收集腔；501、提砂管；502、中心块体；503、挡砂块；504、排气通道；505、洗砂水排水管；506、洗砂水收集槽；507、安装凸起
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
22.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
23.下面结合实施例对本发明进一步说明。
24.一种高效活性砂过滤器，包括罐体11及位于其内部的洗砂装置、活性砂区、污砂收集部件和污砂提升部件，罐体11为筒形结构，罐体11的顶部设置有滤液出水管8和洗砂水出
水管10，罐体11的内腔底部设置有污砂收集部件，污砂收集部件包括下导砂斗2，下导砂斗2内形成有污砂收集腔204，设置于所述罐体11上部的洗砂装置，所述洗砂装置包括洗砂器5及设置在所述洗砂器5上部的排气管6，所述洗砂器5通过污砂提升部件与所述下导砂斗2连接，所述污砂提升部件包括提砂管和多级空气提升泵4，所述多级空气提升泵4套设于提砂管外部与进气管9连接，通过所述多级空气提升泵4将截留在所述下导砂斗2中的污砂经提砂管泵入所述洗砂器5；原水进水管1设置在所述罐体11外周并邻近所述下导砂斗2的位置；所述下导砂斗2包括位于其上部两侧的两块第一导砂板201，所述第一导砂板201朝向所述罐体11 的轴线方向向下倾斜，设置在所述第一导砂板201之间的两块第二导砂板202，两块所述第二导砂板202形成屋顶结构，并具有分别朝向相应所述第一导砂板201侧向下倾斜设置，通过该第一导砂板和第二导砂板的设置，降低了原水进水管1的位置，从原水进水管1流入的待过滤的原水向上流动经罐体11内的活性砂区过滤后在滤液收集仓7中汇集，从滤液出水管8流出，上述设置增加了污水在活性砂内的流动路径和所述活性砂区的体积，并减少了活性砂过滤器的安装空间的使用。
25.所述第一导砂板201和第二导砂板202主要是通过机床直接切割不同尺寸的板块，通过焊机直接焊接或螺栓固定或卡接设置在下导砂斗2的底座上，在一个优选的方式中，第一导砂板201和第二导砂板202选择塑料材料，本身耐腐蚀，无需要防腐处理，成本低廉，加工方便。现有技术中倒锥砂斗需要线通过机床切割相应的尺寸的板块，然后通过锥形卷板机进行定型，材料的选择不能选择塑料的材质，因为塑料材质的卷制定型的时候容易发生内部断裂，降低强度。需要选择不锈钢的材质，同时需要在卷制锥底的时候，做好防护工作，不然会破坏不锈钢表面的防护层，后续又需要进行酸洗钝化，因此该倒锥型砂斗制造成本高，且需要在卷制定型时候制作特殊防护膜，相应的工艺也会增加成本。而本发明中，通过焊接形成下导砂斗2，具有选材成本低，制造工艺简单的特点，降低了活性砂过滤器的制造成本，提高了产品的市场竞争力。
26.所述下导砂斗2的底座具有多边形的柱状形状，该底座可通过多块平板焊接形成或通过锻造方式形成，从制造成本方面考虑，优先考虑焊接形成方式，但不排除能制造形成该多边形的柱状形状底座的其他常规制造方式，通过多边形的柱状形状，相对于倒锥型活性砂过滤器，提高了过滤器底部的空间利用率，进一步增加了污砂的容纳空间，从而实现活性砂过滤器长久高效的运行。
27.所述第一导砂板201和第二导砂板202为具有梯形形状的板件，且第二导砂板202梯形面积大于所述第一导砂板201的梯形面积，从而实现污砂到下导砂斗2内的高效引导。在所述两个第二导砂板202的接触位置的中间部位设置有提升泵固定底座203，所述多级空气提升泵4与提砂管穿过所述提升泵固定底座203伸入所述污砂收集腔204内，通过多级空气提升泵4将污砂泵入所述提升管内，将污砂输送到所述洗砂装置中。
28.所述第二导砂板202朝向相应所述第一导砂板201侧向下倾斜延伸，并超过所述第一导砂板201的下边缘，在进行原水过滤时，罐体11内的所述活性砂区的活性砂从上到下分别是干净的沙粒到污砂的沙粒，污砂通过下导砂斗的第一导砂板201收集并导入第二导砂板202进入污砂收集腔内。
29.为了清洗和检修罐体，在罐体11的底部安装有一个取砂出口3，当设备发生转移或需要更换砂滤装置内的沙粒时，可以通过取砂出口3排空罐体11内的沙粒，减轻设备运输重
量和更换新的沙粒。
30.由于污砂具有一定湿度和夹杂杂质，为了防止污砂在第一导砂板201和第二导砂板202淤积和粘连，优选所述第一导砂板201与竖直方向形成夹角范围在30
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的夹角，所述第二导砂板202与竖直方向形成夹角范围在30
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范围，优选45
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、65
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的夹角，且所述第二导砂板202与竖直方向形成夹角大于所述第一导砂板201与竖直方向形成夹角。为了防止冲洗后流出的砂子在洗砂器5下方出口处堆积，设置第一导砂板201和第二导砂板202的夹角在60
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110
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范围。
31.所述洗砂器5具有平板结构的密封腔体，设置在洗砂器5两侧的安装凸起507，在所述洗砂器5的上部设置有沿垂直平板结构方向凸出的洗砂水收集槽506，洗砂水排水管505与所述洗砂水收集槽506连接，用于将洗砂器5内的洗砂水排出；在洗砂器5高度方向设置有延伸超出该平板结构的排气通道504，所述排气通道504的一部分与洗砂器5的密封腔体连接，另一部分伸出该密封腔体与大气连接，在所述排气通道504的入口处设置有挡砂块503，用于防止被所述多级空气提升泵4提升的污砂从排气通道504排出，在所述密封腔体的内部设置有中心块体502，所述中心块体502内形成有通道并与提升管501连接，在所述中心块体502和密封腔体形成的洗砂通道中设置有尖刺，所述尖刺为能实现污砂运动路径增加和使污砂翻动的各种形状，包括圆形凸起、圆锥形凸起、三角形凸起；所述通道中的尖刺在水平方向上的投影不重叠，从而防止在具体洗砂过程中，发生洗砂通道被堵塞的情况，扩大砂子的流通通道，使砂子在洗砂器内进行冲洗，洗砂器稳定运行，使水质达标排放，冲洗后的砂子从洗砂器5下方流出回到罐体中继续作为活性砂使用。
32.进一步的，所述洗砂器5为焊接一体形成，相对于现有技术中的圆柱宝塔洗砂器的加工需要涉及到模具制造和制造内外螺纹等复杂的工艺，本发明的洗砂器的材料均可通过机床切割，再通过焊机进行焊接，加工工艺简单，且时间短，成本低。
33.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。