一种上向流轻质滤料滤池的制作方法

本发明涉及一种饮用水处理滤池。尤其涉及一种上向流轻质滤料滤池。

背景技术：

目前,我国绝大多数地表水源自来水厂的处理工艺为常规工艺，即混凝、沉淀、过滤和消毒。其中，过滤单元普遍采用下向流滤池，滤料以石英砂为主，部分水厂使用无烟煤、重质矿石和活性炭(这几种滤料的相对密度都大于1)。常用的滤池种类主要有普通快滤池、V型滤池、无阀滤池、虹吸滤池、移动冲洗罩滤池等，目前新建的大中型自来水厂多采用V型滤池。

上述滤池主要存在以下问题：

1、滤料的成本较高，滤池结构较为复杂。

2、大阻力配水系统的孔口阻力大，反冲洗时的动力消耗大。即便是小阻力配水系统，由于滤料比重较大，冲洗时的动力消耗也较大。

3、由于制造工艺限制，滤料的粒径很难做到完全一致，我国采用的是有效粒径和不均匀系数法，单层石英砂滤料的有效粒径d10＝0.55，K80<2.0。当滤池采用高速水流反冲洗时，向上流动的水流会把滤层浮托起来，使砂粒处于悬浮状态，且自动出现水力分级现象，即粒径小的砂粒位于上层，粒径大的砂粒位于下层，下向流滤池的过滤性能因而会降低。即便是采用气水反冲洗的均质滤料滤池，运行较长时间后滤层也难免会呈现不同程度的水力分级现象。

4、下向流过滤时，滤层中截留的杂质会越来越多，水流流过滤层的水头损失会逐渐增大，当砂面以下某一深度处的水头损失超过该处水深时，便会出现负压现象。在负压区，原来溶于水中的气体会不断释放出来。逸出的气体带来两种后果：一是减小有效过滤面积，增加滤层局部阻力，增大了水头损失；二是气泡会穿透滤层，上升到滤池表面，带走轻质或细质滤料，破坏滤层结构，在反冲洗时，气泡更容易带走大量滤料。

技术实现要素：

本发明要解决的问题是提供一种成本低、安装简便且去污能力强的上向流轻质滤料滤池，现提出如下技术方案：

一种上向流轻质滤料滤池，所述滤池分为三层，从下到上依次设有底层、中层和顶层，滤池底层设有连通的原水渠和配水区，所述原水渠连通有原水管和反冲洗水管，所述配水区底部设有一气冲管，且所述气冲管穿过滤池侧壁；滤池中层设有由轻质滤料构成的过滤层和排水渠，所述过滤层和排水渠用隔板隔开，所述隔板中部设为侧壁缝隙滤板，所述侧壁缝隙滤板的顶部设有倾斜放置在过滤层的挡板；滤池顶层设有连通的清水区和清水渠，所述清水区底部设有上部缝隙滤板，所述清水渠连通有清水管和初滤水排放管。

对上述方案的进一步改进，所述轻质滤料材质为塑料。

对上述方案的进一步改进，所述上部缝隙滤板和所述侧壁缝隙滤板均由塑料制成。

对上述方案的进一步改进，所述原水管、反冲洗水管、气冲管、排水管、清水管和初滤水排放管都安装有一开关阀。

对上述方案的进一步改进，所述气冲管的在配水区的管道为穿孔管。

对上述方案的进一步改进，所述穿孔管表面设有均匀排列的多个排气孔。

本发明的有益效果在于：

(1)轻质滤料的材质为塑料(例如聚乙烯)，制造成本较低，且滤料粒径较为均匀，整个滤层的含污能力较强。由于轻质滤料的比重远小于石英砂，水冲洗的强度只需满足把水中杂质排走即可，在同样的冲洗时间条件下冲洗强度明显减小，即冲洗水量可减少。为了避免反冲洗时因所有滤料挤压在上层缝隙滤板下方造成阻力过大，特别在一侧的池壁上设置了缝隙滤板排放反冲洗废水。独特的侧壁缝隙滤板设计，使得在水冲洗时，池中的水位会下降到上部缝隙滤板的下方一定距离，轻质滤料的流态化程度加大，水冲洗时的动力消耗会减小。

(2)过滤方式为上向流，不用担心负压现象。

(3)上部缝隙滤板的设计，避免了轻质滤料的流失。

(5)为了避免过滤时水流会通过侧壁缝隙滤板由下层滤料直接进入上层滤料而发生短路，本装置中特别增加了一个倾斜的挡板。独特的挡板设计，使得水流沿侧壁缝隙滤板向上过滤的路径延长，阻力增大，很大程度上避免了短路问题的发生，保证了滤后水质。

(6)由于运行过程中受力较小，上部缝隙滤板和侧壁缝隙滤板均可由塑料制成，成本较低，安装方便。

(7)整座滤池结构较为简单，易于实现自动化。

附图说明

图1为本发明一种上向流轻质滤料滤池的结构示意图。

图2为本发明不安装侧壁缝隙滤板附近的上向流过滤短路示意图。

图3为本发明安装挡板后侧壁缝隙滤板附近的上向流过滤路径示意图。

附图标记：1-清水区；2-上部缝隙滤板；3-过滤层；4-配水区；5-气冲管开关阀；6-气冲管；7-挡板；8-侧壁缝隙滤板；9-原水管；10-原水管开关阀；11-反冲洗水管开关阀；12-反冲洗水管；13-排水管；14-排水管开关阀；15-清水管；16-清水管开关阀；17-初滤水排放管开关阀；18-初滤水排放管；19-清水渠；20-原水渠；21-排水渠；22-路径1；23-路径2。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

结合附图1所示的一种上向流轻质滤料滤池，所述滤池分为三层，从下到上依次设有底层、中层和顶层，滤池底层设有连通的原水渠20和配水区4，所述原水渠20连通有原水管9和反冲洗水管12，所述配水区4底部设有一气冲管6，且所述气冲管6穿过滤池侧壁；滤池中层设有由轻质滤料构成的过滤层3和排水渠21，所述过滤层3和排水渠21用隔板隔开，所述隔板中部设为侧壁缝隙滤板8，所述侧壁缝隙滤板8的顶部设有倾斜放置在过滤层3的挡板7；滤池顶层设有连通的清水区1和清水渠19，所述清水区1底部设有上部缝隙滤板2，所述清水渠19连通有清水管15和初滤水排放管18。

在本实施例中，所述轻质滤料材质为塑料，塑料的制造成本较低，且滤料粒径较为均匀，整个滤层的含污能力较强。

在本实施例中，所述上部缝隙滤板和所述侧壁缝隙滤板均由塑料制成，成本较低，安装方便。

在本实施例中，所述原水管、反冲洗水管、气冲管、排水管、清水管和初滤水排放管都安装有一开关阀，控制水流的通断。

在本实施例中，所述气冲管的在配水区的管道为穿孔管，所述穿孔管表面设有均匀排列的多个排气孔，为冲洗过滤层做准备。

过滤时，关闭反冲洗管上开关阀11，开启原水管开关阀10，原水经原水管9进入原水渠20，然后经配水区4均匀配水，水流自下而上经过轻质滤料滤层3和上部缝隙滤板2，最后进入清水渠19，由清水管15排出，刚开始过滤的0.5h之内，打开初滤水排放管开关阀，初滤水由初滤水排放管18排出。

反冲洗时，采用气水反冲的方式对滤料层进行冲洗，先气冲，然后气水同时反冲，最后水冲，具体步骤如下所示：

(1)先气冲：关闭原水管开关阀10，开启气冲管阀开关阀5，池内气冲管6管段为穿孔管，设置气冲强度为13～17L/(㎡·s)，时间为2～1min。

(2)气水同时反冲：气冲强度保持不变；开启排水管上阀门14，池中废水经侧壁缝隙滤板8进入排水渠21，然后由排水管13排出，池中水位逐渐下降；同时开启反冲洗水管开关阀11，水冲强度为2～3L/(㎡·s)；冲洗时间为4～3min。

(3)后水冲：关闭气冲管开关阀5，水冲强度调整为3～6L/(㎡·s)，时间为8～5min。

将附图2和附图3进行对比，为了避免过滤时水流会通过侧壁缝隙滤板8由下层滤料直接进入上层滤料而发生短路,本装置中特别增加了一个倾斜的挡板7，独特的挡板设计，使得水流沿侧壁缝隙滤板8向上过滤的路径延长,阻力增大，水流过滤方向更倾向于沿23而不是路径22，很大程度上避免了短路问题的发生，保证了滤后水质。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求范围内。