水平流砂滤池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砂滤池及其水处理工艺。

背景技术：

砂滤池是典型的滤层过滤设备，利用滤层粒状材料所提供的表面积，截留水中的固体颗粒和胶体，使水澄清。砂滤池能截留粒径远比滤料空隙小的水中杂质，主要通过接触絮凝作用，其次为筛滤作用和沉淀作用。由于砂滤池具有去污能力大、工作周期长、运行可靠等诸多优点，因而广泛应用于给水处理或污水经二级处理后的深度处理。

砂滤池的运行，主要是过滤和反冲洗两个过程的循环。现有的砂滤池，原水过滤过程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；砂粒冲洗过程，全部砂粒混合进行，不能针对砂粒的脏污程度进行分级处理。

技术实现要素：

本发明的目的在于，提供一种水平流砂滤池，以解决现有砂滤技术中砂层过滤面积受限、砂层利用不充分和脏污程度不同的滤砂混合冲洗的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种水平流砂滤池，该水平流砂滤池包括池体、原水进水组件、砂滤床、过滤水出水组件、曝气组件以及反冲洗组件，

砂滤床设于池体内，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的布水装置，进水管与布水装置相连，布水装置设于砂滤床内，布水装置的立面上分布有多个出水孔道；

过滤水出水组件，包括集水器和出水管，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；

反冲洗组件包括反冲洗管和排污管，反冲洗管与出水管连接，排污管与所述布水装置相连。

作为优选，所述布水装置设置在池体的轴线方向上；或，设置在砂滤床外壁。

作为优选，所述池体材质为混凝土。根据不同工艺需求，池体也可采用其它材质，如钢制、亚克力等。

作为优选，布水装置是具有出水孔道的布水立管。进一步优选的是，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，所述布水装置的布局采用矩形、圆形、环形或线形等多种构形，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，筛板和两个盖板在池体内形成集水空间。

作为优选，当所述布水装置沿砂滤床外壁分布时，所述集水器设置在砂滤床的轴线方向上。

作为优选，集水器中所述筛板为沿池体内壁连续或间隔排布的弧片、梯台片、弯折片、平片或其他几何形式的片状结构，筛板的凸起朝向池体内；或，所述筛板为分布有布水孔的圆筒。根据不同工艺需求，筛板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池体外部连通的分支集水管，各个分支集水管的出口在池体外与出水管相连。

作为优选，曝气组件由曝气管和与曝气管相连的多个曝气装置组成，曝气组件安装在池体底部。

作为优选，进水管、出水管、反冲洗管、排污管上各设置阀门。

作为优选，反冲洗组件增设反冲洗水罐，用于贮存部分过滤水，过滤水作为冲洗水用于冲洗过程，可大大减少洁净水耗用量。

作为优选，所述曝气装置为具有楔形丝过滤面的筛板。根据不同工艺需求，曝气装置也可设置为其它形式，如穿孔管、条缝筛或者形式/强度适当的硬质布气装置等，或是其组合形式。

一种水平流砂滤池的水处理工艺，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砂滤池，通过布水装置的出水孔道均匀平缓地进入砂滤床，并沿池体水平方向从内向外或从外向内流过滤砂；过滤过程中，水中悬浮颗粒或污染物被砂粒拦截，径向过滤使滤砂的效能达到最大化；最终，过滤水通过集水器收集，汇至出水管排出；

（2）反冲洗过程：冲洗水经由反冲洗管进入集水器再进入砂滤床；压缩空气通入曝气管，经池体底部的曝气装置以气泡的形式自下而上的进入砂滤床中，气相的搅动、水流的剪切力作用以及砂粒之间的碰撞摩擦，使杂质污染物从砂粒表面脱离，进入清洗水中；调整气相搅动程度，控制砂粒翻滚，通过清洗水的逆向清洗，不同区域内不同脏污程度的污砂分别得到清洗，不会混合；一段时间后，带有污染物的清洗水汇入布水装置中，经由排污管排出水平流砂滤池。

另一种水平流砂滤池的水处理工艺，该工艺包括下列两项过程；

（1）生物过滤过程：在适宜的培养条件下，滤砂表面生成一层凝胶状生物膜，原水经由进水管进入水平流砂滤池，通过布水装置的出水孔道均匀平缓地进入砂滤床，并沿池体水平方向从内向外或从外向内流过滤砂；曝气组件开启，压缩空气经曝气组件，以小气泡的形式自下而上的释放到砂滤池中，充分供给氧气；当原水沿滤砂表面流过时，原水中的可溶性、胶性和悬浮性物质吸附在生物膜上而被微生物分解；最终，过滤水通过集水器收集汇至出水管排出；

（2）反冲洗过程：冲洗水经由反冲洗管进入集水器再进入砂滤床；压缩空气通入曝气管，经池体底部的曝气装置以气泡的形式自下而上的进入砂滤床中，气相的搅动、水流的剪切力作用以及砂粒之间的碰撞摩擦，使杂质污染物从砂粒表面脱离，进入清洗水中；调整气相搅动程度，控制砂粒翻滚，通过清洗水的逆向清洗，不同区域内不同脏污程度的污砂分别得到清洗，不会混合；一段时间后，带有污染物的清洗水汇入布水装置中，经由排污管排出水平流砂滤池。

作为优选，部分过滤水可在反冲洗水罐中暂存，在后续反冲洗过程中回用为冲洗水。

本发明水平流砂滤池可以实现如下功能：

（1）单纯砂滤，去除原水中的固体颗粒和胶体悬浮物；

（2）过滤过程开启曝气组件，构建好氧生物滤池，砂滤层对气泡的切割作用使气泡在滤池中的停留时间延长，提高了氧的利用率。

（3）过滤过程关闭曝气组件，构建缺氧生物滤床，由于滤池极好的截污能力，后续无需再设二次沉淀池。

本发明的有益效果：

1. 增加过滤面积。现有的固定砂滤池或连续砂滤设备，原水从底部布水器进入砂滤床，自下向上进行过滤，过滤面积仅为砂滤床水平截面积。而采用本发明的布水装置，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.分区域洗砂。随着过滤的进行，固体污染物逐渐在砂粒表面沉积，由布水装置向集水器砂粒的脏污程度逐渐减弱。逆向洗砂过程中，不同区域内不同脏污程度的污砂分别得到清洗，不会混合，洗砂过程更为彻底。

3. 节水节能。通过增设反冲洗水罐，可贮存部分过滤水，过滤水作为冲洗水回用于冲洗过程，可大大减少洁净水耗用量。滤砂效能的提高，使得反冲洗周期延长，洗砂频率降低，洗砂能耗减少。

4. 本发明水平流砂滤池不仅可单纯作为过滤设备使用，在合适的培养条件下，可利用砂粒滤料固定生物膜，成为集生物接触氧化与悬浮物滤床截留功能于一体的生物反应池，可有效去除水中的固体悬浮物，降低COD、BOD、浊度、色度等。

附图说明

图1为本发明水平流砂滤池的一种主视示意图。

图2为本发明水平流砂滤池的一种左视示意图。

图3为本发明水平流砂滤池的一种俯视示意图。

图4为本发明水平流砂滤池的另一种俯视示意图。

图中：1.池体，2.进水管，3.布水装置，4.砂滤床，5.集水器，51.筛板，52.盖板，6.分支集水管，7.出水管，8.反冲洗管，9.排污管，10.曝气管，11.曝气装置。

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1

如图1、图2和图3所示的一种水平流砂滤池，是由池体1、原水进水组件、砂滤床4、过滤水出水组件、曝气组件以及反冲洗组件组成。原水进水组件的作用是将原水送入砂滤床并均匀分布，

池体1为矩形，材质为混凝土；

原水进水组件由进水管2和与进水管相连的布水装置3组成，所述进水管2上设置阀门，用于将原水引入水平流砂滤池；所述布水装置3是4个布水立管，布水立管上均匀分布有出水孔道，各布水立管垂直设置在砂滤床4中并均匀分布。布水立管可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。本发明布水立管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，位于池体1内并从池体1底部向上延伸，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。

过滤水出水组件，由集水器5、分支集水管6和出水管7组成；所述集水器5，包括具有楔形丝过滤面的筛板51和位于筛板上下两端的盖板52，筛板和两个盖板在池体内壁形成集水空间，集水器5设有与池体外部连通的分支集水管6，各个分支集水管6的出口在池体外壁与出水管7相连。透过砂滤床4的过滤水经筛板的筛缝进入集水器5内，如图3所示，本实施例的筛板为弧片形状，筛板的凸起朝向池体内，池体1的两侧内壁各设置4个弧片沿池体1内壁均匀间隔排布，弧片形的筛板用于更好的收集从所述砂滤床4过滤的过滤水；所述分支集水管6，与集水器5连接；所述出水管7将经所述砂滤床4过滤得到的过滤水排出池体1。

反冲洗组件，包括反冲洗管8和排污管9，反冲洗管8上设置阀门，与出水管7连接，排污管9上设置阀门并与4个布水立管的底部相连，反冲洗水经反冲洗管进入集水器内，排污管将洗砂污水排出水平流砂滤池。

曝气组件，由曝气管10和与曝气管相连的多个曝气装置11组成，在砂滤池反冲洗过程中，压缩空气经曝气组件，以小气泡的形式释放到砂滤池中；曝气组件安装在池体底部。

一种水平流砂滤池水处理工艺，包括下列两项过程：

（1）过滤过程。进水管2阀门打开，出水管7阀门打开，反冲洗管8阀门关闭，排污管9阀门关闭。原水经由进水管2进入水平流砂滤池，通过布水立管均匀平缓地进入砂滤床4，并沿池体1水平方向从内向外流过滤砂。过滤过程中，水中的大尺寸悬浮颗粒或污染物被内层砂粒拦截下来，小尺寸污染物在外层砂粒间沉积，从内向外过滤使滤砂的效能达到最大化。最终，过滤水通过池体1内壁均匀分布的集水器5收集起来，流经分支集水管6，汇至出水管7排出。

（2）反冲洗过程。进水管2阀门关闭，出水管7阀门关闭，反冲洗管8阀门打开，排污管9阀门关闭。暂存的部分过滤水作为冲洗水，经由反冲洗管进入池体1内壁的集水器5，经集水器5表面的孔道进入砂滤床4。压缩空气通入曝气管10，经池体1底部的曝气装置11以气泡的形式自下而上的进入砂滤床4中，气相的搅动、水流的剪切力作用以及砂粒之间的碰撞摩擦，使杂质污染物从砂粒表面脱离，进入清洗水中。水平流过滤过程中，砂粒的脏污程度由布水立管附近向池壁逐渐减弱。调整气相搅动程度，可控制砂粒在一定范围内翻滚，通过清洗水的逆向清洗，不同区域内不同脏污程度的污砂分别得到清洗，不会混合。一段时间后，排污管9阀门打开，反冲洗管8阀门持续开启，带有污染物的清洗水汇入布水立管中，经由排污管9排出水平流砂滤池。

本发明的水平流砂滤池还可以实现生物滤池的功能。生物滤池是利用好氧微生物对原水进行生物氧化处理的方法。另一种水平流生物滤池水处理工艺，包括下列两项过程：

（1）生物过滤过程。在合适的培养条件下，滤砂表面生成一层凝胶状生物膜。原水经由进水管2进入水平流砂滤池，通过布水立管均匀平缓地进入砂滤床4，并沿池体1水平方向从内向外流过滤砂。曝气组件开启，压缩空气经曝气组件，以小气泡的形式自下而上的释放到砂滤池中，充分供给氧气。当原水沿滤砂表面流过时，原水中的可溶性、胶性和悬浮性物质吸附在生物膜上而被微生物分解。最终，过滤水通过池体1内壁的集水器5收集起来，流经分支集水管6，汇至出水管7排出。

（2）反冲洗过程。同上。

实施例2

一种水平流砂滤池，包括池体1、原水进水组件、砂滤床4、过滤水出水组件、反冲洗组件以及曝气组件，水平流砂滤池的具体结构同实施例1，不同之处在于：

如图4所示，池体1内划分为4个圆形区域，分别对应4个布水装置3，圆形区域呈矩形分布，一个圆形区域内设置一个砂滤床和一个布水装置；原水进水组件中的进水管2分别连接4个布水装置3；布水装置是一根布水立管，布水立管可用条缝筛围制而成。4个布水立管的底部分别与排污管连接。

过滤水出水组件，由集水器5和出水管7组成；集水器5中所述的筛板51为圆筒形的条缝筛，筛板固定于池体1内壁，所述盖板52根据筛板和池体内壁在水平面上的投影构形确定，筛板和上下两个盖板与池体1内壁一起形成集水空间，整个池体1共用一个集水空间，该集水空间可暂存过滤水；所述出水管7与上述集水空间相连。

本实施例的水平流砂滤池的水处理工艺同实施例1，不同之处在于：

过滤水进入集水器5与池体1内壁构成的集水空间，并统一经出水管7排出。上述集水空间可起到暂存过滤水的作用。

以上所述的实施例只是本发明的两种较佳的方案，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。