一体化轻质滤料水处理滤池的制作方法

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本实用新型涉及环境水处理领域，具体涉及一种使用轻质滤料的一体化水处理滤池，该滤池用于处理经物化处理后的污水。

背景技术：

滤池在水质净化（如自来水厂）领域中是必不可少的重要环节，一般采用石英砂滤料水处理滤池。也可用在工业用水的处理、工业废水的处理以及生活污水的处理。

该现有石英砂滤池其构造和工作原理如下：

滤池中使用石英砂滤料作为过滤介质，其滤料的粒径通常在0.5~1.2mm，比重为2.5，滤层的厚度~700mm，石英砂滤料的下部设有从上到下粒径由小到大的粗砂组成的支承层，以防止石英砂滤料流失。

过滤时，通过在江湖的混水投加凝聚剂，经反应一段时间后沉淀，沉淀一段时间后再出水。混水自上而下地通过滤池过滤，出水水质清晰透明，最后用灭菌剂进行消毒，以使其达到生活用水的水质标准后供水。

该现有石英砂滤池存在的问题如下：

一、构造层面的问题：

1、石英砂滤粒是刚性滤料，经反冲洗后会导致滤层上部分布粒径小的滤料，粒经大的滤料则会分布于滤层下部。滤料层的上部会因截留细微悬浮物和胶态物而形成滤膜，可提高过滤效果，但当截留的物质过多，会导致过滤的阻力加大，出水流量减少，此时就必须进行反冲洗，若不及时反冲洗会发生滤层局部穿透而影响出水水质。

但反冲洗后的初滤水因滤膜尚未形成，通常水质不佳，要进行回流处理；

2、反冲洗的强度要求高（~45m³/m²·h）、反洗时间长（6~8分/次），因此反洗水的耗量大，对反洗水泵的功率要求也很高；

3、反冲洗水来自清水池，将清水池水经反洗泵压送入滤池底部，由下向上反冲洗，瞬间几分钟要排出大量的反洗排水，既不能回流，也不允许直接排入河流，因此必须加设施截留污染物后才允许排入附近河流，需要花费大量投资费用。

二、使用层面的问题：

1、石英砂滤池在规模较小的污水处理厂使用较少；

2、排放标准水质的控制指标偏低，一般认为没必要；

3、石英砂滤池的投资较大，运行成本高，操作管理麻烦；

4、环境排放要求逐渐提标，且工业迅速发展导致部分工业废水排入生活污水处理厂，原有的处理工艺难以承受不同的冲击负荷，使COD（化学需氧量）、TN（总氮）、TP（总磷）超标排放的状况时有发生。有提标、再提标和解决超标的压力，必须及时研发新设备和新工艺为应对，且势在必行。

因此，如何解决上述现有技术的不足，便成为本实用新型所要研究解决的课题。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一体化轻质滤料水处理滤池，以解决现有技术存在的不足。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一体化轻质滤料水处理滤池；包括至少一个水处理单元，所述水处理单元包括一池体，该池体由上至下由互通水流的清水区、过滤区和进水区构成；其中，

所述清水区及所述过滤区之间、所述过滤区及所述进水区之间，均通过一滤板分隔，该滤板上设有数个用于通水的水流通道；

所述进水区具有一进水口，该进水口供接入待过滤的污水；

所述过滤区内容置有数个密度小于水的轻质弹性滤料颗粒，该轻质弹性滤料颗粒的粒径大于所述滤板上水流通道的宽度；通水后，各所述轻质弹性滤料颗粒通过水的浮力密布于上层滤板的下方形成一过滤层，并与下层滤板之间具有一间隙；

所述清水区的顶部为清水的溢流面。

上述技术方案中的有关内容解释如下：

1．上述方案中，由于所述滤料颗粒采用轻质滤料，因此在过滤工作时，全部的滤料颗粒可通过水的浮力集中并密布于上层滤板的下方，形成一具有厚度的稳定可靠的过滤层，该过滤层能够均匀、平衡地过滤污水，便于滤池中水流地均匀分布，提升过滤效果。

另外，由于所述滤料颗粒采用轻质滤料，因此对反冲洗的强度要求低。即，可以通过清水区蓄积的清水的自身重量作为反冲洗的动力进行滤料的反冲洗，降低了设备投资和使用成本，也因此能够将滤池设为一体化小型结构，一体化的优点除了降低滤池使用时的占地面积之外，还能实现通过车辆进行滤池的整体运输，便于产品的推广和使用。

2．上述方案中，所述滤料颗粒因其具有弹性，因此具有一定挤压变形能力，当过滤区通水后，由滤料颗粒组成的所述过滤层会变得十分紧密，形成贴附于上层滤板下方的固定过滤层，而不会随水流随意晃动；既能在过滤时提升过滤效果，又因为所述轻质弹性滤料颗粒具有韧性，因此不会发生过滤层的局部穿透。

另外，所述轻质弹性滤料颗粒因其弹性的特质表明其表面具有多个微孔结构，因此其实际吸附表面积较大，有利于提升对污水中污物的吸附效果；此外还具有强度高、不易破碎、水流阻力小、滤速快等优点，并且以容积计滤料价格也比石英砂低，能降低成本。所述轻质弹性滤料颗粒优选聚丙乙烯发泡颗粒，也可以是其他塑料材质的轻质弹性颗粒。

3．上述方案中，通水时，所述过滤层与下层滤板之间具有的间隙，供反冲洗时轻质弹性滤料颗粒发生反洗膨胀之用。

4．上述方案中，所述清水区的溢流面用以溢流出过滤之后的清水。该溢流面与上层滤板之间的高度决定了反冲洗时的冲洗力度，高度越高，清水的质量越大，反冲洗力越强。反冲洗时的冲洗力度也可以通过一电控阀调节，通过该电控阀调节所述进水口（反冲洗时即为出水口）的出水流量，以实现调节冲洗力度的目的。

5．上述方案中，所述滤板的设置不仅仅是将所述轻质弹性滤料颗粒隔离于所述过滤区之内，其通过数个水流通道的设置，还能使得过滤区的进水、出水的水流都能均匀分布，以提升过滤效果，并在反冲洗时也得以均布出水冲洗过滤层，提升冲洗效果。

6．上述方案中，所述滤板由板体和均布于板体上的多个滤水头（俗称水帽）组成；所述滤水头包括连通设置的滤帽及入水口，所述滤帽设于滤板上位于所述过滤区的一侧，所述入水口设于滤板上位于所述进水区或所述清水区的一侧；所述滤水头上设有数个所述水流通道。所述滤水头可以是叠片式水帽，也可以是伞状水帽。

除了采用安装滤水头的方式，所述滤板还可以在板体上直接均布开设若干通水孔作为水流通道，使滤板成为一滤网。

7．上述方案中，所述滤水头的水流通道呈缝隙状，缝隙的宽度大小可根据轻质弹性滤料颗粒的粒径来确定（如1mm、0.5mm或0.2mm等的缝宽），缝隙的宽度大则对水的阻力小，反之阻力大。

滤料颗粒的粒径大小的选择，要根据水质状况而定，常用的滤料颗粒的粒径有1 mm、2 mm或3mm等，但是，滤池中最小的轻质弹性滤料颗粒的粒径必须大于所述滤水头上水流通道的宽度，否则滤料颗粒会经由该水流通道流失。

8．上述方案中，所述进水区内设有进水管，该进水管连通所述进水口，且进水管的管体上开设有数个透水孔，便于均匀出水。所述进水管横卧于所述进水区中，进水管上的各透水孔朝向进水管两侧的斜下方开设，以便进水时，水流出透水孔后扰动池体的进水区底部的水流，防止污物沉淀。

9．上述方案中，所述进水管设有两根，两根进水管一上一下平行设置；其中第一进水管的一端为所述进水口，另一端连设于所述第二进水管的中部，所述透水孔开设于第二进水管上。借此设计，通过第一进水管将污水导入至第二进水管的中部，污水朝向第二进水管的两端流动，并均匀流出管体两端的各所述透水孔，可以使进水区的水流均匀流动，对滤池整体水流的均匀部分有利，借以提升均匀过滤效果。

10．上述方案中，所述清水区的顶部设有一出水槽道，该出水槽道的设置位置低于所述溢流面的设置位置，所述溢流面的设置位置则低于所述池体的顶部边缘；且所述出水槽道向下倾斜设置，其末端作为出水端连设于一出水管。当清水向上经由所述溢流面溢出后，将进入所述出水槽道中，经由出水槽道汇集之后，通过其倾斜状的设计将清水导入至所述出水管中流出。

11．上述方案中，所述溢流面对应所述出水槽道设有齿形边，以便溢流的水流均匀溢出且流动柔和，进而便于滤池中水流均匀分布地流动，提升过滤效果。

12．上述方案中，过滤时，水流的流向是从下到上的，污水经由进水区的进水口流入进水管中，通过进水管上的透水孔流入进水区，再经过下层滤板进入过滤区中，并经由由轻质弹性滤料颗粒组成的过滤层进行过滤，过滤后的水通过上层滤板进入清水区中，并于清水区的顶部溢流。

反冲洗时，水流的流向是从上至下的，即，通过清水区的清水对过滤区中由轻质弹性滤料颗粒组成的过滤层进行向下地冲洗。冲洗时，过滤层向下发生分散膨胀，过滤层上积累的污物被冲洗脱离，携带污物的冲洗水经由下层滤板上的水流通道流入进水区中，并经由进水管和进水口流出滤池，此时的进水管和进水口扮演了反冲洗出水通道的角色。

13．上述方案中，还包括一控制电路，该控制电路电连接一流量计以及一电控阀；所述流量计用于检测所述清水区流出的清水的流量，所述电控阀对应所述进水区的进水口设置，用于开启反冲洗。

具体的，所述流量计可以对应出水管设置；而所述电控阀能够控制停止向所述进水口注入污水，转而将进水口打开，由于该进水口设于滤池下方，因此水流可以通过自重自动向下流淌进行反冲洗。

在过滤时，由于过滤区中的过滤层不断过滤污水积攒污物，并持续受到下方污水向上的压力，在长时间工作之后，过滤层的过水能力将下降，进而导致清水区的清水流出量下降；当所述流量计测得此时的清水流出量低于预设值时，可以理解为过滤层的过水量下降，将通过控制电路控制开启反冲洗，当反冲洗一段时间之后，清水区中的清水下降到一定位置时，可通过一液位传感器反馈信号给控制电路停止反冲洗。

14．上述方案中，所述过滤区及所述进水区的侧部均设有一检修口，以便停机检修时人员进出之用。

15．上述方案中，所述水处理单元设有多个，各所述水处理单元沿水平方向并列设置，以便当其中某个或几个水处理单元需要停止工作进行检修等操作时，其他水处理单元还能继续工作，进而保证滤池工作的可持续性。

本实用新型的工作原理及优点如下：

本实用新型一体化轻质滤料水处理滤池，其池体由上至下由互通水流的清水区、过滤区和进水区构成，且分别通过滤板分隔，滤板上设有数个水流通道；污水进入进水区，经由过滤区过滤之后成为清水，并从清水区的顶部溢流。其中过滤区内容置有数个密度小于水的轻质弹性滤料颗粒，其粒径大于水流通道的宽度；通水后，轻质弹性滤料颗粒通过水的浮力密布于上层滤板的下方形成过滤层，并与下层滤板之间具有一间隙。本实用新型的自下而上运行，自上而下反冲洗。本实用新型与现有技术相比，其优点如下：

1、过滤过程中有效截留细微悬浮物、有机污染物和微生物，形成滤膜较快，具有进一步去除COD、SS、TP的功能；

2、滤速快(≥10M/h)，一体化组合，占地面积少，投资成本小；

3、集成了反冲洗功能，反洗强度小（12-18M³/M²·h）、反洗流量少、反洗时间短（3-5分钟/次）、能耗低；

4、滤料有弹性，不会发生过滤层穿透而影响出水水质问题；

5、物化处理后加一体化滤池，可以明显减少投加除磷剂、凝聚剂的用量，同时还减少污泥量，节省运行费用；

6、操作管理简便，安装一些自控设施可实现自动化运行于反冲洗。

本实用新型不仅适用于生活污水处理、工业废水处理和工业用水净化，还可适用于不同规模、不同处理工艺的末端升级，提高达标排放的保障。

综上，本实用新型具有过滤效果好、反洗要求低和可靠性高的优点，且造价低、运行成本低、占地小、操作管理方便。

附图说明

附图1为本实用新型实施例俯视视角的结构示意图；

附图2为图1中A-A剖面结构示意图；

附图3为图1中B-B剖面结构示意图；

附图4为图2中C-C剖面结构示意图；

附图5为本实用新型实施例滤水头的结构示意图；

附图6为本实用新型实施例第二进水管的横截面示意图。

以上附图中：1．池体；2．清水区；3．过滤区；4．进水区；5．滤板；6．滤水头；7．水流通道；8．进水口；9．进水管；10．透水孔；11．过滤层；12．间隙；13．溢流面；14．出水槽道；15．出水管；16．齿形边；17．检修口；61．滤帽；62．入水口；9A．第一进水管；9B．第二进水管。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述：

实施例：参见附图1~6所示，一体化轻质滤料水处理滤池，包括两并列设置的水处理单元，各所述水处理单元包括一池体1，该池体1由上至下由互通水流的清水区2、过滤区3和进水区4构成。

其中，所述清水区2及所述过滤区3之间、所述过滤区3及所述进水区4之间，均通过一滤板5分隔，该滤板5由板体和均布于板体上的多个滤水头6（俗称水帽）组成；所述滤水头6包括连通设置的滤帽61及入水口62，所述滤帽61设于滤板5上位于所述过滤区3的一侧，所述入水口62设于滤板5上位于所述进水区4或所述清水区2的一侧；所述滤水头6上设有数个水流通道7，该水流通道7呈缝隙状。

其中，所述进水区4具有一进水口8，该进水口8供接入待过滤的污水；

所述进水区4内设有进水管9，该进水管9连通所述进水口8，且进水管9的管体上开设有数个透水孔10，便于均匀出水。所述进水管9横卧于所述进水区4中，进水管9上的各透水孔10朝向进水管9两侧的斜下方开设，以便进水时，水流出透水孔10后扰动池体1的进水区4底部的水流，防止污物沉淀。

并且，所述进水管9设有两根，两根进水管9一上一下平行设置；其中第一进水管9A的一端为所述进水口8，另一端连设于所述第二进水管9B的中部，所述透水孔10开设于第二进水管9B上。借此设计，通过第一进水管9A将污水导入至第二进水管9B的中部，污水朝向第二进水管9B的两端流动，并均匀流出管体两端的各所述透水孔10，可以使进水区4的水流均匀流动，对滤池整体水流的均匀部分有利，借以提升均匀过滤效果。

其中，所述过滤区3内容置有数个密度小于水的轻质弹性滤料颗粒（图中未绘出），该轻质弹性滤料颗粒的粒径大于所述滤板5上水流通道7的宽度；通水后，各所述轻质弹性滤料颗粒通过水的浮力密布于上层滤板5的下方形成一过滤层11，并与下层滤板5之间具有一间隙12，该间隙12供反冲洗时轻质弹性滤料颗粒发生反洗膨胀之用。

其中，所述清水区2的顶部为清水的溢流面13，该溢流面13用以溢流出过滤之后的清水。溢流面13与上层滤板5之间的高度决定了反冲洗时的冲洗力度，高度越高，清水的质量越大，反冲洗力越强。所述清水区2的顶部设有一出水槽道14，该出水槽道14的设置位置低于所述溢流面13的设置位置，所述溢流面13的设置位置则低于所述池体1的顶部边缘；且所述出水槽道14向下倾斜设置，其末端作为出水端连设于一出水管15。当清水向上经由所述溢流面13溢出后，将进入所述出水槽道14中，经由出水槽道14汇集之后，通过其倾斜状的设计将清水导入至所述出水管15中流出。

所述溢流面13对应所述出水槽道14设有齿形边16，以便溢流的水流均匀溢出且流动柔和，进而便于池体1中水流均匀分布地流动，提升过滤效果。

其中，由于所述滤料颗粒采用轻质滤料，因此在过滤工作时，全部的滤料颗粒可通过水的浮力集中并密布于上层滤板5的下方，形成一具有厚度的稳定可靠的过滤层11，该过滤层11能够均匀、平衡地过滤污水，便于池体1中水流地均匀分布，提升过滤效果。

另外，由于所述滤料颗粒采用轻质滤料，因此对反冲洗的强度要求低。即，可以通过清水区2蓄积的清水的自身重量作为反冲洗的动力进行滤料的反冲洗，降低了设备投资和使用成本，也因此能够将滤池设为一体化小型结构，一体化的优点除了降低滤池使用时的占地面积之外，还能实现通过车辆进行滤池的整体运输，便于产品的推广和使用。

所述滤料颗粒因其具有弹性，因此具有一定挤压变形能力，当过滤区3通水后，由滤料颗粒组成的所述过滤层11会变得十分紧密，既能在过滤时提升过滤效果，又因为所述轻质弹性滤料颗粒具有韧性，因此也可避免反冲洗时发生过滤层11的局部穿透，提升反冲洗效果。

其中，所述滤板5的设置不仅仅是将所述轻质弹性滤料颗粒隔离于所述过滤区3之内，其通过数个水流通道7的设置，还能使得过滤区3的进水、出水的水流都能均匀分布，以提升过滤效果，并在反冲洗时也得以均布出水冲洗过滤层，提升冲洗效果。

其中，所述水流通道7的宽度大小可根据轻质弹性滤料颗粒的粒径来确定，缝隙的宽度大则对水的阻力小，反之阻力大。滤料颗粒的粒径大小的选择，要根据水质状况而定，常用的滤料颗粒的粒径有1 mm、2 mm或3mm等，但是，滤池中最小的轻质弹性滤料颗粒的粒径必须大于所述滤水头6上水流通道7的宽度，否则滤料颗粒会经由该水流通道流失。

其中，所述水处理单元还可设有多于2个，各所述水处理单元沿水平方向并列设置，以便当其中某个或几个水处理单元需要停止工作进行检修等操作时，其他水处理单元还能继续工作，进而保证滤池工作的可持续性。

其中，还包括一控制电路（未附图示），该控制电路电连接一流量计以及一电控阀；所述流量计用于检测所述清水区2流出的清水的流量，所述电控阀对应所述进水区4的进水口8设置，用于开启反冲洗并控制冲洗力度。

具体的，所述流量计可以对应出水管15设置；而所述电控阀能够控制停止向所述进水口8注入污水，转而将进水口8打开，由于该进水口8设于滤池下方，因此水流可以通过自重自动向下流淌进行反冲洗。

在过滤时，由于过滤区3中的过滤层11不断过滤污水积攒污物，并持续受到下方污水向上的压力，在长时间工作之后，过滤层11的过水能力将下降，进而导致清水区2的清水流出量下降；当所述流量计测得此时的清水流出量低于预设值时，可以理解为过滤层11的过水量下降，将通过控制电路控制开启反冲洗，当反冲洗一段时间之后，清水区2中的清水下降到一定位置时，可通过一液位传感器反馈信号给控制电路停止反冲洗。

其中，所述过滤区3及所述进水区4的侧部均设有一检修口17，以便停机检修时人员进出之用。

本实用新型的工作原理如下：本实用新型具有过滤和反冲洗两大功能；

过滤时，水流的流向是从下到上的，污水经由进水区4的进水口8流入进水管9（9A、9B）中，通过进水管9上的透水孔10流入进水区4，再经过下层滤板5进入过滤区3中，并经由由轻质弹性滤料颗粒组成的过滤层11进行过滤，过滤后的水通过上层滤板5进入清水区2中，并于清水区2的顶部溢流。

过滤时，本实用新型对水流具有五次分配，以达到水流的均布分配，提升过滤效果，这五次分配对应的结构分别是：

1、第一、第二进水管9的连接形式以及第二进水管9上均布透水孔10；

2、下层滤板5上均布数个滤水头6；

3、轻质弹性滤料颗粒组成的过滤层11；

4、上层滤板5上均布数个滤水头6；

5、具有齿形边16的溢流面13。

反冲洗时，水流的流向是从上至下的，即，通过清水区2的清水对过滤区3中由轻质弹性滤料颗粒组成的过滤层11进行向下地冲洗。冲洗时，过滤层11向下发生分散膨胀，过滤层11上积累的污物被冲洗脱离，携带污物的冲洗水经由下层滤板5上的水流通道7流入进水区4中，并经由进水管9和进水口8流出滤池，此时的进水管9和进水口8扮演了反冲洗出水通道的角色。

本实用新型的优点如下：