采用软性纤维束改善水质的过滤方法及装置与流程

本发明涉及一种利用过滤材料来过滤水体中悬浮固体物质，并利用滤后清水联合充气来反冲洗过滤装置的方法和装置，属于环保领域。

背景技术：

建设城市河道清水工程，需要对城市河道进行净化修复，很多城市河道都存在水质污染，其来源主要有城市雨水径流、合流制管道溢流、大气降水、大气沉降以及沿岸污口违规排放等问题，因此需要对其进行物理生物修复，尤其是暴雨径流污水以及突发性高污染物进入水体时，需要快速高效的净化装置；且由于经济的迅猛发展及人类生活水平的提高，工业废水及生活污水导致自然河道及湖泊的污染日益严重，时常发生突发性严重污染事件，因此迫切需要快速高效灵活的净化装置迅速控制污染的进一步扩散。目前普遍采用强化混凝、臭氧/活性炭、生物预处理等工艺，尽管对河流的修复净化起到一定作用，可是存在一些问题，例如效果慢，费用高，操作过程复杂等。而过滤技术作为解决河道水污染问题的关键途径之一，能够短期快速的去除暴雨径流造成的河道突发性高悬浮固体污染物。本装置不仅可以用于城市河道水体污染的快速过滤，还可以用于自然河流湖泊的突发性污染治理。

传统的过滤材料如石英砂、无烟煤、果壳类等的过滤效率和截污容量已不能满足对城市河道快速高效的净化要求，近年来兴起的纤维软填料过滤方法是过滤技术的重大进步，纤维滤料的使用为改变滤料的形状与特性起到了至关重要的作用。由于纤维是一种直径达微米级微细、有一定强度的软性丝状填料，其在滤层布置时有多种方式和工艺手段，本发明选择一种通过竖向悬挂纤维束，由充气施压机构横向挤压纤维束来缩小纤维的空隙进而过滤污水中的悬浮固体颗粒，具有水质修复速度快，操作方便，结构合理，成本低廉，可靠性高的特点，尤其对于突发性高污染物水流提供一种快速、高效低成本的过滤方法和装置。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种采用软性纤维束改善水质的过滤方法及装置。该方法以深层过滤为原理，利用核心材料为新型软性过滤材料纤维束制成的过滤装置，对污染水体进行快速高效的过滤。该装置可放置于城市河道岸边，当遇到暴雨径流以及突发性高污染物进入河道水体时，以使污染水体通过过滤装置达到净化作用。该装置的结构原理为：纤维束竖向悬挂于过滤装置中，通过充气施压机构横向挤压纤维束以使纤维束被压缩，因此纤维束空隙变小，当原水进入过滤装置中通过被压实的纤维束时，水体中的悬浮固体物质被截留下来，水体得到净化。水流垂直纤维束方向流动。当该装置用来改善河道水质时，可依据河道水文数据，设置不同的体积，依据水质情况及处理目标，选择纤维束的布置密度，并可针对河道不同时期的水质水量变化，选择河道的布置位置，以达到快速高效的水体净化效果。

本发明是采用如下技术方案实现的：

一种采用软性纤维束改善水质的过滤方法，采用软性纤维束作为过滤材料对水体进行过滤，通过施压机构压缩纤维束使其孔隙率变小，从而截留原水体中的悬浮固体等颗粒污染物，使水体得到净化；反冲洗纤维束材料时解除对其压缩，使纤维束呈蓬松状态进行反冲洗。

利用软性过滤材料纤维束，竖向悬挂于装置中；纤维束竖向悬挂于过滤装置中，上端由纤维束固定环悬挂于纤维束悬吊杆上，下端连接于过滤装置的固定板；过滤时，由过滤装置中充气施压机构横向挤压纤维束一侧的粗孔网，纤维束被压实进行过滤过程，过滤结束后反充洗时，充气施压机构放气，纤维束呈蓬松状态。

本发明采用软性纤维束改善水质的过滤装置，装置包括外壁，排水堰，由纤维束材料过滤层、粗孔网和细孔网构成的过滤单元和对纤维束的充气施压机构；从原水侧至净水侧在纤维束悬吊杆上依次设置移动粗孔网、移动细孔网、纤维束材料、固定细孔网和固定粗孔网；两个固定粗孔网之间形成清水廊道，清水廊道中设置有廊道支撑孔板，并且设置有清水出水口；两个移动粗孔网之间设置为原水廊道，原水廊道中设置有充气施压机构；清水廊道和原水廊道中均设置有反冲洗进水口，且各进出水口均连接带有阀门的进出水管；滑动轨道通过纤维束固定环与过滤单元连接。

所述的过滤装置中，由多个清水廊道和原水廊道组成，清水廊道和原水廊道间隔排列。

所述充气施压机构为橡胶袋或充气弹簧。

当原水流量大或难以过滤时，可加装多台装置或根据水体污染状况适当调整装置尺寸和过滤单元数量，可调节性大。

本发明装置的使用方法，当过滤开始时，首先关闭反冲洗出水管上的阀门，打开清水出水管上的阀门，通过充气施压机构充气，挤压移动粗孔网、移动细孔网一起向纤维束方向移动，使纤维束呈压实状态；原水通过装置的排水堰进入过滤装置中，流到装置的原水廊道，然后水体依次通过移动粗孔网、移动细孔网、纤维束、固定细孔网、固定粗孔网进行过滤；水流横向通过压实的纤维束时，由于纤维束的空隙被压小，水流中的悬浮固体被截留下来，水质得到净化，完成过滤过程；过滤后的水体通过清水廊道流至装置的清水出水口通过清水出水管排出过滤装置。

本发明的反冲洗方法根据进水的方法不同说明如下：

多次过滤后，需要对过滤材料纤维束进行反冲洗的方法是，使充气施压机构放气，使移动粗孔网、移动细孔网、纤维束处于放松状态；关闭清水出水管上的阀门，打开反冲洗出水管上的阀门，反冲洗水从清水廊道进入，通过和过滤过程进水相反的方向通过过滤装置，通过清水廊道，再依次通过固定粗孔网、固定细孔网、纤维束、移动粗孔网、移动细孔网，进入原水廊道；使粘附在纤维束上污染物及藻类被冲洗下来，迅速恢复纤维束的过滤能力。

多次过滤后，需要对过滤材料纤维束进行反冲洗的方法是，使充气施压机构放气，使移动粗孔网、移动细孔网、纤维束处于放松状态；关闭清水出水管上的阀门，打开反冲洗出水管上的阀门，反冲洗水直接从原水廊道的反冲洗进水口进入，逐渐充满整个装置，冲洗水流入排水堰后排出装置，使粘附在纤维束上污染物及藻类被冲洗下来，迅速恢复纤维束的过滤能力。

本发明的有益效果是，利用软性材料纤维束竖向悬挂于装置中对水体进行过滤作用，尤其是对于暴雨径流量大和突发性高污染物流入的河道水体，本发明装置能够通过压实的纤维束过滤上述水体中的大量悬浮固体物质，达到高效快速的过滤净化效果，本装置的过滤材料可以通过反冲洗使其多次重复使用，并且滤后的清水可作为反冲洗水源，因此不用再次提供水源；而为压实过滤材料纤维束的充气施压机构和反冲洗所用气体可以用同一台空压机间歇分别提供，具有可观的经济效益。因此，本发明为水体过滤净化提供了一种高效，快速，低成本易操作的净化装置及方法。

附图说明

图1：水质过滤装置示意图；

图2：多过滤单元示意图；

图3：图2中a部分过滤单元局部放大图；

其中：

1—排水堰，2—原水廊道，3—清水廊道，4—廊道支撑孔板，5—充气施压机构，6—反冲洗进水口，7—清水出水口，8—移动粗孔网，9—移动细孔网，10—纤维束，11—固定细孔网，12—固定粗孔网，13—纤维束固定环，14—滑动轨道，15—反冲洗进水管，16—清水出水管，17—阀门，18—装置外壁。

具体实施方式

如图1、2、3所示的水质过滤装置，本装置以可压缩性物料深层过滤为原理，设置过滤装置，使污水通过装置进行过滤。

实施例1

如附图1所示，装置包括排水堰1，外壁18，由纤维束材料过滤层10、粗孔网和细孔网构成的过滤单元和对纤维束的充气施压机构5；从原水侧至净水侧在纤维束悬吊杆上依次设置移动粗孔网8、移动细孔网9、纤维束材料10、固定细孔网11和固定粗孔网12；两个固定粗孔网12之间形成清水廊道3，清水廊道3中设置有廊道支撑孔板4，并且设置有清水出水口7；两个移动粗孔网8之间设置为原水廊道2，原水廊道2中设置有充气施压机构5；清水廊道3和原水廊道2中均设置有反冲洗进水口6，且各进出水口均连接带有阀门17的进出水管；滑动轨道14通过纤维束固定环13与过滤单元连接。

过滤开始时，首先关闭反冲洗出水管15上的阀门17，打开清水出水管16上的阀门17。污水由装置的上端的排水堰1进入装置的原水廊道2，然后通过纤维束过滤单元，通过对充气施压机构5充气挤压移动粗孔网8、移动细孔网9、纤维束10，使纤维束10处于被压实状态，进水通过被压实的纤维束10过程中，悬浮固体物质被截留下来，原水水质得到净化，然后通过清水廊道流至过滤装置的清水出水口7由清水出水管16排出装置。移动粗孔网8和移动细孔网9一方面支撑过滤材料纤维束10，同时防止纤维束10在压实过程中被挤出至廊道，固定细孔网11和固定粗孔网12也起到相同的作用。

过滤过程结束后对过滤材料纤维束10进行反冲洗。该过程中通过对充气弹簧5的放气使纤维束10呈蓬松状态，由滑动轨道14连接纤维束固定环13来带动移动粗细孔网和纤维束的移动。关闭清水出水管16上的阀门17，打开反冲洗出水管15上的阀门17，使用过滤后的出水作为反冲洗水，反冲洗水由反冲洗进水管15从反冲洗进水口6进入过滤装置，水流方向与过滤过程相反，即通过清水廊道3，再依次通过固定粗孔网12、固定细孔网11、纤维束10、移动细孔网9、移动粗孔网8，进入原水廊道2，逐渐充满整个装置，然后流入排水堰1后排出装置。

实施例2

本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于在反冲洗过程中，利用气泵在蓬松状态下的纤维束10间鼓气，对纤维束10进行气水合洗。

具体流程如下：该过程中通过对充气施压机构5的放气使纤维束10呈蓬松状态，由滑动轨道14连接纤维束固定环13来带动移动粗细孔网和纤维束的移动。关闭清水出水管16上的阀门17，打开反冲洗出水管15上的阀门17，使用过滤后的出水作为反冲洗水，反冲洗水由反冲洗进水管15从反冲洗进水口6进入过滤装置，水流方向与过滤过程相反，即通过清水廊道3，再依次通过固定粗孔网12、固定细孔网11、纤维束10、移动细孔网9、移动粗孔网8，进入原水廊道2。与此同时，用气管连接气泵，在蓬松状态下的纤维束10的间隙中鼓气，在气泡聚散和水力冲洗过程中，纤维束处于不断抖动状态，在水力和上升气泡的作用下，使纤维束10被清洗而得以再生。逐渐充满整个装置，然后流入排水堰1后排出装置。当河道内突然发生藻类爆发时，可以利用该发明装置进行快速过滤处理，而从河道中抽吸上来的藻水混合物具有一定粘附性。因此当过滤藻类时，可进行该气水混合反冲洗过程，更好的冲洗掉粘附在纤维束10上的藻类，迅速恢复纤维束10的过滤能力。

实施例3

本实施例与实施例1基本相同，如图1所示，不同之处在于粗细孔网层数和目数。

具体流程如下：使用多层移动粗孔网8和多层移动细孔网9，并设置多个孔网目数梯度。河水进入后，通过纤维束过滤单元，通过对充气施压机构5充气挤压移动粗孔网8、移动细孔网9、纤维束10，使纤维束10处于被压实状态，进水通过被压实的纤维束10过程中，悬浮固体物质被截留下来，原水水质得到净化，然后通过清水廊道3流至过滤装置的出水口7通过清水出水管16排出过滤装置。遇到严重藻类爆发情况时，大量藻类的粘附会使纤维束10迅速堵塞，反冲洗过程进行困难，反冲洗时间大大增加。此时可增加移动粗孔网8、移动细孔网9层数，或更换目数更高的移动粗孔网8、移动细孔网9，类似粗格栅，在对纤维束10施压的过程中还可以提前拦截部分藻类，提高出水水质，从而可以更好的截流杂质并缓解纤维束10的反冲洗困难。

实施例4

本实施例与实施例1基本相同，如图2所示，不同之处在于清水廊道3和原水廊道2的数量。

具体流程如下：当装置内设置多个清水廊道3和原水廊道2时，原水从排水堰1进入装置所有的原水廊道2，通过过滤单元，原水水质得到净化，然后通过清水廊道流至过滤装置的清水出水口7由清水出水管16排出装置。

反冲洗过程与实施例1相同，经过和过滤过程进水相反的方向，反冲洗水由装置的各个反冲洗进水管15进入反冲洗进水口6，进入各个清水廊道3，然后经过过滤单元进入原水廊道2，逐渐充满整个装置，然后流入排水堰1后排出装置。

本发明公开和提出的采用软性纤维束改善水质的过滤方法，本领域技术人员可通过借鉴本文内容，适当改变条件路线等环节实现，尽管本发明的方法和制备技术已通过较佳实施例子进行了描述，相关技术人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文所述的方法和技术路线进行改动或重新组合，来实现最终的制备技术。特别需要指出的是，所有相类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，他们都被视为包括在本发明精神、范围和内容中。