污水过滤器及污水站过滤系统的制作方法

本发明属于污水处理技术领域，更具体地说，是涉及一种污水过滤器及污水站过滤系统。

背景技术：

在工业生产和日常生活中分别会产生较多的生产污水和生活污水，生产污水和生活污水需要进行过滤处理才能够进行排放，否则会严重影响空气环境，进而影响人体健康。

通常，会在工业生产或日常生活等场所配置污水站，污水站使用污水过滤器对污水进行处理。污水过滤器中放置有滤料，滤料可以对污水进行充分地过滤，为了保持滤料的过滤效果，在经过一段时间的污水处理后，需要对滤料进行反冲洗，使滤料重新具有高效的过滤效果。

传统的污水过滤器大都采用石英砂过滤器，但是，在反冲洗后，滤料重新分布导致过滤效果较差。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种污水过滤器及污水站过滤系统，旨在解决传统的污水过滤器在反冲洗后，滤料重新分布导致过滤效果较差的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种污水过滤器，包括：罐体；多个粒径不同的滤料层，自下而上地设于所述罐体内；多个承托栅格板，对应设于每个所述滤料层的下方；挡料栅格板，设于顶部所述滤料层的上方；以及多个搅料机构，沿所述罐体的径向设置，且对应多个所述滤料层设置。

进一步地，所述搅料机构包括：旋转驱动件，设于所述罐体外；中间板，设于所述罐体内，且与所述旋转驱动件连接；以及多个搅拌杆，均匀地设于所述中间板，且沿所述罐体的径向设置。

进一步地，多个所述搅拌杆均为伸缩套杆，所述搅料机构还包括对应多个所述伸缩套杆设置的伸缩驱动件，所述伸缩驱动件密封设于所述中间板。

进一步地，所述伸缩套杆包括：外层空心杆，固定于所述中间板；以及至少一个内层空心杆，嵌套于所述外层空心杆内，当所述内层空心杆设有多个时，多个所述内层空心杆依次嵌套，每个所述内层空心杆分别与一个所述伸缩驱动件连接。

进一步地，所述旋转驱动件与所述中间板通过转轴连接，所述转轴与所述罐体密封连接，且所述转轴与所述罐体之间设有减震件。

进一步地，所述罐体内壁设有与所述中间板相匹配的容置槽，所述容置槽具有限制所述中间板偏移的阻挡部。

进一步地，每个所述承托栅格板均设有振动器，所述振动器与所述搅料机构在空间上彼此分离。

进一步地，所述滤料层选用无定型硅铝酸盐制成的活性滤料，多个所述滤料层的滤料直径自下而上地呈减小趋势。

进一步地，所述滤料层自下而上地设有三层，分别定义为第一滤料层、第二滤料层和第三滤料层，所述第一滤料层的滤料直径为2.0mm-4.0mm，所述第二滤料层的滤料直径为1.0mm-2.0mm，所述第三滤料层的滤料直径为0.4mm-1.0mm。

本发明提供的污水过滤器至少具有以下技术效果：与传统技术相比，本发明提供的污水过滤器，在罐体内设有多个粒径不同的滤料层，能够对污水进行充分地过滤处理，在每个滤料层的下方设有承托栅格板，能够阻止相邻的滤料层在反冲洗时发生混层现象，在顶部滤料层的上方设有挡料栅格板，能够阻止滤料层在反冲洗时漏料，通过在每个滤料层中设置搅料机构，能够使多个滤料层在反冲洗时颗粒分布更加均匀，不会出现堆积板结等不良现象，减少在反冲洗时滤料层混层分布不均匀导致缝隙不均匀而影响过滤效果的情况，保证每个滤料层在反冲洗前后均处于初始分布状态，进而有效地保证过滤效果。

本发明还提供一种污水站过滤系统，包括：多个并联设置的如上任一实施例所述的污水过滤器。

本发明提供的污水站过滤系统采用如上实施例所述的污水过滤器，至少具有以下技术效果，与传统技术相比，本发明提供的污水站过滤系统，在罐体内设有多个粒径不同的滤料层，能够对污水进行充分地过滤处理，在每个滤料层的下方设有承托栅格板，能够阻止相邻的滤料层在反冲洗时发生混层现象，在顶部滤料层的上方设有挡料栅格板，能够阻止滤料层在反冲洗时漏料，通过在每个滤料层中设置搅料机构，能够使多个滤料层在反冲洗时颗粒分布更加均匀，不会出现堆积板结等不良现象，减少在反冲洗时滤料层混层分布不均匀导致缝隙不均匀而影响过滤效果的情况，保证每个滤料层在反冲洗前后均处于初始分布状态，进而有效地保证过滤效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一实施例提供的污水过滤器的结构示意图；

图2为本发明一实施例中搅料机构的局部示意图；

图3为本发明一实施例中搅料机构与罐体的局部示意图；

图4为本发明一实施例污水站过滤系统的结构示意图。

图中：

100、污水过滤器110、罐体120、滤料层

122、第一滤料层124、第二滤料层126、第三滤料层

130、承托栅格板140、挡料栅格板150、搅料机构

151、旋转驱动件152、中间板153、搅拌杆

154、伸缩套杆155、伸缩驱动件156、外层空心杆

157、内层空心杆158、转轴159、减震件

160、固定架161、容置槽162、阻挡部

170、振动器200、污水站过滤系统210、过滤进水阀门

220、第一过滤出水阀门230、第二过滤出水阀门240、反洗进水阀门

250、反洗出水阀门

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”、“固定”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中元件。当一个元件被认为是“连接于”、“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。当一个元件被认为是“设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中元件。“多个”指两个及以上数量。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。

请一并参阅图1至图4，现对本发明实施例提供的污水过滤器100及污水站过滤系统200进行说明。

请参阅图1至图3，本发明实施例提供了一种污水过滤器100，包括：罐体110；多个粒径不同的滤料层120，自下而上地设于罐体110内；多个承托栅格板130，对应设于每个滤料层120的下方；挡料栅格板140，设于顶部滤料层120的上方；以及多个搅料机构150，沿罐体110的径向设置，且对应多个滤料层120设置。

需要说明的是，本发明实施例中，所提到的“上方”、“下方”、“自下而上”是以污水过滤器100在常规使用放置姿态下的描述方式，目的在于体现多个构件之间的实质位置关系，当改变放置姿态时，多个构件之间的实质位置关系并不会改变。

具体地，罐体110可以采用环氧聚酯涂层碳钢，罐体110具有位于顶部的进水口和位于底部的出水口，共同构成过滤和反洗的通道。在罐体110内的顶部设有布水管，布水管具体可以是旋转式的，能够实现均匀的过滤效果，当然，也可以是固定式的。同样地，在罐体110内的底部设有布水管，布水管具体可以是旋转式的，能够实现均匀的过滤效果，当然，也可以是固定式的。可以理解的是，布水管也可以用滤水帽代替，滤水帽根据滤料层120的滤料直径选择，具有一定的精度，能够控制在反洗时出水更加均匀，保证滤料层120被清洗干净，对于滤水帽的数量不做限制，例如，对于罐体110规格为φ3.6×4.0m，可以设置540个滤水帽。为避免反洗滤料丢失，顶层滤料层120至顶部布水器之间的距离大于等于0.8米。

多个粒径不同的滤料层120能够对污水进行充分地过滤处理，相对于传统单一粒径的石英砂滤料层120，过滤效果更好。承托栅格板130和挡料栅格板140共同将多个滤料层120分隔开，能够防止在过滤和反洗过程中多个滤料层120发生混层现象，避免在过滤和反洗过程中出现漏料情况，进而使得在反洗之后多个滤料层120之间的缝隙不变，保证初始分布状态，有效地保证过滤效果。承托栅格板130和挡料栅格板140的孔径根据滤料层120的滤料直径确定，以满足挡料要求为准。

在此基础上，多个滤料层120在上下方向上不会发生彼此混层的现象。考虑到每个滤料层120在反洗过程中会出现分布不均匀、清洗不干净的情况，在罐体110的径向上，每个滤料层120均设有搅料机构150，能够对每个滤料层120进行搅拌，使得每个滤料层120颗粒分布更加均匀，清洗更加干净。相对于传统仅在顶部设置搅拌叶片的方式，搅拌范围更大，搅拌效果更好。

本发明实施例提供的污水过滤器100至少具有以下技术效果：与传统技术相比，本发明实施例提供的污水过滤器100，在罐体110内设有多个粒径不同的滤料层120，能够对污水进行充分地过滤处理，在每个滤料层120的下方设有承托栅格板130，能够阻止相邻的滤料层120在反冲洗时发生混层现象，在顶部滤料层120的上方设有挡料栅格板140，能够阻止滤料层120在反冲洗时漏料，通过在每个滤料层120中设置搅料机构150，能够使多个滤料层120在反冲洗时颗粒分布更加均匀，不会出现堆积板结等不良现象，减少在反冲洗时滤料层120混层分布不均匀导致缝隙不均匀而影响过滤效果的情况，保证每个滤料层120在反冲洗前后均处于初始分布状态，进而有效地保证过滤效果。

对于搅料机构150的具体组成不做限制，请参阅图1至图3，作为一种具体实施方式，搅料机构150包括：旋转驱动件151，设于罐体110外；中间板152，设于罐体110内，且与旋转驱动件151连接；以及多个搅拌杆153，均匀地设于中间板152，且沿罐体110的径向设置。本实施例中，在罐体110外设有固定架160，旋转驱动件151固定在固定架160上，并且，在旋转驱动件151和固定架160之间设有减震组件，减震组件具体可以是减震弹簧、减震垫片等。旋转驱动件151具体可以是驱动电机。

旋转驱动件151与中间板152彼此连接，旋转驱动件151能够驱动中间板152旋转，中间板152所在的面沿罐体110的高度方向设置，根据罐体110的形状，可以调整中间板152的形状，当罐体110的横截面为圆形时，中间板152可以是平面，也可以是曲面。

多个搅拌杆153均匀地设于中间板152，搅拌杆153相对于传统的搅拌叶片，占用空间更小，能够减少对过滤和反洗过程的不良影响，保证水流更加顺畅。搅拌杆153的延伸方向平行于罐体110的径向，旋转驱动件151带动中间板152旋转，进而带动搅拌杆153旋转。可以理解的是，搅拌杆153在搅拌过程中，不会在空间上干涉承托栅格板130或挡料栅格板140。考虑到多个搅拌杆153对于罐体110径向位置的不同，可以将多个搅拌杆153设置为不同长度的。

进一步地，请参阅图2，多个搅拌杆153均为伸缩套杆154，搅料机构150还包括对应多个伸缩套杆154设置的伸缩驱动件155，伸缩驱动件155密封设于中间板152。本实施例中，伸缩驱动件155具体可以是气缸、电缸等，能够使伸缩套杆154实现伸缩效果。伸缩驱动件155密封设于中间板152的表面或内腔中，可以自备电池，或者外接电线，当外接电线时，电线可以从连接中间板152与旋转驱动件151的转轴158上一同穿设在罐体110壁厚方向，具体而言，可以在转轴158上设置开孔以使电线穿出，可靠性和密封性更好。

伸缩套杆154相对于固定套杆，具有使用方式的多样性。当过滤时，可以使伸缩驱动件155带动伸缩套杆154缩回至较短状态，避免对过滤过程的水流产生不良影响；当反洗时，可以使伸缩驱动件155带动伸缩套杆154伸出至较长状态，起到搅拌作用。

更进一步地，请参阅图2，伸缩套杆154包括：外层空心杆156，固定于中间板152；以及至少一个内层空心杆157，嵌套于外层空心杆156内，当内层空心杆157设有多个时，多个内层空心杆157依次嵌套，每个内层空心杆157分别与一个伸缩驱动件155连接。本实施例中，对伸缩套杆154的具体组成进行举例说明，但不限于此。外层空心杆156和多个内层空心杆157为依次嵌套的配合方式，当拉伸内层空心杆157时，能够使外层空心杆156和内层空心杆157组合成较长的搅拌长度，当拉回内层空心杆157时，能够使内层空心杆157缩回至外层空心杆156组合成较短的搅拌长度，增加了搅拌长度的多样化，根据拉伸距离，能够匹配不同尺寸的罐体110。可以理解的是，内层空心杆157与外层空心杆156之间的缝隙以及相邻内层空心杆157之间的缝隙小于滤料直径，不会发生堵塞情况。

当内层空心杆157设有一个时，内层空心杆157与伸缩驱动件155连接，该伸缩驱动件155可以对应驱动不同伸缩套杆154的内层空心杆157，也可以不同的伸缩套杆154配置不同的伸缩驱动件155。当内层空心杆157设有多个时，每个内层空心杆157均对应一个伸缩驱动件155，可以根据罐体110的尺寸，选择性地拉伸内层空心杆157的个数和长度，同样地，不同的伸缩套杆154可以配置不同的伸缩驱动件155，也可以同一阶梯的内层空心杆157共用同一伸缩驱动件155。

为了使旋转驱动件151和中间板152实现连接，请参阅图3，作为一种具体实施方式，旋转驱动件151与中间板152通过转轴158连接，转轴158与罐体110密封连接，且转轴158与罐体110之间设有减震件159。本实施例中，转轴158穿设在罐体110壁厚方向，转轴158与罐体110之间采用轴承、双密封圈、迷宫槽等方式实现密封连接，防止水流外泄。同时，考虑到转动引起罐体110震动的情况，在转轴158与罐体110之间还设有减震件159，减震件159具体采用减震垫、减震圈等方式，保证罐体110的稳定性。

为了减少搅料机构150的晃动，请参阅图3，作为一种具体实施方式，罐体110内壁设有与中间板152相匹配的容置槽161，容置槽161具有限制中间板152偏移的阻挡部162。本实施例中，在罐体110内壁设有容置槽161，容置槽161具有阻挡部162，能够避免中间板152在转动中的周向晃动性，避免中间板152来回抖动。阻挡部162具体为容置槽161槽壁所形成，阻挡中间板152朝向罐体110中心移动。在容置槽161中也可以设置导轨，中间板152与导轨配合，能够提高旋转的稳定性。

为了避免滤料粘连在承托栅格板130上，请参阅图1，作为一种具体实施方式，每个承托栅格板130均设有振动器170，振动器170与搅料机构150在空间上彼此分离。本实施例中，振动器170可以自备电池或外接电线，振动器170通过焊接、螺纹连接、卡接、线扎等方式锁紧固定在承托栅格板130上，通过振动的方式将粘连在承托栅格板130上的滤料抖散抖掉。振动器170和搅料机构150在空间上彼此分离，振动器170可以辅助搅料机构150，保证颗粒更加均匀，避免板结堆积。

考虑到传统的石英砂滤料反洗缝隙大、不均匀的情况，作为一种具体实施方式，滤料层120选用无定型硅铝酸盐制成的活性滤料，多个滤料层120的滤料直径自下而上地呈减小趋势。本实施例中，滤料层120选用特定的无定型硅铝酸盐制成，经过处理达到最佳粒径和形状，经过高温表面激活和化学活化处理，并使表面积增加到碎玻璃或砂粒的300倍以上，其大表面积被永久带负电荷(zeta电位)，可以静电吸附有机物和小颗粒，具有生物抗性、自消毒性和颗粒均匀性，能够防止虫洞、生物淤积污染和板结，具有亲水憎油特性，有效解决滤料板结、短流问题，无需重新激活，寿命长，寿命至少是砂粒的四倍，使用年限约8-10年，运行成本低，过滤更加稳定和高效。

在更换该活性滤料后，当罐体110规格为φ3.6×4.0m时，过滤速度为15m/h，反洗速度为45-50m/h。该活性滤料的色度大于98％绿色，在50％滤床膨胀下，100小时反洗时长内磨损率小于1％。多个滤料层120的滤料直径自下而上地呈减小趋势，能够保证过滤效果更好，反洗恢复初始状态效果也更好。

进一步地，滤料层120自下而上地设有三层，分别定义为第一滤料层122、第二滤料层124和第三滤料层126，第一滤料层122的滤料直径为2.0mm-4.0mm，第二滤料层124的滤料直径为1.0mm-2.0mm，第三滤料层126的滤料直径为0.4mm-1.0mm。本实施例中，以滤料层120为三层进行举例说明，还可以视实际情况设置不同层数和粒径。第一滤料层122的滤料直径为2.0mm-4.0mm，填充高度为150mm，重量为1.51t，体积为1.21m³，密度为1.22kg/l；第二滤料层124的滤料直径为1.0mm-2.0mm，填充高度为150mm，重量为1.51t，体积为1.21m³，密度为1.22kg/l；第三滤料层126的滤料直径为0.4mm-1.0mm，填充高度为1200mm，重量为12.06t，体积为9.65m³，密度为1.25kg/l，过滤精度大于95％。如此设置，能够保证反洗之后多个滤料层120颗粒分布更加均匀，缝隙分布规律保持初始分布状态，保证过滤效果。

请参阅图4，本发明实施例还提供了一种污水站过滤系统200，包括：多个并联设置的如上任一实施例所述的污水过滤器100。对于污水过滤器100的数量不作限制，可以是三个、四个、五个等。

每个污水过滤器100的外部均设有过滤进水阀门210、过滤出水阀门、反洗进水阀门240和反洗出水阀门250，上述阀门均为电动阀门。多个污水过滤器100在过滤进水阀门210一侧连通有用于收集反洗出水的沉淀池，在过滤出水阀门一侧连通有用于收集过滤出水的吸水井和中转池，吸水井和中转池并联设置，分别通过并联设置的第一过滤出水阀门220和第二过滤出水阀门230连通至污水过滤器100。当然，还可以设置或包括其他处理池。

本发明实施例提供的污水站过滤系统200采用如上实施例所述的污水过滤器100，至少具有以下技术效果，与传统技术相比，本发明实施例提供的污水站过滤系统200，在罐体110内设有多个粒径不同的滤料层120，能够对污水进行充分地过滤处理，在每个滤料层120的下方设有承托栅格板130，能够阻止相邻的滤料层120在反冲洗时发生混层现象，在顶部滤料层120的上方设有挡料栅格板140，能够阻止滤料层120在反冲洗时漏料，通过在每个滤料层120中设置搅料机构150，能够使多个滤料层120在反冲洗时颗粒分布更加均匀，不会出现堆积板结等不良现象，减少在反冲洗时滤料层120混层分布不均匀导致缝隙不均匀而影响过滤效果的情况，保证每个滤料层120在反冲洗前后均处于初始分布状态，进而有效地保证过滤效果。

请参阅图4，本发明实施例还提供了一种污水站过滤系统的过滤工艺，使用如上实施例所述的污水站过滤系统，包括以下步骤：

设定每个污水过滤器的工作运行时间，每次运行单个污水过滤器，多个污水过滤器依次交替自动循环运行；其中，每个污水过滤器在工作运行时间内包括至少一组的正常运行工序和反洗运行工序。

如此设置，可以保证过滤效果和反洗效果，在时间上分割开，具有过渡和缓冲作用。

以污水站过滤系统包括三个污水过滤器为例，进行说明。

三个污水过滤器正常运行一个，当1号污水过滤器运行8小时后，自动运行2号污水过滤器，2号污水过滤器运行8小时后，自动运行3号污水过滤器，以此方式循环运行。

阀门控制方式：

a、所有电动阀门均处于关闭状态，人工手动开启提升泵；

b、运行1号污水过滤器：全开过滤进水阀门210、第一过滤出水阀门220、第二过滤出水阀门230，此时1号污水过滤器正常运行，运行4小时。

c、反冲洗：1号过滤器运行4小时后，对其进行反冲洗，全关过滤进水阀门210、第一过滤出水阀门220、第二过滤出水阀门230，全开反洗进水阀门240、反洗出水阀门250，反冲洗时间暂定为20分钟。

d、第二次运行1号过滤器，全关反洗进水阀门240、反洗出水阀门250，全开过滤进水阀门210、第一过滤出水阀门220、第二过滤出水阀门230，1号污水过滤器正常运行，运行4小时。

e、再次对1号污水过滤器反冲洗，全关过滤进水阀门210、第一过滤出水阀门220、第二过滤出水阀门230，全开反洗进水阀门240、反洗出水阀门250，反冲洗时间暂定为20分钟。

f、运行2号污水过滤器，阀门控制方式与1号污水过滤器相同。

g、运行3号污水过滤器，阀门控制方式与1号污水过滤器相同。

为保证反洗效果，反洗水流量为420m³/h，运行最大压力为1-10bar，反洗进口压力为0.9bar；反洗水可以为过滤后的净水。控制系统中有对反洗时间时长设置选项，时长可调节，例如2-10分钟，15-30分钟等。

可以理解的是，在过滤工艺中，可以采用手动激活、定时激活、压差激活三种方式启动反洗程序。手动激活：当污水过滤器进出水口压差达未到设定值，也未达到过滤时间，通过控制面板的手动按钮激活反洗程序，关闭过滤进水，同时反洗进水和排污管打开。定时激活：当进出水口压差达未到设定值0.5bar，但已达到过滤时间，反洗程序被激活，关闭进水，同时反洗进水和排污管打开，此数值建议可调节，并设置可取消。压差激活：当进出水口压差达到设定值，反洗程序被激活，关闭进水，同时反洗进水和排污管打开，通常设置压差为0.5bar，此数值建议可调节，并设置可取消。

任何一种方式激活反洗程序，当反洗结束时，反洗进水和排污管关闭的同时打开过滤进水。并且，压差激活和定时激活两种激活方式遵循优先原则，即满足任何一个条件就可激活反洗程序。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。