CN101869782B - 一种罐式过滤器滤料清洗装置 - Google Patents

Abstract

一种罐式过滤器滤料清洗装置，本发明将滤料承托板分割为辐状分布的若干通水区域，其间用辐板分隔，并在承托板下方增设一套装在中心管上，通水结构与其互补的挡水板；挡水板上设有冲洗通道，水力腔室、喷嘴等水力升降和旋转机构；挡水板与承托板、裙座之间分别设有导向定位棘齿和导向滑齿。打开冲洗水阀，布水器向上喷射水流使挡水板上升，并旋转一定角度与承托板贴合，封闭承托板只留一个通水区域，实现该区域滤料的高强度清洗。通过控制冲洗水阀的多次开闭，完成整个滤床的清洗。根据滤料的冲洗流速要求和过滤器器冲洗水流量，确定合理的分区数，可实现对各种滤料的最佳清洗效果。

Description

一种罐式过滤器滤料清洗装置

技术领域

本发明涉及一种罐式过滤装置，特别是罐式器中滤料的清洗装置。

背景技术

滤料是水处理中重要的过滤介质，起到截流杂质、去除有害物质、调节硬度的作用。在过滤装置工作一段时间后，滤料颗粒就会被沉淀物、吸附物、化学电化学反应物、有机体尸体所覆盖和堵塞，导致滤料逐渐失去水处理效能，且出水量逐渐降低，必须在经过一定时间或流量后对滤料进行冲洗和再生，才能恢复滤料性能，保证水处理装置持久稳定的出水能力和出水品质。

在家用、商用乃至小型工业终端水处理中，过滤装置往往是个封闭罐体，滤室是封闭的，装置体积也受到限制，且要求运行免维护、无噪声。这就对滤料的清洗方式产生了很大的限制，现有技术一般采用水源压力在罐内进行冲洗。由于水压、管径、装置耐压的限制，冲洗流量只能达到工作流量的2倍以内，冲洗、再生效果不尽人意，特别是对重型滤料根本不起作用。

现有技术应用在大型水处理中的搅拌、移出滤池清洗、大流量反洗等办法无法采用。

压力空气喷吹的办法，对气源压力、流量要求较高，气泵的尺寸较大，不仅增加了装置内部的复杂性，大幅增加成本，而且增大装置的体积和空间占用，产生较大噪声，还有装置爆裂的风险。

发明人申请的《一种水处理装置滤料清洗方法》发明专利，提出了一种通过改变冲洗流径，限制冲洗水过流断面，在常规冲洗流量下提高滤料的清洗水流速，满足各种滤料清洗再生要求的方法。本发明是该方法的具体实施，并在挡水板的水利驱动、自动控制方面提出了新的发明。

发明内容

为应用发明人提出的《一种水处理装置滤料清洗方法》，针对罐式过滤装置，本发明提出一种挡水板结构、驱动控制结构和与之相适应的改进的布水器结构，实现了挡水板的全水力驱动、冲洗过程及冲洗通道开闭的全自动控制。装置简洁，不增加额外的设施，不增加体积，全自动运行，实现最佳清洗效果。

本发明的技术方案是：

罐式过滤器滤，包括罐体、滤床、进水管、出水管、排污管，滤床由承托板和滤网分割，集水室或布水室设置在滤床下方，罐底上方，罐体断面一般是圆形，个别情况下是方形或其他多棱形。在罐底与滤床之间设立独立的集水室(当采用逆流过滤时为原水室、布水室)，滤床承托板的下侧面为平面，并周向交替均分为过水通道、挡水辐板两种功能区域，呈轮辐状，过水通道为网格状或密布孔洞的通水结构。挡水辐板为不通水结构，每一过水通道和相邻两挡水辐板的各一半构成一个冲洗子区域，对应一个冲洗相位。冲洗子区域数量n＝冲洗相位数＝过水通道的数量＝滤床断面面积×滤料清洗流速/冲洗水流量。

在承托板下设置一个套装在中心管上，能上下浮动、周向旋转的活动挡水板，挡水板上设置与承托板互补的过水通道和挡水辐板，并将其中一个挡水辐板镂空，与相邻过水通道连通为一体成为冲洗通道。这样当承托板与挡水板板侧面贴合时，转动挡水板到一定位置后，承托板上只有一个过水通道是打开的，其它过水通道被挡水板封闭。

挡水板材料比重或者挡水板经配重后的平均比重略大于水。以保证其在工过滤状态时下落到裙座，冲洗时在水力作用下升起，与承托板贴合。承托板与挡水板之间的密封通过以下三者中的1-3种组合实现：a、贴合面的平面度、光洁度；b、沿过过水通道外周在承托板下侧面、挡水板的上侧面设置的凸、凹槽对；c、沿承托板过水通道外周或挡水板挡水辐板内侧设置的软质密封环。

在挡水板下侧面设置以下四种水力驱动结构：

1、桶形空间，以形成水力作用腔室，在下部喷射水力驱动下，使挡水板上升。

2、在开口桶上径向向外设一与该腔室相通的冲洗布水管，其周向位置与冲洗通道相对应，在冲洗布水管上面向冲洗通道一侧设置一系列出水喷口，用于冲洗水的布水，并在布水的同时，产生反冲力，使挡水板旋转或保持在预定位置。

3、从桶内通向桶外，切向布置的若干喷嘴，利用反冲作用，驱动挡水板旋转。

4、在桶内设置水力叶片，从而形成水力叶轮，在水的冲击力作用下，驱动挡水板旋转。

其中3、4项是对第2项旋转驱动力的补充，根据由罐径等因素决定的旋转阻力以及第2项的旋转力矩是否足够，决定是否采用，在驱动力已经足够的情况下可不使用，否则，可选用其中的一项或两项，

布水器底部和侧面设有进出水逢，用于正常布水和集水，顶部设有若干垂直或螺旋向上的喷水管或一个整体的喷水环，喷出水流作用于上述桶形空间，对承托板产生向上冲力和周向旋转力。

挡水板下与桶体相连设有支撑群，用于承托挡水板。

在冲洗时，布水器顶部喷水管喷出的水力驱动挡水板上升并周向转动。冲洗水阀关闭后，挡水板自动向支撑裙座回落。

分别在承托板的下侧面和挡水板的上侧面，以一定的半径，沿周向设置与冲洗相位数相同、垂直于侧面、齿间分别向下和向上，成对配合的直角三角形导向定位棘齿，其斜边用于导向，垂直边用于定位。齿对数＝冲洗相位数＝n。为减小摩擦，运动顺畅，棘齿的“直角边”和“斜边”的形线，可以做成直线、折线或者曲线，齿面可以是曲面。

分别在挡水板和支撑裙座上，设置以一定的半径沿圆周排列，垂直方向互补的三角形导向滑齿对，其前坡用于挡水板下降时的导向，后坡用于挡水板上升时的导向和约束。齿对数＝冲洗相位数＝n。该齿对相对于前述导向定位齿向前偏移一定角度，该角度以360/(4n)为宜。为减小摩擦，运动舒畅，防止粘连，导向滑齿的前坡和后坡的形线，可以做成直线、折线或者曲线，齿面可以是曲面。

承托板导向定位齿尖与支撑裙座齿尖的垂直距离，小于挡水板上下齿尖间的垂直距离。

承托板、挡水板、支撑裙座间的这种导向定位结构，使挡水板的每次旋转上升，不会跨越相位(跳齿)并定位到预定相位；使其下降到位时向前移动一小的个角度，为下次上升前进到预定相位作好准备。

工作状态和正洗时，由于流量小于反冲洗，水的向上驱动力不足或者水流向下，在重力作用下，挡水板处于最下端，停靠在支撑裙座上，水流从其过水通道自由通过。

在反洗时，冲洗水阀打开后，水力驱动挡水板上升并旋转步进到预定相位后与承托板贴合，开放一个过水通道，关闭其它过水通道，对该冲洗子区域冲洗。

挡水板一次旋转的步进角＝冲洗子区域圆心角＝过水通道圆心角+挡水辐板圆心角＝360/n。

冲洗水阀关闭后，挡水板下降并向前移动一个角度，为下次步进作好准备。

通过每隔一定时间间歇开关冲洗水阀，逐次冲洗各冲洗子区域，直至完成全部滤料的清洗。

为防止死角，承托板上的挡水辐板的圆心角要小于过水通道圆心角。适当分配两者的比例，通过冲洗子区域水流的扩散作用，可以消除死角。

冲洗水通过过水扇面后将有一定程度扩散，滤料比重越大、形状越不规则、滤床越高扩散程度越大。大多数情况下重型滤料滤床的高度不显著高于罐体直径，沿滤床高度的平均扩散度一般不大于2。当滤床较高时，可在滤床内与承托板上的挡水辐板中轴相对应的位置加装垂直分隔板，以防扩散度太大，影响冲洗效果。分隔板高度应小于滤床高度，以减少滤料流化阻力，并防止分隔板阻挡滤料，造成滤床内滤料高度不均。

这样滤料冲洗水流速＝n*常规冲洗流速，即获得n倍的反冲洗水流量冲洗效果。

对工作流量2吨/小时、反冲洗流量4吨/小时的过滤器，当n＝12时，滤料获得的冲洗效果相当于48吨/小时这样一个巨大反冲洗流量的效果，足以满足目前最重型的滤料的彻底清洗要求。

附图说明

图1、一种罐式过滤器滤料清洗装置实例示意图

图2、实例中承托板的仰视图

图3、实例中挡水板的仰视图

图4、三角形定位棘齿对与三角形导向齿对周向展开图

具体实施方式

根据本发明思路和方法，可以设计出各种具体实施方案，这里给出的实施方式是示意性的较佳方案，旨在便于理解本发明，不是本发明的全部实施方式，不能用来限制本发明的范围。

如图1所示，在罐体1的罐底之上、重滤料滤床4下方设独立集水室8，滤床4与集水室8间用承托板6和滤网5分割，原水室2和排污口10位于罐体的上方。滤床3可以装填一种滤料，也可以是两种以上滤料分层装填，较重的(如石英砂、kdf)装填在下层，较轻的(如活性炭、树脂)装填在上层，依次装填。

如图2所示，以承托板6中心为圆点，以一定内、外半径沿圆周方向将承托板6均匀分割为2n个扇形区域，扇形区域分为两种，一种是实心的挡水辐板62，一种是空心的过水通道63，交替布置，呈轮辐形状。同种区域的扇形的圆心角相同，辐板62圆心角小于等于过水通道63圆心角，空心部分作为过水通道。每一过水通道及相邻的两个辐板的半幅构成一个清洗扇面，并对应一个清洗相位，共n个清洗相位，每一清洗扇面的圆心角＝过水通道圆心角+辐板圆心角＝360/n。

在承托板6与布水器14之间设置一个水力驱动圆型挡水板7，该挡水板设有套在中心管11上的轴套，可以中心管11为轴的可转动，可以沿中心管11和罐体1为滑道上下滑动，上下侧面亦呈轮辐状，过水扇型72圆心角小于承托板辐板62圆心角，辐板73圆心角大于承托板过水通道63圆心角，且其中一个辐板镂空，与相邻过水扇型连同为一体成为冲洗通道74。该挡水板的材料比重或经配重后的平均比重略大于水，上升到最高位置后其上侧与承托板6下侧严密贴合。承托板与挡水板之间的密封，可通过贴合面的平面度、光洁度保证，也可沿过水通道分别在承托板下侧面、挡水板的上侧面设置适当的凸、凹槽对，或设置软性密封环。

如图3所示，挡水板7的下侧面以一定半径和高度，设置开口向下的开口桶17，形成水力作用腔室18。在一定高度位置，从桶17的内侧通向外侧，切向布置数个喷管75。以轴套19为轴设置若干水利叶片20，形成水力叶轮。在开口桶17上径向向外设一与腔室18相通的冲洗布水管21，其周向位置与冲洗通道74相对应。在冲洗布水管21上面向冲洗通道74一侧设置一系列喷射出水口22。

喷射出水口22、水力叶轮20、喷管75对挡水板产生的旋转作用方向相同。根据具体情况，这三种水力旋转机制可单独使用其中的一种，或两种组合，或三种联用。

布水器14底部和侧面设有进出水缝15，顶部设有若干垂直(或螺旋)向上喷水管或一个整体的喷水环16。

如图4所示，在承托板6的下侧面和挡水板7的上侧面，以满足合理结构布局要求的适当的半径，沿周向设置与冲洗相位数相同、垂直于侧面、齿间分别向下和向上，成对配合的直角三角形棘齿12(沿圆周展开形状，三角形齿面的斜边不必须为直线，为减少配合摩擦力、使相互运动光顺，可设计成适当的曲线)。该棘齿12使挡水板7每次旋转上升过程中，转过一个相位角，停留在预定位置上，使承托板6上只有一个过水通道63处于开通状态，其它均关闭。

在挡水板环形止降承托裙座9上端和挡水板7下侧径向相同的位置，沿周向设置与冲洗相位数相同、垂直于侧面、齿间分别上和向下，成对配合的三角形导向滑齿13(沿圆周展开形状，所说“三角形”齿面的前坡和后坡可设计成适当的曲线，以减少配合摩擦力、滑动光顺，也不必为对称结构)。该导向滑齿13使挡水板每次下降到最低位置时，向前转动一个角度，为下次上升步进一个相位作好准备。

反冲洗时，打开进水阀，反洗水流从喷水管(或喷水环)16喷出推动挡水板7上升，同时腔室18内的水在压力作用下从喷嘴75、喷射出水口22射出，在水力叶轮20、喷嘴75喷射、喷射出水口22喷射的共同作用下，推动挡水板7旋转，在引导定位棘齿对12和导向齿对13的导向和约束下，挡水板7准确运转到预定位置(冲洗相位)，与承托板6贴合，封闭承托板6上其他过水通道，只留一个冲洗通道，对该相位上的滤料进行强力冲洗。

达到预定时间后，关闭进水阀，在重力作用下，挡水板7下降到支撑群座9，并在导向齿对13的作用下向前转动一个角度，为下冲洗下一相位作好准备。再次打开进水阀，挡水板7上升与承托板再次贴合，并旋转定位到下一冲洗相位，开始对该相位滤料的强力冲洗。反复这个过程n次后，完成全罐滤料的冲洗。

Claims (7)

1.一种罐式过滤器滤料清洗装置，包括罐体、滤床、进水管、出水管、排污管，滤床由承托板和滤网分割，集水室或布水室设置在滤床下方，罐底上方，其特征是：

a、滤床承托板的下侧面为平面，并周向交替均分为过水通道、挡水辐板两种功能区域，呈轮辐状，过水通道为网格状或密布孔洞的通水结构，挡水辐板为不通水结构，每一过水通道和其两边相邻的左挡水辐板的一半及右挡水辐板的一半三者构成一个冲洗子区域，对应一个冲洗相位；

b、在承托板下方设有圆盘形挡水板，该挡水板沿周向布置有与承托板成互补关系的过水通道和挡水辐板，可上下升降、可绕中心轴旋转，且其中一个辐板镂空，与相邻过水通道连通为一体成为冲洗通道；

c、挡水板的下侧面以一定半径和高度，设置向下开口的桶形结构，形成水力作用腔室，在开口桶上径向向外设一与该腔室相通的冲洗布水管，其周向位置与冲洗通道相对应，在冲洗布水管上面向冲洗通道一侧设置一系列出水喷口；

d、布水器底部和侧面设有进出水缝，顶部设有若干垂直或螺旋向上的喷水管或一个整体的喷水环；

e、在承托板的下侧面和挡水板的上侧面，以一定的半径，沿周向设置与冲洗相位数相同、垂直于侧面、齿尖分别向下和向上，成对配合的直角三角形棘齿；

f、在罐体底部设挡水板环形承托裙座，在该裙座上端面及挡水板下侧半径相同的位置，沿周向设置与冲洗相位数相同、垂直于侧面、齿尖分别向上和向下，成对配合的三角形导向滑齿。

2.根据权利要求1所述清洗装置，其特征在于：其罐体断面是圆形、方形或其他多棱形。

3.根据权利要求1所述清洗装置，其特征在于：在挡水板下侧的开口桶的底部位置，从桶的内侧通向外侧，切向布置数个喷管。

4.根据权利要求1所述清洗装置，其特征在于：以挡水板的轴套为轴，在开口桶内设置若干水力叶片，形成水力叶轮。

5.根据权利要求1所述清洗装置，其特征在于：承托板与挡水板之间所说的“直角三角形”齿对，其“斜边”和“直角边”是直线、曲线或折线。

6.根据权利要求1所述清洗装置，其特征在于：挡水板与支撑裙之间所说的“三角形”齿对，其齿面的前坡和后坡是直线、曲线或折线。

7.根据权利要求1所述清洗装置，其特征在于：承托板与挡水板之间的密封通过以下三者中的1-3种组合实现：a、贴合面的平面度、光洁度；b、沿过过水通道外周在承托板下侧面、挡水板的上侧面分别设置的凸、凹槽对；c、沿承托板过水通道外周或挡水板挡水辐板内侧设置的软质密封环。