CN102847352A - 一种同步过滤反冲洗水处理方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种同步过滤反冲洗水处理装置及方法，过滤罐安装在支撑架上，其特征在于：过滤罐下部接入进水管及配水器，配水器下方设置砂分配器，过滤罐内放置滤料，过滤罐上部设置有出水槽及排水管；过滤罐底部设有贮砂斗，贮砂斗外接出输砂管及提砂泵；过滤罐上部安装有反冲洗室，输砂管接入反冲洗室，反冲洗水、进气对提砂进行砂水分离，洁净砂进入洁砂室，并落入滤料层，分离反冲洗污水由反冲洗管排出过滤罐外。本发明采用废水向上流过滤方式，过滤罐内截污量最大滤料层位于整个滤层下部，下层砂下落，通过提砂，置换清洗方便，过滤、反冲洗同步运行，实现了过滤装置的连续运行，提高滤层截污能力和工作效率，降低能耗和成本。

Description

一种同步过滤反冲洗水处理方法及其装置

技术领域

本发明属于水处理技术领域。涉及一种水处理过滤装置及处理工艺，特别是涉及一种过滤反冲洗同步进行连续过滤的水处理方法及其装置。

技术背景

现行的工业废水处理行业，由于待处理水种类繁多，出水水质要求不一，随着处理要求提高，对出水水质也日趋严格，而对出水水质起关键作用的过滤装置，成为重点研究对象。特别是含油废水粘性较大，容易堵塞滤料，且其对工艺连续运行要求更高；精细工业的加工对水质要求更高，这些都将成为制约传统过滤装置在水处理领域发展的关键因素。

连续式砂滤器是近年来研制的一种新型一体化水处理设备，它省略常规净水工艺中的反应、沉淀工段，在滤池中完成凝聚、过滤和反冲洗过程，在滤床中直接进行凝聚和分离工序。由于几乎所有的化学处理步骤直接在滤床中进行，因此，在设备体积上与传统的化学处理相比较，连续式砂滤器可节省80％以上，加药量也比传统的化学处理节省20％以上，连续式砂滤器得到广泛的开发应用。

现有技术中，一般的中、小型连续式砂滤器过滤装置为满足出水水质的要求，在过滤装置运行一个过滤周期以后，由于其截污量较大，可能造成滤料堵塞，且随着过滤时间的延长，出水水质越来越差，此时需要对滤料进行反冲洗。

然而，在传统过滤工艺中，废水流向多采用下向流。该种过滤方式在过滤初期，滤料较干净，孔隙率较大。随着过滤时间的延长，滤层中杂质逐渐增多，水流剪切力逐渐增大，于是废水中的悬浮颗粒便向下层移动，下层滤料截留作用渐次得到发挥。所以往往造成上层滤料截污最多，堵塞的机会更大，而下层滤料截留悬浮颗粒作用远未得到充分发挥时，过滤就停止；反冲洗时采用上向流对整体滤层同时冲洗的形式，对下层相对洁净的滤料清洗的水耗和能耗更高，而截污量相对更大的上层滤料则因处于冲洗水流向的末端而未能得到彻底的清洗。因此由于反冲洗能耗分布的不均匀和不合理，不仅造成水耗和能耗的浪费，同时总体反冲洗效率也很低，致使滤层在长期使用过程中易出现板结的现象。

鉴于现有技术的缺陷或不足，研究人员提出对传统过滤装置进行调整后的新型连续式砂滤过滤装置，改变传统的整体滤层同时清洗的做法，采用“优先清洗最脏部分滤层，清洁滤层逐步循环更新”的方法，实现过滤与反冲洗的同步运行。既增加了产水量，保证有效过滤且滤料不堵塞，又在反冲洗时针对截污量最大的滤料层进行有效清洗，节约了水耗和能耗，提高了冲洗效率。

发明内容

本发明的目的是克服现有废水处理效率低、工艺性能方面的缺陷，提供一种过滤反冲洗同步进行的水处理工艺方法。通过废水上向流过滤方式，过滤罐内截污量最大滤料层位于整个滤层下部，实现对其优先清洗置换，且使过滤装置连续运行，提高滤层截污能力和工作效率，降低能耗和成本。

本发明的另一个目的是提供一种过滤反冲洗同步进行的一体化装置，进水、配水装置设置在过滤罐下部，进水呈上向流，实现下层含污量较大的砂下落，通过提砂实现反冲洗。过滤、反冲洗同步运行，特别是处理粘性较大的含油废水，出水水质稳定。

本发明解决其技术问题采用以下技术方案：一种同步过滤反冲洗水处理装置，过滤罐内放置滤料，过滤罐下部安装有杆，杆上安装有配水器，进水管接入配水器，配水器下方设置有砂分配器，砂分配器固定在杆上；

所述过滤罐底部设置有贮砂斗，贮砂斗外接出输砂管，输砂管上安装提砂泵；

所述过滤罐上部设置有出水槽，出水槽接出排水管，过滤罐上部安装有反冲洗室，输砂管接入反冲洗室入口；

所述反冲洗室上部为砂水分离室，砂水分离室一端接入进气管，另一端接入反冲洗进水管；反冲洗室下部为洁砂室，洁砂室接出反冲洗排水管，洁砂室底部设置分砂板；

所述砂分配器可以均布二个或二个以上；

所述配水器上均布有出水孔；

一种同步过滤反冲洗水处理方法，含油废水由进水管进入，由配水器从下层向上层滤料过滤，净化水上升经出水槽由排水管排出；同步，落砂进入贮砂斗，并由过滤罐体外的提升泵通过输砂管提升至反冲洗室。

所述反冲洗室内，反冲洗水、压缩空气对提砂进行砂水分离，洁净砂进入洁砂室，并落入滤料层，分离反冲洗污水由反冲洗管排出过滤罐外。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、本发明改变了传统的上向流反冲洗及整体滤层同时冲洗的反洗形式。采用“优先清洗最脏部分滤层，清洁滤层逐步循环更新”的方法，实现过滤与反冲洗的同步运行。增加了产水量，保证滤料不堵塞，有效避免了传统的下向流进水过滤工艺中往往下层相对清洁的滤料截留悬浮颗粒作用远未得到充分发挥时，过滤就停止的弊端。又在反冲洗时有效针对截污量最大的滤料进行清洗，节约了水耗和能耗，提高了冲洗效率。总体来讲，本发明提高了滤层截污能力和工作效率及单位面积滤层产水量，降低了水处理能耗和成本。

2、由于本发明采用对含油污水上向流的过滤方式，与反冲洗流向一致，上向流方式将过滤罐内截污量最大、最脏的滤料位于整个滤层下部，实现下层含污量较大的砂的下落，便于后续对下层含污量较大的砂进行提砂，置换清洗方便。提砂进入反冲洗室，通过气、水混合的方式在砂水分离室进行全方位含污砂的反冲洗，气、水反冲洗方法既提高冲洗效果又节省冲洗水量。因此，过滤与反冲洗同步运行，洁净砂落入洁砂室，通过洁砂室的分砂板回到滤料层，实现了清洁滤料的自动回收。

3、由于本发明采用提砂输送、反冲洗洗砂设备、独特设计的砂水分离室，可以实现过滤和反冲洗的同时运行，保证整个过滤过程不会出现短暂的停歇。

4、由于本发明采用单独设置的砂水分离室，使得反冲洗过程被隔离在砂水分离室内进行，避免了对罐内过滤进程的干扰。同时，通过提砂泵对砂水进行提升并进入容积较小、经过独特结构设计的洁砂室，可以加强洁砂室内的水流紊动效果，以最大效率地促进截留杂质从滤料表面的脱落。而落砂经提升泵获得动能在相对较长的提升管道中受到较强水流剪切力作用，同时滤料颗粒间碰撞摩擦已经在进入反冲洗室之前使部分污染物从滤料表面脱落下来，从而提高反冲洗效率。随后通过设置不同历程、以时间控制周期循环的反洗流程，即合理调节提砂泵工作时间、反冲洗时间、静沉分离时间、反冲洗排水时间，实现反洗后砂水的有效分离和污染物最佳去除率。最后利用一定角度的挡流板保证实现洁砂室内经过清洗后的砂分布均匀地回落到过滤层中，从而实现反冲洗与过滤同步进行和完全自动化控制。

5、为了进一步提高截污滤层的循环更新效率，避免当罐体外径较大的条件下滑砂时出现死角区域的现象，本发明在罐内设置采用了菱形导流板，提高滑砂和滤料更新效率。

附图说明

图1是本发明一种同步过滤反冲洗水处理装置结构示意图。

图2是本发明一种同步过滤反冲洗水处理装置砂分配器结构示意图。

进水管(1)、配水器(2)、出水孔(2′)、滤料(3)、出水槽(4)、排水管(5)、砂分配器(6)、贮砂斗(7)、提砂泵(8)、输砂管(9)、砂水分离室(10)、进气管(11)、反冲洗进水管(12)、分离水(13)、分界面(14)、洁砂室(15)、分砂板(16)、反冲洗排水管(17)、过滤罐(18)、支撑架(19)、反冲洗室(20)、杆(21)。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明进一步说明，参照图1、2。

一种同步过滤反冲洗水处理方法及其装置，过滤罐(18)为圆柱筒状，下呈圆锥形，过滤罐(18)固定在支撑架(19)上。过滤罐(18)内放置滤料(3)，过滤罐(18)下部设设置有配水器(2)，配水器(2)接进水管(1)，配水器(2)上均布有出水孔(2′)，便于均匀出水，配水器(2)下方安装有砂分配器(6)，过滤罐(18)底部设置有贮砂斗(7)，便于砂均匀下落到贮砂斗(7)，贮砂斗(7)外接出输砂管(9)，每根输砂管(9)上安装提砂泵(8)；过滤罐(18)上部设置有出水槽(4)，出水槽(4)接出排水管(5)，净化水上向流出，过滤罐(18)上部安装有反冲洗室(20)，输砂管(9)接入反冲洗室(20)入口，反冲洗室(20)为圆筒状，反冲洗室(20)上部为砂水分离室(10)，砂水分离室(10)一端接入进气管(12)，另一端接入反冲洗进水管(11)，反冲洗室(20)下部为洁砂室(15)，洁砂室(15)上面为分离水(13)，下面为洁净砂，砂水有个分界面(14)，洁砂室(15)接出反冲洗排水管(17)，洁砂室(15)底部设置分砂板(16)，分砂板(16)为活动式抽板，可移动。

待处理污水经过滤罐(18)进水管(1)进入配水器(2)，配水器(2)通过其上均布有出水孔(2′)，可以起到均匀配水的目的，污水经过滤料(3)呈上向流，净化水继续上升经出水槽(4)由排水管(5)排出，底层滤料(3)均匀下落至砂分配器(6)，至此过滤过程顺利完成。

与此同步，经过砂分配器(6)的落砂进入贮砂斗(7)，贮砂斗(7)接出输砂管(9)在过滤罐(18)体外由提砂泵(8)将贮砂斗(7)中的砂实现分步提升，提砂泵(8)工作时间为T₁，提砂量为Q₁，提砂进入反冲洗室(20)，打开进气管(11)和反冲洗进水管(12)实现落砂在砂水分离室(10)中的清洗，反冲洗时间为T₂，静沉时间T₃，实现砂水分离，分离水(13)和洁净砂所在的洁砂室(15)中间有固液分界面(14)，分界面(14)的高度根据Q₁和洁砂室(15)的表面积而定，由分界面(14)确定反冲洗排水管(17)的高度，在静沉时间T₃结束时打开反冲洗排水管(17)的阀门，反冲洗水排空的时间为T₄，反冲洗水排空结束后打开洁砂室(15)底部的角度分砂板(16)，洁净砂由此下落到滤料层(3)，实现了滤料的循环利用，至此反冲洗过程顺利结束。

在过滤系统连续工作的同时，提砂系统和砂水分离系统经历T₁-T₂-T₃-T₄的周期循环，实现过滤和反冲洗同时进行。

实施例一：

表1同步过滤反冲洗水处理装置试验条件及结果(一)

过滤罐罐体直径1.5m，砂分配器1个，分砂板角度为65°。原水平均悬浮物量326mg/L，平均滤速为9.0m/h。测得出水平均悬浮物量18mg/L。悬浮物去除率94.5％。提砂泵工作时间T₁为5分钟，提砂量为Q₁为2L/h，反冲洗时间为T₂为1分钟，静沉时间T₃为0.5分钟，反冲洗水排空时间T₄为8分钟，测得反冲洗排水平均悬浮物量为80mg/L。工作周期T为14.5分钟。

实施例二：

表2同步过滤反冲洗水处理装置试验条件及结果(二)

过滤罐罐体直径1.8m，砂分配器2个，分砂板角度为62°。原水平均悬浮物量310mg/L，平均滤速为9.0m/h。测得出水平均悬浮物量15mg/L。悬浮物去除率95.2％。提砂泵工作时间T₁为8分钟，提砂量Q₁为2.5L/h，反冲洗时间为T₁为1.5分钟，静沉时间T₃为1.5分钟，反冲洗水排空时间为T₄为8.5分钟，测得反冲洗排水平均悬浮物量为76mg/L。工作周期T为19.5分钟。

实施例三：

表3同步过滤反冲洗水处理装置试验条件及结果(三)

过滤罐罐体直径2m，砂分配器4个，分砂板角度为60°。原水平均悬浮物量330mg/L，平均滤速为9.0m/h。测得出水平均悬浮物量13mg/L。悬浮物去除率96.1％。提砂泵工作时间T₁为10分钟，提砂量Q₁为2.5L/h，反冲洗时间T₂为2分钟，静沉时间T₃为2分钟，反冲洗水排空时间T₄为10分钟，测得反冲洗排水平均悬浮物量为63mg/L。工作周期T为24分钟。

Claims (6)

1.一种同步过滤反冲洗水处理装置，过滤罐(18)安装在支撑架(19)上，其特征在于：过滤罐(18)内放置滤料(3)，过滤罐(18)下部安装有杆(21)，杆(21)上安装有配水器(2)，进水管(1)接入配水器(2)，配水器(2)下方设置有砂分配器(6)，砂分配器(6)固定在杆(21)上；

所述过滤罐(18)底部设置有贮砂斗(7)，贮砂斗(7)外接出输砂管(9)，输砂管(9)上安装提砂泵(8)；

所述过滤罐(18)上部设置有出水槽(4)，出水槽(4)接出排水管(5)，过滤罐(18)上部安装有反冲洗室(20)，输砂管(9)接入反冲洗室(20)入口。

2.根据权利要求1所述的一种同步过滤反冲洗水处理装置，其特征在于：所述反冲洗室(20)上部为砂水分离室(10)，砂水分离室(10)一端接入进气管(12)，另一端接入反冲洗进水管(11)；反冲洗室(20)下部为洁砂室(15)，洁砂室(15)接出反冲洗排水管(17)，洁砂室(15)底部设置分砂板(16)。

3.根据权利要求1所述的一种同步过滤反冲洗水处理装置，其特征在于：所述配水器(2)上均布有出水孔(2′)。

4.根据权利要求1所述的一种同步过滤反冲洗水处理装置，其特征在于：所述砂分配器(6)可以均布二个或二个以上。

5.一种同步过滤反冲洗水处理方法，其特征在于：含油废水由进水管(1)进入，由配水器(2)从下层向上层滤料(3)过滤，净化水上升经出水槽(4)由排水管(5)排出；同步，落砂进入贮砂斗(7)，并由过滤罐(18)体外的提升泵(8)通过输砂管(9)提升至反冲洗室(20)。

6.根据权利要求5所述的一种同步过滤反冲洗水处理方法，其特征在于：所述反冲洗室(20)内，反冲洗水、压缩空气对提砂进行砂水分离，洁净砂进入洁砂室(15)，并落入滤料层(3)，分离反冲洗污水由反冲洗管(17)排出过滤罐(18)外。

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