CN103787522A

CN103787522A - 组合过滤集成净水装置及净水方法

Info

Publication number: CN103787522A
Application number: CN201410008847.4A
Authority: CN
Inventors: 任崴; 孟沛; 武福平; 李会玲; 杜刚
Original assignee: Henan University of Science and Technology
Current assignee: Henan University of Science and Technology
Priority date: 2014-01-09
Filing date: 2014-01-09
Publication date: 2014-05-14
Anticipated expiration: 2034-01-09
Also published as: CN103787522B

Abstract

一种组合过滤集成净水装置，主要包括原水箱，清水箱和多层滤柱，原水箱的一侧有原水进水管和原水排空管，多层滤柱为石英砂层、陶粒层和活性炭颗粒层构成的石英砂-陶粒-活性炭滤柱，其上端设有连接原水箱内潜污泵的连接管和溢水管，下端设置水位仪、取样口、出水管和气流反冲装置，所述出水管通过三通件分别连接滤出水管和水反冲洗装置，其中滤出水管通过阀门Ⅱ与清水箱相连，所述的水反冲洗装置包括潜水泵、阀门Ⅲ和流量计，利用本发明进行净水的方法包括净水过程和反冲洗过程，其中反冲洗过程为水反冲洗或气-水反冲洗两种方法。本发明管线连接简单，操作方便、占地少，可以实现正常的净水及反冲洗，节约成本，经济性好，效果明显。

Description

组合过滤集成净水装置及净水方法

技术领域

本发明涉及饮用水净化处理领域，尤其涉及一种对自然水的净化处理装置。

背景技术

在我国的山区，由于当地经济、生活方式及思想观念的影响，该地区饮用水主要依赖于山顶原水汇流至集水塘中，并且大部分集水塘处于裸露状态，导致饮用水质存在悬浮物、微生物、矿化度较高、细菌超标等问题，由于山区人们居住很分散，地势复杂，修建集中的水处理厂，技术难度很大，成本也很高，目前较为常用的处理方法是自然沉淀后取上清液进行饮用。该方法尽管能处理掉水中大的悬浮物，泥沙等大颗粒物，从感官上达到了饮用水的标准，但是水中的有机污染物，重金属离子等有害物质难以得到有效的去除。而市场上现有的家用净水器只是二次净化，并不适用于山区自然原水的净化处理，并且价格较高，不利于推广。因此，需要提供一种能够处理山区自然原水的净水装置及净水方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种组合过滤集成净水装置及净水方法，免去沉淀过程，经过多层过滤完成对自然原水的净化处理，达到饮用水的标准。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：组合过滤集成净水装置，主要包括原水箱，清水箱和多层滤柱，原水箱的一侧有原水进水管和原水排空管，多层滤柱上端设有连接管和溢水管，其中连接管与原水箱内的潜污泵相连，多层滤柱的下端设置水位仪、取样口、出水管，所述出水管通过三通件分别连接滤出水管和潜水泵，其中滤出水管上设有阀门Ⅱ与清水箱相连，潜水泵在清水箱内，在三通件和潜水泵之间设置有阀门Ⅲ和流量计，通过所述的水位仪可以判断滤柱内水位的变化，所述的取样口可以取过滤后的水样进行水质检验。

进一步的，所述的多层滤柱为石英砂层、陶粒层和活性炭颗粒层构成的石英砂-陶粒-活性炭滤柱，滤柱直径为400mm，其中石英砂装填高度为800mm；陶粒粒径为1.5mm~3.0mm，密度为1.1~1.3g·cm^-3，孔隙率60%~75%，高度为500mm；活性炭为颗粒状活性炭，粒径为1.2 mm~1.6mm，总孔容积0.78cm³/g，比表面积880m²/g，活性炭装填高度为500mm，三者用法兰进行连接，便于维护和维修。

进一步的，在所述的多层滤柱下端还设有气流反冲装置，包括阀门Ⅰ、气流控制器和空气泵，所述的气流控制器可以根据需要调节空气泵的气压及气流大小，并通过打开的阀门Ⅰ对石英砂-陶粒-活性炭滤柱进行反冲洗。

进一步的，所述的水位仪为压力式水位仪，通过滤柱内水压的变化显示水位的高低，当水位仪上的读数远低于正常使用时的读数时，可由此判断需要对滤柱进行反冲洗。

一种利用所述的组合过滤集成净水装置进行净水的方法，包括过滤过程和反冲洗过程，其中所述的过滤过程为：打开阀门Ⅱ，关闭阀门Ⅰ、阀门Ⅲ，打开潜污泵，将原水箱中的原水抽送到石英砂-陶粒-活性炭滤柱，石英砂的装填高度最大，可以充分截留大颗粒污染物降低浊度，然后依次经过陶粒和活性炭滤柱的吸附作用截留水中的有机物和重金属离子，过滤后的清水经出水管、滤出水管进入清水箱中待用，在此过程中可以从取样口取样进行水质化验；所述的反冲洗过程有两种方法，当石英砂-陶粒-活性炭组合滤柱污染较轻时，可只采用水反冲洗，当石英砂-陶粒-活性炭组合滤柱污染较重，则需要采用气-水反冲洗，所述的气-水反冲洗为气流反冲洗和水反冲洗联合进行。

当进行水反冲洗时，开启潜水泵、阀门Ⅲ及原水排空管，关闭阀门Ⅱ，清水箱中的水经过潜水泵、流量计、阀门Ⅲ、进入石英砂-陶粒-活性炭组合滤柱，将滤柱内附着的污染物冲起，污染物随水流自下而上经过溢流管、原水箱、原水排空管排出，反复冲洗多次，直到原水排空管内流出清水为止。

当进行气-水反冲洗时，开启空气泵、阀门Ⅰ、气体流量计、潜水泵、阀门Ⅲ及原水排空管，关闭阀门Ⅱ，通过气流的震荡和水流的清洗，更加彻底的对附着的污染物进行清洗，污染物随着水流自下而上通过溢流管进入原水箱并从原水排空管中排出。

本发明的有益效果是：

第一，本发明通过组合过滤技术，省去沉淀过程而将过滤过程在滤柱内同步完成，是一种新型过滤组合工艺技术；

第二，本发明所使用的滤料方便、经济、易得，天然原水经潜污泵抽送到石英砂-陶粒-活性炭滤柱后，石英砂的装填高度最大，可以充分截留大颗粒污染物降低浊度，然后依次经过陶粒和活性炭滤柱的吸附作用截留水中的有机物和重金属离子，从而有效解决原水中的浊度、有机物、重金属等污染物超标的问题，使得浊度、有机物、重金属以及细菌指标符合生活饮用水卫生标准GB-5749-2006；

第三，本发明采用压力式水位仪，相较于目前普遍采用的连通器原理的玻璃管或者塑料管水位仪，读数更方便准确，而且不易被打碎，使用时间更长；

第四，本发明在实现水质净化的同时，还可以根据需要在不将滤柱内滤芯取出的情况下对滤柱进行冲洗，进一步简化了操作，优化了后期维护的程序；

第五，本发明采用了水反冲洗、气-水反冲洗两种反冲洗方式，可以根据滤柱被污染的程度进行多重选择，提高冲洗的效果，而且采用的气-水反冲洗较之于单纯的水反冲洗或者气反冲洗，大大缩短了冲洗的时间，冲洗效果更加突出，节约水资源。

因此，本发明管线连接简单，操作方便、占地少，可以实现正常的净水及反冲洗，节约成本，经济性好，效果明显，适合在经济欠发达地区以家庭为单位进行推广。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图中标记：1、原水箱，2、清水箱，3、石英砂-陶粒-活性炭组合滤柱，4、原水进水管，5、原水排空管，6、连接管，7、潜污泵，8、溢流管，9、取样口，10、水位仪，11、出水管，12、阀门Ⅰ，13、气流控制器，14、空气泵，15、滤出水管，16、阀门Ⅱ，17、阀门Ⅲ，18、潜水泵，19、清水排空管，20、流量计，21、三通件。

具体实施方式

如图所示，组合过滤集成净水装置，包括原水箱1，清水箱2和多层滤柱，原水箱1的一侧有原水进水管4和原水排空管5，所述的多层滤柱采用石英砂层、陶粒层和活性炭层构成的石英砂-陶粒-活性炭组合滤柱3，滤柱上端通过连接管6与潜污泵7相连，滤柱中多余的水通过溢流管8回流到原水箱1中，在石英砂-陶粒-活性炭组合滤柱3的下端设有水位仪10、取样口9、出水管11和气流反冲装置，所述出水管11通过三通件21分别连接滤出水管15和潜水泵18，其中滤出水管15上设有阀门Ⅱ16，潜水泵18在清水箱2内，在三通件21和潜水泵18之间设置有阀门Ⅲ17和流量计20，所述的气流反冲装置包括阀门Ⅰ12、气流控制器13和空气泵14。本装置采用的石英砂-陶粒-活性炭组合滤柱中，滤柱直径400mm，其中石英砂滤柱，装填高度为800mm；陶粒粒径为1.5mm，密度为1.1g·cm^-3，孔隙率60%，高度为500mm；活性炭为颗粒状活性炭，粒径为1.2 mm，总孔容积0.78cm³/g，比表面积880m²/g，活性炭装填高度为500mm，三者用法兰进行连接，便于维护和维修。

利用所述的组合过滤集成净水装置的净水方法，包括过滤过程和反冲洗过程，其中反冲洗过程包括水反冲洗过程或者气-水反冲洗过程，当石英砂-陶粒-活性炭组合滤柱污染较轻时，可只采用水反冲洗，当石英砂-陶粒-活性炭组合滤柱污染较重，则需要采用气-水反冲洗。

在过滤过程中，原水箱1中的潜污泵7将原水输送至石英砂-陶粒-活性炭组合滤柱3，经过组合滤柱的层层过滤将清水输送到清水箱2中，此时清水箱2中的水即为可饮用的水。在此过程中，阀门Ⅰ12、阀门Ⅲ17均处于关闭状态，阀门Ⅱ16处于开启状态。

在过滤过程中，当出现以下情况时则需要对滤柱进行反冲洗，第一，从取样口取水样进行化验时，净化后的水质出现下降甚至不达标；第二，正常使用中水位仪的读数低于正常值。

当需要进行水反冲洗时，开启潜水泵18、阀门Ⅲ17及原水排空管5，关闭阀门Ⅱ16，清水箱中的水经过潜水泵18、流量计20、阀门Ⅲ、进入石英砂-陶粒-活性炭组合滤柱3，将滤柱内附着的污染物冲起，经过溢流管8、原水箱1、原水排空管5排出，反复冲洗多次，直到原水排空管5内流出清水为止。

当需要进行气-水反冲洗时，开启空气泵14、阀门Ⅰ12、气体流量计13、潜水泵18、阀门Ⅲ17及原水排空管5，关闭阀门Ⅱ16，通过气流的震荡和水流的清洗，更加彻底的对附着的污染物进行清洗，污染物随着水流通过溢流管8进入原水箱1并从原水排空管5中排出。

以上所述的仅是本发明的优选实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。

Claims

1.组合过滤集成净水装置，包括原水箱（1）、清水箱（2）和多层滤柱，其特征在于：所述的多层滤柱为石英砂层、陶粒层和活性炭层构成的的石英砂-陶粒-活性炭滤柱（3），其上端通过连接管（6）与原水箱（1）内的潜污泵（7）连接，设置在石英砂-陶粒-活性炭滤柱（3）下端的出水管（11）通过三通件（21）分别连接滤出水管（15）和潜水泵（18）。

2.根据权利要求1所述的组合过滤集成净水装置，其特征在于：所述的石英砂-陶粒-活性炭滤柱（3）中，石英砂层装填高度大于陶粒层以及活性炭层的装填高度；陶粒粒径为1.5mm~3.0mm，密度为1.1~1.3g·cm^-3，孔隙率60%~75%；活性炭为颗粒状活性炭，粒径为1.2 mm~1.6mm，总孔容积0.78cm³/g，比表面积880m²/g，三者用法兰进行连接。

3.根据权利要求2所述的组合过滤集成净水装置，其特征在于：所述的石英砂-陶粒-活性炭滤柱（3）下端设置气流反冲洗装置，包括阀门Ⅰ（12）、气流控制器（13）和空气泵（14），所述的气流控制器可以根据需要调节空气泵的气压及气流大小，并通过打开的阀门Ⅰ（12）对石英砂-陶粒-活性炭滤柱（3）进行反冲洗。

4.根据权利要求3所述的组合过滤集成净水装置，其特征在于：石英砂-陶粒-活性炭滤柱（3）上端设置用于回流多余原水的溢流管（8），下端设置水位仪（9）和取样口（10）。

5.根据权利要求4所述的组合过滤集成净水装置，其特征在于：所述的滤出水管（15）和三通件（21）之间设有阀门Ⅱ（16），在三通件（21）和潜水泵（18）之间设有阀门Ⅲ（17）和流量计（20）。

6.利用权利要求5所述的一种组合过滤集成净水装置进行净水的方法，其特征在于：包括过滤过程和反冲洗过程，反冲洗过程为水反冲洗过程或气-水反冲洗过程：

过滤过程：打开阀门Ⅱ（16），关闭阀门Ⅰ（12）、阀门Ⅲ（17），打开潜污泵（7），将原水箱（1）中的原水抽送到石英砂-陶粒-活性炭滤柱（3），石英砂可以充分截留大颗粒污染物降低浊度，然后依次经过陶粒和活性炭滤柱的吸附作用截留水中的有机物和重金属离子，过滤后的清水经出水管（11）、滤出水管（15）进入清水箱（2）中待用，在此过程中可以从取样口（10）取样监测水质；

水反冲洗过程：开启潜水泵（18）、阀门Ⅲ（17）及原水排空管（5），关闭阀门Ⅱ（16），清水箱（2）中的水经过潜水泵（18）、流量计（20）、阀门Ⅲ（17）、进入石英砂-陶粒-活性炭组合滤柱（3），将滤柱内附着的污染物冲起，污染物随水流经过溢流管（8）、原水箱（1）、原水排空管（5）排出；

气-水反冲洗过程：开启空气泵（14）、阀门Ⅰ（12）、气体流量计（13）、潜水泵（18）、阀门Ⅲ（17）及原水排空管（5），关闭阀门Ⅱ（16），通过气流的震荡和水流的冲刷，对附着的污染物进行清洗，污染物随着水流通过溢流管（8）进入原水箱（1）并从原水排空管（5）中排出。