CN104302375A - 具有内部空气分配管道的双平行横向排水沟 - Google Patents

具有内部空气分配管道的双平行横向排水沟 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于在具有过滤介质的过滤系统中使用的双平行暗渠横向排水沟，其包括主管道、次级管道以及至少一个气体管道，所述主管道沿着暗渠横向排水沟延伸，其具有用于提供气体和液体的多个计量孔；其中所述次级管道具有在其上侧的多个分散孔眼，以使气体和液体从所述次级管道传输到所述过滤介质；所述至少一个气体管道沿着所述暗渠横向排水沟延伸，其中所述至少一个气体管道连接到气体源并且配置成将气体从所述气体源直接提供到所述主管道、或所述次级管道、或所述主管道与所述次级管道的任意组合。

Description

具有内部空气分配管道的双平行横向排水沟
技术领域
本发明涉及一种用于过滤系统的暗渠横向排水沟，具体而言，涉及一种用于过滤系统的具有内部空气分配管道的双平行横向排水沟。
背景技术
用于过滤系统的横向排水沟暗渠是本领域已知的。例如，参见在Brown等人的美国专利第5639384号中公开的横向排水沟暗渠，该申请的全部内容通过引用纳入本文。如引用文件图1所示，重力过滤系统包括暗渠横向排水沟和由横向排水沟暗渠支撑的颗粒介质床，暗渠横向排水沟包括多个过滤器暗渠块，其在跨越过滤器底部平行相邻地首尾相连成行布置。重力过滤系统包括具有回流进水口和回流进口的水槽。如参考图2所示，横向排水沟暗渠包括顶部壁、底部壁、成对侧壁以及内壁，从而这些壁在横向排水沟暗渠中形成主水平管道和布置在主水平管道的相对侧的两个次级水平管道。限定了所述主管道的内壁具有多个空气计量孔，并且限定次级管道的顶部壁具有多个分散孔眼。
在过滤方式中，待过滤的水向下穿过颗粒介质进入次级管道，然后转向主管道。主管道连接到集水槽，其接下来使经过滤的液体运送到清洁井(未示出)，以用于分配给用户。
为了最大化过滤性能，引用文件的过滤系统使用空气和水回流。也即，如引用文件图2中所示，将加压空气引入主管道以使空气/水的介面在主管道中建立。通过孔而被计量的空气进入次级管道，其中空气通过次级管道中的水朝暗渠块向上冒泡，并且在暗渠横向排水沟的次级管道的顶部建立空气/水的介面和气穴。
在空气和水被同时引入到共同的空气和水的腔室(比如上述引用文件中的主管道)中的情况下，在沿着暗渠横向排水沟的长度的空气和水结合的适当分配中，空气和水的速度的变化是关键。如果空气速度过低或过高，则不能保持在主管道中的气穴并且不能保持适当的空气分配。更具体而言，如果空气速度过低或水的速度过高，则气穴不能保持足够的深度以沿着长度均匀地传输空气。使用常见的空气和水的腔室以同时传输空气和水需要相结合的空气和水的回流速率，使其处于非常紧密的流量范围内而没有大的偏差。
发明内容
根据本发明的特定非限制性实施方案，提供了一种双平行暗渠横向排水沟，其甚至允许气体和水在结合的空气和水回流速率的更宽范围上沿着暗渠横向排水沟的长度的平均分配。根据本发明的一个实施方案，提供了一种双平行暗渠横向排水沟。该双平行暗渠横向排水沟包括主管道、次级管道以及至少一个气体管道，所述主管道沿着暗渠横向排水沟延伸，其具有用于提供气体和液体的多个计量孔；所述次级管道具有在其上侧内的多个分散孔眼，以使气体和液体从所述次级管道传输到所述过滤介质；所述至少一个气体管道沿着所述暗渠横向排水沟延伸，其中所述至少一个气体管道连接到气体源并且配置成将气体从所述气体源直接提供到所述主管道、或所述次级管道、或所述主管道与所述次级管道的任意组合。气体管道可以具有沿着所述气体管道的长度的多个气体排出孔。
根据本发明的另一个实施方案，提供了一种过滤系统。所述过滤系统包括用于过滤工艺液体的过滤介质以及布置在所述过滤介质下面的双平行暗渠横向排水沟。所述双平行暗渠横向排水沟包括主管道、次级管道以及至少一个气体管道，所述主管道沿着暗渠横向排水沟延伸，其从而具有用于提供气体和液体的多个计量孔；气体和液体可以从所述主管道通过计量孔计量而进入所述次级管道，所述次级管道具有在其上侧中的多个分散孔眼，以使气体和液体从所述次级管道传输到所述过滤介质；所述至少一个气体管道沿着所述暗渠横向排水沟延伸，其中所述至少一个气体管道连接到气体源并且配置成将气体从所述气体源直接提供到所述主管道、或所述次级管道、或所述主管道与所述次级管道的任意组合
根据本发明的另一个实施方案，提供了一种回流过滤介质的方法。所述方法包括将加压气体供应到布置在双平行暗渠横向排水沟内的至少一个气体管道中的步骤，至少在次级管道中形成气穴的步骤，以及通过在所述双平行暗渠横向排水沟的壁中的分散孔眼将气体提供到所述过滤介质的步骤，所述双平行暗渠横向排水沟布置在所述过滤介质下方并且具有在其中的主管道和次级管道。
根据阅读结合所附附图的如下具体描述，本发明的进一步的细节和优点将变得清楚，在附图中，贯穿本文的相同的附图标记表示相应的部件。
附图说明
图1是本发明所应用到的过滤器10的示意图，过滤器10具有支撑过滤介质的暗渠横向排水沟12。
图2是本发明的暗渠横向排水沟12的一个实施方案的横截面图。
图3是暗渠横向排水沟12的示意图，其示出了供气腔室的一个实施方案。
图4是暗渠横向排水沟12的示意图，其示出了供气腔室的另一个实施方案。
图5是本发明的暗渠横向排水沟12的一个实施方案的横截面图。
图6是本发明的暗渠横向排水沟12的另一个实施方案的横截面图。
图7是本发明的暗渠横向排水沟12的再一个实施方案的横截面图。
具体实施方式
为了下面进行说明的目的，术语“端部”、“上”、“下”、“右”、“左”、“竖直”、“水平”、“顶部”、“底部”、“侧部”、“纵向”及其派生词会如同其在附图中所取向的那样而符合本发明。然而，应当理解，除了相反地明确规定，本发明可以假定各种替代性的变型和流程顺序。也应当理解，在附图中示出并且在本说明书中描述的具体设备和流程是本发明的简单的示例性实施方案。因此，涉及在本文中描述的实施方案的具体尺寸及其他物理特性不被视为限制。此外，应当理解，除了相反地明确规定，本发明可以假定各种替代性的变型和流程顺序。
图1示出了过滤器10，过滤器10具有支撑作为过滤介质的颗粒介质14的床的暗渠横向排水沟12。暗渠横向排水沟12包括多个过滤器暗渠块16，该多个过滤器暗渠块16穿越过滤器底部18端对端地呈现平行邻近的多排方式布置。重力过滤器10包括水槽20，水槽20具有回流进水口22和回流进气口24。本发明可以应用到的具有暗渠横向排水沟的重力过滤器的其它方面可以在Brown等人的美国专利第5639384号中找到，其通过引用的方式纳入本文。
在图2和图3中示出了本发明的第一实施方案。特别地，图2示出了暗渠横向排水沟12，其具有顶部壁28、底部壁30以及在顶部壁28和底部壁30之间延伸的成对相对的侧壁32。多个内壁34将横向排水沟12的中空内部分成主水平管道36和位于主水平管道36的相对侧上的两个次级水平管道38。此外，暗渠横向排水沟12包括布置在主管道36内并沿着主管道36布置的空气导管60，主管道36在其中设置有空气管道62。应当认识到，空气导管60可以分配在空气以外的其他类型的空气。
顶部壁28包括多个分散孔眼40，其在埋头孔中从顶部壁28的外部表面稍微内陷。根据第一实施方案，优选的横向排水沟块12通常为大约四英尺长并且包括穿过其顶部壁28而均匀隔开的92个分散孔眼40。分散孔眼40直径优选地但不仅限于7/32英寸至1/4英寸。顶部壁28大约9英寸宽，分散孔眼40以暗渠块16的每个延长英尺的23孔眼的频率隔开。
槽42位于顶部壁28中心，并且多个孔44设在槽42的底部壁45附近并位于槽42的每一侧。孔44用作拖水返回管道。在当前的优选实施方案中，这些孔44直径为1/4英寸，并且六个孔位于槽42的每一侧43上。孔44沿着块16的纵向轴在8”(英寸)中心上线性隔开。此外，孔44得以交错以使其在相对槽侧43上并且不相对于彼此对称。
如图2所示，空气导管60包括多个空气排放孔63，其将加压空气从空气管道62提供到穿过其中的主管道(公共的空气和水的腔室)36。如图3所示，空气管道62通过接口65连接到布置在水槽20中的供气腔室64。
在过滤模式下，待过滤的水向下穿过颗粒介质14进入无堵塞的分散孔眼40和槽孔44中。从此处，水流到次级管道38，然后流到主管道36。主管道36连接到集水槽20，该集水槽则使经过滤的液体运送到清洁井(未示出)以用于分配给用户。应当清楚，本发明的过滤系统可以使用到用于市政或工业应用的过滤水和废水。
在回流模式下，干净的水和空气向上泵送穿过颗粒介质14以便从颗粒介质14逐出污垢和外来微粒。根据本发明，加压空气从供气腔室64被泵送到空气管道62中，并且清洁的水也从回流水供应部(回流进水口)22被泵送到主管道36中。加压空气沿着空气管道62的整个长度得以传输并且通过空气排放孔63计量到主管道36中，从而空气/水介面46得以建立并且在主管道36的上侧形成气穴。此外，空气通过内壁34的空气计量孔48得以计量，从而在次级管道38的上侧发展出气穴。
为了沿着暗渠横向排水沟12的长度均匀地分配空气和水，在沿着横向排水沟的长度的液体分配中，两个管道中的气穴和水穴的深度很关键。根据本发明，由于用于提供加压空气的空气管道62与其他管道分离地布置，因此空气易于沿着暗渠横向排水沟12的整个长度传输，并且易于沿着空气管道62的长度通过空气排放孔63分配。因此，空气和水的回流速率(空气和水流量)能够处在非常大的范围内而没有大的偏离。
空气管道62不必须延伸横向排水沟的整个长度。沿着空气管道62的空气孔可以以不同的位置隔开并且不必须均匀地隔开。由于空气退出独立的空气管道62进入暗渠的普通的空气和水的主腔室中，空气通过形成在主管道36内的气穴沿着暗渠的长度进一步重新分配。
图4示出了本发明的另一个实施方案。在该实施方案中，用于将加压空气提供到空气管道62的供气腔室64布置在暗渠横向排水沟12之上。
在根据本发明的另一个实施方案中，暗渠横向排水沟12包括多个空气导管60。如在本文中所使用的，术语“多个”是指连同该术语一起使用的两个或多个的项目。例如，多个空气导管60可以指两个或多个空气导管60。如图5中所示，暗渠横向排水沟12可以包括布置在主管道36内并且沿着主管道36的至少两个空气导管60。另外，参考图6，暗渠横向排水沟12可以包括布置在至少一个次级管道38内并且沿着至少一个次级管道38的至少一个空气导管60。
图6示出了本发明的另一个实施方案。在该实施方案中，空气导管60仅布置在次级管道38内并且沿着次级管道38。加压空气沿着空气管道62的整个长度传输并且计量通过空气排放孔63到达次级管道38，从而气穴在次级管道38中发展。
应当认识到，在主管道36和/或次级管道38内的多个空气导管60的各种布置可以应用于本发明的暗渠横向排水沟12。
除了重力流式过滤之外，本发明还可用于其它过滤的方法。例如，本发明的暗渠横向排水沟12也可以用于上流式过滤。在上流式过滤系统中，水通过水槽20被引入，然后向上通过暗渠横向排水沟12。然后，水通过暗渠横向排水沟12的顶部和过滤介质14得以退出。在上流式过滤期间，空气在小于在回流期间使用的典型空气冲洗速率的空气速率下流动。例如，在根据上流式过滤系统的一个实施方案中，空气在小于1.5标准立方英尺每分钟每平方英尺的过滤面积(scfm/ft2)的空气速率下流动。
虽然为了说明的目的而基于目前被认定为最实用和优选的实施方案已对本发明进行了详细描述，但应当理解，该详细描述仅用于说明的目的并且本发明并不局限于所公开的实施方案，但是，相反，本发明旨在覆盖在本说明书的精神和范围内的修改和等效布置。例如，应当理解，本发明在可能的程度上预期为任何实施方案的一个或多个特征能够与任何其他实施方案的一个或多个特征相结合。

Claims (20)

1.一种用于在具有过滤介质的过滤系统中使用的双平行暗渠横向排水沟，其包括：
主管道，所述主管道沿着所述暗渠横向排水沟延伸，该主管道具有用于提供气体和液体的多个计量孔；
次级管道，其中所述次级管道具有在其上侧中的多个分散孔眼，以使气体和液体从所述次级管道传输到所述过滤介质；以及
至少一个气体管道，所述至少一个气体管道沿着所述暗渠横向排水沟延伸，其中所述至少一个气体管道连接到气体源并且配置成将气体从所述气体源直接提供到所述主管道、或提供到所述次级管道、或提供到所述主管道与所述次级管道的任意组合。
2.根据权利要求1所述的双平行暗渠横向排水沟，其中所述至少一个气体管道位于所述主管道内。
3.根据权利要求1所述的双平行暗渠横向排水沟，其中所述至少一个气体管道位于所述次级管道内。
4.根据权利要求1所述的双平行暗渠横向排水沟，其中至少一个气体管道位于所述主管道内并且至少第二气体管道位于所述次级管道内。
5.根据权利要求1所述的双平行暗渠横向排水沟，其中所述至少一个气体管道具有沿着所述至少一个气体管道的长度布置的多个气体排出孔。
6.根据权利要求1所述的双平行暗渠横向排水沟，其中所述双平行暗渠横向排水沟在重力过滤系统中使用。
7.根据权利要求1所述的双平行暗渠横向排水沟，其中所述双平行暗渠横向排水沟在上流式过滤系统中使用。
8.一种过滤系统，包括用于过滤工艺液体的过滤介质以及布置在所述过滤介质下面的双平行暗渠横向排水沟，其中所述双平行暗渠横向排水沟包括：
主管道，所述主管道沿着所述暗渠横向排水沟延伸，该主管道具有用于提供气体和液体的多个计量孔；
次级管道，其中所述次级管道具有在其上侧中的多个分散孔眼，以使气体和液体从所述次级管道传输到所述过滤介质；以及
至少一个气体管道，所述至少一个气体管道沿着所述暗渠横向排水沟延伸，其中所述至少一个气体管道连接到气体源并且配置成将气体从所述气体源直接提供到所述主管道、或提供到所述次级管道、或提供到所述主管道与所述次级管道的任意组合。
9.根据权利要求8所述的过滤系统，其中所述至少一个气体管道位于所述主管道内。
10.根据权利要求8所述的过滤系统，其中所述至少一个气体管道位于所述次级管道内。
11.根据权利要求8所述的过滤系统，其中至少一个气体管道位于所述主管道内并且至少第二气体管道位于所述次级管道内。
12.根据权利要求8所述的过滤系统，其中所述至少一个气体管道具有沿着所述至少一个气体管道的长度布置的多个气体排出孔。
13.根据权利要求8所述的过滤系统，其中所述过滤系统包括重力过滤系统。
14.根据权利要求8所述的过滤系统，其中所述过滤系统包括上流式过滤系统。
15.一种回流过滤介质的方法，其包括以下步骤：将处于一定压力下的气体供应到在双平行暗渠横向排水沟中设置的至少一个气体管道中的步骤，其中所述双平行暗渠横向排水沟布置在所述过滤介质下方并且该双平行暗渠横向排水沟内具有主管道和次级管道；至少在次级管道中形成气穴的步骤；以及通过在所述双平行暗渠横向排水沟的壁中的分散孔眼将气体提供到所述过滤介质的步骤。
16.根据权利要求15所述的方法，其中所述至少一个气体管道位于所述主管道内。
17.根据权利要求16所述的方法，进一步包括在所述主管道中形成气穴的步骤。
18.根据权利要求15所述的方法，其中所述至少一个气体管道位于所述次级管道内。
19.根据权利要求15所述的方法，其中至少一个气体管道位于所述主管道内并且至少第二气体管道位于所述次级管道内。
20.根据权利要求19所述的方法，进一步包括在所述主管道中形成气穴的步骤。
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