CN105727603A - 双向同步过滤设备、应用其的水处理系统及其反洗方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双向同步过滤设备、应用其的水处理系统及其反洗方法。该双向同步过滤设备包括：第一水口(1)，第二水口(2)，第三水口(3)，第四水口(4)，第一主管(8)和第二主管(9)，其中，第一水口(1)设置于设备的上部，第二水口(2)设置于设备的下部，第三水口(3)和第四水口(4)分别设置在位于设备中部的第一主管(8)和第二主管(9)；第一主管(8)和第二主管(9)均设置有与之连通的渗水器(10)，且第二主管(9)设置于第一主管(8)的下方，在设备的内腔上部设置有上部滤料(L1)，在设备的内腔中部设置有中部滤料(L2)，在设备的内腔下部设置有下部滤料(L3)。

Description

双向同步过滤设备、应用其的水处理系统及其反洗方法

技术领域

本发明涉及一种水处理设备，具体地，涉及一种双向同步过滤设备、应用该设备的水处理系统及对该双向同步过滤设备进行反洗的方法。

背景技术

水处理的对象主要包括自然水体和人工水体。例如，河湖水体，园林景观水体、养殖水体，喷泉、游泳池、水上乐园等。这些水体，大都对水质及卫生状况有较高的要求，同时也会在使用过程中持续产生人为或非人为的污染。由于定期更换这些水体中的存水会产生水资源的巨量浪费，也会产生很高的成本，且会将污染转移到其他水体，目前多采用水循环处理设备来实现对这些水体的净化。

在传统的水循环处理设备中，有利用水的物理运动实现溶氧曝气从而实现对水的净化，例如，在中国发明专利授权公告CN1297490C中，公开了一种河湖水处理的装置及其方法。在该水处理装置中，包括了吐故纳新器，其为滑套状，内筒的底部连接进水管，内筒与外筒之间放射状均匀分布有V形溢水槽，V形溢水槽的底边和两上边沿形成水帘，通过水帘与大气的接触来使得水中的有害气体挥发，并使得空气中的氧气溶入水中，从而实现水的氧化、活化和鲜化；也有利用过滤方式实现水的净化；还有通过投药等化学处理方式实现水的净化。

水质过滤器被应用于游泳池水、浴池水、水上乐园水、工业水、城市黑臭河湖治理等广泛领域。目前的水质过滤器，多采用单向过滤反向冲洗的设计。例如，中国实用新型专利No.201020645481.9公开了一种具有反洗功能的介质过滤器，该过滤器包括有壳体、过滤介质，过滤介质位于壳体内，壳体的顶部设有进水口，底部设有出水口，壳体内设有隔层，隔层将壳体分为上下两部分，隔层上设有导水帽，过滤介质设在隔层上，其中，壳体中隔层以上的侧壁上及顶部设有反洗排水口，此外，过滤介质是由两层不同的滤料构成，下层为小颗粒的石榴石滤料，上层为大颗粒的无烟煤滤料，由于壳体上设有反洗排水口，可对滤料经过反洗。对于这种单向过滤反向冲洗的结构，存在设备单位截面积处理效率低，从而导致设备成本高、耗能高的缺陷。

另一方面，已有人考虑了双向过滤器。例如，在中国发明专利申请(公开号CN104906865A)中，公开了一种均压双向过滤器及其工作方法。该专利仅仅是可以实现两个方向分别进行过滤和反洗，而非同时进行过滤，相比于单向过滤反向冲洗的技术，并不能提高单位截面积的处理能力。

发明内容

为了解决上述技术问题至少之一，根据本发明的一方面，提供了一种双向同步过滤设备，其包括：第一水口，第二水口，第三水口，第四水口，第一主管和第二主管，其中，第一水口设置于设备的上部，第二水口设置于设备的下部，第三水口和第四水口分别设置在位于设备中部的第一主管和第二主管；第一主管和第二主管均设置有与之连通的渗水器，且第二主管设置于第一主管的下方，在设备的内腔上部设置有上部滤料，在设备的内腔中部设置有中部滤料，在设备的内腔下部设置有下部滤料。

根据本发明实施例的双向同步过滤设备，可选地，从第一水口进入设备的水经上部滤料和部分中部滤料的过滤后经由设置于第一主管的渗水器进入到该第一主管，从第三水口流出；从第二水口进入设备的水经下部滤料和部分中部滤料的过滤后经由设置于第二主管的渗水器进入到该第二主管，从第四水口流出。

根据本发明实施例的双向同步过滤设备，可选地，在第一主管的渗水器与第二主管的渗水器之间设置防扰流板。

根据本发明实施例的双向同步过滤设备，可选地，在设置于第一主管的每一个渗水器的下方设置一个防扰流板，该防扰流板具有V形或U形的截面形状，且开口向上，在该开口上方的空间内能够容纳与该防扰流板对应的渗水器。

根据本发明实施例的双向同步过滤设备，可选地，连通于第一主管的多个渗水器与连通于第二主管的多个渗水器平行设置。

根据本发明实施例的双向同步过滤设备，可选地，第一主管设置有多个渗水器，这些渗水器连通并固定于该第一主管，并且向该第一主管的两侧延伸，呈鱼骨状排列，和/或，第二主管设置有多个渗水器，这些渗水器连通并固定于该第二主管，并且向该第二主管的两侧延伸，呈鱼骨状排列。

根据本发明实施例的双向同步过滤设备，可选地，第一主管的各个渗水器与第二主管的各个渗水器对应地平行设置。

根据本发明实施例的双向同步过滤设备，可选地，渗水器具有管状形状。

根据本发明实施例的双向同步过滤设备，可选地，在渗水器表面设置有多个渗水孔，能够使得经中部滤料过滤的水进入渗水器，从而进入到第一主管和/或第二主管。

根据本发明实施例的双向同步过滤设备，可选地，上部滤料的密度小于中部滤料的密度，中部滤料的密度小于下部滤料的密度。

根据本发明实施例的双向同步过滤设备，可选地，上部滤料和下部滤料的粒径大于中部滤料的粒径。

根据本发明实施例的双向同步过滤设备，可选地，上部滤料包括四个滤料层：上部第一层滤料、上部第二层滤料﹑上部第三层滤料和上部第四层滤料，且该四个滤料层的滤料粒径逐层变小，密度逐层变大。

根据本发明实施例的双向同步过滤设备，可选地，上部第一层滤料的直径为3-8毫米，该层厚度为3-5厘米；上部第二层滤料，上部第三层滤料和上部第四层滤料的直径为0.5-3毫米，其厚度分别为2厘米、3厘米、3厘米。

根据本发明实施例的双向同步过滤设备，可选地，下部滤料包括四个滤料层：下部第一层滤料、下部第二层滤料﹑下部第三层滤料和下部第四层滤料，并且该四个滤料层的滤料粒径逐层变大，密度逐层变大。

根据本发明实施例的双向同步过滤设备，可选地，下部第一层滤料、下部第二层滤料和下部第三层滤料的直径为0.5-3毫米，其厚度分别为3厘米、3厘米、2厘米；下部第四层滤料的直径为3-8毫米，厚度为3-5厘米。

根据本发明实施例的双向同步过滤设备，可选地，中部滤料的直径为0.25-0.5毫米，所构成滤层的厚度为30-40厘米。

根据本发明实施例的双向同步过滤设备，可选地，上部滤料、中部滤料和下部滤料包括玻璃球滤料、磁铁矿滤料、无烟煤滤料、石英沙滤料、活性炭滤料中的一种或多种。

根据本发明实施例的双向同步过滤设备，可选地，上部滤料包括四个滤料层：上部第一层滤料、上部第二层滤料﹑上部第三层滤料和上部第四层滤料；下部滤料包括四个滤料层：下部第一层滤料、下部第二层滤料﹑下部第三层滤料和下部第四层滤料；其中，上部第一层滤料是无烟煤或活性炭滤料；上部第二层滤料，上部第三层滤料和上部第四层滤料是磁铁矿滤料；中部滤料是石英砂滤料；下部第一层滤料、下部第二层滤料和下部第三层滤料L33是磁铁矿滤料；下部第四层滤料是玻璃球滤料。

根据本发明实施例的双向同步过滤设备，可选地，过滤设备还包括：承托板，该承托板设置于设备的内腔下部并设置于第二水口之上，用于支撑该承托板上面的滤料。

根据本发明实施例的双向同步过滤设备，可选地，支撑板设置有多个过水孔或过水槽，且该过水孔或过水槽的最大直径或者最大宽度小于与其接触的下部滤料的滤料直径。

根据本发明实施例的双向同步过滤设备，可选地，支撑板设置有多个过水孔或过水槽，且该过水孔或过水槽的最大直径或者最大宽度小于与其接触的下部滤料的滤料直径。

根据本发明实施例的双向同步过滤设备，可选地，第一水口设置于过滤设备的顶部，第二水口设置于设备的底部侧面。

根据本发明实施例的双向同步过滤设备，可选地，第一主管和第二主管分别通过在设备的壳体中部设置的过孔从该壳体的外部伸入内部，且第一主管和第二主管基本上与该壳体的底部平面相平行。

根据本发明实施例的双向同步过滤设备，可选地，设备的壳体是承压缸体，并采用普通碳钢材料、不锈钢材料、塑料材料、玻璃纤维材料中的一种或多种制成。

根据本发明的另一方面，提供了一种水处理系统，其包括了前述的双向同步过滤设备。

根据本发明的又一方面，提供了一种过滤设备的反洗方法，其中，过滤设备包括：第一水口，第二水口，第三水口，第四水口，第一主管和第二主管，其中，第一水口设置于设备的上部，第二水口设置于设备的下部，第三水口和第四水口分别设置在位于设备中部的第一主管和第二主管；第一主管和第二主管均设置有与之连通的渗水器，且第二主管设置于第一主管的下方，在设备的内腔上部设置有上部滤料，在设备的内腔中部设置有中部滤料，在设备的内腔下部设置有下部滤料，并且，在第一主管的渗水器与第二主管的渗水器之间设置防扰流板，以及过滤设备还包括承托板，该承托板设置于设备的内腔下部并设置于第二水口之上，反洗方法包括：使得第一水口和第二水口不进水；使得反洗用水经第三水口进入到第一主管及其渗水器，通过该渗水器的多个渗水口分布到设备的壳体内；从第一主管的渗水器喷流出的水对第一主管上方的滤料向上冲击，同时从第一主管的渗水器喷流出的水向下对防扰流板的进行冲击而形成向上反射冲击，两冲击共同带动防扰流板上方的中部滤料和上部滤料的松动和/或翻腾；向上水流通过第一水口排出。

根据本发明实施例的双向过滤设备的反洗方法，可选地，不停止第三水口进水，同时使得反洗用水通过第二水口进入设备的内腔下部，通过承托板的多个过水孔或过水槽，带动承托板上方至防扰流板下方的下部滤料和中部滤料的松动和/或翻腾。

根据本发明的实施例，通过不同比重不同粒径的多层过滤介质的不同滤层的级配和创新的过滤设备结构，实现了过滤设备的正向和反向同步进行过滤和反冲洗，使设备在相同截面积的前提下处理效率可以提高一倍，且占地面积更小，投资成本更低。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本发明的一些实施例，而非对本发明的限制。

图1示意性地示出了根据本发明一个实施例的双向同步过滤设备的主视剖视图；

图2示意性地示出了图1所示双向同步过滤设备的俯视剖视图；

图3示意性地示出了图1所示双向同步过滤设备的右视局部剖视图；

图4示意性地示出了图1所示双向同步过滤设备的C-C局部剖视图；

图5示意性地示出了图1所示双向同步过滤设备的局部A放大视图；

图6示意性地示出了图1所示双向同步过滤设备的局部B放大视图；

图7示意性地示出了图1所示双向同步过滤设备的过滤流向；

图8示意性地示出了图1所示双向同步过滤设备的反洗流向。

附图标记

1第一水口

2第二水口

3第三水口

4第四水口

5壳体

6承托板

61过水孔

7支架

8第一主管

9第二主管

10渗水器

101渗水口

11防扰流板

12阀门

L1上部滤料

L11上部第一层滤料

L12上部第二层滤料

L13上部第三层滤料

L14上部第四层滤料

L2中部滤料

L3下部滤料

L31下部第一层滤料

L32下部第二层滤料

L33下部第三层滤料

L34下部第四层滤料

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。

根据本发明的双向同步过滤的概念，简言之，是指在现有的单向过滤反向冲洗的过滤设备结构的基础上，通过增加设置管路，并配合滤料的层次分布，实现正向和反向双向同时过滤。这样可以在基本不增大设备体积的情况下增大过滤量，提高过滤效率。根据本发明实施例的过滤设备，通过在结构上的设计，仍然可以实现自动反洗。

图1示意性地示出了根据本发明一个实施例的双向同步过滤设备的主视剖视图。如图1所示，根据本发明实施例的双向同步过滤设备包括：第一水口1，第二水口2，第三水口3，第四水口4，壳体5，第一主管8和第二主管9。

具体而言，所述过滤设备可以呈缸体结构，在壳体5的不同位置设置形成多个出入水口和管路口，其中，第一水口1设置于设备的上部，第二水口2设置于设备的下部，进一步地，第一水口1可以设置于过滤设备的顶部，第二水口2可以设置于过滤设备的底部。第三水口3和第四水口4分别设置在位于设备中部的第一主管8和第二主管9。第一水口1、第二水口2、第三水口3和第四水口4均既可以是进水口也可以是出水口，其进出水由过滤设备的工作状态决定。

如图1所示，第一主管8和第二主管9分别通过在壳体5中部设置的过孔从壳体5外部伸入到壳体5的内部。第一主管8和第二主管9可以基本上与壳体5的底部平面相平行。第三水口3设置于第一主管8的外端部分，用于与外部水管路连通，进行进出水，第三水口3也可以直接设置在壳体5上，从而无需设置过孔，优选地，第三水口3设置于第一主管8的外端部分，这样比较容易实现较复杂的连通结构。相似地，第四水口4设置于第二主管9的外端部分，用于与外部水管路连通，进行进出水，第四水口4也可以直接设置在壳体5上，从而无需设置所述过孔，优选地，第四水口4设置于第二主管9的外端部分，这样比较容易实现较复杂的连通结构。

类似地，第一水口1和第二水口2也设置在壳体5的外部，并且通过与壳体5焊接连通，以防止渗漏。这样，四个水口均设置在壳体5的外部，比较容易通过铆接等方式与外部管路连通。

在采用过孔通过第一主管8和/或第二主管9的结构中，壳体5的过孔部分可以与主管8和9的外壁相熔接，以防止泄漏。

在过滤设备进行过滤操作时，待过滤的水从第一水口1和第二水口2分别进入到设备壳体5内部，从第一水口1进入的水经上部滤料L1和部分中部滤料L2的过滤后经由设置于第一主管8的渗水器10进入到第一主管8的内部，并随后从第三水口3流到设备外部管路；从第二水口2进入的水经下部滤料L3和部分中部滤料L2的过滤后经由设置于第二主管9的渗水器10进入到第二主管9的内部，并随后从第四水口4流到设备外部管路。

由于第三水口3和第四水口4可以同时作为经过滤的水的出水口，从管路空间优化布局的角度，可以将第三水口3和第四水口4设置在同一侧，如图1所示。也可以将第三水口3和第四水口4相对地或者成角度地设置。

如图1所示，设置于过滤设备底部的第二水口2可以设置在设备的底部侧面，这样便于管路连通。

图2是图1所示双向同步过滤设备的俯视剖视图。从图2可以看出该设备具有圆形的横截面，整体构成一个接近圆柱形的缸体，用于要注水，因此该缸体可以是承压缸体，可采用普通碳钢材料、不锈钢材料、塑料玻璃纤维等材料制作。

从图2的角度可以更清晰地看出在第一主管8设置的多根渗水器10，这些渗水器10可以具有管状形状，连通并固定于第一主管8，经过中部滤料L2过滤的水通过设置在渗水器10表面的多个渗水孔101(如图5所示)进入渗水器10内部，从而进入到第一主管8。可选地，渗水器10也可以采用其它形状。如图2所示，渗水器10从第一主管8向该第一主管8的两侧延伸，这样设置于第一主管8的多根渗水器10呈鱼骨状排列，这样可以更好地利用过滤设备的内部空间。渗水器10的悬空端接近壳体5的内壁或者与壳体5的内壁相接触(如图2所示)，这样滤料不会从渗水器10的悬空端进入到渗水器10的内部，渗水器10的悬空端也可以采用封闭的结构。相邻渗水器10之间的间距可以相等，这样可以使得渗水器的空间分布更加均匀，也可以采用不等间距或相接近的间距。在图2所示的方案中，连通于第一主管8的渗水器10包括五组，每组包括上下两根管状渗水器10(此处的上下是在图2中而言的，并非实际的物理位置关系)，每组渗水器10也可以是贯通第一主管8的一根管状结构。在图2所示的结构中，由于过滤设备的截面呈圆形，可以采用一组长度最长的渗水器居中，其余组渗水器在该渗水器两侧对称分布的结构，这样可以与过滤设备上下方向的圆形截面相配合，提高空间利用效率。

如图1和图3所示，第二主管9设置于第一主管8的下方，并且与第一主管8连通的各组渗水器10和与第二主管9连通的各组渗水器10平行设置。从图4可以进一步看出，与第一主管8连通的各组渗水器10和与第二主管9连通的各组渗水器10对应地平行设置。采用这种对应平行设置的结构，有利于部件加工和装配的一致性，也可以不必采用相互对应的平行结构。

如图4所示，在第一主管8的渗水器10与第二主管9的渗水器10之间设置防扰流板11。更具体地，在设置于第一主管8的每一个渗水器10的下方设置一个V形结构的防扰流板11，该防扰流板11的开口向上，在该开口上方的空间内可容纳与该防扰流板11对应的渗水器10。

在对过滤设备进行反洗的过程中，需要让清水经第三水口3进入到第一主管8及与第一主管8相连通的渗水器10内，通过渗水器10上设有的多个渗水口101喷流到壳体5内，这些喷流的水对第一主管8的渗水器10上方的滤料向上冲击，并且向下对防扰流板11向下冲击而形成向上反射冲击，向上冲击的水和向上反射冲击的水共同作用，带动防扰流板11上方的中部滤料L2、上部第四层滤料L14、上部第三层滤料L13、上部第二层滤料L12、上部第一层滤料L11的松动和翻腾，使得各滤层内的污物被反清洗出来，与清洗的水一起通过第一水口1排出。也就是说，防扰流板11的作用在于，一方面通过反射冲击来加强向上的反洗水的强度，另一方面也减少从第一主管8输出的反洗水对于第二主管9周围及下部的滤料的冲击。由于在对第二主管9周围及下部的滤料进行反洗时，反洗水总体的流动方向也是向上的，这样防扰流板11可以减少从第一主管8的渗水器10喷流出的水对自下而上的反洗水流的扰动，从而提高反洗效率。

结合图2和图4所示，每个防扰流板11对应于第一主管8的一组渗水器10设置，平行于该组渗水器10的延伸方向延伸，防扰流板11的两端分别与壳体5连接固定。可选地，防扰流板11的横向截面形状可以是V形之外的形状，例如，U形，防扰流板11的开口仍对着其上方的渗水器10。

根据本发明实施例的双向同步过滤设备，用于水过滤的滤料从空间分布的角度可以分成上部滤料L1、中部滤料L2和下部滤料L3，如图1所示。其中，下部滤料L3堆落在设置在过滤设备下部的承托板6上，下部滤料L3之上的中部滤料L2，中部滤料L2将第一主管8和第二主管9及它们各自的渗水器10埋入其中，中部滤料L2之上是上部滤料L1。

如图1和图6所示，承托板6设置于设备内腔下部，用于支撑其上面的滤料。可以通过支架7来支撑固定承托板6，支架7与壳体5焊接固定。这种卡接的方式可以比较便捷地实现对承托板6的维修和更换，也利于设备整体的组装。如图6所示，支撑板6设有多个过水孔或过水槽61，且过水孔或过水槽61的最大直径或者最大宽度小于与其直接接触的下部滤料L3的滤料直径，这样可以防止滤料进入和阻塞过水孔或过水槽61。过水孔的形状可为圆形孔﹑腰型孔等形状，过水槽可以是更长的通槽。另外，如图1所示，承托板6位于设备下部的位置高于第二水口2的高度，这样在承托板6上面的滤料不会从第二水口2漏出到设备外面。

图7示意性地示出了图1所示双向同步过滤设备的过滤流向示意图。结合图1和图7所示，分别从第一水口1和第二水口2向设备内部注入待过滤原水。从第一水口1注入的一路原水自上而下经过上部滤料L1到达中部滤料L2，经过上部滤料L1和中部滤料L2过滤的水，经过第一主管8的渗水器10的渗水孔101进入第一主管8，再通过第三水口3排出，可以称此路过滤为正向过滤。从第二水口2注入的一路原水自下而上经过下部滤料L3到达中部滤料L2，经过下部滤料L3和部分中部滤料L2过滤的水，经过第二主管9的渗水器10的渗水孔101进入第二主管9，再通过第四水口4排出，可以称此路过滤为反向过滤。由于上述两路过滤可以在根据本发明实施例的过滤设备中同时进行，因此称根据本发明实施例的过滤设备为双向同步过滤设备。此外，经上部滤料L1过滤的水和经下部滤料L2过滤的水汇集于中部滤料L2，因而经中部滤料L2过滤的水既可能进入到第一主管8也可能进入到第二主管9，但这对过滤质量和过滤效率基本无影响。

根据本发明实施例的双向同步过滤设备，在现有的单向过滤反向冲洗的过滤设备结构的基础上，通过增加设置管路，并配合滤料的层次分布，实现正向和反向双向同时过滤。另一方面，由于是正向和反向同时过滤，因此要考虑过滤的水流方向更要考虑反洗的水流方向。在通过管路结构实现反洗时，也要考虑滤料的选择和设置。

具体而言，如果采用单一滤料，也就是说上部滤料L1、中部滤料L2和下部滤料L3使用相同的滤料，那么反洗过程可以是类似于现有的单向过滤反向冲洗的过滤设备的反洗过程，从第二水口2注入(可加压注入)反洗用的清水，并通过阀门12关闭第四水口4以及通过其它阀门(未示出)关闭第三水口3，然后水向上冲洗滤料并携带冲洗后产生的污物从第一水口1流出。

根据本发明实施例的过滤设备，为了提升过滤效果，可以采用多种滤料的配合结构，并且利用自有的管路进行配合，提高反洗的效率。

所谓多种滤料配合，例如，上部滤料L1、中部滤料L2、下部滤料L3包括不同粒径或者不同材质或者不同比重或者相同材质不同比重或粒径等等的滤料分别形成过滤层，从而实现不同的过滤效果。例如，大粒径的滤料物理漏滤水中物理尺寸较大的杂质；小粒径的滤料过滤水中物理尺寸较小的杂质；无烟煤滤料有很好的吸附能力，可以吸附水中的杂质；磁铁矿滤料机械强度高，不含有毒有害物质。由于对滤料的反洗主要是通过水流使得滤料松动和翻腾，从而使得附着在滤料上的污物杂质溶入水中，再随反洗水排走，因此对于多层滤料的结构而言，通常是通过设置各层滤料材料的比重差，也就是说选择不同比重的滤料构成过滤层来防止反洗时造成滤料乱层。因而通常位于下层的滤料的比重大于位于上层的滤料的比重。根据本发明的实施例，例如，上部滤料L1的比重小于中部滤料L2的比重，中部滤料L2的比重小于下部滤料L3的比重。

对于多滤层结构，如果正向过滤采用的是从上到下的水流方向，而反向过滤采用的是从下到上的水流方向，那么在进行过滤时也要考虑避免乱层。采用根据本发明实施例的结构，由于正向过滤的水压力和正向过滤滤料层的重量的压力，使同时进行的反向过滤并不会造成反向滤层的松动，从而实现双向同步过滤。

还可以通过设置滤料的物理尺寸(对于颗粒型滤料，通常是指颗粒的直径，即粒径)来进一步设置过滤层。例如，沿过滤水流方向，设置多层过滤层，并且滤料粒径逐渐减小，使得大颗粒直径的滤层过滤大颗粒污粒，中颗粒直径的滤层过滤中颗粒污粒，小颗粒直径的滤层过滤微小颗粒污粒，从而提高过滤质量，实现立体截污。根据本发明实施例过滤设备的滤层结构，例如，上部滤料L1和下部滤料L3的粒径大于中部滤料L2的粒径。

更具体的，上部滤料L1包括四个滤料层：上部第一层滤料L11、上部第二层滤料L12﹑上部第三层滤料L13和上部第四层滤料L14，并且该四个滤料层的滤料粒径逐层变小，但比重逐层变大，这样一方面可以实现前述的立体截污，另一方面在反洗时不易乱层。例如，上部第一层滤料L11直径为3-8毫米，厚度为3-5厘米；上部第二层滤料L12，上部第三层滤料L13和上部第四层滤料L14直径为0.5-3毫米，其厚度分别为2厘米、3厘米、3厘米，粒径逐层变小。类似地，下部滤料L3可以也包括四个滤料层：下部第一层滤料L31、下部第二层滤料L32﹑下部第三层滤料L33和下部第四层滤料L34，并且该四个滤料层的滤料粒径逐层变大，但比重逐层变大。例如，下部第一层滤料L31、下部第二层滤料L32和下部第三层滤料L33的直径为0.5-3毫米，其厚度分别为3厘米、3厘米、2厘米，粒径逐层变大；下部第四层滤料L34的直径为3-8毫米，厚度为3-5厘米。

相应地，例如中部滤料L2的直径为0.25-0.5毫米，所构成滤层的厚度为30-40厘米。

根据本发明的实施例，可以根据滤料的过滤特性及相对位置来安排滤料的材质。例如，上部第一层滤料L11可以是无烟煤滤料；上部第二层滤料L12，上部第三层滤料L13和上部第四层滤料L14可以是磁铁矿滤料。为了防止反洗时乱层，上部第一层滤料L11的玻璃球滤料的比重(密度)小于上部第二层滤料L12、上部第三层滤料L13和上部第四层滤料L14的磁铁矿滤料；并且相同材质但粒径不同的滤料也可以通过比重差异来防止乱层；又例如，中部滤料L2可以是石英砂滤料，且其比重大于上部滤料L1的各层滤料的比重；类似地，下部第一层滤料L31、下部第二层滤料L32和下部第三层滤料L33也为磁铁矿滤料，但其比重大于中部滤料L2的比重，并且由上到下各层的比重逐渐增大，下部第四层滤料L34也可以是大粒径的玻璃球滤料，但是其比重大于下部滤料L3的其它三层滤料。

滤料的材质选择主要是考虑到其可加工粒径尺寸、过滤性能以及密度等，除了前述的玻璃球滤料、磁铁矿滤料、无烟煤滤料、石英砂滤料，还可以包括活性炭滤料等。

滤料层的厚度是根据设备内腔高度以及滤料材质来设计的，采用上述滤料层结构的上部滤料L1和下部滤料L3的各层滤料可以采用其它的厚度；上部滤料L1、中部滤料L2和下部滤料L3也可以采用其它的厚度和相对厚度选择。

以下结合图1和图7描述根据本发明实施例的双向同步过滤设备的过滤过程。在正反向同步过滤时，待过滤原水的水流经第一水口1及第二水口2分别进入由设备壳体5形成的设备上腔体及下腔体。正向过滤过程为：上腔内液体经上部第一层滤料L11、上部第二层滤料L12、上部第三层滤料L13、上部第四层滤料L14、中部滤料L2，通过渗水器10上面设置的多个渗水口101汇集到达第一主管8内，由第三水口3排出，大颗粒直径的滤层过滤大颗粒污粒，中颗粒直径的滤层过滤中颗粒污粒，小颗粒直径的滤层过滤微小颗粒污粒，达到立体截污的目的。反向过滤过程为：下腔内液体经下部第四滤层L34、下部第三滤层L33、下部第二滤层L32、下部第一滤层L31、中部滤料L2通过渗水口101汇集到达第二主管9，经阀门12由第四水口4排出，与正向过滤同理，大颗粒直径的滤层过滤大颗粒污粒，中颗粒直径的滤层过滤中颗粒污粒，小颗粒直径的滤层过滤微小颗粒污粒，达到立体截污的目的。由于正向过滤的压力和正向过滤滤料层的重量的压力，使反向过滤时用于反向过滤的各个滤层的滤料不会松动，能正常过滤，也不会造成乱层。

根据本发明实施例的双向同步过滤设备的试验例的过滤水头损失为0.5米，过滤滤速可以达到45米/小时。

图8示意性地示出了图1所示双向同步过滤设备的反洗流向。以下结合图1和图8描述根据本发明实施例的双向同步过滤设备的反洗过程。首先，停止第一水口1和第二水口2的进水，关闭阀门12。然后，先让清水经第三水口3进入到第一主管8及其渗水器10内，透过渗水器10的多个渗水口101分布到壳体5内；从第一主管8的渗水器10喷流出的水对第一主管8上方的滤层向上冲击，同时第一主管8的渗水器10喷流出的水向下对防扰流板11的冲击而形成的向上反射冲击，共同向上带动防扰流板11上方的中部滤料L2、上部第四层滤料L14、上部第三层滤料L13、上部第二层滤料L12和上部第一层滤料L11的松动和翻腾，将各滤层内的污物反清洗出来，通过第一水口1排出。接下来，在不停止第三水口3进水的基础上，再让清水水流通过第二水口2进入设备的下腔体内，透过承托板6设置的多个过水孔61，带动承托板6上方至防扰流板11下方的下部第四层滤料L34、下部第三层滤料L33、下部第二层滤料L32、下部第一层滤料L31、中部滤料L2的松动和翻腾，将这些滤层内的污物反清洗出来，最终汇集通过第一水口1排出。

由于在对防扰流板11下方的滤料进行反洗时，防扰流板11上方的滤料也在被进行反洗，防扰流板11上方的滤料处于松动和翻腾状态，从而防扰流板11上方的滤料的自重不会影响防扰流板11下方的滤料的反洗，另一方面，在双向同步过滤设备的反冲洗过程中，防扰流板13可有效防止第一主管8的渗水器10所设底侧渗水口101的出水与第二水口2的进水形成扰流。通过第二水口2和第三水口3的同步进水来进行滤料反洗，可提高反洗效率，降低对于反洗水水量和流速的要求，节省水资源。

根据本发明实施例的双向同步过滤设备的试验例的反洗强度可达25L/s·m²(升/秒·平方米)。

根据本发明实施例的双向同步过滤设备，可以独立地用于对水体进行净化处理，也可以作为水体净化处理系统的一部分，与溶氧曝气设备、投药设备等相互配合使用。

根据本发明实施例的双向同步过滤设备，可采用普通碳钢材料、不锈钢材料、塑料、玻璃纤维等材料制作。

根据本发明实施例的双向同步过滤设备，采用同一过滤缸体正反双向同时过滤，与单向过滤设备相比，具有过滤量大，效率高的特点。此外，在缸体内滤层的设置，采用承托层与磁铁矿、无烟煤、石英沙等多滤层的合理设置，最大限度吸附水中污物，做到立体截污的目的。还可通过调整设置内部有效滤层的层数、种类、滤料大小满足不同水质的过滤要求。本双向同步过滤设备具有自动反冲洗功能，可有效防止滤层长时间使用出现的板结现象，具有很长的使用寿命。

在结构方面，根据本发明实施例的双向同步过滤设备结构紧凑，在满足同一过滤流量要求下，具有成本相对较低，占用空间小的特点。

以上所述仅是本发明的示范性实施方式，而非用于限制本发明的保护范围，本发明的保护范围由所附的权利要求确定。

Claims (27)

1.一种双向同步过滤设备，

其特征在于，

该双向同步过滤设备包括：第一水口(1)，第二水口(2)，第三水口(3)，第四水口(4)，第一主管(8)和第二主管(9)，

其中，第一水口(1)设置于所述设备的上部，第二水口(2)设置于所述设备的下部，第三水口(3)和第四水口(4)分别设置在位于所述设备中部的第一主管(8)和第二主管(9)；

所述第一主管(8)和所述第二主管(9)均设置有与之连通的渗水器(10)，且所述第二主管(9)设置于所述第一主管(8)的下方，

在所述设备的内腔上部设置有上部滤料(L1)，在所述设备的内腔中部设置有中部滤料(L2)，在所述设备的内腔下部设置有下部滤料(L3)。

2.根据权利要求1所述的过滤设备，其特征在于，从所述第一水口(1)进入所述设备的水经所述上部滤料(L1)和部分中部滤料(L2)的过滤后经由设置于所述第一主管(8)的渗水器(10)进入到该第一主管(8)，从所述第三水口(3)流出；从所述第二水口(2)进入所述设备的水经所述下部滤料(L3)和部分中部滤料(L2)的过滤后经由设置于所述第二主管(9)的渗水器(10)进入到该第二主管(9)，从所述第四水口(4)流出。

3.根据权利要求1所述的过滤设备，其特征在于，在所述第一主管(8)的渗水器(10)与所述第二主管(9)的渗水器(10)之间设置防扰流板(11)。

4.根据权利要求3所述的过滤设备，其特征在于，在设置于所述第一主管(8)的每一个渗水器(10)的下方设置一个所述防扰流板(11)，该防扰流板(11)具有V形或U形的截面形状，且开口向上，在该开口上方的空间内能够容纳与该防扰流板(11)对应的渗水器(10)。

5.根据权利要求1所述的过滤设备，其特征在于，连通于所述第一主管(8)的多个渗水器(10)与连通于所述第二主管(9)的多个渗水器(10)平行设置。

6.根据权利要求1所述的过滤设备，其特征在于，所述第一主管(8)设置有多个渗水器(10)，这些渗水器(10)连通并固定于该第一主管(8)，并且向该第一主管(8)的两侧延伸，呈鱼骨状排列，

和/或，

所述第二主管(9)设置有多个渗水器(10)，这些渗水器(10)连通并固定于该第二主管(9)，并且向该第二主管(9)的两侧延伸，呈鱼骨状排列。

7.根据权利要求6所述的过滤设备，其特征在于，所述第一主管(8)的各个渗水器(10)与所述第二主管(9)的各个渗水器(10)对应地平行设置。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的过滤设备，其特征在于，所述渗水器(10)具有管状形状。

9.根据权利要求1-7中任一项所述的过滤设备，其特征在于，在所述渗水器(10)表面设置有多个渗水孔(101)，能够使得经所述中部滤料(L2)过滤的水进入所述渗水器(10)，从而进入到所述第一主管(8)和/或所述第二主管(9)。

10.根据权利要求1所述的过滤设备，其特征在于，所述上部滤料(L1)的密度小于所述中部滤料(L2)的密度，所述中部滤料(L2)的密度小于所述下部滤料(L3)的密度。

11.根据权利要求1所述的过滤设备，其特征在于，所述上部滤料(L1)和所述下部滤料(L3)的粒径大于所述中部滤料(L2)的粒径。

12.根据权利要求1所述的过滤设备，其特征在于，所述上部滤料(L1)包括四个滤料层：上部第一层滤料(L11)、上部第二层滤料(L12)﹑上部第三层滤料(L13)和上部第四层滤料(L14)，且该四个滤料层的滤料粒径逐层变小，密度逐层变大。

13.根据权利要求12所述的过滤设备，其特征在于，所述上部第一层滤料(L11)的直径为3-8毫米，该层厚度为3-5厘米；所述上部第二层滤料(L12)，所述上部第三层滤料(L13)和所述上部第四层滤料(L14)的直径为0.5-3毫米，其厚度分别为2厘米、3厘米、3厘米。

14.根据权利要求1所述的过滤设备，其特征在于，所述下部滤料(L3)包括四个滤料层：下部第一层滤料(L31)、下部第二层滤料(L32)﹑下部第三层滤料(L33)和下部第四层滤料(L34)，并且该四个滤料层的滤料粒径逐层变大，密度逐层变大。

15.根据权利要求14所述的过滤设备，其特征在于，所述下部第一层滤料(L31)、所述下部第二层滤料(L32)和所述下部第三层滤料(L33)的直径为0.5-3毫米，其厚度分别为3厘米、3厘米、2厘米；所述下部第四层滤料(L34)的直径为3-8毫米，厚度为3-5厘米。

16.根据权利要求1所述的过滤设备，其特征在于，所述中部滤料(L2)的直径为0.25-0.5毫米，所构成滤层的厚度为30-40厘米。

17.根据权利要求10-16中任一项所述的过滤设备，其特征在于，所述上部滤料(L1)、所述中部滤料(L2)和所述下部滤料(L3)包括玻璃球滤料、磁铁矿滤料、无烟煤滤料、石英沙滤料、活性炭滤料中的一种或多种。

18.根据权利要求10-16中任一项所述的过滤设备，其特征在于，

所述上部滤料(L1)包括四个滤料层：上部第一层滤料(L11)、上部第二层滤料(L12)﹑上部第三层滤料(L13)和上部第四层滤料(L14)；

所述下部滤料(L3)包括四个滤料层：下部第一层滤料(L31)、下部第二层滤料(L32)﹑下部第三层滤料(L33)和下部第四层滤料(L34)；

其中，

所述上部第一层滤料(L11)是无烟煤或活性炭滤料；

所述上部第二层滤料(L12)，所述上部第三层滤料(L13)和所述上部第四层滤料(L14)是磁铁矿滤料；

中部滤料(L2)是石英砂滤料；

所述下部第一层滤料(L31)、所述下部第二层滤料(L32)和所述下部第三层滤料L33是磁铁矿滤料；

所述下部第四层滤料(L34)是玻璃球滤料。

19.根据权利要求1所述的过滤设备，其特征在于，所述过滤设备还包括：承托板(6)，该承托板(6)设置于所述设备的内腔下部并设置于所述第二水口(2)之上，用于支撑该承托板(6)上面的滤料。

20.根据权利要求19所述的过滤设备，其特征在于，所述支撑板(6)设置有多个过水孔或过水槽(61)，且该过水孔或过水槽(61)的最大直径或者最大宽度小于与其接触的所述下部滤料(L3)的滤料直径。

21.根据权利要求1所述的过滤设备，其特征在于，所述第三水口(3)和所述第四水口(4)设置在同一侧或者所述第三水口(3)和所述第四水口(4)相对地或者成角度地设置。

22.根据权利要求1所述的过滤设备，其特征在于，所述第一水口(1)设置于所述过滤设备的顶部，所述第二水口(2)设置于所述设备的底部侧面。

23.根据权利要求1所述的过滤设备，其特征在于，所述第一主管(8)和第二主管(9)分别通过在所述设备的壳体(5)中部设置的过孔从该壳体(5)的外部伸入内部，且所述第一主管(8)和所述第二主管(9)基本上与该壳体(5)的底部平面相平行。

24.根据权利要求1所述的过滤设备，其特征在于，所述设备的壳体(5)是承压缸体，并采用普通碳钢材料、不锈钢材料、塑料材料、玻璃纤维材料中的一种或多种制成。

25.一种水处理系统，其特征在于，该水处理系统包括了根据权利要求1-24中任一项所述的双向同步过滤设备。

26.一种过滤设备的反洗方法，

其特征在于，

所述过滤设备包括：

第一水口(1)，第二水口(2)，第三水口(3)，第四水口(4)，第一主管(8)和第二主管(9)，

其中，第一水口(1)设置于所述设备的上部，第二水口(2)设置于所述设备的下部，第三水口(3)和第四水口(4)分别设置在位于所述设备中部的第一主管(8)和第二主管(9)；

所述第一主管(8)和所述第二主管(9)均设置有与之连通的渗水器(10)，且所述第二主管(9)设置于所述第一主管(8)的下方，

在所述设备的内腔上部设置有上部滤料(L1)，在所述设备的内腔中部设置有中部滤料(L2)，在所述设备的内腔下部设置有下部滤料(L3)，并且，

在所述第一主管(8)的渗水器(10)与所述第二主管(9)的渗水器(10)之间设置防扰流板(11)，以及

所述过滤设备还包括承托板(6)，该承托板(6)设置于所述设备的内腔下部并设置于所述第二水口(2)之上，

所述反洗方法包括：

使得所述第一水口(1)和所述第二水口(2)不进水；

使得反洗用水经所述第三水口(3)进入到所述第一主管(8)及其渗水器(10)，通过该渗水器(10)的多个渗水口(101)分布到所述设备的壳体(5)内；

从所述第一主管(8)的渗水器(10)喷流出的水对所述第一主管(8)上方的滤料向上冲击，同时从所述第一主管(8)的渗水器(10)喷流出的水向下对所述防扰流板(11)的进行冲击而形成向上反射冲击，两冲击共同带动所述防扰流板(11)上方的中部滤料(L2)和上部滤料(L1)的松动和/或翻腾；

向上水流通过所述第一水口(1)排出。

27.根据权利要求26所述的反洗方法，其特征在于，不停止所述第三水口(3)进水，同时使得反洗用水通过所述第二水口(2)进入所述设备的内腔下部，通过所述承托板(6)的多个过水孔或过水槽(61)，带动所述承托板(6)上方至所述防扰流板(11)下方的所述下部滤料(L3)和所述中部滤料(L2)的松动和/或翻腾。