CN107686303A - 一种新型模块化布水布气滤砖及其构成反冲洗模块的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型模块化布水布气滤砖及其构成反冲洗模块的方法，所述模块化布水布气滤砖包括滤砖主体及设于滤砖主体顶部的配水配气孔、回水槽和支撑体，所述滤砖主体由低合金超高强度钢和混凝土构筑而成；滤砖主体内部设有一级分配腔和二级补偿腔，所述一级分配腔和二级补偿腔之间由档板隔开，所述档板上开有控流孔。本发明优点在于新型模块化滤砖不仅结构稳定，而且与常规滤砖相比布水布气均匀度达到90％以上，反冲洗系统能耗降低10％‑30％，使用周期长，安装及管理更加方便。

Description

一种新型模块化布水布气滤砖及其构成反冲洗模块的方法

技术领域

本发明涉及废水深度处理技术领域，具体是涉及一种新型模块化布水布气滤砖及其构成反冲洗模块的方法。

背景技术

当前，我国废水排放标准日趋严格，尤其是“水十条”等相关条例的颁布实施，加快了废水高效深度处理新技术的研究和应用步伐。深床过滤(床深超过1.8m)是一种集生物脱氮及过滤二合一的深度处理技术，采用特殊规格的滤料作为微生物的挂膜介质，在外加碳源的作用下，可以高效去除废水中的总氮(TN)、悬浮固体(SS)和总磷(TP)，具有占地面积小、投资少、出水水质高的优点，在废水提标及回用处理中得到广泛应用。然而，深床过滤装备能否持续稳定运行，反冲洗环节起着决定性作用，而布水布气滤砖又是反冲洗环节的核心构件，因此，开发一种新型模块化布水布气滤砖及方法对于提高滤床性能及降低能耗显得尤为重要。

中国实用新型专利CN201420433812.0公开了一种塑料滤砖结构，其两侧分配腔设计为梯形。当进行气洗和气水联合反冲洗时，滤砖两侧腔顶部形成梯形气囊，梯形结构使得气囊厚度增加，阻尼作用控制气囊晃动，从而提高滤砖布气均匀性。但是由于气囊的厚度同时受限于空气反冲洗强度，其反冲洗稳定性和持续性将会受到影响。中国实用新型专利CN201420433776.8公开了一种塑料滤砖顶部分配孔结构，其通过在滤砖顶部分配孔边缘设置凸起支撑承托层结构，从而降低砾石的直接覆盖对滤砖配水配气性能的影响。但是由于其自身配水配气结构设计的局限性，使得滤砖整体性能很难得到进一步提高。

因此，本发明针对现有技术中存在的不足，提供了一种新型模块化布水布气滤砖及方法。

发明内容

本发明的目的在于克服现有滤砖布水布气均匀性差而导致滤料冲洗效率低，以及由于滤砖自身设计的不足所导致反冲洗系统能耗高的现状，提供了一种新型模块化布水布气滤砖及方法。

本发明的技术方案是：一种新型模块化布水布气滤砖，包括滤砖主体及设于滤砖主体顶部的配水配气孔、回水槽和支撑体，所述滤砖主体由低合金超高强度钢和混凝土构筑而成；滤砖主体内部设有一级分配腔和二级补偿腔，所述一级分配腔和二级补偿腔之间由档板隔开，所述档板上开有控流孔；所述支撑体位于所述回水槽的两侧，支撑体高出所述配水配气孔的表面，防止从中出来的流体因相互干扰而出现“紊流”现象，进而影响布水布气均匀性；滤砖主体底部两梯形空腔从左至右整体填充所述高强度混凝土。所述高强度混凝土的组成成分按照重量组分计，包括：方解石粉末10-40份、二氧化硅石粉10-30份、石灰0.3-1.2份、石膏12-23份、飞灰1-4份、沥青碳纤维2-8份、聚丙烯腈碳纤维2-6份、炼钢渣颗粒16-45份、碎石100-110份、聚羧酸系减水剂1.3-2.5份、硫铝酸钙0.2-1.6份、活化高岭土30-50份、废聚苯乙烯泡沫塑料0.2-3.4份、普通硅酸盐水泥80-130份、水58-70份。

进一步地，在上述方案中，所述滤砖主体长1220mm，宽280mm，高240mm。

进一步地，在上述方案中，所述一级分配腔的腔室构型为六边形。

进一步地，在上述方案中，所述二级补偿腔的腔室构型为五边形。

进一步地，所述高强度混凝土的制备方法为：1)按所述比例称取各原料，将方解石粉末、二氧化硅石粉、石灰、石膏、飞灰、沥青碳纤维、聚丙烯腈碳纤维、炼钢渣颗粒、活化高岭土、废聚苯乙烯泡沫塑料、普通硅酸盐水泥混合并干拌均匀；2)将聚羧酸系减水剂和占总用水重量3/5的水加入至步骤1)中的混合物中，混合60s；3)将碎石和硫铝酸钙加入步骤2)的浆体中，搅拌60s；4)将剩余的占总用水重量2/5的水加入步骤3)的混合物中，混合均匀，即成。

更进一步地，所述活化高岭土的活化方法为：将高岭土原料加热至480℃，保持20min，然后继续加热至800-950℃，保持15min，然后高温淬火冷却至常温，高温淬火后的高岭土粉碎至粒径小于2微米，即得到所述活化高岭土。

更进一步地，所述炼钢渣颗粒直径为0.1-10毫米。

进一步地，在上述方案中，所述控流孔形状为圆形，直径为30mm。

进一步地，在上述方案中，所述配水配气孔形状为圆形，直径为10mm。

进一步地，在上述方案中，所述回水槽长110.8mm，宽50mm，高50mm。

进一步地，在上述方案中，所述支撑体形状为长方体，长25mm，宽5mm，高4mm。

一种新型模块化布水布气滤砖构成标准滤床反冲洗模块的方法，包括以下步骤：

S1：根据进水水质、出水排放标准及污水处理规模确定标准滤床尺寸L(长)×B(宽)，模块化布水布气滤砖尺寸l(长)×b(宽)，滤床尺寸与模块化布水布气滤砖尺寸相匹配；

S2：依据步骤S1中标准滤床尺寸确定模块化布水布气滤砖块数，其中滤砖数N＝(L/l)×(B/b)；

S3：模块化布水布气滤砖安装在滤床底部，首尾用密封固件依次相连拼接；每组滤砖沿滤床宽度方向安装，沿滤床长度方向安装数组，并布满整个滤床底部，滤砖水平方向要求安装精度小于1mm，垂直方向安装精度小于3mm；

S4：进行配气均匀性试验，空气和水首先进入一级分配腔，再通过控流孔进入二级补偿腔，最终，从滤砖表面的配水配气孔流出，进入滤床，实现气水反冲，以此检查模块化布水布气滤砖的布水布气效果及气密性情况；

S5：依托步骤S1、S2中的标准滤床和模块化布水布气滤砖构件组成标准滤床反冲洗模块。

采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下显著效果：

(1)本发明的一种新型模块化布水布气滤砖，采用低合金高强度钢及混凝土组合材料进行构筑，整体强度得到进一步提高，具有稳定牢固，使用周期长、维护成本低的优点。

(2)本发明的一种新型模块化布水布气滤砖，创新地应用六边形设计作为一级分配腔的构型，五边形设计作为二级补偿腔的构型，布水布气均匀度达到90％以上，与常规滤砖相比反冲洗效率提高30％以上，能耗降低10％-30％。

(3)本发明在应用方法上较现有滤砖技术相比引入模块化思想，能根据污水处理工况灵活确定标准滤床尺寸及模块化滤砖数量，进而提供一体化、标准化反冲洗模块单元，安装及管理更加方便。

附图说明

图1是本发明滤砖结构示意图。

其中，1、滤砖主体；2、一级分配腔；3、二级补偿腔；4、挡板；5、混凝土；6、控流孔；7、配水配气孔；8、回水槽；9、支撑体。

具体实施方式

为进一步了解本发明的内容，以下结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。

实施例1

一种新型模块化布水布气滤砖，包括滤砖主体1及设于滤砖主体1顶部的配水配气孔7、回水槽8和支撑体9，所述滤砖主体1由低合金超高强度钢和混凝土5构筑而成；滤砖主体1内部设有一级分配腔2和二级补偿腔3，所述一级分配腔2和二级补偿腔3之间由档板4隔开，所述档板4上开有控流孔6；所述支撑体9位于所述回水槽8的两侧，支撑体9高出所述配水配气孔7的表面，防止从中出来的流体因相互干扰而出现“紊流”现象，进而影响布水布气均匀性；滤砖主体1底部两梯形空腔从左至右整体填充所述高强度混凝土5。滤砖主体1长1220mm，宽280mm，高240mm，一级分配腔2的腔室构型为六边形，二级补偿腔3的腔室构型为五边形，控流孔6形状为圆形，直径为30mm配水配气孔7形状为圆形，直径为10mm回水槽8长110.8mm，宽50mm，高50mm，支撑体9形状为长方体，长25mm，宽5mm，高4mm。

其中，高强度混凝土5的组成成分按照重量组分计，包括：方解石粉末10份、二氧化硅石粉10份、石灰0.3份、石膏12份、飞灰1份、沥青碳纤维2份、聚丙烯腈碳纤维2份、炼钢渣颗粒16份、碎石100份、聚羧酸系减水剂1.3份、硫铝酸钙0.2份、活化高岭土30份、废聚苯乙烯泡沫塑料0.2份、普通硅酸盐水泥80份、水58份。

高强度混凝土的制备方法为：1)按所述比例称取各原料，将方解石粉末、二氧化硅石粉、石灰、石膏、飞灰、沥青碳纤维、聚丙烯腈碳纤维、炼钢渣颗粒、活化高岭土、废聚苯乙烯泡沫塑料、普通硅酸盐水泥混合并干拌均匀；2)将聚羧酸系减水剂和占总用水重量3/5的水加入至步骤1)中的混合物中，混合60s；3)将碎石和硫铝酸钙加入步骤2)的浆体中，搅拌60s；4)将剩余的占总用水重量2/5的水加入步骤3)的混合物中，混合均匀，即成。

所用到的活化高岭土的活化方法为：将高岭土原料加热至480℃，保持20min，然后继续加热至800℃，保持15min，然后高温淬火冷却至常温，高温淬火后的高岭土粉碎至粒径小于2微米，即得到所述活化高岭土。炼钢渣颗粒直径为0.1毫米，

本实施例的一种新型模块化布水布气滤砖，应用于某城镇污水处理厂2万吨/天污水处理的深床滤池，构成标准滤床反冲洗模块的方法包括以下步骤：

S1：根据进水水质、出水排放标准及污水处理规模确定标准滤床尺寸L(长)×B(宽)＝13.82m×2.90m，模块化布水布气滤砖尺寸l(长)×b(宽)＝1.22m×0.28m；

S2：依据步骤S1中标准滤床尺寸确定模块化布水布气滤砖块数，其中滤砖数N＝(L/l)×(B/b)＝(13.82/1.22)×(2.9/0.28)，选用118块；

S3：模块化布水布气滤砖安装在滤床底部，首尾用密封固件依次相连拼接；每组滤砖沿滤床宽度方向安装，沿滤床长度方向安装数组，并布满整个滤床底部，滤砖水平方向要求安装精度小于1mm，垂直方向安装精度小于3mm；

S4：进行配气均匀性试验，空气和水首先进入一级分配腔2，再通过控流孔6进入二级补偿腔3，最终，从滤砖表面的配水配气孔7流出，进入滤床，实现气水反冲，以此检查模块化布水布气滤砖的布水布气效果及气密性情况；

S5：依托步骤S1、步骤S2中的标准滤床和模块化布水布气滤砖构件组成标准滤床反冲洗模块。

经过反冲洗系统测试，滤砖布水布气均匀度达到95％，反冲洗系统能耗降低了30％，反冲洗效率提高了41％。

实施例2：

一种新型模块化布水布气滤砖，包括滤砖主体1及设于滤砖主体1顶部的配水配气孔7、回水槽8和支撑体9，所述滤砖主体1由低合金超高强度钢和混凝土5构筑而成；滤砖主体1内部设有一级分配腔2和二级补偿腔3，所述一级分配腔2和二级补偿腔3之间由档板4隔开，所述档板4上开有控流孔6；所述支撑体9位于所述回水槽8的两侧，支撑体9高出所述配水配气孔7的表面，防止从中出来的流体因相互干扰而出现“紊流”现象，进而影响布水布气均匀性；滤砖主体1底部两梯形空腔从左至右整体填充所述高强度混凝土5。滤砖主体1长1220mm，宽280mm，高240mm，一级分配腔2的腔室构型为六边形，二级补偿腔3的腔室构型为五边形，控流孔6形状为圆形，直径为30mm配水配气孔7形状为圆形，直径为10mm回水槽8长110.8mm，宽50mm，高50mm，支撑体9形状为长方体，长25mm，宽5mm，高4mm。

其中，高强度混凝土5的组成成分按照重量组分计，包括：方解石粉末25份、二氧化硅石粉20份、石灰0.75份、石膏17份、飞灰3份、沥青碳纤维5份、聚丙烯腈碳纤维4份、炼钢渣颗粒30份、碎石105份、聚羧酸系减水剂1.9份、硫铝酸钙0.9份、活化高岭土40份、废聚苯乙烯泡沫塑料1.8份、普通硅酸盐水泥105份、水64份。

高强度混凝土的制备方法为：1)按所述比例称取各原料，将方解石粉末、二氧化硅石粉、石灰、石膏、飞灰、沥青碳纤维、聚丙烯腈碳纤维、炼钢渣颗粒、活化高岭土、废聚苯乙烯泡沫塑料、普通硅酸盐水泥混合并干拌均匀；2)将聚羧酸系减水剂和占总用水重量3/5的水加入至步骤1)中的混合物中，混合60s；3)将碎石和硫铝酸钙加入步骤2)的浆体中，搅拌60s；4)将剩余的占总用水重量2/5的水加入步骤3)的混合物中，混合均匀，即成。

所用到的活化高岭土的活化方法为：将高岭土原料加热至480℃，保持20min，然后继续加热至870℃，保持15min，然后高温淬火冷却至常温，高温淬火后的高岭土粉碎至粒径小于2微米，即得到所述活化高岭土。炼钢渣颗粒直径为5毫米，

本实施例的一种新型模块化布水布气滤砖，应用于东部某经济开发区污水处理厂5万吨/天污水处理的深床滤池，构成标准滤床反冲洗模块的方法包括以下步骤：

S1：根据进水水质、出水排放标准及污水处理规模确定标准滤床尺寸L(长)×B(宽)＝L×B＝13.40m×5.84m，模块化布水布气滤砖尺寸l(长)×b(宽)＝1.22m×0.28m；

S2：依据步骤S1中标准滤床尺寸确定模块化布水布气滤砖块数，其中滤砖数N＝(L/l)×(B/b)＝(13.40/1.22)×(5.84/0.28)，选用230块；

S3：模块化布水布气滤砖安装在滤床底部，首尾用密封固件依次相连拼接；每组滤砖沿滤床宽度方向安装，沿滤床长度方向安装数组，并布满整个滤床底部，滤砖水平方向要求安装精度小于1mm，垂直方向安装精度小于3mm；

S4：进行配气均匀性试验，空气和水首先进入一级分配腔2，再通过控流孔6进入二级补偿腔3，最终，从滤砖表面的配水配气孔7流出，进入滤床，实现气水反冲，以此检查模块化布水布气滤砖的布水布气效果及气密性情况；

S5：依托步骤S1、步骤S2中的标准滤床和模块化布水布气滤砖构件组成标准滤床反冲洗模块。

经过反冲洗系统测试，滤砖布水布气均匀度达到92％，反冲洗系统能耗降低了15％，反冲洗效率提高了35％。

实施例3：

一种新型模块化布水布气滤砖，包括滤砖主体1及设于滤砖主体1顶部的配水配气孔7、回水槽8和支撑体9，所述滤砖主体1由低合金超高强度钢和混凝土5构筑而成；滤砖主体1内部设有一级分配腔2和二级补偿腔3，所述一级分配腔2和二级补偿腔3之间由档板4隔开，所述档板4上开有控流孔6；所述支撑体9位于所述回水槽8的两侧，支撑体9高出所述配水配气孔7的表面，防止从中出来的流体因相互干扰而出现“紊流”现象，进而影响布水布气均匀性；滤砖主体1底部两梯形空腔从左至右整体填充所述高强度混凝土5。滤砖主体1长1220mm，宽280mm，高240mm，一级分配腔2的腔室构型为六边形，二级补偿腔3的腔室构型为五边形，控流孔6形状为圆形，直径为30mm配水配气孔7形状为圆形，直径为10mm回水槽8长110.8mm，宽50mm，高50mm，支撑体9形状为长方体，长25mm，宽5mm，高4mm。

其中，高强度混凝土5的组成成分按照重量组分计，包括：方解石粉末40份、二氧化硅石粉30份、石灰1.2份、石膏23份、飞灰4份、沥青碳纤维8份、聚丙烯腈碳纤维6份、炼钢渣颗粒45份、碎石110份、聚羧酸系减水剂2.5份、硫铝酸钙1.6份、活化高岭土50份、废聚苯乙烯泡沫塑料3.4份、普通硅酸盐水泥130份、水70份。

高强度混凝土的制备方法为：1)按所述比例称取各原料，将方解石粉末、二氧化硅石粉、石灰、石膏、飞灰、沥青碳纤维、聚丙烯腈碳纤维、炼钢渣颗粒、活化高岭土、废聚苯乙烯泡沫塑料、普通硅酸盐水泥混合并干拌均匀；2)将聚羧酸系减水剂和占总用水重量3/5的水加入至步骤1)中的混合物中，混合60s；3)将碎石和硫铝酸钙加入步骤2)的浆体中，搅拌60s；4)将剩余的占总用水重量2/5的水加入步骤3)的混合物中，混合均匀，即成。

所用到的活化高岭土的活化方法为：将高岭土原料加热至480℃，保持20min，然后继续加热至950℃，保持15min，然后高温淬火冷却至常温，高温淬火后的高岭土粉碎至粒径小于2微米，即得到所述活化高岭土。炼钢渣颗粒直径为10毫米，

本实施例的一种新型模块化布水布气滤砖，应用于东部某经济开发区污水处理厂5万吨/天污水处理的深床滤池，构成标准滤床反冲洗模块的方法包括以下步骤：

S1：根据进水水质、出水排放标准及污水处理规模确定标准滤床尺寸L(长)×B(宽)＝L×B＝18.30m×5.50m，模块化布水布气滤砖尺寸l(长)×b(宽)＝1.22m×0.28m；

S2：依据步骤S1中标准滤床尺寸确定模块化布水布气滤砖块数，其中滤砖数N＝(L/l)×(B/b)＝(18.30/1.22)×(5.50/0.28)，选用295块；

S3：模块化布水布气滤砖安装在滤床底部，首尾用密封固件依次相连拼接；每组滤砖沿滤床宽度方向安装，沿滤床长度方向安装数组，并布满整个滤床底部，滤砖水平方向要求安装精度小于1mm，垂直方向安装精度小于3mm；

S4：进行配气均匀性试验，空气和水首先进入一级分配腔2，再通过控流孔6进入二级补偿腔3，最终，从滤砖表面的配水配气孔7流出，进入滤床，实现气水反冲，以此检查模块化布水布气滤砖的布水布气效果及气密性情况；

S5：依托步骤S1、步骤S2中的标准滤床和模块化布水布气滤砖构件组成标准滤床反冲洗模块。

经过反冲洗系统测试，滤砖布水布气均匀度达到90％，反冲洗系统能耗降低了10％，反冲洗效率提高了30％。

值得说明的是，对于本领域技术人员来说，在本发明构思及具体实施例启示下，能够从本发明公开内容及常识直接导出或联想到的一些变形，本领域普通技术人员将意识到也可采用其他方法，或现有技术中常用公知技术的替代，以及特征间的相互不同组合等等的非实质性改动，同样可以被应用，都能实现本发明描述的功能和效果，不再一一举例展开细说，均属于本发明保护范围。

Claims (9)

1.一种新型模块化布水布气滤砖，其特征在于：包括滤砖主体(1)及设于滤砖主体(1)顶部的配水配气孔(7)、回水槽(8)和支撑体(9)，所述滤砖主体(1)由低合金超高强度钢和混凝土(5)构筑而成；滤砖主体(1)内部设有一级分配腔(2)和二级补偿腔(3)，所述一级分配腔(2)和二级补偿腔(3)之间由档板(4)隔开，所述档板(4)上开有控流孔(6)；所述支撑体(9)位于所述回水槽(8)的两侧，支撑体(9)高出所述配水配气孔(7)的表面；滤砖主体(1)底部两梯形空腔从左至右整体填充所述高强度混凝土(5)；所述高强度混凝土(5)的组成成分按照重量组分计，包括：方解石粉末10-40份、二氧化硅石粉10-30份、石灰0.3-1.2份、石膏12-23份、飞灰1-4份、沥青碳纤维2-8份、聚丙烯腈碳纤维2-6份、炼钢渣颗粒16-45份、碎石100-110份、聚羧酸系减水剂1.3-2.5份、硫铝酸钙0.2-1.6份、活化高岭土30-50份、废聚苯乙烯泡沫塑料0.2-3.4份、普通硅酸盐水泥80-130份、水58-70份。

2.根据权利要求1所述的一种新型模块化布水布气滤砖，其特征在于：所述滤砖主体(1)长1220mm，宽280mm，高240mm。

3.根据权利要求1所述的一种新型模块化布水布气滤砖，其特征在于：所述一级分配腔(2)的腔室构型为六边形。

4.根据权利要求1所述的一种新型模块化布水布气滤砖，其特征在于：所述二级补偿腔(3)的腔室构型为五边形。

5.根据权利要求1所述的一种新型模块化布水布气滤砖，其特征在于：所述控流孔(6)形状为圆形，直径为30mm。

6.根据权利要求1所述的一种新型模块化布水布气滤砖，其特征在于：所述配水配气孔(7)形状为圆形，直径为10mm。

7.根据权利要求1所述的一种新型模块化布水布气滤砖，其特征在于：所述回水槽(8)长110.8mm，宽50mm，高50mm。

8.根据权利要求1所述的一种新型模块化布水布气滤砖，其特征在于：所述支撑体(9)形状为长方体，长25mm，宽5mm，高4mm。

9.根据权利要求1-8任意一项所述的一种新型模块化布水布气滤砖构成标准滤床反冲洗模块的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：根据进水水质、出水排放标准及污水处理规模确定标准滤床尺寸L(长)×B(宽)，模块化布水布气滤砖尺寸l(长)×b(宽)，滤床尺寸与模块化布水布气滤砖尺寸相匹配；

S2：依据步骤S1中标准滤床尺寸确定模块化布水布气滤砖块数，其中滤砖数N＝(L/l)×(B/b)；

S3：模块化布水布气滤砖安装在滤床底部，首尾用密封固件依次相连拼接；每组滤砖沿滤床宽度方向安装，沿滤床长度方向安装数组，并布满整个滤床底部，滤砖水平方向要求安装精度小于1mm，垂直方向安装精度小于3mm；

S4：进行配气均匀性试验，空气和水首先进入一级分配腔(2)，再通过控流孔(6)进入二级补偿腔(3)，最终，从滤砖表面的配水配气孔(7)流出，进入滤床，实现气水反冲，以此检查模块化布水布气滤砖的布水布气效果及气密性情况；

S5：依托步骤S1、步骤S2中的标准滤床和模块化布水布气滤砖构件组成标准滤床反冲洗模块。