CN112357983A - 一种稳定脱盐水的升流式矿化滤池 - Google Patents
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Abstract
一种稳定脱盐水的升流式矿化滤池，包括若干个单元滤格，每格单元滤格包括配水配气渠，配水配气渠两侧底部分别设置布水布气区，配水配气渠与布水布气区之间设有下层配水孔和上层配气孔，布水布气区上方设置承托层，布水布气区与承托层之间由滤板分隔，滤板上均匀布置滤头，承托层上方设置矿质滤料层，矿质滤料层采用碳酸盐滤料填充；矿质滤料层上方设集水槽，矿质滤料层和集水槽之间形成缓冲区，配水配气渠上方设出水渠，集水槽通过预留洞口连接至出水渠。本发明通过脱盐水与矿化滤池滤料充分接触，促进以碳酸盐为主要成分的滤料的溶解反应，增加水中硬度、碱度以达到稳定水质的目的，从而满足公共供水系统和工业用水系统的使用及输送要求。
Description
技术领域
本发明涉及一种矿化脱盐水的上向流滤池，具体是一种稳定脱盐水的升流式矿化滤池，主要用于以苦咸水、海水为原水，经淡化工艺处理后所产生的脱盐水的水质稳定，主要应用于市政公共供水及工业供水领域。
背景技术
我国淡水资源紧缺，特别是广大沿海地区、岛屿淡水资源极其匮乏。海水淡化、苦咸水淡化等技术的发展使得脱盐水已经成为沿海城市生产生活用水的重要补充。然而脱盐水缺乏碱度及硬度，缓冲能力相当有限，易造成输水管道的腐蚀，直接进入城市公共供水系统或者工业供水系统常引起管网水质波动，因此需要对脱盐水进行稳定化处理。
目前工程中常见的矿化技术有投加石灰乳法、石灰石溶解法。其中石灰石溶解法易于控制、环境条件好，矿化效果稳定。
发明内容
本发明要是提供一种稳定脱盐水的升流式矿化滤池，用于增加脱盐水中的碱度、硬度，以满足公共供水系统和工业用水系统的使用及输送要求。
为了实现这一目的，本发明的技术方案如下：一种稳定脱盐水的升流式矿化滤池，包括若干个单元滤格，每格单元滤格包括配水配气渠，其特征在于，配水配气渠两侧底部分别设置布水布气区，配水配气渠与布水布气区之间设有下层配水孔和上层配气孔，布水布气区上方设置承托层，布水布气区与承托层之间由滤板分隔，滤板上均匀布置滤头，承托层上方设置矿质滤料层，矿质滤料层采用碳酸盐滤料填充；矿质滤料层上方设集水槽，矿质滤料层和集水槽之间形成缓冲区，配水配气渠上方设出水渠，集水槽通过预留洞口连接至出水渠。
进一步地，所述矿化滤料为天然贝壳、石灰石、白云石滤料中的一种，或物理性能接近的多种滤料组合。矿质滤料层的主要成分应为碳酸钙、碳酸镁等，非碳酸盐成分不溶于水。滤料层的厚度为2.0 ~2.7m，滤料的粒径为4~6mm，滤速应由计算确定，过滤滤速应能使滤料膨胀率不低于10%，冲洗滤速应能使滤料膨胀率维持在30%。
进一步地，升流式矿化滤池的进水中应投加二氧化碳气体，使脱盐水在滤料层停留时间内发生如下化学反应：
CaCO3+CO2+H2O=Ca2++2HCO3 -
二氧化碳的投加量由产水的pH、硬度、碱度等指标确定。当矿化后水的碱度低于（高于）设定值，加大（降低）二氧化碳的投加量。
进一步地，升流式矿化滤池一侧设有进水渠，另一侧设有出水总渠，进水渠位于池体上方，进水渠包括位于外侧的滤格进水总渠及位于内侧的各个单元滤格的滤格进水渠，滤格进水总渠通过进水堰与各个单元滤格的滤格进水渠连接，每一单元滤格的滤格进水渠底部设一进水管连接至各单元滤格的配水配气渠，进水渠的下方设有反冲洗水总管，反冲洗水总管通过底部连通孔与各单元滤格的配水配气渠连通，各单元滤格的出水渠通过出水孔与出水总渠连接。
进一步地，所述进水堰采用不锈钢可调堰板，可以准确控制系统中每格滤池的进水量，保障矿化反应的负荷稳定。
进一步地，出水渠底部呈倾斜状，坡向出水总渠方向，出水总渠下方设有排水渠，出水渠通过排水孔与排水渠连接，所述出水渠底部靠近排水渠的位置设有与排水孔相配合的不锈钢导流板。
进一步，所述升流式矿化滤池的顶部设有顶板，顶板上设有进料口、观察窗和透气阀，进水渠的侧壁上设有排气管。
进一步地，承托层采用粗砂，厚度0.1~0.2m，有效粒径2~4mm。
进一步地，进水堰的标高高于集水槽顶标高2.5~3.0m，使得进水堰后水位与出水堰前水位留有足够的过滤水头，保证一定粒度尺寸的矿化滤料处于微膨胀状态，以适应不同种类矿化滤料的溶解反应在滤料不板结情况下稳定进行。
本发明的优点在于：
1、矿化滤池滤料与脱盐水充分接触，通过人为加入二氧化碳，改变碳酸盐溶解平衡的反应条件，促进以碳酸盐为主要成分的滤料的溶解反应，以达到增加水中含盐量的目的，从而满足公共供水系统和工业用水系统的使用及输送要求。
2、矿化滤池进水堰后水位与出水堰前水位留有足够的过滤水头，保证一定粒度尺寸的矿化滤料处于微膨胀状态，以适应不同种类矿化滤料的溶解反应在滤料不板结情况下稳定进行。
3、进水采用堰流分配，可以准确控制系统中每格滤池的进水量，保障矿化反应的负荷稳定。
4、配备气水冲洗系统，可进行单独气冲、水冲及气水同冲，既可满足滤池启动前冲洗滤料的要求，同时避免运行中滤料板结。
附图说明
图1为升流式矿化滤池内部示意图。
图2为本发明一实施例的顶层示意图。
图3为本发明一实施例的中层示意图。
图4为本发明一实施例的下层示意图。
图5为图2~图4的A-A剖视图。
图6为图2~图4的B-B剖视图。
图中包括：配水配气渠A、布水布气区B、缓冲区C、超高区D、出水渠E、进水管1、放空水管2、冲洗气管3、配水孔4、配气孔5、长柄滤头6、滤板7、承托层8、矿质滤料层9、集水槽10、出水管11、进料孔12、玻璃钢盖板13、透气阀14、排气管15、钢梯16、气动排水闸门17、气动出水闸门18、滤格进水总渠19、滤格进水渠20、出水总渠21、进水堰22、反冲洗水总管23、人孔24、预留洞口25、透气孔26、不锈钢导流板27、放空水管28、溢流堰29、排水孔30、排水渠31、过水孔32、排水沟33、冲洗气总管34、透气支管35、透气斜管36。
具体实施方式
下面通过具体的实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
如图1所示为升流式矿化滤池内部示意图。一种稳定脱盐水的升流式矿化滤池，包括若干个单元滤格，每格单元滤格包括配水配气渠A，其特征在于，配水配气渠A两侧底部分别设置布水布气区B，配水配气渠A与布水布气区B之间设有下层配水孔4和上层配气孔5，布水布气区B上方设置承托层8，承托层8上方设置矿质滤料层9，矿质滤料层9采用碳酸钙滤料，承托层8底部设滤板7、长柄滤头6；矿质滤料层9上方设集水槽10，矿质滤料层9和集水槽10之间形成缓冲区C，配水配气渠A上方设出水渠E，集水槽10通过预留洞口25连接至出水渠E。
矿质滤料层采用食品级的矿质滤料，如石灰石、白云石、贝壳填料等，在本实施例中采用贝壳填料，滤料粒径级配为4~6mm，滤料的厚度保持在2.0~2.7m范围内，滤料层下方设置粗砂承托层，厚度0.15m，有效粒径2~4mm。通过在滤池进水管上投加二氧化碳在滤池内形成缓冲溶液达到矿化的目的。
其中包含的反应如下：
CaCO3+CO2+H2O=Ca2++2HCO3 -
MgCO3+CO2+H2O=Mg2++2HCO3 -
通过增加进水中二氧化碳的含量，促进上述反应向右进行，使滤料中溶解释放的钙、镁离子、碳酸氢根离子溶解于水中，达到稳定脱盐水的目的。
矿化滤池采用滤头布水、布气，正常过滤及水洗过程，水由长柄滤头下部进水孔进入滤层。气洗过程中，鼓风机提供的压力大于水自身的压力，空气汇集在滤板下形成气垫层，进而通过滤头上部进气小孔及滤杆、滤帽进入滤层。
滤池采用不锈钢集水槽出水收集，经矿化的水由集水槽收集后进入出水渠。
如图2所示，所述升流式矿化滤池的顶部设有顶板，顶板上设有多个检查孔及盖板13、透气阀14，进水渠的侧壁上设有排气管15。矿石滤料消耗到一定程度，可以打开盖板，通过吊车将袋装的碳酸盐（石灰石、贝壳滤料）滤料吊至检查孔上方，直接卸料。
如图3所示，升流式矿化滤池一侧设有进水渠，另一侧设有出水总渠21，进水渠位于池体上方，进水渠包括位于外侧的滤格进水总渠19及位于内侧的各个单元滤格的滤格进水渠20，滤格进水总渠19通过进水堰22与各个单元滤格的滤格进水渠10连接，每一单元滤格的滤格进水渠20底部设一进水管1连接至各单元滤格的配水配气渠，进水渠的下方设有反冲洗水总管23，反冲洗水总管23通过底部连通孔与各单元滤格的配水配气渠连通，各单元滤格的出水渠通过过水井与出水总渠连接，过水井的一侧设过水孔与出水渠连通，另一侧设过水孔与出水总渠连通，过水井还设溢流堰29，当出水水位超过溢流堰水位时，从溢流堰溢出。
如图5所示，出水渠E底部呈倾斜状，坡向出水总渠21方向，出水渠E通过过水孔32与出水总渠21连通，出水总渠21下方设有排水渠31，出水渠通过排水孔30与排水渠31连接，所述出水渠底部靠近排水渠的位置设有与排水孔30相配合的不锈钢导流板27，排水渠31通过排水管与室外阀门井连接。
矿化滤池池内水流方向为由下向上，滤速为8~12m/h。矿化滤池包括5格矿化海水淡化水的上向流滤池，相邻两格滤池可以共壁，按照运行时间及滤料耗损情况5格滤池轮流冲洗或补充矿质滤料。
矿化滤池冲洗过程分为气冲、气水冲和水冲三个过程：
气冲：气冲强度60m/h，气冲时间2min；
气水冲：气冲强度60m/h，水冲强度25m/h，气水冲至排水浊度小于1.0NTU；
水冲：水冲强度25m/h，气冲时间6min；
滤池冲洗用气由罗茨鼓风机提供，冲洗用水用脱盐水经水泵加压后供给。
脱盐水进入进水总管时加入二氧化碳，然后经进水总管，流经滤格进水总渠19进入各个单元滤格的滤格进水渠20，进入各个单元的配水配气渠A，从下层配水孔4进入布水布气区B，由下至上，经过承托层和矿质滤料层，脱盐水与矿质滤料层的碳酸钙滤料充分接触，以达到增加水中含盐量的目的，矿化后的脱盐水由集水槽10收集后，进入出水渠E，并从出水渠E流至出水总渠21。滤池装填滤料时或经使用过程中过滤水头显著增加时，滤料需要进行冲洗。冲洗方式：有单独气冲、单独水冲及气水同冲，冲洗周期视滤料消耗、补充及纳污情况而定。冲洗过程简述如下：
1)气冲:开启鼓风机，时间2~3min；
2)气水冲：同时开启冲洗风机及冲洗水泵，冲洗至出水浊度小于设定值；
3)水冲：开启反冲水泵，水冲时间6min；
冲洗水从冲洗水总管23进入各个单元的配水配气渠A，冲洗水、气分别从下层配水孔4及上部配气孔进入布水布气区B，由下至上，对承托层和矿质滤料层进行冲洗，冲洗水携带残余的杂质通过集水槽进入排水渠。反冲洗气体从冲洗气总管34进入各个单元的配水配气渠A，从下层配水孔4进入布水布气区B，由下至上，对承托层和矿质滤料层进行气冲，气体由透气管排出。从滤板下方接出多个竖向设置的透气支管35，多个透气支管36汇总至透气斜管36，透气斜管36设在滤料层内，固定在中央渠外壁上，接出池外。
以上仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但且不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (7)
1.一种稳定脱盐水的升流式矿化滤池，包括若干个单元滤格，每格单元滤格包括配水配气渠，其特征在于，配水配气渠两侧底部分别设置布水布气区，配水配气渠与布水布气区之间设有下层配水孔和上层配气孔，布水布气区上方设置承托层，布水布气区与承托层之间由滤板分隔，滤板上均匀布置滤头，承托层上方设置矿质滤料层，矿质滤料层采用碳酸盐滤料填充；矿质滤料层上方设集水槽，矿质滤料层和集水槽之间为缓冲区，配水配气渠上方设出水渠，集水槽通过预留洞口连接至出水渠。
2.根据权利要求1所述的稳定脱盐水的升流式矿化滤池，其特征在于，所述碳酸盐滤料为天然贝壳、石灰石、白云石滤料中的一种，矿质滤料层的厚度为2.0 ~2.7m，滤料的粒径为4~6mm，运行时能保持至少10%的膨胀率。
3.根据权利要求1所述的稳定脱盐水的升流式矿化滤池，其特征在于，升流式矿化滤池一侧设有进水渠，另一侧设有出水总渠，进水渠位于池体上方，进水渠包括位于外侧的滤格进水总渠及位于内侧的各个单元滤格的滤格进水渠，滤格进水总渠通过进水堰与各个单元滤格的滤格进水渠连接，每一单元滤格的滤格进水渠底部设一进水管连接至各单元滤格的配水配气渠，进水渠的下方设有冲洗水总管，冲洗水总管由三通与进水管连接后，通过底部连通孔与各单元滤格的配水配气渠连通，各单元滤格的出水渠通过出水孔与出水总渠连接。
4.根据权利要求1所述的稳定脱盐水的升流式矿化滤池，其特征在于，所述进水堰采用不锈钢可调堰板，可以准确控制系统中每格滤池的进水量，保障矿化反应的负荷稳定。
5.根据权利要求1所述的稳定脱盐水的升流式矿化滤池，其特征在于，出水渠底部呈倾斜状，坡向出水总渠方向，出水总渠下方设有排水渠，出水渠通过排水孔与排水渠连接，所述出水渠底部靠近排水渠的位置设有与排水孔相配合的不锈钢导流板。
6.根据权利要求1所述的稳定脱盐水的升流式矿化滤池，其特征在于，所述升流式矿化滤池的顶部设有顶板，顶板上设有进料口、观察窗和透气阀，进水渠的侧壁上设有排气管。
7.根据权利要求1所述的稳定脱盐水的升流式矿化滤池的矿化方法，其特征在于，脱盐水进入进水总管时加入二氧化碳，然后经进水总管，流经滤格进水总渠进入各个单元滤格的滤格进水渠；然后进入各个单元滤格的配水配气渠，从下层配水孔进入布水布气区，由下至上，经过承托层和矿质滤料层，脱盐水与矿质滤料层的碳酸钙滤料充分接触，增加水中硬度、碱度以达到稳定水质的目的；矿化后的脱盐水由集水槽收集后，进入出水渠，并从出水渠流至出水总渠。
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