CN112374655A

CN112374655A - 农村饮用水过滤系统

Info

Publication number: CN112374655A
Application number: CN202011309905.9A
Authority: CN
Inventors: 陈雪明; 邓世俊; 张雪娇; 金华长
Original assignee: Zhejiang University ZJU
Current assignee: Zhejiang University ZJU
Priority date: 2020-11-20
Filing date: 2020-11-20
Publication date: 2021-02-19

Abstract

本发明公开了农村饮用水过滤系统。至少包括两个结构相同的过滤装置，两个过滤装置下封头底部的进水口分别与各自三通阀的第一端相连、各自三通阀的第二端与反冲洗排水管相连、各自三通阀的第三端与进水管相连；文丘里管的第一端与进水阀相连，第二端与加有絮凝剂的投射泵相连，第三端与进水管相连；两个过滤装置底部的出水口经阀门接入清水池，反冲洗废水接排水管。系统中至少两个装置联动过滤处理，一个装置反冲洗用水可由另一装置处理所得清水给予供给，无需设置反冲洗高位水箱或直接从清水池取水的反冲洗水泵；进水与反冲洗排水采用内部引流管设计，以利于阀门安装与维修，并保证反冲洗排水水流通畅。它还可适用其他类似水净化过程的过滤。

Description

农村饮用水过滤系统

技术领域

本发明涉及一种饮用水过滤装置，尤其是涉及一种农村饮用水过滤系统。

背景技术

农村地区饮水安全与千家万户的健康息息相关。目前，农村地区饮用水源大多以山泉水、山涧坑水、河水为水源，水体直接暴露在自然环境中，很容易受到山体表土沙、泥冲刷及人、畜活动等污染，尤其是在雨季，大量的泥沙涌入，水源变得浑浊甚至发黄，不宜直接供人饮用。因此，农村地区对饮用水过滤装置的需求将越来越大。为了便于自动化操作，农村饮用水站，尤其是村级的小型饮用水站，通常采用无阀滤池进行过滤。这类滤池不仅结构复杂，投资费用高，而且清洗效果差，反冲洗水量大，既影响出水水质，又不利于节水。

发明内容

为了解决背景技术中无阀滤池进行过滤存在的问题，本发明的目的在于提供一种农村饮用水过滤系统，以达到高效净化、高效节水，并节省投资与减小占地面积等目的。

为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案是：

本发明的过滤系统至少包括两个结构相同的过滤装置，两个过滤装置下封头底部的进水口分别与第一个三通阀和第二个三通阀的第一端相连，第一个三通阀和第二个三通阀的第二端与反冲洗排水管相连，第一个三通阀和第二个三通阀的第三端与进水管相连，文丘里管的第一端与进水阀相连，文丘里管的第二端与加有絮凝剂的投射泵相连，文丘里管的第三端与进水管相连；两个过滤装置底部的出水口由出水管道相连后，经清水管和阀门接入清水池，反冲洗废水则通过排水管排水。

所述结构相同的过滤装置，均包括上封头、在上封头上装有带管罩的上伸管、两侧设有左卸料孔和右卸料孔的筒体、进气口、开有进水口和出水口的下封头和支座；

下封头内的出水口设有挡水板，过滤装置内自下而上依次设有装有多个水帽的支撑板、承托层和滤料层；引流管自上至下依过穿过滤料层、承托层和支撑板，并固定于支撑板中心，引流管的顶部开有喇叭口，底部与进水口连通；进气口位于支撑板下侧的筒体侧面。

所述左卸料孔和右卸料孔设置在承托层上面的筒体外侧。

所述在上封头上装有带管罩的上伸管，以保证制水量恒定和反冲洗过程及时排气。

所述引流管设置在过滤装置中心，可保证进出水水流通畅，管道不需要弯绕。

所述进气口与反冲洗进气管道入口相连。

本发明具有的有益效果是：

1)采用内部竖直引流管设计，利于阀门安装与维修，简化管路，并保证反冲洗排水水流通畅。

2)上封头顶部设有上伸管，既可自动调节滤层上部的水位，稳定制水流量，又有利于排气，使反冲洗废水能顺利排出过滤装置。

3)采用气-水联合反冲洗工艺，极大地减少反冲洗过程用水量，有利于节水。

4)两个装置联动过滤及反冲洗，其中一个装置反冲洗用水可由另一装置过滤所得清水给予供给，可去除常规反冲洗过程需使用的高位水箱或直接从清水池取水所需的反冲洗水泵，简化系统结构，节约投资成本，缩小设备占地面积，利于农村地区推广应用。

本发明适用于农村饮用水净化，或其他类似水净化过程的过滤处理。

附图说明

图1是本发明单个装置结构图。

图2是本发明过滤系统原理图。

图中：1、管罩，2、上伸管，3、上封头，4、喇叭口，5、滤料层，6、引流管，7、筒体，8、右卸料孔，9、左卸料孔，10、承托层，11、进气口，12、水帽，13、支撑板，14、挡水板，15、下封头，16、进水口，17、支座，18、出水口，19、清水管，20、阀门，21、出水管，22、第一个三通阀，23、第二个三通阀，24、反冲洗排水管，25、进水管，26、文丘里管，27、投射泵。

具体实施方式

以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

如图1，图2所示，本发明的过滤系统至少包括两个结构相同的过滤装置，两个过滤装置下封头15底部的进水口16分别与第一个三通阀和第二个三通阀的第一端相连，第一个三通阀和第二个三通阀的第二端与反冲洗排水管24相连，第一个三通阀和第二个三通阀的第三端与进水管25相连，文丘里管26的第一端与进水阀相连，文丘里管26的第二端与加有絮凝剂的投射泵27相连，文丘里管26的第三端与进水管25相连；两个过滤装置底部的出水口18由出水管道21相连后，经清水管19和阀门20接入清水池，反冲洗废水则通过排水管24排水。

文丘里管26和投射泵27用于进水的预处理，在系统进水时自动投加适量的絮凝剂，可使水中胶体杂质迅速混合絮凝，无需设置初沉池，利于后续过滤过程。

本系统至少包含两个装置且各自出水管21并联，一个装置反冲洗用水可直接由另一装置过滤所得清水给予供给，无需设置反冲洗高位水箱或直接从清水池取水的反冲洗水泵，节约设备成本，并达到简化系统结构的目的。

所述结构相同的过滤装置，均包括上封头3、在上封头3上装有带管罩1的上伸管2、两侧设有左卸料孔9和右卸料孔8的筒体7、进气口11、开有进水口16和出水口18的下封头15和支座17；

下封头15内的出水口18设有挡水板14，过滤装置内自下而上依次设有装有多个水帽12的支撑板13、承托层10和滤料层5；引流管6自上至下依过穿过滤料层5、承托层10和支撑板13，并固定于支撑板13中心，引流管6的顶部开有喇叭口4，底部与进水口16连通；进气口11位于支撑板13下侧的筒体7侧面。

引流管6竖直安装有利于保持排水畅通，喇叭口4则有助于水气的迅速分离，此设计相比于传统过滤装置的复杂内部结构设计，极大地简化管路结构，使其变得更加简洁及美观，反冲洗出水也得以迅速通过引流管6自上而下排出，出水口18上配有挡水板14，有利于反冲洗进水水流均匀分布，提高反冲洗效率；支撑板13上均匀布有水帽12，在水帽12上方设置一承托层10，承托层10采用常规的磁铁矿进行设置。在反冲洗过程中，空气混合反冲洗进水穿过水帽12，碰撞到承托层10时可均匀分布反冲洗水，避免了部分区域水量太小，冲刷不干净，承托层10上则设有滤料层5；上封头3顶部连接上伸管2，可使反冲洗过程产生的气体及时排出。过滤初期截流的杂质量少时，滤层阻力小，上伸管2内水位较低，随着装置过滤过程的进行，截流的杂质逐渐增加，滤层阻力变得较大，水头损失也加大，此时上伸管2内水位上升，此设计可保证过滤过程制水量始终保持恒定；筒体7两侧分别设有左卸料孔9和右卸料孔8，便于水帽12的安装与更换，也利于滤料5的装卸；筒体7侧下部有进气口11，用于与反冲洗进气管道入口相连；

所述多个水帽12均匀设置在支撑板13上，多个水帽12分别通过螺纹接头固定在支撑板13上。

所述左卸料孔9和右卸料孔8设置在承托层10上面的筒体7外侧。

所述在上封头3上装有带管罩1的上伸管2，以保证制水量恒定和反冲洗过程及时排气。

所述引流管6设计在过滤装置中心，保证进出水水流通畅，管道不需要弯绕。

所述进气口11与反冲洗进气管道入口相连。

已投加絮凝剂的进水通过进水口16接入引流管6，在重力作用下过滤流出装置，水中颗粒与滤料层5充分接触，被截留于滤层中，流出的清水达到所需的出水指标；该系统采用气-水联合反冲洗方式，即当其中一个装置过滤出水指标开始不达标时进入反冲洗阶段，压缩空气通过筒体7侧下部的进气口11进入装置内部，压缩空气与另一装置过滤产生的清水混合后自下而上依次通过水帽12，承托层10与滤料层5，在流体剪切力与颗粒间摩擦力作用下使滤料层截留的杂质颗粒脱落并通过引流管6带出滤料层5。采用水-气联合反冲洗技术极大减少了反冲洗过程用水量，起到明显的节水效果，尤其适合水源稀缺的农村地区。

两个过滤装置下封头15底部的进水口16分别与第一个三通阀和第二个三通阀的第一端相连，第一个三通阀和第二个三通阀的第二端与反冲洗排水管24相连，第一个三通阀和第二个三通阀的第三端与进水管25相连；装置底部出水管道采用并联方式连接清水管，通过阀门20控制过滤出水，最终流至清水池。该农村饮用水过滤系统，互相交替进行过滤与反冲洗，可长期达到较优的出水指标，减少投资成本，提高系统利用能力。

本发明运行分为过滤净化与反冲洗两个步骤，两个步骤交替操作；

1)过滤净化：预处理进水由第一个三通阀22和第二个三通阀23自动控制，经进水口16由引流管6进入过滤装置，进水自上而下依次通过滤料层5、承托层10、水帽12与支撑板13，进水中的杂质颗粒与滤料层5充分接触，产生碰撞并粘附于滤料层上，最终被截留于滤料层5中。过滤出水流向下封头15底部出水口18，此时出水已符合饮用水指标要求，最终经阀门20从清水管19流出。

2)反冲洗：随着过滤不断进行，滤料层5中截留杂质量也随之增加，水头损失相应增大，出水水质变差，此时需要停止过滤，对其中一个过滤装置进行反冲洗，上述过程在两个装置中交替进行。本系统采用气-水联合反冲洗，压缩空气经反冲洗进气口11与另一装置产生的过滤水经出水口18同时混合进入，并自下而上依次通过水帽12、承托层10和滤料层5，实现反冲洗；在流体剪切力与颗粒间摩擦作用下，滤料层5吸附截留的杂质颗粒不断脱落并随水流自上而下流经喇叭口4进入引流管6，最后通过三通阀从排水管23排出。

实施例1：

经过筛网预处理的进水，浊度约20 NTU，采用本发明过滤装置进行处理。过滤装置的承托层10厚度为150mm，滤料层5厚度为900mm，滤料粒径为0.5-1.0mm。操作条件如下：采用聚合氯化铝铁作为絮凝剂，絮凝剂投加量为3.0 mg/L；pH值约7.0；过滤阶段历时14 h，过滤流速约10 m/h；反冲洗阶段历时10 min，反冲洗水流速约10m/h，反冲气量61.2 m³/(h·m²)。运行结果如下：出水浊度为0.30-0.45 NTU，浊度去除率为97.8-98.5%。

Claims

1.一种农村饮用水过滤系统，其特征在于：该过滤系统至少包括两个结构相同的过滤装置，两个过滤装置下封头（15）底部的进水口（16）分别与第一个三通阀和第二个三通阀的第一端相连，第一个三通阀和第二个三通阀的第二端与反冲洗排水管（24）相连，第一个三通阀和第二个三通阀的第三端与进水管（25）相连，文丘里管（26）的第一端与进水阀相连，文丘里管（26）的第二端与加有絮凝剂的投射泵（27）相连，文丘里管（26）的第三端与进水管（25）相连；两个过滤装置底部的出水口（18）由出水管道（21）相连后，经清水管（19）和阀门（20）接入清水池，反冲洗废水则通过反冲洗排水管（24）排水。

2.根据权利要求1所述的一种农村饮用水过滤系统，其特征在于：所述结构相同的过滤装置，均包括上封头（3）、在上封头（3）上装有带管罩（1）的上伸管（2）、两侧设有左卸料孔（9）和右卸料孔（8）的筒体（7）、进气口（11）、开有进水口（16）及出水口（18）的下封头（15）和支座（17）；

下封头（15）内的出水口（18）设有挡水板（14），过滤装置内自下而上依次设有装有多个水帽（12）的支撑板（13）、承托层（10）和滤料层（5）；引流管（6）自上至下依过穿过滤料层（5）、承托层（10）和支撑板（13），并固定于支撑板（13）中心，引流管（6）的顶部开有喇叭口（4），底部与进水口（16）连通；进气口（11）位于支撑板（13）下侧的筒体（7）侧面。

3.根据权利要求2所述的一种农村饮用水过滤系统，其特征在于：所述多个水帽（12）均匀设置在支撑板（13）上，多个水帽（12）分别通过螺纹接头固定在支撑板（13）上。

4.根据权利要求2所述的一种农村饮用水过滤系统，其特征在于：所述左卸料孔（9）和右卸料孔（8）设置在承托层（10）上面的筒体（7）外侧。

5.根据权利要求2所述的一种农村饮用水过滤系统，其特征在于：所述在上封头（3）上装有带管罩（1）的上伸管（2），以保证制水量恒定和反冲洗过程及时排气。

6.根据权利要求2所述的一种农村饮用水过滤系统，其特征在于：所述引流管（6）设置在过滤装置中心，可保证进出水水流通畅，管道不需要弯绕。