CN115215457A - 一种基于多层复合滤料的铁路隧道施工废水高效过滤装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于多层复合滤料的铁路隧道施工废水高效过滤装置，属于污水处理技术领域，包括进水单元、过滤单元、反冲洗单元、出水单元和放空单元。本发明利用重力自流进行过滤，过滤能力强，容积小，操作简单，进出水压力差自动控制反冲洗单元运行，无需增加动力系统，水力自动化运行，造价低，管理方便，适用于高浊度隧道施工废水深度处理或低浊度的隧道施工废水处理，解决隧道洞口用地紧张等问题，同时实现了节能效应，满足高质量排水要求。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于多层复合滤料的铁路隧道施工废水高效过滤装置；属于污水处理技术领域。
背景技术
随着我国铁路事业的快速发展和环保意识的增强，铁路隧道施工废水的排放也严重影响洞外周边环境及生态保护等，因此也逐渐引起人们的关注。
目前，国内铁路隧道施工主要采用钻爆法和隧道掘进机法，且多以钻爆法为主。钻爆法施工产生的废水污染物主要来源于岩粉等固体颗粒物、炸药爆炸后产生的残余污染物、喷射混凝土和注浆产生的废水等污染物。隧道掘进机法施工废水一般呈弱碱性，还有悬浮物(Suspended Solid，SS)以及少量的石油类等污染物，各类隧道施工废水污染物均以SS为主。
目前，国内隧道施工废水多采用传统的调节—初沉—混凝沉淀—无阀滤池等工艺，有效地保护了沿线生态环境，但也存在了诸多问题。由于铁路隧道施工大部分位于山区，隧道施工洞口用地紧张，传统的处理工艺需要较大的处理场地，处理成本较高，而且净化效率有限，造成出水水质不理想的结果。
因此，现有的隧道施工废水处理系统以及新建项目设计中，迫切需求针对性强、悬浮物去除效果好、占地面积小、操作维护简单且经济的隧道施工废水处理设备。
发明内容
针对既有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种基于多层复合滤料的铁路隧道施工废水高效过滤装置，针对性强、悬浮物去除效果好、占地面积小、操作维护简单且经济。
本发明的上述目的是通过以下技术方案达到的：
一种基于多层复合滤料的铁路隧道施工废水高效过滤装置，包括进水单元、过滤单元、反冲洗单元、出水单元和放空单元；
进水单元包括进水管、进水槽、配水槽及U型进水管，进水管与进水槽连接，进水槽与配水槽连接，配水槽的底部与U型进水管相连接，U型进水管与过滤单元中的虹吸上升管连接；
过滤单元包括密封挡板、滤料层和连通管；所述密封挡板的下端为过滤室，过滤室的底部设有滤料层，所述连通管穿过滤料层及密封挡板与出水单元中的集水室连通；
反冲洗单元包括排气管、虹吸上升管、虹吸下降管、虹吸破坏管、虹吸辅助管及水封井，所述虹吸上升管的一端通过密封挡板与过滤室连接，虹吸上升管的另一端与虹吸下降管的一端连接，虹吸下降管的末端延伸至水封井；水封井上还设有虹吸辅助管，虹吸辅助管的另一端位于所述虹吸上升管上端的下壁上；所述虹吸上升管上端下壁上还设有虹吸破坏管，虹吸破坏管的另一端延伸至集水室；排气管上端与虹吸破坏管的上端相连，下端与虹吸辅助管的上端相连接。
出水单元包括集水室、集水槽和出水管，集水槽安装在集水室的右上侧，集水槽与出水管相连接；放空单元位于装置的底部，为安装有放空阀的放空管。
优选地，所述基于多层复合滤料的铁路隧道施工废水高效过滤装置还设有检修口。
优选地，所述滤料层采用多层复合滤料。
优选地，所述滤料层包括承托层、陶粒层、第一石英砂层、石榴石层、第二石英砂层和第三石英砂层。
优选地，所述承托层的d10：2.0～4.0mm，厚度为5cm。
优选地，所述陶粒层的d10：1.18mm，厚度为60m。
优选地，所述第一石英砂层的d10：0.62mm，厚度为26cm。
优选地，所述石榴石层的d10：0.36mm，厚度为7cm。
优选地，所述第二石英砂层的d10：0.25mm，厚度为5cm。
优选地，所述第三石英砂层的d10：0.21mm，厚度为2cm。
优选地，所述基于多层复合滤料的铁路隧道施工废水高效过滤装置中，污水过滤的流速为8-10m/h，反冲洗强度为32L/(m2.s)。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明的基于多层复合滤料的铁路隧道施工废水高效过滤装置，采用小阻力配水系统，通过进出水的压差，自动控制反冲洗单元的运行，实现设备的全自动运行，设备运行管理简单，适用于高浊度隧道施工废水深度处理或低浊度的隧道施工废水处理。
2、本发明根据隧道施工废水的粒度分配，按渗井原理，采用多层复合滤料对污水进行逐级过滤，去除效果好，过滤周期长，不易堵塞。
下面通过附图和具体实施方式对本发明做进一步说明，但并不意味着对本发明保护范围的限制。
附图说明
图1是本发明的基于多层复合滤料的铁路隧道施工废水高效过滤装置的结构示意图。
图2是本发明的基于多层复合滤料的铁路隧道施工废水高效过滤装置中过滤层滤料分配示意图。
主要零部件名称：
1进水管 2进水槽
3配水槽 4 U型进水管
5密封挡板 6过滤室
7滤料层 7-0承托层
7-1陶粒层 7-2第一石英砂层
7-3石榴石层 7-4第二石英砂层
7-5第三石英砂层 8连通管
9集水室 10集水槽
11出水管 12排气管
13虹吸上升管 14虹吸下降管
15虹吸破坏管 16虹吸辅助管
17水封井 18放空阀
19检修口
具体实施方式
除非特别说明，本发明中所用零部件均为本技术领域常规的市场可购的零部件，其连接方式为本技术领域常规的连接方式；所用材料为本技术领域常规的材料。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
实施例1
如图1所示，是本发明的基于多层复合滤料的铁路隧道施工废水高效过滤装置的结构示意图；如图2所示，是本发明的基于多层复合滤料的铁路隧道施工废水高效过滤装置中过滤层滤料分配示意图；其中，1为进水管，2为进水槽，3为配水槽，4为U型进水管，5为密封挡板，6为过滤室，7为滤料层，7-0为承托层，7-1为陶粒层，7-2为第一石英砂层，7-3为石榴石层，7-4为第二石英砂层，7-5为第三石英砂层，8为连通管，9为集水室，10为集水槽，11为出水管，12为排气管，13为虹吸上升管，14为虹吸下降管，15为虹吸破坏管，16为虹吸辅助管，17为水封井，18为放空阀，19为检修口；本发明的基于多层复合滤料的铁路隧道施工废水高效过滤装置，包括进水单元、过滤单元、反冲洗单元、出水单元、检修口和安装有放空阀的放空管；
进水单元包括进水管1、进水槽2、配水槽3及U型进水管4，进水管1与进水槽2连接，进水槽2与配水槽3连接，配水槽3的底部与U型进水管4相连接，U型进水管4与过滤单元中的虹吸上升管13连接；
过滤单元包括密封挡板5、滤料层7和连通管8；所述密封挡板5的下端为过滤室6，过滤室6的底部设有滤料层7，所述连通管8穿过滤料层7及密封挡板5与出水单元中的集水室9连通；
反冲洗单元包括排气管12、虹吸上升管13、虹吸下降管14、虹吸破坏管15、虹吸辅助管16及水封井17，所述虹吸上升管13的一端通过密封挡板5与过滤室6连接，虹吸上升管14的另一端与虹吸下降管14的一端连接，虹吸下降管14的末端延伸至水封井17；水封井17上还设有虹吸辅助管16，虹吸辅助管16的另一端位于所述虹吸上升管13上端的下壁上；所述虹吸上升管13上端下壁上还设有虹吸破坏管15，虹吸破坏管15的另一端延伸至集水室9；排气管12上端与虹吸破坏管15的上端相连，下端与虹吸辅助管16的上端相连接；
出水单元包括集水室9、集水槽10和出水管11，集水槽10安装在集水室9的右上侧，集水槽10与出水管11相连接；
本发明的基于多层复合滤料的铁路隧道施工废水高效过滤装置还设有放空管18和检修口19；放空管18安装在底部一侧，其上设有放空阀，检修口19位于装置的下部；
所述滤料层7采用多层复合滤料，包括承托层7-0(d10：2.0～4.0mm)，厚度为5cm；陶粒层7-1(d10：1.18mm)，厚度为60m；第一石英砂层7-2(d10：0.62mm)，厚度为26cm；石榴石层7-3(d10：0.36mm)，厚度为7cm；第二石英砂层7-4(d10：0.25mm)，厚度为5cm；第三石英砂层7-5(d10：0.21mm)，厚度为2cm；
本发明的基于多层复合滤料的铁路隧道施工废水高效过滤装置中，污水过滤的流速为8-10m/h，反冲洗强度为32L/(m2.s)。
本发明的基于多层复合滤料的铁路隧道施工废水高效过滤装置工作原理：污水由进水管1进入进水槽2，然后流入配水槽3，配水槽3出水通过U型进水管4进入过滤单元中的虹吸上升管13，经过过滤层7自上而下进行过滤，过滤后的清水经过连通管8穿越过滤层7及密封挡板5进入集水室9，集水室9充满后，通过集水槽10经出水管11实现清水排出；
随着污水过滤，过滤层7截留悬浮固体不断增多，造成过滤层阻力逐渐增加，促使虹吸上升管13内的水位不断提高，当水位达到虹吸辅助管16的管口时，水自该管急剧下降，通过排气管12将虹吸下降管14中的空气带走，在虹吸管内产生负压，使得虹吸上升管13和虹吸下降管14的水位很快上升，当两管水位会合后便形成虹吸，进行过滤层7的反冲洗；集水室9内的水通过连通管8由下而上对滤料层7进行反冲洗，此时，集水室9的水位逐渐下降，当降低至虹吸破坏管15的下端管口时，空气进入虹吸管，虹吸作用被破坏，反冲洗过程即结束；滤池开始进水，进入下一个工作周期；
当本发明的基于多层复合滤料的铁路隧道施工废水高效过滤装置运行时间较长，需进行检修时，则停止进水，打开放空阀18，通过检修口19对设备进行检修。
本发明利用重力自流进行过滤，过滤能力强，容积小，操作简单，进出水压力差自动控制反冲洗单元运行，无需增加动力系统，水力自动化运行，造价低，管理方便，适用于高浊度隧道施工废水深度处理或低浊度的铁路隧道施工废水过程中，解决铁路隧道洞口用地紧张等问题，同时实现了节能效应，满足高质量排水要求。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种基于多层复合滤料的铁路隧道施工废水高效过滤装置，包括进水单元、过滤单元、反冲洗单元、出水单元和放空单元；
进水单元包括进水管、进水槽、配水槽及U型进水管，进水管与进水槽连接，进水槽与配水槽连接，配水槽的底部与U型进水管相连接，U型进水管与过滤单元中的虹吸上升管连接；
过滤单元包括密封挡板、滤料层和连通管；所述密封挡板的下端为过滤室，过滤室的底部设有滤料层，所述连通管穿过滤料层及密封挡板与出水单元中的集水室连通；
反冲洗单元包括排气管、虹吸上升管、虹吸下降管、虹吸破坏管、虹吸辅助管及水封井，所述虹吸上升管的一端通过密封挡板与过滤室连接，虹吸上升管的另一端与虹吸下降管的一端连接，虹吸下降管的末端延伸至水封井；水封井上还设有虹吸辅助管，虹吸辅助管的另一端位于所述虹吸上升管上端的下壁上；所述虹吸上升管上端下壁上还设有虹吸破坏管，虹吸破坏管的另一端延伸至集水室；排气管上端与虹吸破坏管的上端相连，下端与虹吸辅助管的上端相连接。
出水单元包括集水室、集水槽和出水管，集水槽安装在集水室的右上侧，集水槽与出水管相连接；放空单元位于装置的底部，为安装有放空阀的放空管。
2.根据权利要求1所述基于多层复合滤料的铁路隧道施工废水高效过滤装置，其特征在于，所述基于多层复合滤料的隧道施工废水高效处理装置还设有检修口。
3.根据权利要求2所述基于多层复合滤料的铁路隧道施工废水高效过滤装置，其特征在于，所述滤料层采用多层复合滤料。
4.根据权利要求3所述基于多层复合滤料的铁路隧道施工废水高效过滤装置，其特征在于，所述滤料层包括承托层、陶粒层、第一石英砂层、石榴石层、第二石英砂层和第三石英砂层。
5.根据权利要求4所述基于多层复合滤料的铁路隧道施工废水高效过滤装置，其特征在于，所述承托层的d10：2.0～4.0mm，厚度为5cm。
6.根据权利要求5所述基于多层复合滤料的铁路隧道施工废水高效过滤装置，其特征在于，所述陶粒层的d10：1.18mm，厚度为60m。
7.根据权利要求6所述基于多层复合滤料的铁路隧道施工废水高效过滤装置，其特征在于，所述第一石英砂层的d10：0.62mm，厚度为26cm。
8.根据权利要求7所述基于多层复合滤料的铁路隧道施工废水高效过滤装置，其特征在于，所述石榴石层的d10：0.36mm，厚度为7cm。
9.根据权利要求8所述基于多层复合滤料的铁路隧道施工废水高效过滤装置，其特征在于，所述第二石英砂层的d10：0.25mm，厚度为5cm。
10.根据权利要求9所述基于多层复合滤料的铁路隧道施工废水高效过滤装置，其特征在于，所述第三石英砂层的d10：0.21mm，厚度为2cm；所述基于多层复合滤料的隧道施工废水高效处理装置中，污水过滤的流速为8-10m/h，反冲洗强度为32L/(m2.s)。
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Non-Patent Citations (1)
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