CN115403186B - 一种用于软化后废水处理的过滤装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及污水过滤技术领域，公开了一种用于软化后废水处理的过滤装置，包括：中和池，中和池包括有接近中和池的进水口处设置的加药点，还包括有延伸状的引水结构，引水结构的过流面积沿着引水结构的延伸方向交替变化；以及过滤池，过滤池包括有池体，以及设置于池体内的过滤床，以及设置于过滤床上端的进水堰，进水堰的进水口与中和池的出水口连通，用于向过滤床上布水。本发明具有“可在同一设备上实现中和与过滤两种工序，省略了中和池构筑物，节省了设备配置和运行能耗”、“保证过滤装置的均匀进水，有效避免滤床短流、偏流现象发生”、“在保证反洗效果的同时有效降低运行能耗和反洗用水”的技术效果。

Description

一种用于软化后废水处理的过滤装置

技术领域

本发明涉及污水过滤技术领域，具体为一种用于软化后废水处理的过滤装置。

背景技术

目前，工业企业在利用城市污水的二级排水作为循环冷却水系统的补充水和循环冷却水系统的排污水回用时，多采用石灰软化法方法进行深度处理。利用溶度积原理使水中所含硬度在石灰作用下形成难溶性化合物而被去除。其工艺流程主要分为澄清、中和、和过滤三个阶段。在澄清阶段通常使用的处理设施为机械加速澄清池或高效沉淀池。通过在池中加入石灰、凝聚剂和助凝剂进行混凝沉淀。中和阶段通常设置中和池，在中和池内投加硫酸将pH回调至中性。过滤阶段常用的过滤装置为变孔隙滤池，经滤池过滤后的出水可满足循环冷却水补充水水质标准。

常规滤池主要由进水堰、滤床、布水系统、布气系统、反洗排水沟和反洗排水渠构成，其中各段功能如下：

进水堰：进水堰横跨于滤池进水端和滤池出水端池壁之间，通过两侧堰壁高度控制进水堰内水位，保证滤池进水水流平稳；

滤床：滤床为过滤装置的主要作用单元。滤床内装填两种粒度不同的过滤介质，即粗砂和细砂，粗砂粒径2～3mm，细沙粒径0.5～1mm，粗细砂之间构成类似“漏斗”的孔隙，即变孔隙。这些漏斗截留悬浮物，从而净化水质；

布水系统：布水系统的作用在于使反冲洗水在整个过滤装置平面上均匀分布，同时过滤时可均匀收集过滤出水。反冲洗水可在滤床运行期间截留的悬浮物、颗粒物以及滤料表面粘结的其他污垢冲洗干净，反冲洗水的漂洗作用，可将脱离的污物带出滤层；

布气系统：布气系统的作用在于反洗时使空气快速通过滤层，微小气泡加剧滤料颗粒之间的碰撞、摩擦并对颗粒进行擦洗，加快污垢的脱落；

反洗排水沟：滤池反冲洗时，大量反冲洗水会将滤池内悬浮物与杂质携带出去，进入两侧反洗排水沟；

反洗排水渠：用于接纳各过滤装置反洗排水沟的反洗排水，一并排入回收水池。

滤池凭借滤速高、截污量大、运行周期长、运行平稳简单等特点在循环冷却水的软化处理中被大规模采用，但实际运行过程中也存在一些缺点：

(1)澄清池出水进入变孔隙滤池前一般需单独设置中和池进行pH调节，中和池的设置需要占用一定场地，池内还需设置机械搅拌设备调节水质，占用一定的土地资源和能耗；

(2)滤池通常只有一道进水堰，有效区域往往只有进水堰下方的中间区域，滤池进水分布不均匀，难以遍布滤池四周及边角区域，长期运行影响滤后水质；

(3)常规的滤池布水系统一般采用水帽布水的方式，但实际运行时，塑料水帽强度差，易被水垢堵塞，长期运行后产水效率降低；反洗水消耗大，冲洗时间长，无形中增加能耗成本，且检修时也容易损坏；

(4)无论是滤料更换还是检修时，都需要将滤池内部的滤料先打捞出来。常规滤池的滤料只能从滤池上方打捞，具体操作时费时费力，检修不方便。

基于以上缺陷，本申请提供一种用于软化后废水处理的过滤装置，用以解决现有技术中存在的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于软化后废水处理的过滤装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种用于软化后废水处理的过滤装置，包括：中和池，中和池包括有接近中和池的进水口处设置的加药点，还包括有延伸状的引水结构，引水结构的过流面积沿着引水结构的延伸方向交替变化；以及过滤池，过滤池包括有池体，以及设置于池体内的过滤床，以及设置于过滤床上端的进水堰，进水堰的进水口与中和池的出水口连通，用于向过滤床上布水。

优选的，引水结构包括有沿着池体外周布设的环形渠，环形渠包括有接近中和池的进水口处的紊流段与接近中和池的出水口处的平流段，引水结构还包括有紊流段内设置的沿着环形渠延伸方向的若干隔墙，隔墙的截流面积小于引水结构的过流面积。

优选的，若干隔墙中，沿着紊流段的一个侧壁面设置的隔墙与沿着紊流段的另一个侧壁面设置的隔墙间隔分布。

优选的，环形渠相对于池体悬挑设置。

优选的，进水堰为网格结构，网格结构将过滤床分割为若干受水区域，用以均匀的对过滤床进行布水。

优选的，过滤池还包括有位于池体内的净水区，净水区在过滤床下端，过滤池还包括有布水系统，布水系统包括有：布水母管，布水母管置于净水区中，布水母管的出水口引出池体外；以及若干布水支管，布水支管由梯形绕丝管制备，也置于净水区中，沿着布水母管的延伸方向布设，与布水母管连通。

优选的，布水系统还包括有开设在布水母管上的反洗进水口，反洗进水口位于池体外，过滤池还包括有布气系统，布气系统包括有：布气母管，布气母管置于净水区中，布气母管的反洗进气口引出池体外；以及布气支管，布气支管由穿孔管制备，也置于净水区中，沿着布气母管的延伸方向布设，与布气母管连通。

优选的，过滤池还包括有反洗排水组件，反洗排水组件包括有反洗排水沟与反洗排水渠，反洗排水沟与反洗排水渠由反洗排水沟的出水口衔接，反洗排水沟用于承接来自池体的反洗水，反洗水汇聚后流入反洗排水渠，再由反洗排水渠的出水口排出。

优选的，反洗排水沟内设置有挡砂堰。

优选的，过滤池还包括有检修组件，检修组件包括有：检修口，检修口开设于池体侧壁上，与过滤床和净水区对应；以及刚性防水套管，刚性防水套管置于检修口内；以及刀闸阀门，刀闸阀门用于封闭刚性防水套管；

以及放空口，放空口开设于池体底部。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：

1、本发明公开的过滤装置，设计了延伸状的引水结构，引水结构的过流面积沿着引水结构的延伸方向交替变化，具体的通过设置隔墙的方式实现过流面积的交替变化，使得有隔墙处的过水面积小，过水流速大，没有隔墙处的过水面积大，过水流速小，当水流经引水结构时，因为水流速度的不断转变，连续做缩、放流动，形成紊流形态，从而使进水端投加的硫酸能与水充分混合反应，达到调节pH的效果，替代了常规设置的中和池，无需单独设置中和池与配套的搅拌设备，从而降低了投资、占地面积和运行能耗；

2、本发明公开的过滤装置，采用网格式进水堰，扩大滤池的有效进水区域，使得滤池中间和四周区域都能得到均匀平稳的布水，有效防止过滤短流、偏流现象的发生，保证滤后水质；

3、本发明的布水系统采用不锈钢梯形绕丝管形式，梯形绕丝管具有强度高、耐腐蚀耐候性和耐温变性好、单位体积重量轻、通流面积大、阻力小、流量分配均匀等优点，使用了梯形丝作纬丝形成了一个个微型喷嘴，反冲洗时极易将截留颗粒冲洗干净，反洗效果好的同时又节约用水。

4、本发明在滤池外侧两边墙壁设置检修孔，检修孔开孔处设有刚性防水套管，套管内穿钢管并安装手动刀闸阀门，滤池运行期间，刀闸阀保持关闭状态，不影响滤池正常运行，当池内滤料需要更换时开启刀闸阀，石英砂滤料从检修孔处流出，可快速完成滤料的打捞，当滤池底部布气布水系统需要安装或检修时，检修孔也可作为人孔，方便人员和材料进出池内。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明实施例中一种用于软化后废水处理的过滤装置的俯视图；

图2是本发明实施例中图1A-A处的剖视图；

图3是本发明实施例中图1B-B处的剖视图；

图4是本发明实施例中布水支管的结构示意图；

图中：

中和池1；

中和池的进水口11；

加药点12；

引水结构13，环形渠131，紊流段1311，平流段1312，隔墙132；

中和池的出水口14；

pH计15；

过滤池2；

池体21；

过滤床22，受水区域221；

进水堰23；

进水堰的进水口24；

净水区25；

布水系统26，布水母管261，布水母管的出水口262，反洗进水口263，布水支管264，筛缝2641，筛条2642，堵板2643；

布气系统27，布气母管271，反洗进气口272，布气支管273；

反洗排水组件28，反洗排水沟281，反洗排水沟的出水口282，反洗排水渠283，反洗排水渠的出水口284，挡砂堰285；

检修组件29，检修口291，刚性防水套管292，刀闸阀门293，放空口294。

具体实施方式

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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动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。

滤池凭借滤速高、截污量大、运行周期长、运行平稳简单等特点在循环冷却水的软化处理中被大规模采用，但实际运行过程中也存在一些缺点：(1)澄清池出水进入变孔隙滤池前一般需单独设置中和池进行pH调节，中和池的设置需要占用一定场地，池内还需设置机械搅拌设备调节水质，占用一定的土地资源和能耗；(2)滤池通常只有一道进水堰，有效区域往往只有进水堰下方的中间区域，滤池进水分布不均匀，难以遍布滤池四周及边角区域，长期运行影响滤后水质；(3)常规的滤池布水系统一般采用水帽布水的方式，但实际运行时，塑料水帽强度差，易被水垢堵塞，长期运行后产水效率降低；反洗水消耗大，冲洗时间长，无形中增加能耗成本，且检修时也容易损坏；(4)无论是滤料更换还是检修时，都需要将滤池内部的滤料先打捞出来。常规滤池的滤料只能从滤池上方打捞，具体操作时费时费力，检修不方便。

基于此，本申请提供实施例，具体为一种用于软化后废水处理的过滤装置的最佳方案，用以解决现有技术中存在的缺陷。

具体的，如图2～3，本过滤装置首先包括有过滤池2，如图1～3，过滤池2具体包括有池体21，池体21作为过滤的场所，如图2～3，还包括有设置于池体21内的过滤床22，过滤床22内填装有粗细两种规格的石英砂，粗砂与细砂之间形成类似漏斗状的空隙结构，将废水中的悬浮物和杂质截留，从而起到过滤的作用，如图1～3，还包括有设置于过滤床22上端的进水堰23，进水堰23用于向过滤床22上布水，如图3，在本实施例中，过滤池2有两个，两个过滤池2互为备用，即当某一个过滤池2在进行反洗自清洁时，另一个过滤池2开始运行，以确保净水动作的延续性。

进一步的，如图1，本过滤装置还包括有中和池1，中和池1用于调节待过滤水的pH值，中和池1具体包括有接近中和池的进水口11处设置的加药点12，其中中和池的进水口11处用于引入待过滤水，加药点12用于投加硫酸，使待过滤水呈中性，中和池1还包括有延伸状的引水结构13，引水结构13的过流面积沿着引水结构13的延伸方向交替变化，如此引水结构13中的待过滤水在经过过流面积小的位置时，水流流速加快，在经过过流面积大的位置时，水流流速减慢，即待过滤水在引水结构13中不断做缩、放流动，流态呈现紊流形态，使药剂与废水能够充分混合反应，无需耗费额外的动能来调节pH值，相较于传统结构，更节省能耗，待过滤水被中和后，经过中和池的出水口14流出，通过进水堰的进水口24进入过滤池2。

进一步的，如图1，为了确保排出中和池1的待过滤水的pH值达到了7，中和池1还包括有设置在中和池的出水口14处的pH计15，pH计15与加药点12可以通过控制器联动，以通过pH计15测量反馈的结果并实时控制硫酸加药量。

进一步的，如图1，引水结构13包括有沿着池体21外周布设的环形渠131，在本实施例中，环形渠131将两个过滤池2的池体21均围绕在其内，环形渠131相对于池体21悬挑设置，如此可使引水结构13占用的空间最少，且不占用地面资源。

进一步的，如图1，环形渠131具体包括有接近中和池的进水口11处的紊流段1311与接近中和池的出水口14处的平流段1312，紊流段1311用于使药剂和废水充分搅拌，平流段1312用于使废水被搅拌后流速稳定，以便于后面pH计的检测；更具体的，引水结构13还包括有紊流段1311内沿着环形渠131延伸方向间隔设置的若干隔墙132，隔墙132的截流面积小于引水结构13的过流面积，从而隔墙132使引水结构13内的过流面积交替变换，实现紊流效果。

进一步的，如图1，若干隔墙132中，沿着紊流段1311的一个侧壁面设置的隔墙132与沿着紊流段1311的另一个侧壁面设置的隔墙132间隔分布，如此在变换废水流速的同时还能交替变换废水的流向，进而更有助于药剂和废水的搅拌。

进一步的，如图1，进水堰23为网格结构，具体的，在本实施例中，进水堰23为“王”字形结构，将过滤床22分割为了四个受水区域221，且如图2～3，进水堰23的高度低于引水结构13的高度，利用重力作用使废水流入进水堰23，以均匀的对过滤床22进行布水，均匀进水可有效防止滤床22短流、偏流现象的产生，从而保证滤池的处理效率。

进一步的，如图2～3，过滤池2还包括有位于池体21内的净水区25，净水区25在过滤床22下端，用于暂存被过滤床22过滤得到的净水。

进一步的，净水区25中的净水需要及时排出，基于此，如图2～3，过滤池2还包括有布水系统26，布水系统26具体包括有布水母管261，布水母管261为一端由管帽封堵另一端开口的管件，其置于净水区25中，且布水母管的出水口262引出池体21外；还包括有若干布水支管264，布水支管264由不锈钢梯形绕丝管制备，竖立于净水区25中，沿着布水母管261的延伸方向布设，与布水母管261连通，如图4，在本实施例中，不锈钢梯形绕丝管由筛缝2641、筛条2642和堵板2643构成，筛条2642背宽3mm，筛缝2641宽度0.1mm，筛缝2641的总面积与过滤面积之比为1.25％，过滤后的净水通过筛缝2641均匀收集进入梯形绕丝管内，再经布水母管261汇合后流出滤池外。

进一步的，当滤池长期运行后，滤床内部截留大量悬浮物、颗粒物，滤料表面也附着有其他污垢，如果不进行冲洗容易引起滤床堵塞和滤料板结，从而导致短流，影响出水水质，基于此，如图2，布水系统26还包括有开设在布水母管261上的反洗进水口263，反洗进水口263位于池体21外，具体的，布水母管261接近其出水口262的一侧由三通分为两路，一路为出水口262，一路为反洗进水口263,其中反洗进水口263连接反冲洗水泵，两条管路分别通过自动阀门控制开闭，以实现正产水状态和反冲洗状态的切换。

进一步的，如图2～3，过滤池2还包括有布气系统27，布气系统27用于辅助反洗，布气系统27具体包括有布气母管271，布气母管271置于净水区25中，在本实施例中，布气母管271一端由管帽封堵，另一端为反洗进气口272，反洗进气口272引出池体21外连接罗茨风机出风管；布气系统27还包括有布气支管273，布气支管273由穿孔管制备，也置于净水区25中，沿着布气母管271的延伸方向布设，与布气母管271连通。

具体的，过滤池2的反洗流程为先气冲洗→气水同时冲洗→大水量冲洗；冲洗前，关闭中和池的进水口11和布水母管的出水口262，气冲洗时，打开罗茨风机，空气经布气母管271、布气支管273、穿孔进入过滤床22底部，空气快速通过滤层，微小气泡加剧滤料颗粒之间的碰撞、摩擦并对滤料进行擦洗，脱落的污垢进入废水中；气水同时冲洗时，保持罗茨风机运行，打开反洗进水口263，反冲洗水经梯形绕丝管的筛缝2641快速流出，将滤料表面粘结的污垢冲洗脱离，对整个滤床起到冲洗效果；最后大水量冲洗时，关闭罗茨风机，通过冲洗水泵的变频加大反冲洗水量，大量冲洗水将之前冲洗脱离的悬浮物、杂质和污垢带出过滤床22，流到两侧的反洗排水沟281，反洗排水沟281内设有挡砂堰285，可以有效阻挡反冲洗时流失的滤料，反洗排水沟281内的水体经反洗排水沟的出水口282流入反洗排水渠283内，再经反洗排水渠的出水口284流出进入回收水池。

进一步的，在反洗时，需要将反洗的废水排出，基于此，如图3，过滤池2还包括有反洗排水组件28，如图1，反洗排水组件28包括有反洗排水沟281与反洗排水渠283，在本实施例中，反洗排水沟281有三个，分别布设在两个池体21的中间和外侧，反洗排水渠283位于三个反洗排水沟281的一侧尾部，反洗排水沟281与反洗排水渠283由反洗排水沟的出水口282衔接，反洗排水沟281用于承接来自池体21的反洗水，反洗水汇聚后流入反洗排水渠283，再由反洗排水渠的出水口284排出。

进一步的，如图1，反洗排水沟281内设置有挡砂堰285，可以有效阻挡反冲洗时流失的滤料。

进一步的，如图3，过滤池2还包括有检修组件29，检修组件29具体包括有检修口291，检修口291开设于池体21侧壁上，与过滤床22和净水区25对应；还包括有刚性防水套管292，刚性防水套管292置于检修口291内；还包括有刀闸阀门293，刀闸阀门293用于封闭刚性防水套管292；如图2，还包括有放空口294，放空口294开设于池体21底部，用于排空过滤池2内的水体；当过滤池2底部的布水系统26与布气系统27安装时，安装人员和安装材料可以很方便地从检修口291进出滤池内部，检修时同理；当过滤池2长期运行后，过滤池2内部滤料需要更换时，可关闭过滤池2进水阀门，通过放空口294排净过滤池2内部的废水，打开检修口291处的刀闸阀门293，过滤池2内的石英砂便可通过重力作用，自行流出池体21外。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种用于软化后废水处理的过滤装置，其特征在于，包括：

中和池（1），所述中和池（1）包括有接近中和池的进水口（11）处设置的加药点（12），还包括有延伸状的引水结构（13），所述引水结构（13）的过流面积沿着所述引水结构（13）的延伸方向交替变化；

以及过滤池（2），所述过滤池（2）包括有池体（21），以及设置于所述池体（21）内的过滤床（22），以及设置于所述过滤床（22）上端的进水堰（23），所述进水堰的进水口（24）与中和池的出水口（14）连通，用于向所述过滤床（22）上布水；

所述引水结构（13）包括有沿着所述池体（21）外周布设的环形渠（131）；

所述环形渠（131）包括有接近所述中和池的进水口（11）处的紊流段（1311）与接近所述中和池的出水口（14）处的平流段（1312），所述引水结构（13）还包括有所述紊流段（1311）内设置的沿着所述环形渠（131）延伸方向的若干隔墙（132），所述隔墙（132）的截流面积小于所述引水结构（13）的过流面积；

所述环形渠（131）相对于所述池体（21）悬挑设置；

所述进水堰（23）为网格结构，所述网格结构将所述过滤床（22）分割为若干受水区域（221），用以均匀的对所述过滤床（22）进行布水。

2.根据权利要求1所述的一种用于软化后废水处理的过滤装置，其特征在于：若干所述隔墙（132）中，沿着所述紊流段（1311）的一个侧壁面设置的隔墙（132）与沿着所述紊流段（1311）的另一个侧壁面设置的隔墙（132）间隔分布。

3.根据权利要求1或2所述的一种用于软化后废水处理的过滤装置，其特征在于：所述过滤池（2）还包括有位于池体（21）内的净水区（25），所述净水区（25）在所述过滤床（22）下端，所述过滤池（2）还包括有布水系统（26），所述布水系统（26）包括有：

布水母管（261），所述布水母管（261）置于所述净水区（25）中，布水母管的出水口（262）引出所述池体（21）外；

以及若干布水支管（264），所述布水支管（264）由梯形绕丝管制备，也置于所述净水区（25）中，沿着所述布水母管（261）的延伸方向布设，与所述布水母管（261）连通。

4.根据权利要求3所述的一种用于软化后废水处理的过滤装置，其特征在于：所述布水系统（26）还包括有开设在布水母管（261）上的反洗进水口（263），所述反洗进水口（263）位于所述池体（21）外，所述过滤池（2）还包括有布气系统（27），所述布气系统（27）包括有：

布气母管（271），所述布气母管（271）置于所述净水区（25）中，所述布气母管（271）的反洗进气口（272）引出所述池体（21）外；

以及布气支管（273），所述布气支管（273）由穿孔管制备，也置于所述净水区（25）中，沿着所述布气母管（271）的延伸方向布设，与所述布气母管（271）连通。

5.根据权利要求1所述的一种用于软化后废水处理的过滤装置，其特征在于，所述过滤池（2）还包括有反洗排水组件（28），所述反洗排水组件（28）包括有反洗排水沟（281）与反洗排水渠（283），所述反洗排水沟（281）与所述反洗排水渠（283）由反洗排水沟的出水口（282）衔接，所述反洗排水沟（281）用于承接来自所述池体（21）的反洗水，反洗水汇聚后流入所述反洗排水渠（283），再由所述反洗排水渠的出水口（284）排出。

6.根据权利要求5所述的一种用于软化后废水处理的过滤装置，其特征在于，所述反洗排水沟（281）内设置有挡砂堰（285）。

7.根据权利要求3所述的一种用于软化后废水处理的过滤装置，其特征在于，所述过滤池（2）还包括有检修组件（29），所述检修组件（29）包括有：

检修口（291），所述检修口（291）开设于所述池体（21）侧壁上，与所述过滤床（22）和所述净水区（25）对应；

以及刚性防水套管（292），所述刚性防水套管（292）置于所述检修口（291）内；

以及刀闸阀门（293），所述刀闸阀门（293）用于封闭所述刚性防水套管（292）；

以及放空口（294），所述放空口（294）开设于所述池体（21）底部。