CN212198676U - 一种具有反冲洗功能的地下水处理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种具有反冲洗功能的地下水处理系统。本实用新型的地下水处理系统，包括原水水箱、反冲洗水箱、生物滤池模拟柱和控制系统，在生物滤池模拟柱的中部设有滤料层，在生物滤池模拟柱的顶部设有与原水水箱连通的原水进口，在生物滤池模拟柱的中部和底部分别设有第一反冲洗水进口和第二反冲洗水进口，第一反冲洗水进口通过第一泵与反冲洗水箱连通，第二反冲洗水进口通过第二泵与反冲洗水箱连通，控制系统分别与第一泵和第二泵电连通以对其进行控制。本实用新型的地下水处理系统结构简单、自动化程度高、反冲洗水用量少，具有良好的反冲洗效果且运行成本低。

Description

一种具有反冲洗功能的地下水处理系统

技术领域

本实用新型涉及地下水处理技术领域，尤其是涉及一种具有反冲洗功能的地下水处理系统。

背景技术

作为一个水资源短缺极为严重的国家，地下水是我国珍贵的淡水资源。近年来，随着我国经济的快速发展，原以水质相对稳定而著称的地下水也在补给过程中受到了不同程度的污染，其中铁、锰和氨氮成为地下水的主要污染物。

生物滤池净化技术因操作简单、处理效果稳定高效和运营成本低廉等优点被广泛应用于含铁、锰和氨氮的地下水的净化，在应用过程中，为了保证滤速和产能必须进行反冲洗操作，反冲洗日用水量为产水量10％-15％。当进水中铁含量较高或有机污染较为严重时，生物滤池内的滤料在运行中结块现象有所加强，普通反冲洗过程往往无法达到预期效果。

如果缩短反冲洗周期并加大反冲洗强度，将不可避免的增大运行成本并提高生物滤池中功能微生物的流失风险，易造成处理效能的下降，并最终影响生物滤池的实际应用。

鉴于此，特提出本实用新型。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种具有反冲洗功能的地下水处理系统，该地下水处理系统结构简单、自动化程度高、反冲洗水用量少，具有良好的反冲洗效果且运行成本低。

本实用新型提供一种具有反冲洗功能的地下水处理系统，包括原水水箱、反冲洗水箱、生物滤池模拟柱和控制系统，在所述生物滤池模拟柱的中部设有滤料层，在所述生物滤池模拟柱的顶部设有与所述原水水箱连通的原水进口，在所述生物滤池模拟柱的中部和底部分别设有第一反冲洗水进口和第二反冲洗水进口，所述第一反冲洗水进口通过第一泵与所述反冲洗水箱连通，所述第二反冲洗水进口通过第二泵与所述反冲洗水箱连通，所述控制系统分别与所述第一泵和所述第二泵电连通以对其进行控制。

进一步地，在所述生物滤池模拟柱的底部设有处理水出口，在所述处理水出口的出口端设有流量在线监测装置，所述流量在线监测装置与所述控制系统电连通。

进一步地，所述控制系统能够在预设条件下启动所述第一泵。

进一步地，所述第一泵为变频泵，所述控制系统能够以预设方式分别对所述第一泵和所述第二泵进行控制。

进一步地，所述滤料层的高度为1.2-1.5m，所述第一反冲洗水进口设置在距离所述滤料层顶面40-70cm的位置上。

进一步地，在所述生物滤池模拟柱的底部设有承托层，所述滤料层位于所述承托层的上方。

进一步地，所述原水水箱通过计量泵与原水进口连通，所述计量泵与所述控制系统电连通。

进一步地，在所述原水进口的出口端设有布水器，所述布水器的出口端以朝向所述滤料层的方式进行设置。

进一步地，在所述生物滤池模拟柱上沿高度方向间隔设有多个取样出口，在所述生物滤池模拟柱的上部设有溢流口，在所述生物滤池模拟柱的底部设有放空口。

进一步地，在所述生物滤池模拟柱上还设有水位在线监测装置和水温在线监测装置中的至少一种。

本实用新型的地下水处理系统设有位于中部的第一反冲洗水进口，反冲洗水首先由该第一反冲洗水进口进入生物滤池模拟柱，通过控制系统使反冲洗水量大小以脉冲方式变化，以便将上部阻塞结块严重的滤料层冲散，同时保证了滤料层上部在反冲洗过程中的膨胀度，随后可通过来自第一反冲洗水进口和第二反冲洗水进口的两股反冲洗水流的共同作用完成整个反冲洗过程。上述地下水处理系统结构简单、运行效率高、自动化程度高、运营成本低廉、适应性强，通过控制系统调节两个反冲洗水进口的进水水量和反冲洗时间可以满足多种运行工况和水质条件的需求，在实现良好反冲洗效果的前提下，较传统反冲洗方法可节约反冲洗水量20-30％，从而大大减少了地下水处理的投资和运行成本。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型一实施方式的具有反冲洗功能的地下水处理系统的结构示意图。

附图标记说明：

1：原水水箱；2：反冲洗水箱；3：计量泵；4：布水器；5：生物滤池模拟柱；6：取样口；7：滤料层；8：第一反冲洗水进口；9：承托层；10：第一泵；11：控制系统；12：流量在线监测装置；13：溢流口；14：阀门；15：水位在线监测装置；16：处理水出口；17：放空口；18：第二反冲洗水进口；19：第二泵。

具体实施方式

下面将结合实施例对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语"中心"、"纵向"、"横向"、"长度"、"宽度"、"厚度"、"上"、"下"、"前"、"后"、"左"、"右"、"坚直"、"水平"、"顶"、"底"、"内"、"外"、"顺时针"、"逆时针"等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语"第一"、"第二"仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有"第一"、"第二"的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本实用新型的描述中，"多个"的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。此外，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图1所示，本实用新型提供一种具有反冲洗功能的地下水处理系统，该地下水处理系统包括原水水箱1、反冲洗水箱2、生物滤池模拟柱5和控制系统11，在生物滤池模拟柱5的中部设有滤料层7，在生物滤池模拟柱5的顶部设有与原水水箱1连通的原水进口，在生物滤池模拟柱5的中部和底部分别设有第一反冲洗水进口8和第二反冲洗水进口18，第一反冲洗水进口8通过第一泵10与反冲洗水箱2连通，第二反冲洗水进口18通过第二泵19与反冲洗水箱2连通，控制系统11分别与第一泵10和第二泵19电连通以对其进行控制。

在本实用新型中，原水水箱1用于贮存待处理的地下水(即原水)；反冲洗水箱2用于贮存对生物滤池模拟柱5中的滤料层7进行冲洗的反冲洗水。对反冲洗水箱2内的反冲洗水的来源不作严格限制，可以来自生物滤池模拟柱5处理后的出水，也可采用其它形式的反冲洗水源。

在本实用新型中，生物滤池模拟柱5用于对地下水进行处理，以去除地下水中的铁、锰、氨氮等污染物；具体地，在生物滤池模拟柱5的中部设有滤料层7，该滤料层7是由对上述各污染物具有吸附等去除能力的滤料构成，对滤料层7的滤料材质不作严格限制，可根据实际需求合理选择；在一实施方式中，可以采用石英砂作为滤料层7的滤料，在其它实施方式中，还可以采用锰砂、陶粒等作为滤料。此外，对滤料的填装量(即滤料层7的高度)不作严格限制，可根据实际需要合理设置；具体地，滤料层7的高度可以设置为1.2-1.5m。

在生物滤池模拟柱5的底部还可以设置承托层9，此时上述滤料层7位于承托层9的上方。该承托层9可由级配卵石构成，其能够对滤料层7形成支承作用；对级配卵石的级配方式不作严格限制，可根据实际需要以常规级配方式进行合理设置。

可以理解，在生物滤池模拟柱5上还设有多个进口及出口，其中包括但不限于用于原水进入的原水进口、用于反冲洗水进入的反冲洗水进口(至少包括第一反冲洗水进口8和第二反冲洗水进口18)、用于处理水流出的处理水出口16、用于取样的取样口6、用于溢流的溢流口13以及用于放空的放空口17等。

本发明人经研究发现，生物滤池模拟柱5在处理地下水的运行过程中，其内部滤料层7的上部阻塞情况较为严重，从而造成产能下降；传统反冲洗方法的反冲洗水仅由生物滤池模拟柱5的底部进入，当反冲洗水流流至阻塞情况较为严重的滤料层7上部位置时，其对阻塞滤料层7的冲击力相较生物滤池模拟柱5底部大幅下降，从而无法实现良好的反冲洗效果。如果为了保证反冲洗效果而增大反冲洗流量并延长反冲洗时间，将不可避免的增大运行成本并提高生物滤池中功能微生物的流失风险，造成处理效能下降，并最终影响生物滤池的实际应用。

因此，本实用新型在生物滤池模拟柱5的中部和底部分别设置第一反冲洗水进口8和第二反冲洗水进口18；在反冲洗过程中，反冲洗水首先由该第一反冲洗水进口8进入生物滤池模拟柱5，通过控制系统11使水量大小以脉冲方式变化，能够很好地将上部阻塞结块严重的滤料层7冲散，并保证滤料层7上部在反冲洗过程中的膨胀度；随后，通过来自第一反冲洗水进口8和第二反冲洗水进口18的两股反冲洗水流的共同作用完成整个反冲洗过程，能够实现良好的反冲洗效果。

对第一反冲洗水进口8和第二反冲洗水进口18在生物滤池模拟柱5的具体设置位置不作严格限制；其中，第一反冲洗水进口8可以设置在距离滤料层7顶面40-70cm的位置上，第二反冲洗水进口18可以常规方式设置在生物滤池模拟柱5的底部。

设置在生物滤池模拟柱5上的其它进口及出口可以常规方式进行设置；其中，处理水出口16可以设置在生物滤池模拟柱5的底部。在该处理水出口16的出口端可以设置流量在线监测装置12以对处理水的流量进行在线监测，该流量在线监测装置12与控制系统11电连通，以便控制系统11根据处理水的流量对相应的泵及阀门进行控制。在采用生物滤池模拟柱5处理后的出水作为反冲洗水时，可以将处理水出口16与反冲洗水箱2连通，以使处理水贮存于反冲洗水箱2中。

原水进口可以常规方式设置在生物滤池模拟柱5的顶部，原水水箱1可以通过计量泵3与原水进口连通，计量泵3与控制系统11电连通以便实现自动控制。此外，在原水进口的出口端可以布水器4，布水器4的出口端以朝向滤料层7的方式进行设置。除设置布水器4之外，也可采用本领域常规的其它进水方式。

取样口6可以设置为多个，且可以常规方式间隔设置在生物滤池模拟柱5的高度方向上；溢流口13可以设置在生物滤池模拟柱5的上部，可以理解，溢流口13设置在上述布水器4的下方，且生物滤池模拟柱5上部的运行正常水位应当低于该溢流口13；放空口17可以设置在生物滤池模拟柱5的底部，在放空口17的出口端设有阀门14。

可以理解，在上述各进口以及出口的管道上可根据实际需要设置相应的阀门，各阀门可以分别与控制系统11电连接以便实现对各阀门的自动开启和关闭等相关自动控制。

此外，在生物滤池模拟柱5上还可以根据实际需要设置水位在线监测装置15、水温在线监测装置(未图示)等相关监测装置，以实现对各工艺参数的在线监测。

在本实用新型中，控制系统11能够在预设条件下启动第一泵10。对预设条件不作严格限制，可根据实际情况进行合理设置及调整。具体地，该预设条件可以为：出水流量较设计流量下降20-25％；即，控制系统11能够在出水流量较设计流量下降20-25％的状态下启动第一泵10，以对生物滤池模拟柱5上部的滤料层7进行反冲洗，此处出水流量指的是处理水的流量(即自处理水出口16流出的处理水的流量)。

在本实用新型中，第一泵10为变频泵，控制系统11能够以预设方式分别对第一泵10和第二泵19进行控制。具体地，所述预设方式包括：控制系统11先对第一泵10进行第一控制，在第一控制完成状态下，控制系统11再对第一泵10和第二泵19同时进行第二控制。

具体地，控制系统11对第一泵10进行第一控制的方式包括高流量反冲洗与低流量反冲洗交替运行，第一控制时间为1分钟；其中，高流量反冲洗的运行方式为：在13-15L/(s·m²)的高流量下反冲洗5s，低流量反冲洗的运行方式为：在6-8L/(s·m²)的低流量下反冲洗10s。

具体地，控制系统11对第一泵10和第二泵19同时进行第二控制的方式包括：第一泵10以3-5L/(s·m²)的流量进行反冲洗，同时第二泵19以8-10L/(s·m²)的流量进行反冲洗，第二控制时间为2分钟。

控制系统11以上述预设方式进行控制后，可以获得良好的反冲洗效果。可以理解，除以上述预设方式进行控制之外，不同阶段的反冲洗强度、时间和组合方式均可按实际需求进行调整。

本实用新型的地下水处理系统的运行过程如下：

原水水箱1中贮存有含铁锰等污染物的地下水(即原水)，其经计量泵3计量后，通过原水进口及布水器4布水后进入生物滤池模拟柱5。在生物滤池模拟柱5的运行过程中，地下水自上而下在重力的作用下流经由石英砂等滤料形成的滤料层7，地下水中的各污染物在滤料层7内发生生物或化学反应从而得以去除；其中，铁和锰由溶解性低价态转变为难溶于水的高价态，被截流在滤料层7的内部，随着运行时间的增加，这些截流物将造成滤料层7内部结块和阻塞，从而降低生物滤池模拟柱5的处理效能，因而必须通过反冲洗将滤料层7内部结块的石英砂冲散并将阻塞物冲洗出滤料层7，经由溢流口13排出生物滤池模拟柱5。处理水出口16处设置的流量在线监测装置12实时监测出水流量，当出水流量较设计流量下降20-25％时，控制系统11启动第一泵10及相应的阀门以进行反冲洗操作；反冲洗过程中反冲洗时间共3分钟，反冲洗水首先在第一泵10的作用下由第一反冲洗进水口8进入滤料层7中部，此部分反冲洗流量以脉冲方式交替变化，高流量为13-15L/(s·m²)，低流量为6-8L/(s·m²)，高流量进水时间为5s，低流量进水10s，高低流量交错运行，此阶段反冲洗共进行1分钟，而后反冲洗水经由第一反冲洗进水口8和第二反冲洗进水口18共同进入滤料层7，此阶段反冲洗共进行2分钟，此阶段第一反冲洗进水口8处的流量为3-5L/(s·m²)，第二反冲洗进水口18处的流量为8-10L/(s·m²)。在整个运行过程中，控制系统11实时接收水位在线监测装置15、流量在线监测装置12的监测数据并对计量泵3、第一泵10、第二泵19和各阀门进行调控，以保证整个生物滤池模拟柱5的正常运行。

本实用新型的地下水处理系统结构简单、运行效率高、自动化程度高、运营成本低廉、适应性强，通过控制系统11调节两个反冲洗水进口的进水水量和反冲洗时间可以满足多种运行工况和水质条件的需求，在实现良好反冲洗效果的前提下，较传统反冲洗方法可节约反冲洗水量20-30％，从而大大减少了地下水处理的投资和运行成本，运行成本降低5-10％。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种具有反冲洗功能的地下水处理系统，其特征在于，包括原水水箱、反冲洗水箱、生物滤池模拟柱和控制系统，在所述生物滤池模拟柱的中部设有滤料层，在所述生物滤池模拟柱的顶部设有与所述原水水箱连通的原水进口，在所述生物滤池模拟柱的中部和底部分别设有第一反冲洗水进口和第二反冲洗水进口，所述第一反冲洗水进口通过第一泵与所述反冲洗水箱连通，所述第二反冲洗水进口通过第二泵与所述反冲洗水箱连通，所述控制系统分别与所述第一泵和所述第二泵电连通以对其进行控制。

2.根据权利要求1所述的地下水处理系统，其特征在于，在所述生物滤池模拟柱的底部设有处理水出口，在所述处理水出口的出口端设有流量在线监测装置，所述流量在线监测装置与所述控制系统电连通。

3.根据权利要求1所述的地下水处理系统，其特征在于，所述控制系统能够在预设条件下启动所述第一泵。

4.根据权利要求1所述的地下水处理系统，其特征在于，所述第一泵为变频泵，所述控制系统能够以预设方式分别对所述第一泵和所述第二泵进行控制。

5.根据权利要求1所述的地下水处理系统，其特征在于，所述滤料层的高度为1.2-1.5m，所述第一反冲洗水进口设置在距离所述滤料层顶面40-70cm的位置上。

6.根据权利要求1所述的地下水处理系统，其特征在于，在所述生物滤池模拟柱的底部设有承托层，所述滤料层位于所述承托层的上方。

7.根据权利要求1所述的地下水处理系统，其特征在于，所述原水水箱通过计量泵与原水进口连通，所述计量泵与所述控制系统电连通。

8.根据权利要求1所述的地下水处理系统，其特征在于，在所述原水进口的出口端设有布水器，所述布水器的出口端以朝向所述滤料层的方式进行设置。

9.根据权利要求1所述的地下水处理系统，其特征在于，在所述生物滤池模拟柱上沿高度方向间隔设有多个取样口，在所述生物滤池模拟柱的上部设有溢流口，在所述生物滤池模拟柱的底部设有放空口。

10.根据权利要求1所述的地下水处理系统，其特征在于，在所述生物滤池模拟柱上还设有水位在线监测装置和水温在线监测装置中的至少一种。

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