本發(fā)明屬于水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種串聯(lián)式多級(jí)過濾裝置。

背景技術(shù)：

過濾作為水處理中非常重要的環(huán)節(jié)，是保證出水水質(zhì)濁度達(dá)標(biāo)的重要措施。過濾的功效，不僅僅在于進(jìn)一步降低水的濁度，還應(yīng)該隨著濁度的降低部分去除水中的有機(jī)物、細(xì)菌乃至病毒等。根據(jù)濾料層的層數(shù)不同，分為單層均質(zhì)濾料、雙層濾料、三層濾料和混合濾料。三層濾料占據(jù)平均粒徑由上而下遞減的優(yōu)點(diǎn)，使得其不僅含污能力大，且因下層重質(zhì)濾料粒徑很小，對(duì)保證濾后水質(zhì)有很大作用。但三層濾料存在缺陷，即反沖洗時(shí)易發(fā)生混層現(xiàn)象，降低了濾料的有效使用期，且難以控制反沖洗參數(shù)，反沖洗能耗大。

濾料及濾料層的構(gòu)成是過濾技術(shù)中重要組成部分，是決定過濾設(shè)備性能優(yōu)劣的關(guān)鍵，決定著濾后水水質(zhì)與過濾設(shè)備的基本性能，因此過濾技術(shù)的發(fā)展在很大程度上取決于對(duì)濾料和濾料層構(gòu)成的研究與改進(jìn)。例如中國(guó)專利號(hào)為200980126068.1，發(fā)明創(chuàng)造名稱為“多級(jí)水過濾器”；專利號(hào)為200910154854.4，發(fā)明創(chuàng)造名稱為“多級(jí)過濾濾芯”和專利號(hào)為201310427555.X，發(fā)明創(chuàng)造名稱為“一種多級(jí)滲透過濾凈化裝置”等先后公開了不同結(jié)構(gòu)的多級(jí)過濾反應(yīng)裝置。前兩者為過濾器或凈水器中的過濾構(gòu)件，核心濾料為活性炭濾料或纖維復(fù)合材料，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，占用體積小，適用于家用小型凈水器。后者雖然是多級(jí)過濾反應(yīng)裝置，但與本反應(yīng)裝置在結(jié)構(gòu)上大有不同，其濾料在同一個(gè)過濾反應(yīng)器內(nèi)，類似于多層過濾，雖然每層有濾網(wǎng)將濾料隔開，但濾網(wǎng)易堵塞，水頭損失會(huì)相應(yīng)的增加，過濾周期會(huì)相應(yīng)縮短，且位置偏下層的濾料更新較為麻煩。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足，本發(fā)明所解決的問題在于，怎樣提供一種濾料不會(huì)混雜、反沖洗效率高能耗小、濾料更換方便、過濾效果更好的串聯(lián)式多級(jí)過濾裝置。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下方案：

一種串聯(lián)式多級(jí)過濾裝置，其特征在于：包括多個(gè)過濾單元，所述過濾單元包括過濾器主體以及設(shè)在主體上部的進(jìn)水口、設(shè)在主體底部的出水口、設(shè)在主體中部的濾料層、設(shè)在濾料層與出水口之間的承托層，所述過濾器主體在底部還設(shè)有反沖洗進(jìn)水管，在進(jìn)水口與濾料層之間設(shè)有可開閉的反沖洗出水渠；反沖洗進(jìn)水管一端接出水口，另一端與反沖洗泵連接；在反沖洗進(jìn)水管靠近出水口的位置設(shè)有出水管，所述出水管和反沖洗進(jìn)水管上設(shè)有閥門，以控制出水管和反沖洗進(jìn)水管的開閉；所述過濾單元之間通過上一級(jí)過濾單元的出水管與下一級(jí)過濾單元的進(jìn)水口相連接的方式依次組成多級(jí)串聯(lián)；單個(gè)過濾單元中只包含單層濾料。

作為進(jìn)一步優(yōu)化，沿著過濾水流經(jīng)過的順序，所述多級(jí)過濾單元中濾料的粒徑從大到小依次遞減。

作為進(jìn)一步優(yōu)化，所述過濾單元有三級(jí)，第一級(jí)中濾料為粒徑0.8-1.6mm的無煙煤濾料，第二級(jí)中濾料為粒徑0.5-0.8mm的沸石或石英砂濾料，第三級(jí)中濾料為粒徑0.25-0.5mm的瓷砂或重質(zhì)礦石濾料。

作為進(jìn)一步優(yōu)化，所述進(jìn)水口還包括進(jìn)水口布水渠。

作為進(jìn)一步優(yōu)化，所述過濾單元在進(jìn)水口與反沖洗出水渠之間設(shè)有溢流出水口。

作為進(jìn)一步優(yōu)化，所述溢流出水口設(shè)置在靠近進(jìn)水口的位置。

作為進(jìn)一步優(yōu)化，所述承托層包括承托板，承托板上放置大粒徑的鵝卵石，粒徑范圍為2-16mm。

作為進(jìn)一步優(yōu)化，所述反沖洗出水渠的高度不小于濾料完全膨脹時(shí)的高度。

作為進(jìn)一步優(yōu)化，每一級(jí)過濾單元的出水管水平延伸繞開過濾器主體后向上彎折，彎折到一定高度后再水平彎折并與下一級(jí)過濾單元的進(jìn)水口連接，彎折高度位于該級(jí)濾料層高度之間；最后一級(jí)過濾單元的出水管水平彎折后再豎直向下彎折，彎折到出水管與反沖洗進(jìn)水管連接位置后水平彎折。

作為進(jìn)一步優(yōu)化，所有過濾單元反沖洗進(jìn)水管通過同一主管道與共同的反沖洗泵連接。

相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有如下有益效果：

1、本發(fā)明采用將過濾單元多級(jí)串聯(lián)，每個(gè)過濾單元只設(shè)置一種濾料，有效地防止了多層濾料之間的混雜，解除了對(duì)濾料層數(shù)的限制，方便濾料的更換，使濾料的選擇更自由；

2、本發(fā)明過濾單元中濾料的粒徑從大到小逐級(jí)遞減，可以有效減小濾池的水頭損失，延長(zhǎng)過濾周期，提高過濾效果，還可以減少混凝過程藥劑投加量，縮短沉淀時(shí)間，甚至于取消混凝沉淀工藝；

3、本發(fā)明中不同級(jí)中的濾料可以通過閥門控制分別單獨(dú)沖洗，使得反沖洗參數(shù)控制更容易，減少了反沖洗的能耗，效率高，連接到同一個(gè)反沖洗泵還方便統(tǒng)一反沖洗；

4、本發(fā)明在在進(jìn)水口與反沖洗出水渠之間設(shè)置了溢流出水口，能排出多余的水以防止過濾器受損，可起到一定的保護(hù)作用；

5、本發(fā)明的出水管設(shè)置成連續(xù)彎折的形狀，可以抬高出水高度，能有效避免過濾單位內(nèi)部出現(xiàn)負(fù)水頭現(xiàn)象，從而減輕濾層氣阻。

附圖說明

圖1為本發(fā)明過濾單元結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明串聯(lián)式多級(jí)過濾裝置示意圖；

圖中，1-過濾器主體，2-進(jìn)水口，3-出水管，4-濾料層，5-承托層，51-承托板，6-反沖洗進(jìn)水管，7-反沖洗出水渠，8-溢流出水口，9-反沖洗泵，10-閥門。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。

實(shí)施例：

一種串聯(lián)式多級(jí)過濾裝置，如圖1-2所示，包括多個(gè)過濾單元，所述過濾單元包括過濾器主體1以及設(shè)在主體1上部的進(jìn)水口2、設(shè)在主體1底部的出水口、設(shè)在主體1中部的濾料層4、設(shè)在濾料層4與出水口之間的承托層5，所述過濾器主體1在底部還設(shè)有反沖洗進(jìn)水管6，在進(jìn)水口2與濾料層4之間設(shè)有可開閉的反沖洗出水渠7；反沖洗進(jìn)水管6一端接出水口，另一端與反沖洗泵連接；在反沖洗進(jìn)水管6靠近出水口的位置設(shè)有出水管3，所述出水管3和反沖洗進(jìn)水管6上設(shè)有閥門10，以控制出水管3和反沖洗進(jìn)水管6的開閉；所述過濾單元之間通過一過濾單元的出水口3與另一過濾單元的進(jìn)水口2相連接的方式依次組成多級(jí)串聯(lián)；單個(gè)過濾單元中只包含單層濾料。

當(dāng)對(duì)進(jìn)水進(jìn)行過濾時(shí)，關(guān)閉全部的反沖洗進(jìn)水管和反沖洗出水渠，打開全部出水口；此時(shí)進(jìn)水從第一級(jí)過濾單元的進(jìn)水口進(jìn)入，經(jīng)過多級(jí)過濾后從最后一級(jí)過濾單元的出水口流出。經(jīng)過一段時(shí)間的過濾，濾料上附著的污染物逐漸增加，使濾層的阻力逐漸變大，水頭損失也隨之增大，當(dāng)達(dá)到最大允許水頭損失時(shí)，需停止過濾對(duì)濾料進(jìn)行反沖洗。當(dāng)對(duì)濾料進(jìn)行反沖洗時(shí)，關(guān)閉所有出水口，打開某一級(jí)過濾單元的反沖洗進(jìn)水管和反沖洗出水渠；此時(shí)反沖洗泵抽水進(jìn)行反沖洗，沖洗水通過反沖洗進(jìn)水管進(jìn)入過濾器主體，將過濾層中的污染物沖刷出來后由反沖洗出水渠流出。如此即可實(shí)現(xiàn)對(duì)該級(jí)濾料的反沖洗，若要全部反沖洗則打開所有過濾單元的反沖洗進(jìn)水管和反沖洗出水渠。

串聯(lián)式多級(jí)過濾裝置有很多優(yōu)點(diǎn)：一，雖然理論上濾料的層數(shù)越多越好，但由于在實(shí)際應(yīng)用中，傳統(tǒng)多層濾料中存在很多問題，比如相鄰兩層濾料間易混雜、濾料易流失、加工復(fù)雜等，對(duì)濾料層數(shù)就有了限制，導(dǎo)致生產(chǎn)中所采用的仍然是雙層或三層的濾料，難以繼續(xù)增加；而本發(fā)明中的串聯(lián)式多級(jí)過濾裝置，通過每級(jí)過濾單元只包含一種濾料，并將其多級(jí)串聯(lián)組合，不但解決了多層濾料存在的上述問題，還打破了對(duì)濾料層數(shù)的限制，串聯(lián)的級(jí)數(shù)可以根據(jù)需求任意增加。二，傳統(tǒng)多層濾料在反沖洗時(shí)不僅易發(fā)生混層，降低了濾料的有效使用期，還難以控制反沖洗參數(shù)，反沖洗能耗大；而本發(fā)明中的串聯(lián)式多級(jí)過濾裝置可通過閥門的開閉實(shí)現(xiàn)每一級(jí)過濾單元的單獨(dú)反沖洗，反沖洗參數(shù)更易控制，能耗減小效果顯著，效率更高。三，本發(fā)明中的串聯(lián)式多級(jí)過濾裝置還能充分利用不同濾料對(duì)不同污染物去除效果的互補(bǔ)作用，根據(jù)實(shí)際情況更換所需的濾料，滿足有效去除多種污染物的要求，由于采用多級(jí)結(jié)構(gòu)，其對(duì)濾料的更換比傳統(tǒng)多層濾料結(jié)構(gòu)更加方便快捷，根據(jù)需要還能很容易地調(diào)整級(jí)與級(jí)之間的過濾順序。四，傳統(tǒng)多層濾料還要考慮粒徑和密度的要求，以傳統(tǒng)的三層濾料為例，三層濾料之間需滿足“粒徑：上層＞中層＞下層”以及“密度：上層＜中層＜下層”的條件，才能保證濾料不易混層，達(dá)到較好的過濾效果，這樣一來就對(duì)濾料的選擇有了一定的限制；而本發(fā)明中的串聯(lián)式多級(jí)過濾裝置并不需要滿足上述對(duì)濾料密度的要求，這樣一來對(duì)濾料的選擇就變得更加自由，只需考慮濾料的過濾效果，有利于找出比傳統(tǒng)多層濾料過濾效果更好的濾料組合。

沿著過濾水流經(jīng)過的順序，所述多級(jí)過濾單元中濾料的粒徑從大到小依次遞減。由大到小的濾料級(jí)聯(lián)組合不僅可以減小濾池的水頭損失，延長(zhǎng)過濾周期，提高過濾效果，還可以減少混凝過程藥劑投加量，縮短沉淀時(shí)間，甚至可以取消混凝沉淀工藝，直接應(yīng)用在村鎮(zhèn)地區(qū)的水處理廠站。

以三級(jí)過濾裝置為例，從第一級(jí)到第三級(jí)，依次為：大顆粒過濾單元，放置大粒徑濾料；中顆粒過濾單元，放置中粒徑濾料；小顆粒過濾單元，放置小粒徑濾料。其中，大粒徑濾料可以為粒徑0.8-1.6mm的無煙煤濾料，中粒徑濾料可以為粒徑0.5-0.8mm的沸石或石英砂濾料，小粒徑濾料可以為粒徑0.25-0.5mm的瓷砂或重質(zhì)礦石濾料。進(jìn)水首先經(jīng)過大顆粒過濾單元發(fā)生截留、篩濾、粘附以及吸附作用，然后流過中顆粒過濾單元進(jìn)一步截留吸附，最后經(jīng)過小顆粒過濾單元進(jìn)行深度過濾。進(jìn)水口上可安裝一個(gè)流量計(jì)調(diào)整進(jìn)水流量以調(diào)節(jié)濾速，過濾后的水通過出水口輸送到下一步的工藝流程中。

所述進(jìn)水口2還包括進(jìn)水口布水渠。進(jìn)水口設(shè)置布水渠可以讓進(jìn)水較為均勻地流向?yàn)V料。

所述過濾單元在進(jìn)水口2與反沖洗出水渠7之間設(shè)有溢流出水口8。若過濾層中堆積了過多的污染物造成過濾層發(fā)生堵塞，導(dǎo)致過濾器主體內(nèi)的壓力過大，此時(shí)進(jìn)水口下方的溢流出水口可以排出多余的水以防止過濾器受損，起到一定的保護(hù)作用。

所述溢流出水口8設(shè)置在靠近進(jìn)水口2的位置。這樣可以在實(shí)際使用中方便操作。

所述承托層5包括承托板51，承托板51上放置大粒徑的鵝卵石，粒徑范圍為2-16mm。這樣可以防止濾料從集水系統(tǒng)中流失，在反沖洗時(shí)可起到均勻布水鋪助作用。

每一級(jí)過濾單元的出水管3水平延伸繞開過濾器主體1后向上彎折，彎折到一定高度后再水平彎折并與下一級(jí)過濾單元的進(jìn)水口2連接，彎折高度位于該級(jí)濾料層4高度之間；最后一級(jí)過濾單元的出水管3水平彎折后再豎直向下彎折，彎折到出水管3與反沖洗進(jìn)水管6連接位置后水平彎折。這樣一來可以抬高出水高度，能有效避免過濾單位內(nèi)部出現(xiàn)負(fù)水頭現(xiàn)象，從而減輕濾層氣阻。

所有過濾單元反沖洗進(jìn)水管6通過同一主管道與共同的反沖洗泵9連接。這樣可以更方便統(tǒng)一對(duì)過濾單元進(jìn)行反沖洗。

所述反沖洗出水渠7的高度不小于濾料完全膨脹時(shí)的高度。也就是說反沖洗出水渠與承托層之間的距離≥濾料厚度×(1+濾料反沖洗膨脹率)，這樣在反沖洗時(shí)，可以保證濾料不會(huì)從反沖洗出水渠流出過濾器導(dǎo)致濾料的流失。

舉例說明過濾單元的尺寸及內(nèi)部的安裝位置，作為優(yōu)選，設(shè)過濾器主體總高h(yuǎn)＝1m，從下至上依次有：承托板與底部的距離＝0.05h＝5cm、承托層高度＝0.1h＝10cm、濾料厚度＝0.4h＝40cm，若反沖洗膨脹率25％，則反沖洗出水渠與濾料表層之間為10cm(即反沖洗出水渠與承托層距離50cm)，溢流口距反沖洗出水渠＝0.2h＝20cm，池頂超出溢流口15cm。

過濾單元橫斷面面積為：

$F=\frac{Q}{vT}\left(m^2\right)$

過濾單元長(zhǎng)寬比取1:1，則每個(gè)過濾單元為正方體結(jié)構(gòu)。

其中，Q—設(shè)計(jì)水量(m³/d)；

v—設(shè)計(jì)濾速，取8～10m/h；

T—每日實(shí)際工作時(shí)間，一般取24h。

最后說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。