CN101279157B - 天然滤床滤料气水反洗表面扫洗的方法及其扫洗控制系统 - Google Patents
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Abstract
天然滤床滤料气水反洗表面扫洗的方法和扫洗控制系统，利用压缩空气产生的气举、水力产生的管涌或气水混合体产生的分选将覆盖于天然滤床上紧密的滤料和淤塞层冲散开，使得滤料重新组合，同时伴随江水的流动，质量轻的淤塞物及泥沙随之排出滤床外，增加含水层的渗透系数和地表水向地下垂直入渗速度。该控制系统包括天然滤床渗流井、产生气举的配气系统，产生管涌的配水系统及控制系统。本发明将水厂搬迁到地下，投资省、占地少，运行成本低，符合环保工程的条件；产水量增加、水质得到改善。
Description
技术领域
本发明属于水处理技术领域中关于天然滤床渗流井的清淤技术，具体来讲涉及一种天然滤床滤料气水反洗表面扫洗的方法及其扫洗控制系统。
背景技术
水资源是人类必不可少的资源之一，如何从大自然中提取能供人类利用的水资源的方法是长期以来众多科研工作人员一直探索的课题。公告号CN1034025C，名称为“天然滤床渗流井”的发明专利就是其中一种有效的从大自然中取水方法之一，这种利用天然河床反向渗滤取水技术问世以来已有十五个年头，随着这些年的实施情况来看，这些利用天然滤床渗流井的各取水工程相继出现水量不足的问题，一直影响该项技术的发展，究其原因是“滤床产生了淤塞”。过去一直是利用洪水期江水产生的冲洗功能将淤塞物排出滤床外，实践证明作用不大。故而“滤床淤塞，水量逐年减少”，一直困扰着用渗滤取水技术建造的水厂。过去曾采用过多种办法补水，如：扩大取水面积、提高水位、改造滤床、渗渠等，虽然收到了一定效果，但都未满足设计要求，目前迫切需要一种新的方法和设备来解决天然滤床淤塞的问题。
发明内容
本发明的目的在于克服上述技术不足，提供一种增加水量，改善水质、解除淤塞的天然滤床滤料气水反洗表面扫洗的方法及其扫洗控制系统。
为能达到上述发明目的，所采用的技术方案是：天然滤床滤料气水反洗表面扫洗的方法，向原天然滤床渗流井的导流管中反向注入压缩空气、或水、或气水混合体，压缩空气、水或气水混合体沿导流管及连接于导流管上的渗滤孔和过滤器向外喷射出，利用压缩空气产生的气举、水力产生的管涌或气水混合体产生的分选将覆盖于天然滤床上紧密的天然滤床非均质滤料和淤塞层冲散开，夹杂在滤料中的淤塞物、泥沙在气举、管涌或分选的作用下向上移动，比淤塞物质量重的滤料先行回落在滤床中，使得滤料重新组合，同时伴随江水的流动，质量轻的淤塞物及泥沙随之排出滤床外，增加含水层的渗透系数——K值和地表水向地下垂直入渗速度——V值。
实现天然滤床滤料气水反洗表面扫洗方法的扫洗控制系统，包括天然滤床渗流井，天然滤床渗流井主要由相互连通的竖井、平巷和硐室构成，数个上端开有渗滤孔的导流管设置于硐室的顶部，导流管贯穿基岩伸入到天然滤床非均质滤料中，导流管的上端连接有过滤器，还包括：
一配气系统，用于提供并存储产生气举的压缩空气；
一配水系统，用于提供产生管涌的蓄水池；
一控制系统，用于控制将配气系统中的压缩空气以及配水系统中的水注入导流管中。
配气系统主要包括由管线连接的空气压缩机、增压储气罐、配气转阀及气压表；及设置于天然滤床渗流井中的输气管，输气管铺设于竖井、平巷和硐室中，置于硐室中的输气管一端连接在气水混合器上，另一端与配气转阀连接，各导流管并接在气水混合器上。气水混合器上与配气转阀连接的一端设有控制输气管通断的单向阀。
配水系统主要包括设置于岸边的反洗水池，反洗水池与竖井之间连接有电动控制蝶阀，将反洗水池中的蓄水排入竖井中，排水量至与竖井上预置压力水位线的位置，利用水位落差形成的水压将竖井中的蓄水由导流管排出进行对滤床的反洗，或者将蓄水注入到输气管中并由输气管排出进行反洗；双作用水泵、电磁二位三通阀、二路转动分配阀、水压表及溢流阀之间通过管线连接，二路转动分配阀通过输水管与气水混合器连接。气水混合器上与二路转动分配阀连接的一端设有控制输水管通断的液控阀及组合阀。
控制系统主要包括一控制台，控制台通过线路与配气系统中的配气转阀和配水系统中的二路转动分配阀、电磁二位三通阀连接，用以控制连接阀的通断。
平巷或水中放置有活性炭或具有增加水中微量元素、去除有机物提高水品 质的矿物质，如氨氮药品反洗、二氧化碳反洗等。
综上所述，本发明具有以下的有益效果：
一、产水量增加：①表面泥膜变薄，入渗速度增大将达5m/d以上，目前采用的是1-2m/d计算，其产水量将增加一倍以上；②天然滤床滤料中含有泥质从未被清洗过，经过气水反洗泥质排除，滤料重新组合，则K值增大，侧向补水速度增大，设计需要的取水面积则缩小；③V值和K值增大后，证明淤塞解除，三维补给形成，滤速增加，故而水量必然增加；④天然滤床面积大，是水厂滤池的十倍以上，例如一座产水能力五万吨水厂其滤池面积是246m2，相当于天然滤床反洗法的一个单元，水厂246m2滤池，分八个单格反洗，相当于一个天然滤床的一个渗滤孔的反洗，天然滤床反洗面积是1000-1200m2，其产水量增加呈倍数关系。
二、水质得到改善：①含氧水输入滤料中氧化水中的铁锰离子，空气在滤层中有少部分以慢速在滤层内游移，进一步氧化铁锰离子，使其迁移，达到地层除锰除铁的目的，增强了滤床的净化功能；②将高科技的银纳米利用反洗设备输入地层中附着于沙卵砾石上长期对水消毒；③平巷中加入有用矿物质、活性炭，增加水中的微量元素去除有机物，提高水的品质。
三、将水厂搬迁到地下，投资省、占地少，运行成本低，符合环保工程的条件。
附图说明
图1是本发明天然滤床滤料气水反洗表面扫洗原理图；
图2是本发明扫洗系统控制原理图；
图中：1.1-空气压缩机、1.2-增压储气罐、1.3-输气管、1.4-配气转阀、1.5-单向阀、1.6-气水混合器、1.7-气压表、2.1-反洗水池、2.2-竖井、2.3-平巷、2.4-液控阀、2.5-组合阀、3.1-双作用水泵、3.2-输水管、3.3-电磁二位三通阀、3.4-二路转动分配阀、3.5-控制台、3.6-水压表、3.7-溢流阀、4.1-导流管、4.2-渗滤孔、4.3-过滤器、5-硐室、6-预置压力水位线、7-基岩、8-天然滤床非均质滤料、9-淤塞层、9.1-淤泥、10-冲吸式挖泥船、箭头表示气流或水流流向。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述：
如图1所示，天然滤床滤料气水反洗表面扫洗的方法，向原天然滤床渗流井的导流管4.1中反向注入压缩空气、或水、或气水混合体，压缩空气、水或气水混合体沿导流管4.1及连接于导流管4.1上的渗滤孔4.2和过滤器4.3向外喷射出，利用压缩空气产生的气举、水力产生的管涌或气水混合体产生的分选将覆盖于天然滤床上紧密的天然滤床非均质滤料8和淤塞层9冲散开，夹杂在滤料中的淤塞物、泥沙9.1在气举、管涌或分选的作用下向上移动，比淤塞物质量重的滤料先行回落在滤床中，使得滤料重新组合，同时伴随江水的流动，质量轻的淤塞物及泥沙随之排出滤床外，增加含水层的渗透系数——K值和地表水向地下垂直入渗速度——V值。
如图1、2所示，实现天然滤床滤料气水反洗表面扫洗方法的扫洗控制系统，包括天然滤床渗流井，天然滤床渗流井主要由相互连通的竖井2.2、平巷2.3和硐室5构成，数个上端开有渗滤孔4.2的导流管4.1设置于硐室5的顶部，导流管4.1贯穿基岩7伸入到天然滤床非均质滤料8中，导流管4.1的上端连接有过滤器4.3，还包括：
一配气系统，用于提供并存储产生气举的压缩空气；
一配水系统，用于提供产生管涌的蓄水池；
一控制系统，用于控制将配气系统中的压缩空气以及配水系统中的水注入导流管中。
如图2所示，配气系统主要包括由管线连接的空气压缩机1.1、增压储气罐1.2、配气转阀1.4及气压表1.7；及设置于天然滤床渗流井中的输气管1.3，输气管1.3铺设于竖井2.2、平巷2.3和硐室5中，置于硐室5中的输气管1.3一端连接在气水混合器1.6上，另一端与配气转阀1.4连接，各导流管4.1并接在气水混合器1.6上。气水混合器1.6上与配气转阀1.4连接的一端设有控制输气管通断的单向阀1.5。
如图2所示，配水系统主要包括设置于岸边的反洗水池2.1，反洗水池2.1与竖井2.2之间连接有电动控制蝶阀，将反洗水池2.1中的蓄水排入竖井2.2中，排水量至与竖井2.2上预置压力水位线6的位置；双作用水泵3.1、电磁二位三通阀3.3、二路转动分配阀3.4、水压表3.6及溢流阀3.7之间通过管线连接，二路转动分配阀3.4通过输水管3.2与气水混合器1.6连接。气水混合器1.6上与二路转动分配阀3.4连接的一端设有控制输水管通断的液控阀2.4及组合阀2.5。
如图2所示，控制系统主要包括一控制台3.5，控制台3.5通过线路与配气系统中的配气转阀1.4和配水系统中的二路转动分配阀3.4、电磁二位三通阀3.3连接，用以控制连接阀的通断。
平巷2.3中放置有活性炭或具有增加水中微量元素、去除有机物提高水品质的矿物质。
具体实施时配以冲吸式挖泥船或其它机械，可以改变水流方向，或用提高水力坡度的方法在滤床表面增加流速，加大冲刷力来实现。
实施时的技术指标参照：
①、反洗面积1000-1200m2，把滤床分成若干个单元，以每个硐室的渗滤孔所控制的滤床面积为一个单元，以一个渗滤孔所控制的面积为一格(约40m2)按格计算反洗面积；
②、冲洗强度：空气和水的冲洗强度为7-9L/S，m2；
③、冲洗时间：10-20min/次；(可根据实际情况调整)
④、消耗空气量10m3/min，水量120m3/次；
⑤、配气干管为Φ80mm，支管Φ60mm；配水干管是Φ4m的竖井，支管是Φ100mm的渗滤孔导流管；
⑥、配气干管和支管可作配水管用；
⑦、反洗的配水配气设备，控制设备、传导设备大部分是没在水中，受压范围在0.3-0.5MPa。
Claims (8)
1.天然滤床滤料气水反洗表面扫洗的方法，其特征在于：向原天然滤床渗流井的导流管中反向注入压缩空气、或水、或气水混合体，压缩空气、水或气水混合体沿导流管及连接于导流管上的渗滤孔和过滤器向外喷射出，利用压缩空气产生的气举、水力产生的管涌或气水混合体产生的分选将覆盖于天然滤床上紧密的天然滤床非均质滤料和淤塞层冲散开，夹杂在滤料中的淤塞物、泥沙在气举、管涌或分选的作用下向上移动，比淤塞物质量重的滤料先行回落在滤床中，使得滤料重新组合，同时伴随江水的流动，质量轻的淤塞物及泥沙随之排出滤床外，增加含水层的渗透系数——K值和地表水向地下垂直入渗速度——V值。
2.实现权利要求1所述天然滤床滤料气水反洗表面扫洗方法的扫洗控制系统，包括天然滤床渗流井，天然滤床渗流井主要由相互连通的竖井(2.2)、平巷(2.3)和硐室(5)构成，数个上端开有渗滤孔(4.2)的导流管(4.1)设置于硐室(5)的顶部，导流管(4.1)贯穿基岩(7)伸入到天然滤床非均质滤料(8)中，导流管(4.1)的上端连接有过滤器(4.3)，其特征在于还包括：
一配气系统，用于提供并存储产生气举的压缩空气；
一配水系统，用于提供产生管涌的蓄水池；
一控制系统，用于控制将配气系统中的压缩空气以及配水系统中的水注入导流管中。
3.根据权利要求2所述的扫洗控制系统，其特征在于：配气系统主要包括由管线连接的空气压缩机(1.1)、增压储气罐(1.2)、配气转阀(1.4)及气压表(1.7)；
及设置于天然滤床渗流井中的输气管(1.3)，输气管(1.3)铺设于竖井(2.2)、平巷(2.3)和硐室(5)中，置于硐室(5)中的输气管(1.3)一端连接在气水混合器(1.6)上，另一端与配气转阀(1.4)连接，各导流管(4.1)并接在气水混合器(1.6)上。
4.根据权利要求3所述的扫洗控制系统，其特征在于：气水混合器(1.6) 上与配气转阀(1.4)连接的一端设有控制输气管通断的单向阀(1.5)。
5.根据权利要求2所述的扫洗控制系统，其特征在于：配水系统主要包括设置于岸边的反洗水池(2.1)，反洗水池(2.1)与竖井(2.2)之间连接有电动控制蝶阀，将反洗水池(2.1)中的蓄水排入竖井(2.2)中，排水量至与竖井(2.2)上预置压力水位线(6)的位置，双作用水泵(3.1)、电磁二位三通阀(3.3)、二路转动分配阀(3.4)、水压表(3.6)及溢流阀(3.7)之间通过管线连接，二路转动分配阀(3.4)通过输水管(3.2)与气水混合器(1.6)连接。
6.根据权利要求5所述的扫洗控制系统，其特征在于：气水混合器(1.6)上与二路转动分配阀(3.4)连接的一端设有控制输水管通断的液控阀(2.4)及组合阀(2.5)。
7.根据权利要求2所述的扫洗控制系统，其特征在于：控制系统主要包括一控制台(3.5)，控制台(3.5)通过线路与配气系统中的配气转阀(1.4)和配水系统中的二路转动分配阀(3.4)、电磁二位三通阀(3.3)连接，用以控制连接阀的通断。
8.根据权利要求2所述的扫洗控制系统，其特征在于：平巷(2.3)中放置有活性炭或具有增加水中微量元素、去除有机物提高水品质的矿物质。
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