[发明专利]多功能过滤与反冲洗实验装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种多功能过滤与反冲洗实验装置，属给水排水工程的教学、 生产及科研技术领域。

背景技术

过滤是水处理或污水深度处理的重要工艺。滤池的许多设计参数或生产运 行参数(如最佳滤速、最佳过滤周期、反冲洗强度、反冲洗历时等等)，目前还 不能从理论上完全确定，而须靠实验研究解决。因此，过滤实验是教学上、生 产上和科研上重要实验之一。

已有的过滤实验装置多半功能不全，例如，只能做沉淀池出水的定速过滤， 而不能做变速过滤，或不能做向原水投药的接触过滤；在反冲洗方面只能做水 反冲洗实验，而不能做气、水反冲洗或顶多是带滤头的气、水反冲洗实验。从 而使过滤的实验研究受到很大限制。

发明内容

本发明的目的是，克服传统过滤实验和反冲洗实验存在的上述缺点，设计 制造出一种多功能过滤实验装置，可进行各种定速或变速的过滤实验、各种反 冲洗实验等。在教学上能让学生了解到各种过滤方式和反冲洗方式的机理，在 科研及生产上能根据各种不同水质和环境条件，通过实验取得所需的设计或生 产运行的数据。

本发明的技术方案是，本发明多功能过滤与反冲洗实验装置由原水箱、清 水箱、滤柱、水泵、旋流式网格絮凝箱、定量投药箱、气液雾化闪速混合射流 器、水样采集器、无滤头气泡爆裂扰动泥膜器等组成。所述装置中采用气液雾 化闪速混合射流器投放混凝剂；采用滤柱过水断面上的多口水样采集器来采集 过滤水各层面的水质情况；采用无滤头的气泡爆裂扰动泥膜器，提高反冲洗的 效果。

本过滤实验装置的构造简图如附图1示。原水箱中装有一搅拌器进行搅拌， 以保证在实验过程中原水的浊度均匀不变。启动水泵，打开阀(21)、(22)、(23)、 (24、)、(25)、(26)、(29)，其余阀关闭。原水经气液雾化闪速混合射流器(5) 与投药箱(9)流下的混凝剂混合后进入絮凝箱(10)，形成矾花，流入滤柱(6) 进行定速过滤，滤后水经阀(26)流回清水箱，完成整个过滤过程。

本发明装置中滤柱滤料的设置如图7所示：滤柱内径为Φ100mm，充填卵石 承托层400mm。自下而上各层的卵石粒径大小依次是：Φ16～32mm，厚100mm； Φ8～16mm，厚100mm；Φ4～8mm，厚100mm；Φ2～4mm，厚100mm。承托层上的 滤料层仍采用过去通用的砂滤料，即d₁₀＝0.55mm，d₈₀＝1.1mm，k₈₀＝2.0mm。采用过 去通用的承托层和砂滤层进行实验，以便实验结果可用于旧滤池的改造。

本发明装置中设置了用于投药用的气液雾化闪速混合射流器，气雾闪速混 合射流投药器结构如图2所示。气液雾化闪速混合射流器的工作原理：利用水 流经一渐缩管出口喉管的环形空间形成射流，该处压力可降为负压，在环形空 间钻一小孔，空气从小孔吸入与射流混合形成气雾，同时再向环形空间引入混 凝剂，混凝剂又立即与气雾混合。其优点是：(a)气雾与刚刚水解的混凝剂带 有高正电荷羟基配合物及聚合物[AL₁₃(OH)₃₂]⁷⁺闪速混合，可极大地提高对原水 膠体脱稳的效果。

为了获得滤层不同层面的水质状况，本发明装置中设置了多个水样采集器。 水样采集器在滤柱中的设置如图3所示。其中整个过水断面上多口水用采集器 安装在滤层面下5cm位置，在本实验装置中，由4根长25mm，内径6mm的取样 管，其取样口均匀分布在半径为32mm的圆周上及一块中央取样盘构成，取样盘 的中心开孔直径为5mm，水样从各取样管末端开口及取样盘中心口进入水样采集 器，自行混合后，由滤柱侧面取样总管流出，这样采集到的水样可以代表整个 滤柱过水断面上的平均水样。至于滤柱表面150mm以下及其它过水断面上的水 样，由于断面上的水质已较均匀，只在滤中心引出取样即可。