本發明涉及水處理設備，特別涉及一種水平流砂濾池及其水處理工藝。

背景技術：

砂濾池是典型的濾層過濾設備，利用濾層粒狀材料所提供的表面積，截留水中的固體顆粒和膠體，使水澄清。砂濾池能截留粒徑遠比濾料空隙小的水中雜質，主要通過接觸絮凝作用，其次為篩濾作用和沉淀作用。由于砂濾池具有去污能力大、工作周期長、運行可靠等諸多優點，因而廣泛應用于給水處理或污水經二級處理后的深度處理。

砂濾池的運行，主要是過濾和反沖洗兩個過程的循環。現有的砂濾池，原水過濾過程僅在垂直方向上進行，過濾面積受限于設備的水平截面積，砂層利用不充分；砂粒沖洗過程，全部砂粒混合進行，不能針對砂粒的臟污程度進行分級處理。

技術實現要素：

本發明的目的在于，提供一種水平流砂濾池，以解決現有砂濾技術中砂層過濾面積受限、砂層利用不充分和臟污程度不同的濾砂混合沖洗的問題。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種水平流砂濾池，該水平流砂濾池包括池體、原水進水組件、砂濾床、過濾水出水組件、曝氣組件以及反沖洗組件，

砂濾床設于池體內，由濾砂組成；

原水進水組件包括進水管和將原水送入砂濾床內的布水裝置，進水管與布水裝置相連，布水裝置設于砂濾床內，布水裝置的立面上分布有多個出水孔道；

過濾水出水組件，包括集水器和出水管，集水器與砂濾床鄰接的一側具有進水孔道，出水管與集水器連通；

反沖洗組件包括反沖洗管和排污管，反沖洗管與出水管連接，排污管與所述布水裝置相連。

作為優選，所述布水裝置設置在池體的軸線方向上；或，設置在砂濾床外壁。

作為優選，所述池體材質為混凝土。根據不同工藝需求，池體也可采用其它材質，如鋼制、亞克力等。

作為優選，布水裝置是具有出水孔道的布水立管。進一步優選的是，所述布水裝置是用具有楔形絲過濾面的篩板圍制而成，或是穿孔管、條縫篩中的一種，或是以上幾種的組合；所述集水器是用具有楔形絲過濾面的篩板圍制而成，或是穿孔管、條縫篩、微濾膜、超濾膜中的一種，或是以上幾種的組合。

作為優選，所述布水裝置的布局采用矩形、圓形、環形或線形等多種構形，或是以上幾種的組合。

作為優選，所述集水器包括篩板和位于篩板上下兩端的蓋板，篩板和兩個蓋板在池體內形成集水空間。

作為優選，當所述布水裝置沿砂濾床外壁分布時，所述集水器設置在砂濾床的軸線方向上。

作為優選，集水器中所述篩板為沿池體內壁連續或間隔排布的弧片、梯臺片、彎折片、平片或其他幾何形式的片狀結構，篩板的凸起朝向池體內；或，所述篩板為分布有布水孔的圓筒。根據不同工藝需求，篩板也可設置為其它形式，如整片連續型、矩形片間隔型等。

作為優選，所述集水器設有至少一個與池體外部連通的分支集水管，各個分支集水管的出口在池體外與出水管相連。

作為優選，曝氣組件由曝氣管和與曝氣管相連的多個曝氣裝置組成，曝氣組件安裝在池體底部。

作為優選，進水管、出水管、反沖洗管、排污管上各設置閥門。

作為優選，反沖洗組件增設反沖洗水罐，用于貯存部分過濾水，過濾水作為沖洗水用于沖洗過程，可大大減少潔凈水耗用量。

作為優選，所述曝氣裝置為具有楔形絲過濾面的篩板。根據不同工藝需求，曝氣裝置也可設置為其它形式，如穿孔管、條縫篩或者形式/強度適當的硬質布氣裝置等，或是其組合形式。

一種水平流砂濾池的水處理工藝，該工藝包括下列兩項過程；

（1）過濾過程：原水經由進水管進入水平流砂濾池，通過布水裝置的出水孔道均勻平緩地進入砂濾床，并沿池體水平方向從內向外或從外向內流過濾砂；過濾過程中，水中懸浮顆粒或污染物被砂粒攔截，徑向過濾使濾砂的效能達到最大化；最終，過濾水通過集水器收集，匯至出水管排出；

（2）反沖洗過程：沖洗水經由反沖洗管進入集水器再進入砂濾床；壓縮空氣通入曝氣管，經池體底部的曝氣裝置以氣泡的形式自下而上的進入砂濾床中，氣相的攪動、水流的剪切力作用以及砂粒之間的碰撞摩擦，使雜質污染物從砂粒表面脫離，進入清洗水中；調整氣相攪動程度，控制砂粒翻滾，通過清洗水的逆向清洗，不同區域內不同臟污程度的污砂分別得到清洗，不會混合；一段時間后，帶有污染物的清洗水匯入布水裝置中，經由排污管排出水平流砂濾池。

另一種水平流砂濾池的水處理工藝，該工藝包括下列兩項過程；

（1）生物過濾過程：在適宜的培養條件下，濾砂表面生成一層凝膠狀生物膜，原水經由進水管進入水平流砂濾池，通過布水裝置的出水孔道均勻平緩地進入砂濾床，并沿池體水平方向從內向外或從外向內流過濾砂；曝氣組件開啟，壓縮空氣經曝氣組件，以小氣泡的形式自下而上的釋放到砂濾池中，充分供給氧氣；當原水沿濾砂表面流過時，原水中的可溶性、膠性和懸浮性物質吸附在生物膜上而被微生物分解；最終，過濾水通過集水器收集匯至出水管排出；

（2）反沖洗過程：沖洗水經由反沖洗管進入集水器再進入砂濾床；壓縮空氣通入曝氣管，經池體底部的曝氣裝置以氣泡的形式自下而上的進入砂濾床中，氣相的攪動、水流的剪切力作用以及砂粒之間的碰撞摩擦，使雜質污染物從砂粒表面脫離，進入清洗水中；調整氣相攪動程度，控制砂粒翻滾，通過清洗水的逆向清洗，不同區域內不同臟污程度的污砂分別得到清洗，不會混合；一段時間后，帶有污染物的清洗水匯入布水裝置中，經由排污管排出水平流砂濾池。

作為優選，部分過濾水可在反沖洗水罐中暫存，在后續反沖洗過程中回用為沖洗水。

本發明水平流砂濾池可以實現如下功能：

（1）單純砂濾，去除原水中的固體顆粒和膠體懸浮物；

（2）過濾過程開啟曝氣組件，構建好氧生物濾池，砂濾層對氣泡的切割作用使氣泡在濾池中的停留時間延長，提高了氧的利用率。

（3）過濾過程關閉曝氣組件，構建缺氧生物濾床，由于濾池極好的截污能力，后續無需再設二次沉淀池。

本發明的有益效果：

1. 增加過濾面積。現有的固定砂濾池或連續砂濾設備，原水從底部布水器進入砂濾床，自下向上進行過濾，過濾面積僅為砂濾床水平截面積。而采用本發明的布水裝置，原水水平流過濾床，過濾面積大大增加，既可提高出水水質，又可減少濾砂用量。

2.分區域洗砂。隨著過濾的進行，固體污染物逐漸在砂粒表面沉積，由布水裝置向集水器砂粒的臟污程度逐漸減弱。逆向洗砂過程中，不同區域內不同臟污程度的污砂分別得到清洗，不會混合，洗砂過程更為徹底。

3. 節水節能。通過增設反沖洗水罐，可貯存部分過濾水，過濾水作為沖洗水回用于沖洗過程，可大大減少潔凈水耗用量。濾砂效能的提高，使得反沖洗周期延長，洗砂頻率降低，洗砂能耗減少。

4. 本發明水平流砂濾池不僅可單純作為過濾設備使用，在合適的培養條件下，可利用砂粒濾料固定生物膜，成為集生物接觸氧化與懸浮物濾床截留功能于一體的生物反應池，可有效去除水中的固體懸浮物，降低COD、BOD、濁度、色度等。

附圖說明

圖1為本發明水平流砂濾池的一種主視示意圖。

圖2為本發明水平流砂濾池的一種左視示意圖。

圖3為本發明水平流砂濾池的一種俯視示意圖。

圖4為本發明水平流砂濾池的另一種俯視示意圖。

圖中：1.池體，2.進水管，3.布水裝置，4.砂濾床，5.集水器，51.篩板，52.蓋板，6.分支集水管，7.出水管，8.反沖洗管，9.排污管，10.曝氣管，11.曝氣裝置。

具體實施方式

下面通過具體實施例，并結合附圖，對本發明的技術方案作進一步的具體說明。應當理解，本發明的實施并不局限于下面的實施例，對本發明所做的任何形式上的變通和/或改變都將落入本發明保護范圍。

實施例1

如圖1、圖2和圖3所示的一種水平流砂濾池，是由池體1、原水進水組件、砂濾床4、過濾水出水組件、曝氣組件以及反沖洗組件組成。原水進水組件的作用是將原水送入砂濾床并均勻分布，

池體1為矩形，材質為混凝土；

原水進水組件由進水管2和與進水管相連的布水裝置3組成，所述進水管2上設置閥門，用于將原水引入水平流砂濾池；所述布水裝置3是4個布水立管，布水立管上均勻分布有出水孔道，各布水立管垂直設置在砂濾床4中并均勻分布。布水立管可用具有楔形絲過濾面的篩板圍制而成，原水通過篩板的篩縫均勻平緩地進入砂濾床4。本發明布水立管的布水結構并不局限于此，本例僅是優選。

砂濾床4，由濾砂組成，位于池體1內并從池體1底部向上延伸，用于過濾原水；濾砂是原水凈化過濾的主體材料，可選用石英砂、活性炭、無煙煤、玻璃球、陶粒等過濾介質，應根據原水水質及過濾水的水質要求來選擇濾砂的類別和顆粒級配。

過濾水出水組件，由集水器5、分支集水管6和出水管7組成；所述集水器5，包括具有楔形絲過濾面的篩板51和位于篩板上下兩端的蓋板52，篩板和兩個蓋板在池體內壁形成集水空間，集水器5設有與池體外部連通的分支集水管6，各個分支集水管6的出口在池體外壁與出水管7相連。透過砂濾床4的過濾水經篩板的篩縫進入集水器5內，如圖3所示，本實施例的篩板為弧片形狀，篩板的凸起朝向池體內，池體1的兩側內壁各設置4個弧片沿池體1內壁均勻間隔排布，弧片形的篩板用于更好的收集從所述砂濾床4過濾的過濾水；所述分支集水管6，與集水器5連接；所述出水管7將經所述砂濾床4過濾得到的過濾水排出池體1。

反沖洗組件，包括反沖洗管8和排污管9，反沖洗管8上設置閥門，與出水管7連接，排污管9上設置閥門并與4個布水立管的底部相連，反沖洗水經反沖洗管進入集水器內，排污管將洗砂污水排出水平流砂濾池。

曝氣組件，由曝氣管10和與曝氣管相連的多個曝氣裝置11組成，在砂濾池反沖洗過程中，壓縮空氣經曝氣組件，以小氣泡的形式釋放到砂濾池中；曝氣組件安裝在池體底部。

一種水平流砂濾池水處理工藝，包括下列兩項過程：

（1）過濾過程。進水管2閥門打開，出水管7閥門打開，反沖洗管8閥門關閉，排污管9閥門關閉。原水經由進水管2進入水平流砂濾池，通過布水立管均勻平緩地進入砂濾床4，并沿池體1水平方向從內向外流過濾砂。過濾過程中，水中的大尺寸懸浮顆粒或污染物被內層砂粒攔截下來，小尺寸污染物在外層砂粒間沉積，從內向外過濾使濾砂的效能達到最大化。最終，過濾水通過池體1內壁均勻分布的集水器5收集起來，流經分支集水管6，匯至出水管7排出。

（2）反沖洗過程。進水管2閥門關閉，出水管7閥門關閉，反沖洗管8閥門打開，排污管9閥門關閉。暫存的部分過濾水作為沖洗水，經由反沖洗管進入池體1內壁的集水器5，經集水器5表面的孔道進入砂濾床4。壓縮空氣通入曝氣管10，經池體1底部的曝氣裝置11以氣泡的形式自下而上的進入砂濾床4中，氣相的攪動、水流的剪切力作用以及砂粒之間的碰撞摩擦，使雜質污染物從砂粒表面脫離，進入清洗水中。水平流過濾過程中，砂粒的臟污程度由布水立管附近向池壁逐漸減弱。調整氣相攪動程度，可控制砂粒在一定范圍內翻滾，通過清洗水的逆向清洗，不同區域內不同臟污程度的污砂分別得到清洗，不會混合。一段時間后，排污管9閥門打開，反沖洗管8閥門持續開啟，帶有污染物的清洗水匯入布水立管中，經由排污管9排出水平流砂濾池。

本發明的水平流砂濾池還可以實現生物濾池的功能。生物濾池是利用好氧微生物對原水進行生物氧化處理的方法。另一種水平流生物濾池水處理工藝，包括下列兩項過程：

（1）生物過濾過程。在合適的培養條件下，濾砂表面生成一層凝膠狀生物膜。原水經由進水管2進入水平流砂濾池，通過布水立管均勻平緩地進入砂濾床4，并沿池體1水平方向從內向外流過濾砂。曝氣組件開啟，壓縮空氣經曝氣組件，以小氣泡的形式自下而上的釋放到砂濾池中，充分供給氧氣。當原水沿濾砂表面流過時，原水中的可溶性、膠性和懸浮性物質吸附在生物膜上而被微生物分解。最終，過濾水通過池體1內壁的集水器5收集起來，流經分支集水管6，匯至出水管7排出。

（2）反沖洗過程。同上。

實施例2

一種水平流砂濾池，包括池體1、原水進水組件、砂濾床4、過濾水出水組件、反沖洗組件以及曝氣組件，水平流砂濾池的具體結構同實施例1，不同之處在于：

如圖4所示，池體1內劃分為4個圓形區域，分別對應4個布水裝置3，圓形區域呈矩形分布，一個圓形區域內設置一個砂濾床和一個布水裝置；原水進水組件中的進水管2分別連接4個布水裝置3；布水裝置是一根布水立管，布水立管可用條縫篩圍制而成。4個布水立管的底部分別與排污管連接。

過濾水出水組件，由集水器5和出水管7組成；集水器5中所述的篩板51為圓筒形的條縫篩，篩板固定于池體1內壁，所述蓋板52根據篩板和池體內壁在水平面上的投影構形確定，篩板和上下兩個蓋板與池體1內壁一起形成集水空間，整個池體1共用一個集水空間，該集水空間可暫存過濾水；所述出水管7與上述集水空間相連。

本實施例的水平流砂濾池的水處理工藝同實施例1，不同之處在于：

過濾水進入集水器5與池體1內壁構成的集水空間，并統一經出水管7排出。上述集水空間可起到暫存過濾水的作用。

以上所述的實施例只是本發明的兩種較佳的方案，并非對本發明作任何形式上的限制，在不超出權利要求所記載的技術方案的前提下還有其它的變體及改型。