浅层砂过滤器通常由一个共同的布水器(或集水器)、多个独立的过滤单元(滤罐)、一套自动控制系统和阀门组、以及配套管路构成。每个过滤单元都是一个独立的压力容器,内部填充有特定级配的石英砂或无烟煤等滤料。系统运行时,待过滤的水通过布水器均匀分配至各个过滤单元,经过滤料层后由底部集水器收集,最终汇流至出水总管。反冲洗时,系统通过自动控制系统(基于压差或时间)指令特定单元依次进行清洗,利用自身过滤后的清水或其他水源进行高效反冲,污物通过排污阀排出。
浅层砂过滤器的工作过程分为两个主要阶段:过滤(Filtration) 和 反冲洗(Backwash)。
1. 过滤过程
待过滤的原水通过入口总管进入位于设备中心的布水器。布水器将水流均匀地分配到各个独立的过滤单元中。水流在单元内自上而下地通过滤料层(通常是石英砂)。水中的悬浮杂质被滤料层层截留吸附,洁净的水通过单元底部的集水装置(如水力橇、滤帽或集水器)收集,并汇流至出水总管,向外输出。
2. 反冲洗过程
随着杂质在滤料中不断累积,系统各过滤单元内的压力损失(即压差)会逐渐增加。当压差达到预设值(通常为0.5-0.7 bar)或运行时间达到设定周期时,控制系统会自动启动反冲洗程序。
隔离:控制系统首先关闭需清洗单元的进水阀和出水阀,将其从过滤系统中隔离出来。
排水:该单元顶部的排污阀打开,利用系统压力将罐内水位降低至滤料层上方一定高度。
空气擦洗(可选):对于一些特定设计,会通入压缩空气,对滤料进行强烈擦洗,使粘附在滤料表面的污物彻底脱落。
水反冲:反冲洗清水(来自系统出口的洁净水)通过该单元的出水口自下而上地反向流入罐内。水流速度很高,使滤料层膨胀并呈流化状态,被冲掉的污物随水流通过顶部的排污阀迅速排出系统。
复位:反冲洗持续数十秒到一两分钟后,排污阀关闭,进出水阀门恢复正常过滤状态,该单元清洗完毕并重新投入过滤流程。
循环:控制系统会按顺序逐个对每个单元进行清洗,确保所有单元都保持最佳过滤状态,且整个清洗过程不影响系统的总出水流量。
运行成本低:反冲洗耗水、耗电量极低,节能效果显著。自动化程度高:全自动控制,可实现无人值守,降低人工成本。
处理量大且灵活:模块化设计易于扩容,能满足不同流量需求。
占地面积小:紧凑的并联结构,特别适合空间有限的场合。
过滤效果稳定:多单元轮流清洗,保证系统出水质持续稳定。
维护简便:单个单元可独立检修,不影响整个系统运行。