具有改进的反洗的多层介质床过滤器制造技术

使用空气对多层介质床过滤器进行反洗而不显著地破坏介质层的分层，该多层介质床过滤器具有从位于顶部的最细介质到位于底部的最粗介质的增加的介质密度。当空气停止时，最细介质上方的液体中的通过空气流去除的污染物利用在介质上方注入的液体冲走，或者由通过介质的不去除最细介质的液体流冲走。利用维持分层的空气反洗保持在最细介质中的污染物的量显著小于单独使用液体反洗时的量，无论该液体反洗使用足以使微介质悬浮的流速还是比悬浮流速低的流速。

Multilayer dielectric bed filter with improved backwash

Air is used to backwash the multilayer dielectric filter without significantly damaging the layering of the dielectric layer. The multilayer dielectric bed filter has the highest density of media from the top part to the coarsest medium at the bottom. When the air is stopped, the contaminants removed from the liquid above the finest medium are washed away by the liquid injected above the media, or washed away by the liquid flow which is not removed by the medium. Using stratified air backwashing to maintain the amount of pollutants in the finest medium is significantly less than the amount of liquid washing alone, regardless of whether the liquid is backwashing enough to make the flow rate of micromedia suspended or lower than the suspended velocity.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有改进的反洗的多层介质床过滤器本申请要求于2015年6月2日提交的美国临时专利申请62/169,807的优先权。
本申请涉及多层介质床过滤器反洗(backwash)方法和设备的领域，并且特别地涉及微介质多层介质床过滤器。背景多层介质床过滤器在本领域中是公知的。在申请人的于2014年1月23日公开的国际PCT专利申请公开WO2014/012167中，描述了各种用于过滤细颗粒(fineparticle)的介质床过滤器，其包括这样的构造，该构造适于通过在介质的表面处提供合适的流动属性，使用微沙的顶层来改善过滤性能。这种流动属性的优点是介质收集细颗粒而不堵塞的能力的增加。这种改进的性能导致在常规反洗期间去除被捕集的微粒和其他污染物的需求提高。在经历降低的性能之前在微沙已将污染物捕集在微沙层内较深处的情况下，在微沙介质内通过反洗去除污染物是更具挑战性的。在去除由过滤器收集的污染物并且因此允许过滤器继续以良好效率过滤原始流体的常规反洗中，沿过滤器的反方向提供液体流。液体反洗典型地使介质床流化并将过滤介质粒子(filtermediagranule)和污染物送入过滤器腔室内的悬浮液中，其中介质和液体的分离在排出之前发生。如果可能的话，然后减少反洗流以允许过滤介质沉降并正确地分层。在微沙的情况下，由于介质的小颗粒在相对低的液体流速下保持悬浮，因此从微沙中分离污染物是一种挑战。在这些情况下，流动在从介质中去除污染物方面可能不那么有效。也已知使用空气进行介质去污。空气反洗在清洁方面可以比液体反洗更有效。在这种情况下，介质上方的液位可以被降低，并且空气可以被引入到介质下方以迫使液体和空气通过介质床，从而致使介质被混合并被推进到介质床上方的液体中。空气然后从过滤器储存器(filterreservoir)的顶部逸出，而介质床上方的液体填充有污染物和介质的混合物。处于悬浮的介质于是被重新分层以返回到正常的介质床。这可以通过受控液体流向上通过悬浮介质以致使介质的按照粒度分类的沉积来实现。介质床上方的液体中的污染物可以被冲走。在微沙过滤器床介质的情况下，空气反洗是一个问题。虽然空气可以被有效地用于洗涤介质，但是鉴于使微沙悬浮所涉及的低得多的流速，针对较大的介质使用受控流速所实现的重新分层是一个问题。概述如本文使用的“微介质”被定义为是指有效直径小于0.40mm，且低至约0.20mm并且优选低至约0.10mm的细过滤介质，并且材料可以是硅砂、玻璃、塑料、石英、砾石、金属、陶瓷等。对于有效直径，可以理解，对于给定的介质可以存在一系列直径，并且有效直径可以是平均直径。例如，在微沙的情况下，0.22mm的平均直径可能具有从0.12mm变化到0.35mm的颗粒。在玻璃或聚合物介质的情况下，粒度可以具有更窄的范围。这种介质在捕集0.5微米至20微米的范围内的细污染物方面是有效的。申请人已经发现，一种多层介质床过滤器可以使用空气被有效地反洗而不显著地破坏介质层的分层，该多层介质床过滤器具有微介质表面并且具有从位于顶部的最细介质到位于底部的最粗介质的增加的介质密度。使用空气用于这种反洗将污染物从微介质移除到微介质上方和周围的液面中。当空气停止时，微介质上方的液体中的通过空气流去除的污染物利用在介质上方注入的液体冲走，或者由通过介质的不去除微介质的液体流冲走。利用维持分层的空气反洗从微介质释放的污染物的量显著大于单独使用液体反洗时的量，无论该液体反洗使用足以使微介质悬浮的流速还是比悬浮流速低的流速。申请人还已经发现，一种介质床过滤器可以在反洗清洁循环期间被使用以从介质床的表面以良好效率去除污染物，该介质床过滤器具有通过喷嘴的原始液体流，该喷嘴产生沿着介质床的顶表面的流，而没有介质的不利位移。典型的过滤器将无法使用原始流体入口喷嘴从微介质的介质床表面驱除污染物，而没有将微介质送入流中并使微介质失去反洗的风险。原始入口喷嘴的这种使用在反洗循环开始时是有用的。另外地或可替换地，在将污染物带入介质床上方的液位的空气流反洗之后，原始入口喷嘴的这种使用是有用的。附图简述通过参照所附的附图对本专利技术实施方式的以下详细描述将更好地理解本专利技术，在附图中：图1示出了过滤罐内的介质床过滤器的典型现有技术部署。图2示出了过滤罐内的介质床过滤器的典型现有技术部署，其示出了捕获的微粒和在介质床顶部结块的外皮(crust)。图3示出了现有技术的部署，其图示了使用缓和水流的位于过滤罐内的沙过滤器介质床的液体反洗操作。图4示出了现有技术的部署，其图示了使用空气流的沙过滤器介质床的反洗操作。图5示出了过滤罐内的介质床过滤器的实施方式安装，其包括在该过滤器运行之后具有捕获颗粒的在介质床顶部的微介质介质层以及在介质床顶部的结块外皮。图6示出了改进的反洗程序的实施方式，其中有限的空气流导致微介质云，该微介质云仅占据水层内并紧靠介质床上方的非常窄的区域，示出了来自微介质介质的污染物的伴随流。图7示出了基于喷嘴和基于挡板的液体撇取器(nozzle-andbaffle-basedliquidskimmer)的实施方式，该液体撇取器用于进行在介质床顶部聚积的结块外皮的撇取作用。图8示出了介质床过滤器单元的实施方式的局部横截面，其图示了水平圆柱形罐，该水平圆柱形罐具有用于液体入口的四个喷嘴和挡板并且具有用于过滤的液体出口和反洗入口的底部圆柱形筛网，为了清楚起见未示出过滤介质。详细描述图1图示了部署在罐100内的多层介质床过滤器内的沙介质的典型配置。如本领域中已知的，介质床具有不同密度的介质。在这样的过滤器中，最细的介质110典型地占据最顶层，其中一个或更多个中间级112随着其下降通过竖直地布置在罐100内的各种层而增加粗糙度(coarseness)。因此，最粗的介质114典型地占据由筛网支撑的最底层。在一些情况下，介质114搁置在罐100的底部上，并且筛网与出口120相关。将理解的是，将实施的各种层中的每一层的细介质、中间介质和粗介质的精确定义可以根据各种因素而变化，这些因素非限制地包括实践领域、行业、部署要求和政府法规。然而，为了上下文比较的目的，可以考虑诸如介质密度或介质直径的一种或更多种物理属性作为区分罐100内的介质的各种层的特性的选择。例如，密度为2.7g/mL的砾石或沙子可能被期望以实现最粗和最底部的层，密度在2.0g/mL至2.1g/mL之间的活性炭可以实现中间层，而密度范围在1.45g/mL与1.75g/mL之间的无烟煤可以实现最细和最顶部的层。本文中进一步列举了用于材料的额外可能性和特性。介质的基本配置和操作原理由于沙子的粒状结构性质，因此各种介质的单个层均既不是典型地布置在特定边界内也不是通过由特定边界精确定义而描绘的。具有不同晶粒大小(grainsize)的介质在罐100内的分布因此是近似的并且典型地遵循从每层的顶部到底部的逐渐过渡。除了由于过滤和潜在的其他操作引起的转移效应之外，将理解的是，由于在每个以其他方式潜在可区分的层内的介质的粒度、密度和粗糙度的范围、变化和公差，因此在一些实现方式中实现介质层根据粒度的完美分层典型地甚至是更遥不可及的。因此，经常以中间锥形区域形式的非绝对边界可以将介质的各个分层分开。然而，尽管沙粒度的非理想配置，但即使不完美的分层也本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种介质床过滤器，包括：储存器，所述储存器具有原始液体入口和过滤的液体出口；具有多种密度的粒状材料的不同尺寸的分层过滤介质，其包括微介质的上层，所述微介质的上层具有密度随粒度增加的下层粒状材料，以便促进所述微介质的空气反洗而不使所述介质去层化，并且不需要对分层介质重新分类；反洗空气分配器，其用于将空气向上注入通过所述过滤介质；反洗排放部和空气阀。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.06.02 US 62/169,8071.一种介质床过滤器，包括：储存器，所述储存器具有原始液体入口和过滤的液体出口；具有多种密度的粒状材料的不同尺寸的分层过滤介质，其包括微介质的上层，所述微介质的上层具有密度随粒度增加的下层粒状材料，以便促进所述微介质的空气反洗而不使所述介质去层化，并且不需要对分层介质重新分类；反洗空气分配器，其用于将空气向上注入通过所述过滤介质；反洗排放部和空气阀。2.根据权利要求1所述的过滤器，其中所述微介质包含沙粒子。3.根据权利要求1所述的过滤器，其中所述微介质包含玻璃粒子。4.根据权利要求1所述的过滤器，其中所述微介质包含聚合物粒子。5.根据权利要求1至4中任一项所述的过滤器，还包括反洗空气流控制器，所述反洗空气流控制器是可调节的以设定有效洗涤所述微介质而不使所述介质去层化的空气反洗流速。6.根据权利要求5所述的过滤器，其中所述微介质的密度比所述下层粒状材料的密度小至少1g/mL。7.根据权利要求6所述的过滤器，其中所述分层介质的底层包括直径在2.5mm至6mm的范围内的粒状材料、直径在0.5mm至2mm的范围内的粒状材料的中间层、以及有效直径为0.1mm至0.4mm，优选0.1mm至0.2mm的微介质的顶层。8.根据权利要求7所述的过滤器，其中所述中间层的密度为约4g/mL，并且所述顶层的密度小于3g/mL，优选地沙材料的所述顶层的密度为约2.7g/mL或者玻璃材料的所述顶层的密度为约2.5...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿兰·西尔弗伍德，马尔科·博吉吉奥，
申请(专利权)人：尼普顿班森有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US