專利名稱：在使用雙重隔離的過濾暗渠水道中進行反沖洗過程時用于配氣和配液的裝置和方法
技術領域：
本發(fā)明涉及從共用總管向用于反沖洗過濾媒質的過濾暗渠分別和同 時配氣和配液的裝置。
背景技術：
在用于過濾水和廢水的常用的重力過濾器中，將一個或多個過濾槽 排列成相鄰和相對的組。過濾暗渠的支線一個接一個地平行位于過濾槽 的底面上，用以確定處于過濾纟某質床下面的氣體和液體流動管道。所述 管道的存在使在過濾過程中收集被過濾的液體和對用于反沖洗的氣體和 液體進行分配成為可能。共用總管(稱作"水道")緊鄰過濾槽，用以在過 濾過程中從暗渠支管中收集被過濾的液體和在氣體(通常為空氣)或液體二些裝置中，'共用總管具有比過濾器底^:一些或者:過濾器底面同樣 高度的底面。顧問工程師和建筑承包人更喜歡這種布置，因為其建造方 便和便宜。在用新暗渠改造舊過濾器時，優(yōu)選保留現(xiàn)存的水道結構以降 低成本。將Bergmann等人的、發(fā)明名稱均為"Apparatus for Distributing Gas and Liquid During Concurrent Gas/Liquid Backwash in Filter Underdmin Flumes"的兩個美國專利No. 6,306,310和6,312,611的全部內容據(jù)此結合 進來作為參考。這些專利各自涉及在反沖洗過程中通過增大氣體和液體的界面而為過濾系統(tǒng)提供更大空間，同時在共用總管內提供空曠的管道 用以使氣體流至暗渠支管。但是已發(fā)現(xiàn)，在一些裝置中希望在氣/液共存的反沖洗過程中防止或 限制空氣進入敞開至總過濾水道內的反沖洗液體中。還發(fā)現(xiàn)在空氣和水 共存的反沖洗過程中希望限制水從過濾水道中置換進入過濾槽中，這樣 使過濾槽內的水的增加得到控制。還發(fā)現(xiàn)進一步控制主水道中的液體的 流速以確保均勻的液體反沖洗分配。本發(fā)明涉及由下文的描述中而顯而易見的這些和其它目的。發(fā)明內容本發(fā)明提供一種具有帶過濾槽的過濾器的反沖洗分配裝置。水道被 安裝在與過濾槽鄰接的位置上并與過濾槽連通。所述水道具有洗滌液開 口。第一分離器裝置被安裝在水道內從而在所述第一隔離裝置和所述過 濾槽之間確定出第 一輔助水道。所述第 一輔助水道與水道和過濾槽液體 連通。所述第 一 隔離裝置具有至少 一個位于第 一 隔離裝置內的水道液體 計量孔。所述水道液體計量孔的位置設置是用以在過濾器內的氣/液共存的反沖洗操作過程中將液體輸送至第一輔助水道內。.第二隔離裝置位于水道內并與第 一 隔離裝置間隔開，用以確定出第二輔助水道。所述第二隔離裝置延伸到反沖洗液體開口的上面。在氣/液 共存的反沖洗過程中，液體從位于第二隔離裝置之上或穿過其中的水道 流至第二輔助水道內。然后液體流過所述的至少一個液體計量孔進入所 述第 一輔助水道。液體從該處流入過濾槽中。液體可以從第二隔離裝置的上邊緣流過而進入第二輔助水道中?？蛇x地，液體可以流過第二隔離裝置內的至少 一個液體計量孔而進入第二 輔助水道。優(yōu)選地，該液體計量孔單獨地位于第二隔離裝置內的上部區(qū) 域。正如本領域熟練技術人員所顯而易見的，過濾槽可以包括多個位于 過濾槽內的暗渠支管，且過濾媒質床位于所述暗渠支管上。所述暗渠支 管可以以暗渠區(qū)或其它適當?shù)陌登M形式設置。本發(fā)明還可以用在液體 僅僅存在于主水道中但不流動(例如，只有氣體反沖洗的情況下)。所述暗 渠可以為假底和噴嘴設置，或者可以用于氣體和液體反沖洗的任何其它暗渠設置。所述第一隔離裝置可以包括折流板，例如不銹鋼折流板，其伸展到 小于水道高度的高度上以確定出位于折流板之上的清除區(qū)域。類似地， 所述第二隔離裝置可以包括伸展到小于水道高度的高度上的不銹鋼折流 板?？蛇x地，所述第二隔離裝置可以伸展至水道的整個高度，從而在所 述第二隔離裝置上提供非清除區(qū)域。所述第一和第二隔離裝置間隔適當?shù)木嚯x，例如3-8英寸，從而確定出介于之間的第二輔助水道。更進一 步的替換，所述第一隔離裝置可以伸展至大于所述第二隔離裝置的高度， /人而防止溢出。過濾器包括分隔所述第 一輔助水道和所述過濾槽的過濾槽壁。所述 過濾槽壁具有至少一個位于其中的用于使第一輔助水道與過濾槽液體連 接的開口。該開口可稱作"壁套"。第 一 隔離裝置內的水道液體計量孔優(yōu)選位于第 一 隔離裝置的較低區(qū) 域內。第二隔離裝置可以在其上部內包括兩排計量孔。上排應包括氣體 和/或液體計量孔，下排包括液體計量孔。此外，第二隔離裝置在其較低 的邊緣附近可以含有多個排水孔。第二隔離裝置的更進一 步的替換應該為沿其長度上包括多個錐形計 量孔。所述錐形計量孔通常應位于第二隔離裝置的上部區(qū)域內，而且沿 著第二隔離裝置的長度其尺寸減小。本發(fā)明還包括一種在反沖洗液體存在下將反沖洗氣體引入到具有過 濾槽的過濾器中的方法。所述方法包括在反沖洗液體存在下將反沖洗氣 體虧1入到封閉的水道中的步驟。第 一 氣/液界面建立在封閉水道內并且位 于將反沖洗液體《1入至水道內的開口之上，第二氣/液界面建立在封閉水 道內。第三氣/液界面建立在封閉水道內，且所述第三氣/液界面位于所述 第一氣/液界面之下。所述第二氣/液界面在空間上位于第一和第三界面之 間。然后可以使反沖洗液體從所述第二氣/液界面之下流入過濾槽內。反 沖洗氣體流過位于第三氣/液界面之上的開口 ，與反沖洗液體分別或同時 從封閉水道進入過濾槽。此外，所述第二氣/液界面可以位于第一氣/液界 面之下或與其同高，且第三氣/液界面位于第二氣/液界面之下。


圖1為根據(jù)本發(fā)明的第一實施方案，在氣/液共存的反沖洗過程中水道和過濾槽的正^L圖；圖2為根據(jù)本發(fā)明的、常用的第一隔離裝置的截面正視圖； 圖3為根據(jù)本發(fā)明的、常用的第二隔離裝置的截面正視圖； 圖4為在氣/液共存的反沖洗過程中，才艮據(jù)本發(fā)明的實施方案的水道和過濾槽的正浮見圖；圖5為根據(jù)本發(fā)明第二個實施方案的第二隔離裝置的截面正視圖； 圖6為根據(jù)本發(fā)明的第三個實施方案，在氣/液共存的反沖洗過程中水道和過濾槽的正一見圖；圖7為根據(jù)本發(fā)明的可選的第二隔離裝置的截面正視圖；圖8為根據(jù)本發(fā)明的第四個實施方案，在氣/液共存的反沖洗過程中水道和過濾槽的正^L圖；和圖9為根據(jù)本發(fā)明的第五個實施方案，在氣/液共存的反沖洗過程中水道和過濾槽的正—見圖。
具體實施方式
參考圖1,本發(fā)明包括可以為折流板的第一隔離裝置10,其位于共 用總管(也稱作水道、水槽、溝渠、總管或室)12內用以在總管內產(chǎn)生第 一輔助水道14。所述總管12形成于過濾器11內并且鄰接于過濾槽13 而設置。總管12是封閉的，即其不向空氣敞開?？偣?2和過濾槽13共 享一個共用的過濾器底面15,這樣總管12和過濾槽13的底面位于同一 高度?？蛇x地，雖然未示出，但是總管12的底或底面可以比過濾槽13 的底面低一些。該后一設置稱作"凹水道"設置。另一種替換(雖然不常 用)是過濾器底面可以低于水道底面。水道液體計量孔16(參見圖2)優(yōu)選位于在氣/液共存反沖洗過程中用 于使液體從總管12流至輔助水道14的第一隔離裝置10的較低部分。所 述輔助水道14在氣/液共存反沖洗過程中用作氣體和液體的管道。通常， 液體流過輔助水道14然后流過壁套17進入暗渠18。同樣地，氣體流過壁套進入暗渠18。如上所述，在共存反沖洗過程中液體通過液體計量孔 16而被引入至輔助水道14。在氣/液共存的反沖洗過程中，界面20形成于第一輔助水道14內。 其可以與在暗渠18內形成的界面21在或不在嚴^^各的同一水平上。液體開口 24將反沖洗液體引入到總管12中。重要的是總管12內的 界面26不會下降至低于開口 24的水平。否則，氣體會被引回到液體管 路系統(tǒng)中而帶來不利影響。為此，將根據(jù)本發(fā)明的第二隔離裝置28安裝 在總管12內。所述第二隔離裝置28還可以為與第一隔離裝置IO類似的 折流板形式。第二隔離裝置28與第一隔離裝置10間隔適當?shù)木嚯x，例 如3-8英寸。在中間的間隔內限定了第二輔助水道30。除了其它功能之 外，所述第二隔離裝置28還確保界面26維持在高于液體開口 24的水平 上，用以防止氣體短循環(huán)至液體管路系統(tǒng)內。第二隔離裝置28通常與液 體開口24等高，用以防止短循環(huán)。如圖1所示，第二隔離裝置28防止總管12中的大部分液體被置換 到過濾槽13中。在結合的氣體和液體的過濾反沖洗時，為了液位的上升 必須在過濾槽13內預留出液體上升的垂直距離，此時其在特定過濾器的 設計中可能很重要。此外，第二隔離裝置28在總管12中保持最大水位， 從而給水流提供最大的橫截面積，其使總管12中的水流速度保持為可接 受的最小值。在氣/液共存的反沖洗過程中，水在主管道12內的速度通 常在為0.5-1英尺/秒(正常的反沖洗速率下)。在只有液體的反沖洗過程 中，主管道12內的液體的速度應該為2-3英尺/秒范圍內(正常的反沖洗 速率下)。第二隔離裝置2 8可以由不銹鋼或其它適當?shù)牟牧现瞥?，其與第 一 隔 離裝置IO的間距應該足夠大用以使從總管12進入第二輔助水道30的液 體不會超過第二隔離裝置28和第一隔離裝置10。參考圖3，第二隔離裝 置28可以選擇地包括在第二隔離裝置28的底上排水孔，例如在1英尺 中央上的1/2英寸的孔，用以防止第二輔助水道30內的水匯集。參考圖4，顯示了本發(fā)明的第二個實施方案。第二隔離裝置28，伸展 至總管12的整個高度并且含有兩排計量孔。尤其，在氣/液共存的反沖 洗過程中，上計量孔34計量從總管12進入到輔助水道14內的氣體(可能和一些液體一起)。下計量孔36計量從總管12進入到第二輔助水道30 內的液體。如在第一實施方案中，重要的是進入第二輔助水道30的液體 不會超過第一隔離裝置10,這樣第一輔助水道14內的氣/液界面20不受 到干擾。為了從第二輔助水道30中排放液體，可以將排水口 32設置在位于 第一和第二隔離裝置10， 28，之間的主管道12的前壁上。參考圖5,顯示了圓形的上計量孔34。但是，任何形狀都是可以接 受的，只要其具有適當?shù)臋M截面積和間距。上孔34的尺寸和間距取決于 特定系統(tǒng)的水力學，可以由本領域熟練技術人員確定。下計量孔36使液 體可以以低的反沖洗速率流過其中d下計量孔36通常比上計量孔34具 有更小的橫截面積。參考圖6，顯示了本發(fā)明的第三個實施方案。第二隔離裝置28"伸展 至比第一隔離裝置10'上邊緣低的高度位置。其避免液體超過第二隔離裝 置28'和進入第一輔助水道14。氣/液界面26a或26b可以建立在總管12 內。第一隔離裝置10'和第二隔離裝置28'都伸展至低于總管12的全高的 高度上，這樣在各個隔離裝置10', 28'的頂緣上面都有清除區(qū)域。其使氣 體以不受阻礙的方式從總管12流至第一輔助水道14內，最終流入到暗 渠18內。計量孔38可以為如圖7所示的錐形，這樣孔38的橫截面開口 將沿著第二隔離裝置28'的長度而減小。這樣就在高速液體反沖洗過程中 提供均等的液體分配。錐形孔38的尺寸和間距取決于其使用的特定過濾 器的水力學，這對于本領域熟練技術人員來說是顯而易見的。可以預見 這種排列(圖7)在與圖4的隔離裝置28的連接中特別有用。通常，上述的根據(jù)本發(fā)明第一至第三實施方案的雙重隔離排列方式 允許工程師和工程承包人使總管12的尺寸最小化(在新結構中)，還可以 有效改造現(xiàn)有的具有小橫截面的水道，同時確保適當?shù)乃W以及反沖 洗液體和氣體的均勻分配。"雙重隔離"的意思是說反沖洗液體在流過壁 套17和進入暗渠18之前被從總管12中分離出兩次。如本領域熟練技術 人員公知的，過濾媒質床(未示出)被設置在暗渠18上面且通常位于圖1、 4和6中注出的液體表面的下面。該床#:定期反沖洗以清除和移走過濾 媒質上的污垢顆粒，確保過濾器的適當操作。在操作中，將反沖洗液體，通常是水，引過液體開口 24而達總管 12。有時，為了僅對水進行高速反沖洗將水單獨引至總管12。而且，也 可以單獨引入氣體。但是，通常需要以共存的方式引入反沖洗水和反沖 洗氣體，通常是空氣，用以提高過濾媒質床的沖洗作用。在那種情況下， 通過本領域熟練技術人員公知的各種方式將氣體同時引入到總管12中。 當兩種流體同時在總管12內時(在共存過程或只有氣體的反沖洗過程 中)，氣/液界面26形成于總管12內。重要的是，根據(jù)本發(fā)明，氣/液界 面26的大部分都維持在液體開口 26之上，這樣基本上沒有氣體進入液 體開口 26。根據(jù)圖1的實施方案，反沖洗液體在第二隔離裝置28上流 過并進入第二輔助水道30。從而在第二輔助水道30內形成另一個氣/液 界面27。氣/液界面27可以位于氣/液界面26的水平之下或者不位于其 之下。然后反沖洗液體流過第一隔離裝置10內的水道計量孔16而進入第 一輔助水道14內。,人該處，反沖洗液體繼續(xù)流過壁套17而進入暗渠18。 反沖洗氣體沿總管12前進并進入第一輔助水道14。從而在第一輔助水 道14內形成氣/液界面20。氣體通過壁套17進入暗渠18。氣/液界面20 位于界面26和界面27下。界面27在空間上(即，在圖1中從左向右看) 位于界面26和20之間。在只有水的高速反沖洗過程中，總管12、第一輔助水道14和第二 輔助水道30全部都纟皮水填滿。參考圖4，本發(fā)明的該實施方案與參照圖1所描述的操作類似。但 是，第二隔離裝置28'伸展至主管道12的整個高度，這樣反沖洗氣體(可 能伴有一些液體)必須通過上計量孔34而進入第一輔助水道14內。反沖 洗液體通過下計量孔36進入第二輔助水道30,從那通過計量孔16進入 第一輔助水道14。
氣/液界面的相對位置與參照圖1所作的描述一樣。參考圖6，可以通過錐形孔38或在第二隔離裝置28"的上面或者通 過二者而將反沖洗液體引入到第二輔助水道30內。同樣地，氣/液共存 的反沖洗過程中，氣/液界面通常與上面參照圖l所作的描述相同。圖8和9顯示了根據(jù)本發(fā)明第四和第五實施方案的可選的排列。尤 其，圖8顯示了從第一隔離裝置10偏離出的呈L-形的第二隔離裝置28。在圖9中，混凝土基底29位于第 一 隔離裝置10和第二隔離裝置28之間。 在該排列中，第二隔離裝置28可以一直伸展至總管12的底面也可以不 伸展至底面。雖然本文中描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施方案，但是本領域熟練技術人 員顯而易見可以對本發(fā)明進行變型和增加，同時不偏離其范圍和精神。
權利要求
1.一種反沖洗分配裝置，包括具有過濾槽的過濾器；與過濾槽相鄰并與過濾槽液體連通的水道，所述水道具有用于將反沖洗液體引入水道內的液體開口；設置在所述水道內從而在所述第一隔離裝置和所述過濾槽之間確定出第一輔助水道的第一隔離裝置，所述第一輔助水道與水道和過濾槽液體連通，所述第一隔離裝置具有至少一個位于第一隔離裝置內的水道液體計量孔，設置所述水道液體計量孔是用以在過濾槽內的氣/液共存反沖洗操作過程中將液體輸送至第一輔助水道；和設置在水道內并與所述第一隔離裝置間隔開從而在第一和第二隔離裝置之間確定出第二輔助水道的第二隔離裝置，兩個隔離裝置都位于液體開口的同一側，所述第二隔離裝置的伸展至高于所述液體開口的高度上；其中在用氣體進行反沖洗的過程中，當液體存在于水道中時，將水道中的氣/液界面維持于高于所述液體開口。
2. 權利要求l的裝置，其中在氣/液共存的反沖洗操作過程中，所 述液體從所述第二隔離裝置上流過而進入所述第二輔助水道內。
3. 權利要求1的裝置，其中在氣/液共存的反沖洗操作過程中，液 體流過至少一個在所述第二隔離裝置內的液體計量孔而進入所述第二輔 助水道。
4. 權利要求3的裝置，其中在所述第二隔離裝置內的所述液體計量 孔3皮設置在其上部區(qū)域內。
5. 權利要求l的裝置，包括多個設置在過濾槽內的暗渠支管，且過 濾媒質床位于所述暗渠支管之上。
6. 權利要求1的裝置，其中所述第一隔離裝置包括伸展高度小于水 道高度的折流板，從而在折流板上確定出清除區(qū)域。
7. 權利要求1的裝置，其中所述第二隔離裝置包括伸展高度小于水 道高度的折流板，從而在折流板上確定出清除區(qū)域。
8. 權利要求1的裝置，其中所述第一和第二隔離裝置間隔3-8英寸的距離。
9. 權利要求1的裝置，包括分隔第一輔助水道和過濾槽的過濾槽 壁，所述過濾槽壁處具有至少一個用于使第一輔助水道與過濾槽液體連 通的開口。
10. 權利要求1的裝置，其中所述水道液體計量孔位于所述第一隔離裝置內的下部區(qū)域內。
11. 權利要求1的裝置，其中所述第二隔離裝置在其上部包括兩排 計量孔，上排孔包括氣體計量孔，下排孔包括液體計量孔。
12. 權利要求1的裝置，其中所述第二隔離裝置在其下部邊緣附近 含有多個排水孔。
13. 權利要求1的裝置，其中所述第二隔離裝置在其上部區(qū)域包括 多個液體計量孔，所述液體計量孔沿所述第二隔離裝置的長度而尺寸減
14. 權利要求1的裝置，其中所述第二隔離裝置伸展至所述水道的 整個高度，并且含有多個液體計量孔和多個氣體計量孔。
15. 權利要求l的裝置，其中所述第一隔離裝置伸展至大于所述第 二隔離裝置的高度。
16. 權利要求1的裝置，進一步包括與所述第二輔助水道液體連通 的排水出口。
17. —種在反沖洗液體存在下將反沖洗氣體引入到具有過濾槽的過 濾器中的方法。所述方法包括步驟a. 在反沖洗液體存在下將反沖洗氣體引入到封閉的水道中；b. 在封閉水道內建立第一氣/液界面，所述第一氣/液界面位于液體 進入水道內的開口之上；c. 在封閉水道內建立第二氣/液界面；d. 建立第三氣/液界面，所述第三氣/液界面位于封閉水道內的所述 第一氣/液界面之下，所述第二氣/液界面位于所述第一和第三界面之間；e. 使反沖洗氣體流過位于所述第三氣/液界面之上的開口 ，與反沖洗 液體同時從封閉水道進入過濾槽。
18. 權利要求17的方法，其中通過使反沖洗液體流過位于所述水道中的隔離裝置內的計量孔而建立所述第二氣/液界面。
19. 權利要求17的方法，其中通過使反沖洗液體流過至少一個位于 所述第二氣/液界面之下的計量孔而建立所述第三氣/液界面。
20. 權利要求17的方法，其中將所述第二氣/液界面設置在與所述第一氣/液界面大約相等的高度上。
21. 權利要求17的方法，其中通過使反沖洗液體在位于所述水道內的隔離裝置之上流過而建立所述第二氣/液界面，所述隔離裝置位于所述 第一氣/液界面和所述第二氣/液界面之間。
22. 權利要求21的方法，包括進一步的步驟使所述反沖洗液體流過位于所述水道內的隨后的隔離裝置，所述隨后的隔離裝置位于所述第 二氣/液界面和所述過濾槽之間。
23. 權利要求17的方法，其中所述第二氣/液界面位于所述第一氣/ 液界面之下。
24. 權利要求17的方法，包括進一步的步驟使反沖洗液體與反沖 洗氣體同時從第二氣/液界面下流入過濾槽內。
全文摘要
一種具有過濾槽和多個暗渠支管的用于過濾的反沖洗分配裝置，包括位于共用總管內的第一和第二隔離裝置，其用以確定第一和第二輔助水道。第一和第二輔助水道與共用總管和暗渠支管液體連通。第一隔離裝置具有至少一個水道液體計量孔，其優(yōu)選位于第一隔離裝置的底部附近，從而其可以低于第一輔助水道內的氣液界面。第二隔離裝置具有堰邊或多個計量孔(或二者)，用以使反沖洗液體從常規(guī)總管流入第二輔助水道內。第二隔離裝置在共用總管內產(chǎn)生充足的液體池，用以防止氣體短循環(huán)至常規(guī)總管的液體開口內，還用以在其中提供低流速的反沖洗液體，同時還提供不受限制的反沖洗氣體流。第二分離器還控制反沖洗液體和/或氣體在常規(guī)總管內的分配。還公開了一種在根據(jù)本發(fā)明的液體的存在下對氣體進行反沖洗的方法。
文檔編號B01D24/46GK101247872SQ200680025990
公開日2008年8月20日 申請日期2006年5月17日 優(yōu)先權日2005年5月17日
發(fā)明者約翰·L·蓋布爾 申請人:F·B·利奧波特股份有限公司