用于无隔室活动桥式过滤器 的空气净化/回洗装置 本发明涉及一种回洗过滤器，具体说涉及活动桥式回洗系统的混合空气/水(或其他液体)的回洗装置。
在现有技术中，已知公开了分隔成多个过滤隔室的重力下流过滤槽，隔室彼此相邻，并都包括多层或单层颗粒状过滤介质，包括沙子、沙砾等。在这种类型的典型下流式过滤系统中，包含着悬浮固态颗粒的水或其他液体从上侧被引入过滤槽，接着澄清的水就从位于各个单独过滤隔室下方或相邻位置处的通道抽出。在穿过各单独隔室下流的过程中，颗粒状物滞留在所述单层或多层颗粒状过滤介质层中。最后，颗粒状物会填满过滤介质，由此减少了该系统的过滤能力。因此，需要定期对过滤隔室进行清洁。这通常是通过过滤器的回洗操作实现的，即通过将回洗水或其他液体以与正常过滤相反的方向引入到过滤器中来实现。此外，通过使用能够从一个过滤隔室移动到另外一个过滤隔室的活动桥装置在清理个别隔室的同时可以使过滤操作在其他的隔室中继续进行，从而使该过滤装置连续工作。
活动桥式装置的实例在下述美国专利中有所公开，包括No.5041405；5089117；4988439；4957631；4859330；4764288；4617131；4540487；4486307；4133766；3984326；2235227；和2302449。
一般地，活动桥式系统包括上部托架、活动轨道、导向装置等，该活动桥支撑着可沿着过滤隔室的上开口端部移动的回洗机罩，一般为步进方式。如上所述，对于下流式过滤器来说，水或其他处理液体从下部以与正常过滤方向相反的流动方向被引入(通过回洗泵)需要回洗的隔室。回洗机罩一般包括抽吸集管(即附加的泵)，用来抽出流体和固着在过滤隔室表面的碎屑，以完成回洗。在一个隔室的回洗完成后，活动桥将回洗机罩移动到下一个相邻隔室。
另外，还公开了在活动桥式系统中采用混合空气/水的回洗技术。混合空气/水回洗系统一般与单一介质的未分层的过滤基底配合使用，目的是为了提高单独使用水时的回洗效率。这些系统采用与附加空气供给装置(如鼓风机或压缩机)相结合的回洗泵。这些在活动桥式过滤器中的混合空气/水的回洗实例在下述美国专利中有所公开，包括U.S.No.5078873；5032294；4624783；以及共同拥有的美国专利U.S.No.4859330和5401405。
在美国专利No.5401405中公开了一种改进的空气/水回洗系统，其中通过隔室中负压将空气抽入每个隔室中的空气供给口。这个系统还具有自抽吸装置，其将气泡状态的空气或气体经过回洗水排出管排出。
于1996年7月8日提交的共同拥有的、同时待审的申请S.N.08/676590中，公开了一种无隔室的活动桥式过滤器，其采用了多个横向设置的下排水集管和唯一的回洗密封套，过滤集管用于使过滤后的水流入滤液通道，并用于将回洗水引入过滤介质，而回洗密封套通过封闭相邻集管的水口来防止回洗水从基底流回到相邻的滤液通道。
本发明对可同时用于隔室型和无隔室型活动桥式过滤系统的空气净化/回洗装置进行了进一步改进。过滤箱体的结构包括：下排水集管，无隔室的过滤介质基底结构，以及回洗密封套组件；该密封套组件与共同拥有的同时待审的申请No.08/676490中已有的描述相似，该文献全文在这里被引作参考。由活动桥承载的回洗机罩组件大致如美国专利5401405中所述，该专利文献全文在这里被引作参考。美国专利5401405中还公开了典型的具有多个隔室的箱体结构，这些隔室是通过隔室分隔件或隔壁形成的。
根据本发明的回洗密封套组件和回洗机罩组件的不同之处将在下面进一步说明。
回洗泵位于滤液通道内，而滤液通道又与过滤槽横向相邻。该回洗泵是从桥上悬挂下来的回洗密封套组件的一部分。当桥从过滤槽的一端移动到另外一端时，回洗密封套逐一与横向间隔的出水口接合，这些出水口又分别与过滤槽上的各个彼此横向间隔的集管相连。还可以采用如共同拥有、同时待审的申请No.08/179693和08/395082(在这里引作参考)中所描述的风箱型作动器，以实现回洗密封套与过滤槽出水口的逐一密封接合。
根据本发明，在回洗水供给导管的位于回洗泵和回洗密封套之间的位置上设有抽吸喷口组件。该喷口组件包括位于导管内与空气供给线相连通的横向开口附近的直径减小的喷口，其中空气供给线从滤液通道向上延伸并在大气中开口。回洗液体流过直径减小地喷口后，从空气供给线进入的空气被抽入回洗液体供给导管，从而将空气和水的混合物供给到过滤槽的下排水集管内，以实现混合空气净化/回洗操作。另外，还可以同时采用空气流量计和用来对抽吸入回洗导管的空气量进行控制的自动阀。
通过将空气/水混合物引入过滤介质基底，过滤介质被充分活化和清洁，同时将基底的被抽入回洗机罩的一些部分进行进一步活化和清洗。机罩组件包括空气/介质导流挡板，同时还设有排气挡板，以使回洗空气从机罩分离排出，同时通过设置在机罩或活动桥上的第二泵将回洗水和被去除的碎屑从机罩上侧抽出。接着，回洗水被排放到沿过滤槽一侧延伸的固定槽内。
由于省略了单独的将空气供给到回洗程序中的鼓风机，而且不必设置单独的空气供给管和过滤介质基底内的竖管，上述设计明显地减少了系统的成本。
由此，本发明提供了一种回洗过滤器的方法，包括：
a)通过导管向过滤基底的一端提供回洗液体；
b)将空气抽吸入基底的回洗液体的上游；
c)在基底的一端向基底引入空气和回洗液体的混合物；
d)将回洗水和空气从过滤基底的相反端部排出。
在另一方面，本发明还提供了一种过滤系统，包括：具有过滤介质材料基底的过滤槽；与所述过滤槽相邻的滤液通道；在所述基底中具有至少一个管形下排水集管，其与所述滤液通道呈液体连通；用于向所述基底供给回洗液体的回洗泵，具有可选择地与所述至少一个下排水集管接合的回洗水供给导管；以及，其中回洗水供给导管包括用于在所述回洗泵和所述基底之间的位置上将空气抽吸入导管内的装置。
在又一方面，本发明还提供了一种活动桥式过滤装置，包括：具有一对侧壁，一对端壁和底板的箱体，其限定了包括下流过滤基底的过滤槽；适于横跨箱体顶部移动的桥，所述桥支撑着回洗泵，回洗机罩和封闭在其中的回洗废水去除歧管；位于所述侧壁之间的隔壁，形成了位于过滤槽附近的滤液通道，用于接收从箱体流出的已经过滤的流出物，并用于通过所述回洗泵向所述过滤基底供给回洗液体；下排水管，包括多个管状集管，这些水平隔开的集管穿过所述基底延伸，并与所述滤液通道相连通，每个集管沿长度具有多个微孔；其中回洗泵通过回洗导管与用来接通至少一个所述集管的密封套相连接，所述回洗泵可以选择性地与所述多个集管中的每一个集管相接合，而且其中所述供给导管具有喷口，和用来将空气抽入回洗泵下游、所述过滤基底上游的回洗液体中的空气供给口。
通过下面对本发明的详细描述，可以使本发明的目的和优点更为明显。附图中：
图1是根据本发明的活动桥式过滤组件的端部剖视图；
图2是图1中的回洗密封套组件的平面图；
图2A是图2中所示的密封套的侧视图；
图3是图1中的回洗机罩组件的局部剖视侧视图；
图4是图1中横向排列的下排水集管部分侧视图，其中示出了可选择的隔室分隔件的局部剖视图。
参考图1，其中示出了活动桥式回洗系统10，包括由水泥(或钢)结构的箱体12，该箱体12包括底部箱壁或底板14，一对侧壁16,18和一对端壁(未示出)。活动桥20(以简化形式表示，为了容易理解拆除了一些零件)安装在装置的顶部，用于沿箱体通过轮子W在平行于侧壁16,18方向并在箱体的纵向上运动。桥20的安装和其所对应的驱动属于现有技术，并不构成本发明的一部分。
箱体12还包括内部隔壁22，该隔壁22位于侧壁16的附近，并平行于侧壁16在端壁之间沿箱体长度延伸。隔壁22用于将箱体分隔成相对较大的过滤槽26和相对较小的滤液通道24。
过滤槽26设有过滤介质的基底28，过滤介质可包括一层或多层粒状材料(一个粗粒层用28a表示)，通常用于重力型过滤系统。在这个典型实施例中，过滤槽呈单一的过滤隔室结构(如图2所示)，未设有传统的将过滤槽分隔成多个单独隔室的直立分隔壁。在其它的典型实施例中，过滤槽可以通过采用直立的隔室分隔件或位于侧壁18和隔壁22之间的平行于端壁的隔壁等方式被分隔成多个隔室。在图4中用标号29示出了两个这样的分隔件的剖视图，在这两个分隔件之间形成了隔室31。该结构是已在专利405中公开的传统设计。
回洗机罩34通过支承件30,32从桥20悬挂下来，其沿箱体的横向延伸，大致位于隔壁22和侧壁18之间，并处于基底28的邻近位置。机罩封闭了回洗集管36(图3)，该集管与安装在机罩34外部处的回洗废水泵40的入口38相连接。排水导管42伸入回洗槽(未示出)中，该回洗槽可以安装在侧壁18上，并沿箱体的长度延伸。这样，当桥20沿箱体12的长度运动时，导管的排出口可以在回洗槽内任意运动。较好的是，泵40也可以安装在桥20上。另外，机罩34(将在下面详细描述)的安装还可以(通过任何适合的方式)实现朝向或远离基底28的相对桥20的垂直运动。此外，机罩的位置从过滤介质基底表面离开一定距离，即在几英寸之内或更少。
在过滤介质基底28内，和底部箱壁或底板14的附近，设置有多个管状的下排水集管48，如在图1和图4中所示，这些集管在过滤介质基底内于大致相同的高度相互横向间隔地延伸。每个集管的外周表面上设有允许滤液进入集管(或允许回洗水流出)的狭缝或微孔44。每个集管48的相对的端部通过合适的方式被侧壁18和隔壁22支撑。这样，集管48就较有利地在过滤槽的整个长度上横向延伸，并与机罩34平行。在有隔室的过滤槽中，每个隔室具有自己的集管。
每个集管48的最靠近侧壁18的端部在46处封闭，而相反的一端穿过隔壁22在圆形水口50处打开。侧壁22的水口50被设计成与回洗封闭套52接合，而回洗封闭套又和主回洗泵54相连接。包括套52和泵54的整个回洗封闭套组件通过枢转安装件56固定在桥20上，可关于枢轴销58运动。这样，如此安装的组件可以与桥20一起沿箱体12的长度邻近隔壁22轴向移动，同时还可以相对桥枢转运动，以便可以使套52与一个或多个水口50选择性地接合。
下面参考图2和图2A详细描述根据本发明组装的回洗封闭套组件。在无隔室的过滤槽中设有封闭套52，包括封闭体60，其可分为三个部分：中心液压部分62和一对相同间隔的封闭部分64和66，在中心液压部分的两侧各有一个。中心液压部分包括矩形开口68，矩形开口68被相同形状的密封件70包围，该密封件70在环绕一个或多个水口50的区域上与隔壁22接合。密封套内的开口与多段导管72连接，该导管72又与回洗泵54的排出口连接。较优选的是，可以根据与具体的回洗泵配合的要求而对导管72的具体结构作适应性的修改。封闭部分在被中心部分68封闭的一个或多个水口50的任何一侧上与隔壁22密封地接合。每个封闭部分具有自己的密封件70a,70b，这些密封件分别环绕着封闭板71,73，适于封闭一个或多个相邻的水口，以便保证从中心部分流入到基底中的回洗液体不会从相邻的水口流回到滤液通道。有关密封套组件的详细描述，可以参考同时待审的共同拥有的专利申请No.08/676590。
对于有隔室的过滤槽，密封套不必有封闭部分64,66，因为隔室的隔壁可以防止回洗液体通过相邻集管流出。
根据本发明，导管72为翻转的U形，一个支路72a从泵54向上延伸到短的过渡水平部分，而第二支路72b向下延伸到套52。一个直径减小的喷口74放置在导管的支路部分72b内，即在水口50的上游，但在回洗泵54的下游。在喷口附近，具有一个从导管72水平地延伸出的空气入口76。空气供给导管78与空气入口76相连，并向上延伸到空气供给线在大气中开口的位置上。在空气供给口或开口76的下游，设有一个直径进一步减小的插入件80，其向密封套组件52向下延伸。通过该设计，可以得到下述有利的效果，即回洗液体流过喷口74后，膨胀进入管80，而空气将通过导管78被在喷口74处吸入导管72，该混合物流过插入件80，导管72的下部，并通过一个或多个水口50和对应的横向集管48进入过滤基底。
参考图2，空气流量计82和空气供给控制阀84用来精确地控制被吸入回洗液体的空气量。
风箱作动器(bellow actuator)86的位置与泵54横向离开，并可以为在共同持有的待审的专利申请No.08/179693，或08/395082中描述的任何类型。但应该注意的是，使密封套52移动并与箱体隔壁22进入接合或脱离接合的作动机构并非是本发明的构成部分。
应该指出的是，对于无隔室的过滤槽，横向集管48和对应的水口50是圆形的，而液压中心部分开口68以及封闭板71,73是矩形的。结果，开口68和板71,73的尺寸可以进行修改，以便环绕一个或多个水口50。换句话说，液压中心部分或具体说开口68，可以进行尺寸调整，以使从滤液通道流来的回洗液体可以同时供给到一个或多个横向集管48中。同时，可以调整板71,73的尺寸，以便在一个或多个进行回洗的横向集管的两侧覆盖一个或多个相邻横向集管48。
参考图3，回洗机罩34主要包括在其下端开口的翻转的通道开口。具体说，机罩包括顶壁86和悬垂的侧壁88,90，形成了下部开口端92。如上所述，在回洗机罩内封闭有横向延伸的歧管36，在歧管36上沿长度设有多个孔。在安装在机罩组件上(或者安装在桥上)的回洗废水泵40的帮助下，该歧管36用来去除来自过滤槽26的回洗废水。
机罩组件还设有一对空气/介质导流挡板94,96，其沿机罩的长度延伸，相对侧壁88和90成一定角度设置，并彼此大致垂直。挡板96与挡板94隔开，并在下端延伸超过挡板94。另外，在机罩的下侧设有一对排气挡板98,100，其从机罩的顶壁86在歧管36的两侧垂直向下延伸。挡板98,100彼此平行，并与空气/介质挡板94,96以大致相同的间隙相互隔开。如图3所示，由于挡板94,96的偏置的设置，排气挡板98,100具有不同的长度。挡板94,96,98和100围绕歧管36形成了开口的罩子，同时在空气/介质导流挡板94,96的下侧形成了搅动和冲洗区102,104，同时在空气/介质导流挡板94,96的上侧，和在排气挡板98,100的附近形成一对空气收集排出区106,108。一对空气排出管110,112从这些空气收集排出区向上延伸出机罩组件。
对于无隔室的过滤槽，在具有上述设计时，可以看出空气和回洗液体的混合物将流过一个或多个水口50并流入一个或多个横向集管48。同时，密封套52的封闭部分64,66可完全防止回洗水从被回洗的区域经过位于被回洗区域的两侧(即位于被封闭套52的中心部分62环绕的一个或多个水口50的任一侧)的集管48和水口50向滤液通道24的转移。这种设计可以形成向上通过过滤基底28并进入回洗机罩34的液体流的具有最小阻力的通道，并且可使被回洗的过滤基底区得到有效的充分的介质清理。而且，由于通过用抽吸喷口74将控制量的空气抽入回洗水中，所以没有必要单独设置空气压缩机或鼓风机，以及与之相配的管子或导管，这样可以显著节约成本。抽入回洗程序的空气排出管110,112被通入大气。同时，通过分离抽入的空气，从基底去除掉的回洗废水和碎屑可以通过歧管36在回洗废水泵40的帮助下自由地从机罩组件排出。随后，废水和碎屑经过排水导管42流入废水槽(未示出)。
对于有隔室的过滤槽，其回洗操作也是类似的，如上面所述，不同之处在于隔室隔壁防止了回洗液体通过相邻集管流出，从而封闭部分64,66可以被省去。
还应该理解的是，尽管上文结合活动桥式过滤器对本发明进行了描述，但是本发明同样可以用于任何采用空气和水相混合的水流进行回洗的过滤器，包括(但并非是限定性的)重力和压力过滤器，上流和下流过滤器，活性炭塔和过滤器，以及生物过滤器，例如脱氮和离子交换过滤器。
尽管结合目前认为是最可行的最优选的实施例对本发明进行了描述，但应该理解的是，本发明并非局限于所公开的实施例，相反，本发明意欲覆盖包括在所附权利要求中的各种修改和等效的设计。