一种水处理用超大型卧式砂滤器的制作方法

物理化学装置的制造及其应用技术1.本发明涉及一种砂滤器，具体涉及一种用于水处理的超大型卧式砂滤器。背景技术：2.砂滤器是水处理工艺中的重要设备，按布置方式可分为卧式和立式。卧式 相比于立式具有处理量大，占地面积小，便于维护管理等优点，故在大型水处 理工程中有着广泛应用。3.常规卧式砂滤器结构见图1，包括进水水室21、滤料装卸口22、排气口23、 进水槽24、人孔25、排空口26、滤料层27、产水室排气口28、进气口29、滤 板30。正常工作时，待处理的水先进入到进水水室和进水槽，液位提高到一定 程度后，在进水槽中溢流而出，散布到滤料层上。过滤后的水汇集在滤板下方 的产水空间，产水口排出。此过程中水中杂质沉积在滤料层内，故设备需要定 期进行反冲洗，过程与过滤时相反，由原产水口进水，水流自下而上通过滤层， 冲洗出砂粒表面及滤层间隙内的杂质。强大水流所产生的扰动还可以松动滤层， 避免滤层板结，恢复截污能力。4.常规卧式砂滤器结构上存在一个缺陷，设备进水是采用4进水槽设计，但 进水槽无法直接连到设备外的管道上。为解决这一问题，通常采用是将设备的 封头设计为1进水水室的方法。但这样便减少了设备的过滤面积，提高了内部 结构的复杂性，增加了内件耗材。同时，由于进水管的布置位置一般都稍高于 水室底板，进水管下方区域是进水流动死区，易堆积杂质，影响进水水质。5.常规卧式砂滤器大型化的通常方法是增加水平长度，提高过滤面积。这样 不仅在长度上会占用更大的空间，而且设备内件如进气管等长度也要相应增加。 但如果增加的是设备直径则会有效解决上述问题。以内径ф3500mm，直段长度 为12000mm的常规设备为例，其有效容积为～126.8m3.如果提高设备直径到 ф5500mm，达到相同的容积，其直段长度仅需3500mm，极大提高了空间利用率， 节约设备占地面积。提高设备直径最大的问题在于保证设备的筒体、封头的强 度，以及支座的设计。依现有标准，需要相应增加设备壁厚来保证强度，这样 十分不经济，所以通常是采用加外加强圈的结构来补强。但按现有标准规范无 法进行支座和外加强圈的设计计算。所以对于常规卧式砂滤器要做到进一步地 大型化，必须对设备内部结构，外部补强装置做重新设计。技术实现要素：6.本发明要解决的技术问题是：7.(1)用增加设备直径的方式实现大型化，需要解决设备筒体、封头、支座的 强度问题。8.(2)依据现有标准，相同设计参数下，增加设备直径也要相应增加设备壁厚， 加工量大，且不经济。9.(3)常规卧式砂滤器沿长度方向布置的进气管，当设备长度延长时，其长度 也随之增加，增加内件耗材。10.鉴于此，本发明针对现有技术的不足，提出一种大直径，高强度，无水室及 进气管的高处理量卧式砂滤器。11.为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种水处理用超大型卧式砂滤器， 主体结构由半球封头、筒身焊接而成，所述主体结构中部设有滤层，所述主体 结构的进水部分设置一根开孔的喷管，所述喷管沿长度方向布置在主体上方， 所述喷管上开孔方向斜向上，使水流有更大的散布范围，实现在滤层上的均布； 所述喷管与半球封头上的进水接口通过法兰在主体内连接。12.进一步，所述半球封头上的进水接口上设有套管，方便检修。13.进一步，所述主体结构上焊接有支座部分，所述支座部分具有外加强圈和 支座外筋板。14.进一步，所述外加强圈由钢板拼接成工字钢形式。15.进一步，所述支座部分在常规容器支座基础上增加横纵筋板数量。16.进一步，所述支座外筋板具有一角度，以便于外加强圈圆滑连接。17.进一步，所支座部分之间及封头上设置有若干加强装置。18.进一步，所述加强装置由钢板拼接成的圆弧形的工字钢结构构成，焊接在 主体结构下方，以增加主体结构强度，降低壳体壁厚。19.本发明的有益效果是：20.1.去除水室等内件使过滤面积进一步提高，设备内滤层无死区。21.2.容器外设置带加强圈的支座及加强装置保证强度，使得安装此装置的砂滤 器直径可比常规砂滤器提高50％以上，极大的提高设备的处理能力。附图说明22.图1为常规卧式砂滤器结构示意图；23.图2为本发明的超大型卧式砂滤器结构主视图；24.图3为本发明的超大型卧式砂滤器结构俯视图；25.图4为本发明的超大型卧式砂滤器结构侧视图；26.图5、图6为对本发明的超大型卧式砂滤器的受力情况进行有限元分析图；27.图2ˉ图4中标记说明：1.进水口；2.滤料装卸口；3.支座；4.排气口；5. 滤层；6.滤板；7.人孔；8.排空口；9.加强装置；10.反洗进气口；11.出水口。具体实施方式28.下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。29.如图2至图4所示，本发明所提供的一种超大型卧式砂滤器，将设备进水 部分设计成一根开孔喷管，沿长度方向布置在设备上方。管子上开孔方向斜向 上，使水流有更大的散布范围，实现在滤层上的均布。喷管与封头上的进水接 口通过法兰在设备内连接，取消了进水水室。封头上进水接口上设有套管，方 便检修。30.为保证强度，同时尽可能减小设备的主体材料所需壁厚，将设备支座设计 成带外加强圈的形式，外加强圈由钢板拼接成工字钢形式，焊接在设备筒体表 面。支座部分则在常规容器支座基础上增加了横纵筋板数量。支座外筋板设计 成特定角度，以便于外加强圈圆滑连接。31.设备支座之间及封头上设置有若干加强装置，是由钢板拼接成的圆弧形的 工字钢结构，焊接在设备下方。以增加设备强度，降低壳体壁厚。32.根据砂滤器反冲洗程序中气擦洗的原理：由进气口通入设备的气体会在多 孔滤板下方汇集成气垫层，再通过水帽进入到滤料层中产生擦洗作用。所以无 论反冲洗气体以什么方式进入到设备都会按照上述方式流动。故在本发明中， 将若干进气口沿长度方向均匀的设在滤板下方的筒体上，保证进气均匀的同时， 取消掉常规砂滤器内件中的进气管结构。33.实施例：34.如图2至图4所示，本发明提供的一种超大型卧式砂滤器，主体结构由半 球封头、筒身焊接而成；内件主要包括喷管、进水接管、滤板6、滤板支撑柱等。 外部是带加强圈的支座3和加强装置9。主体结构内的进水部分设有一根开孔的 喷管，喷管沿长度方向布置在主体上方，喷管与半球封头上的进水口1通过法 兰连接在主体内，喷管上开孔方向斜向上，使水流有更大的散布范围，实现在 滤层5上的均布。主体结构中部内设有滤层5，滤层5下面设有滤板6，滤板6 通过滤板支撑柱固定在筒身内。筒身上部设有滤料装卸口2和排气口4，下部设 有排空口8和人孔7，下部侧面设有反洗进气口10。下部一侧的半球封头上设 有出水口11。35.本发明的超大型卧式砂滤器的工作过程为：待处理水由进水口1进入到喷 管中，沿斜上方溢出并均匀散布在滤层5上，污物沉积过滤后，水通过水帽、 滤板6汇集在滤板6下方空间，经由出水口11排出。36.反洗过程：反洗水由出水口11进入砂滤器，依次经过滤板6、水帽、滤料 层、喷管，经由进水口1排出。37.气擦洗：反洗气经过反洗进气口10进入设备，在滤板6下方聚集成气垫， 后进入到滤层5中产生擦洗作用，如有水排出，则从排气口4和进水口1排出。38.本发明的受力情况分析如下：39.根据弹性力学的基本方程，对本发明的超大型卧式砂滤器进行数学建模并 分析其筒体、支座的受力情况。40.1.平衡方程41.由在单位弹性体内，由x，y，z三方向的力平衡可推出微分形式的平衡方程。[0042][0043]2.几何方程[0044]{ε}＝[l]{u} 其中[l]是微分算子[0045][0046]3.本构方程[0047]σ＝dε[0048]ε‑‑应变[0049]d‑‑弹性矩阵[0050]4.边界条件[0051]边界条件[n]{σ}＝{p}(在sσ上)[0052](在su上)[0053]并有sσ+su＝s，s为弹性体全部边界。[0054]通过以上方程对设备的受力情况进行有限元分析，得到图5、图6所示的运 行结果。结果证明：安装加强装置后，设备的受力集中在设备的两端的支座上， 筒体中部与封头受力安全。









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