[发明专利]具有改进的反洗的多层介质床过滤器

说明书

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。

技术领域

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(fine particle)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(filter media granule)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(filter reservoir)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发明实施方式的以下详细描述将更好地理解本发明，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。