專利名稱：：用于在側(cè)面暗溝中改進(jìn)氣體回流的設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種用于在帶有氣體/液體(或空氣/水的側(cè)面型暗溝系統(tǒng)的過(guò)濾器里改進(jìn)氣體回流，特別是空氣回流的設(shè)備和方法。
背景技術(shù)：
：傳統(tǒng)的過(guò)濾器，如帶有處理水和廢水的過(guò)濾介質(zhì)層的重力過(guò)濾器在過(guò)濾介質(zhì)下有一暗溝以將過(guò)濾過(guò)的液體帶出過(guò)濾器并定期分配一種清潔的液體和/或氣體來(lái)回流過(guò)濾介質(zhì)以延長(zhǎng)過(guò)濾器壽命。在具有二個(gè)側(cè)面空氣/水暗溝系統(tǒng)的過(guò)濾器的空氣/水回流中，如在美國(guó)專利號(hào)4,065,391Forabaugh所顯示的，已發(fā)現(xiàn)希望在空氣和水的結(jié)合順序中有一純空氣步驟。在過(guò)濾介質(zhì)下面提供空氣，在它上升到表面時(shí)可強(qiáng)勁地?cái)噭?dòng)并粉碎過(guò)濾介質(zhì)里的污物。然后在水回流過(guò)程中污物可更容易被從過(guò)濾器中排除。這樣可減少凈水的使用。當(dāng)需要賣主提供新的或改進(jìn)過(guò)的過(guò)濾器暗溝設(shè)備時(shí)，由重力過(guò)濾器設(shè)計(jì)者和用戶來(lái)指定一種初始的純空氣回流部分或位相就是非常普通的事情了，因?yàn)樗档土苏麄€(gè)操作和安裝成本。除了空氣或水外，氣體或液體也可用來(lái)回流過(guò)濾器，但為了簡(jiǎn)化，在本說(shuō)明書(shū)中，“空氣”或“水”可與“氣體”或“液體”互換。在純空氣回流位相，側(cè)面暗溝系統(tǒng)和過(guò)濾介質(zhì)一般要浸沒(méi)在處理水中。用泵將空氣抽入暗溝中，壓縮空氣在暗溝的上臺(tái)面或頂壁下面的水中形成一氣袋?？諝馔ㄟ^(guò)在上臺(tái)面里的分散小孔逸出，并通過(guò)介質(zhì)上升到水表面。在此過(guò)程中它強(qiáng)迫污物從介質(zhì)中分離。為了取得最大的過(guò)濾性能和操作壽命，重要的是支承過(guò)濾介質(zhì)的空氣/水側(cè)面暗溝要滿足以下設(shè)計(jì)目標(biāo)a.提供收集過(guò)濾液的密閉空間和在側(cè)面暗溝系統(tǒng)的上臺(tái)面里有回流空氣/水分散小孔；b.使回流空氣和水到達(dá)最大的過(guò)濾介質(zhì)面積和深度，以避免死角；以及c.所提供的分散小孔足夠大到防止阻塞。所參考的Farabaugh暗溝是將回流水和回流空氣通過(guò)在暗溝上臺(tái)面里主要用來(lái)分配水的同樣的小孔達(dá)到此目的。但是最近我們發(fā)現(xiàn)，在Farabaugh暗溝系統(tǒng)里的小孔的雙重用途已在純空氣回流過(guò)程中產(chǎn)生一種稱為“拖曳水回流”現(xiàn)象。這是發(fā)明人和本領(lǐng)域其他技術(shù)人員以前所不知道的。這種現(xiàn)象阻止了Farabaugh暗溝系統(tǒng)在純空氣回流過(guò)程中獲得最大的分配潛力的能力，特別在較低的空氣流速時(shí)。它還限制了回流空氣流速的較低范圍部分，因在此范圍暗溝可正確地分配空氣。經(jīng)驗(yàn)表明，F(xiàn)arabaugh暗溝系統(tǒng)需要一個(gè)每分鐘每平方英尺為3立方英尺的最小流速以獲得合適的空氣回流分配。由于雙重用途的特點(diǎn)，在Farabaugh里的分散小孔的尺寸應(yīng)使其總的截面積能對(duì)回流水和回流空氣提供合適的壓頭差。增大此截面積將產(chǎn)生不良的空氣分配，而減少截面積將引起在水回流過(guò)程中壓力下降太多。特別是，任何暗溝系統(tǒng)的設(shè)計(jì)必須為一定的最小壓頭差來(lái)獲得最佳回流水分配為基礎(chǔ)。對(duì)使用流體介質(zhì)，其壓頭差在其早期流體化點(diǎn)時(shí)一般大于清潔的過(guò)濾介質(zhì)壓頭差，這里希望全部介質(zhì)流體化(即每分鐘每平方英尺10-30加侖)。另一方面，回流水壓頭差不必如此高，以至于獲得合適的回流水流需要的能量過(guò)度。常規(guī)的側(cè)面暗溝系統(tǒng)將提供最佳的水回流性能直到通過(guò)包括從排放小孔到介質(zhì)里的通道的全部暗溝系統(tǒng)最大的水壓頭差，約20GMP/ft2回流流速的15-40英寸的水柱。這是粗略的最大的常規(guī)壓頭差，在此值下最流行的側(cè)面暗溝系統(tǒng)將有效地進(jìn)行水回流。較高的壓頭差產(chǎn)生較大的能量損失，并增加所需要的功率和用以進(jìn)行水處理的泵的尺寸。這些在普通液體回流流速時(shí)的一般壓頭差標(biāo)線確立了在側(cè)面暗溝系統(tǒng)的上臺(tái)面里的所有排放小孔的具體數(shù)量和尺寸。最好是小孔的尺寸和間距對(duì)所有暗溝系統(tǒng)可保持相同，以簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)和制造要求。當(dāng)分配回流空氣的小孔與分配回流水的最佳尺寸和間距的無(wú)阻塞小孔一樣時(shí)，通過(guò)這些上臺(tái)面里分配空氣的小孔的壓頭差大大降低，這是因?yàn)榭諝饷芏却鬄榻档?。這種低的壓頭差足以在上臺(tái)面下形成空氣袋，但它不允許在小孔的前面形成太深的空氣袋，這樣使空氣和水在進(jìn)入小孔以前能有效地分離。最近我們已發(fā)現(xiàn)，由于高速空氣的噴氣作用在通過(guò)氣袋及通過(guò)分散小孔到達(dá)側(cè)面暗溝系統(tǒng)的介質(zhì)時(shí)會(huì)拖曳一些液體，在上臺(tái)面下面的管道或側(cè)室里會(huì)產(chǎn)生一個(gè)壓力真空。這種壓力真空引起相當(dāng)?shù)乃客ㄟ^(guò)分散小孔連續(xù)向下回流以保持暗溝上臺(tái)面的兩邊壓力平衡。這些“拖曳水回流”將阻塞一些在上臺(tái)面里的小孔而不能分配空氣，而其他小孔僅斷續(xù)分配空氣。這些現(xiàn)象已被在透明的指示過(guò)濾器中采用染料試驗(yàn)確定，這些試驗(yàn)有的具有本發(fā)明特點(diǎn)，有的則不具有。幾個(gè)其他美國(guó)專利也揭示了水/空氣結(jié)合的側(cè)面暗溝系統(tǒng)，其中包括美國(guó)專利號(hào)5,160,614；5,156,738；5,149,427；5,108,627；5,087,362；5,068,034；5,019,259；4,331,542；4,214,992；4,196,079；4,064,050；3,468,422；以及2,710,692。但是在我們所知道的已有技術(shù)中沒(méi)有說(shuō)明在采用同樣小孔用于空氣和水分配的暗溝系統(tǒng)里在純空氣回流過(guò)程中產(chǎn)生拖曳水回流的問(wèn)題。因此本發(fā)明的目的是在一個(gè)空氣/水側(cè)面暗溝系統(tǒng)的上臺(tái)面里在純空氣回流過(guò)程中避免在一定的小孔里產(chǎn)生空氣阻塞。還有一目的是對(duì)從暗溝系統(tǒng)上面到壓縮空氣層下面提供一個(gè)用于非阻擋拖曳水回流的通道。它還有一目的是當(dāng)采用同樣小孔來(lái)分配回流水和回流空氣時(shí)大大改善回流空氣分配，而不妨礙側(cè)面暗溝的水分配性能和收集過(guò)濾液。本發(fā)明的最后一個(gè)目的是在非常低的純空氣速度下改善回流空氣分配，例如在短和長(zhǎng)的側(cè)面長(zhǎng)度上1-2cfm/ft2。在較低的純空氣速度時(shí)回流有時(shí)需要能夠使用具有較低額定值的吹風(fēng)設(shè)備，這樣降低了涉及空氣回流系統(tǒng)的安裝和操作成本。發(fā)明概要本發(fā)明提供一個(gè)位于過(guò)濾器底部的暗溝分配器，用于一種配置在暗溝分配器上面使用一種粒狀介質(zhì)的具有一氣體/液體結(jié)合的側(cè)面暗溝的過(guò)濾器系統(tǒng)。液體被提供到粒狀介質(zhì)，并向下通過(guò)介質(zhì)到達(dá)暗溝分配器。此暗溝分配器包括多個(gè)限定一內(nèi)部空腔的外壁。此外壁包括一頂壁和一對(duì)連接頂壁和過(guò)濾器底部的側(cè)壁。在頂壁里形成多個(gè)分散的小孔，它使流體通過(guò)內(nèi)部空腔和介質(zhì)之間。本發(fā)明提供至少一個(gè)液體回流管道，它在暗溝分配器里與在多個(gè)分散小孔下面的內(nèi)部空腔一平面上有一管道排放口一起使液體在內(nèi)部空腔和外部分配器之間流通。管道排放口的位置要使在在頂壁下面形成的一個(gè)氣袋外的液體能回到分配器內(nèi)部而不妨礙氣體回流流。本發(fā)明的一實(shí)施例包括多個(gè)內(nèi)壁，它把內(nèi)部分成主水平管道和至少一個(gè)輔助水平管道，它緊鄰主水平管道，每一在頂壁里的小孔與輔助管道之一相通。在該實(shí)施例中，液體回流管道可形成如一在頂壁的槽，它帶有至少一個(gè)位于槽的下端部位的小孔，并與一輔助水平管道相通。液體回流管道還可形成如一管子，它從頂壁延伸到輔助水平管道的內(nèi)部。另一實(shí)施例包括一小孔狀的液體回流管道，它位于分配器的至少一個(gè)側(cè)壁的上端部分。一個(gè)向下延伸的擋板可緊靠暗溝分配器內(nèi)部的小孔。擋板將氣袋與小孔隔開(kāi)。本發(fā)明還提供一種用來(lái)回流配置在側(cè)面暗溝上面的粒狀介質(zhì)的方法。此暗溝包括多個(gè)小通孔，至少一個(gè)液體回流管道延伸到小通孔下的暗溝內(nèi)部的排放器。暗溝和粒狀介質(zhì)浸沒(méi)在一種處理液中?；亓鞯姆椒ò▽?duì)暗溝提供一回流氣體，因而在小通孔和液體回流管道排放口之間形成一回流氣袋；將回流氣體通過(guò)小通孔導(dǎo)向粒狀介質(zhì)；將在氣袋外的液體通過(guò)液體回流管道傳遞到液體回流管道排放口。這種方法通過(guò)小通孔在整個(gè)過(guò)濾器底部上提供均勻分布的回流氣體，最大程度減少了由于液體從粒狀介質(zhì)側(cè)或分配器外部到分配器內(nèi)部回流引起氣流的部分或隨機(jī)分配。從下面的說(shuō)明附圖將更清楚看到本發(fā)明的細(xì)節(jié)和優(yōu)點(diǎn)，其中相同的編號(hào)表示相同的元件。附圖簡(jiǎn)單說(shuō)明圖1為按本發(fā)明具有一側(cè)面暗溝系統(tǒng)的過(guò)濾器示意圖；圖2為本發(fā)明的過(guò)濾器暗溝單元的第一實(shí)施例的沿圖3中線II-II的剖面圖；圖3為按本發(fā)明第一實(shí)施例的一個(gè)過(guò)濾器暗溝單元的平面圖；圖4為沿圖3中線IV-IV的剖面圖；圖5為部分切除的側(cè)視圖，它顯示了本發(fā)明的過(guò)濾器暗溝單元的第一實(shí)施例的承插端；圖6為一局部剖視圖，它表示本發(fā)明的一個(gè)水計(jì)量小孔；圖7為一部分切除的剖視圖，沿圖5VII-VII線剖開(kāi)，表示本發(fā)明的擋板；圖8為顯示按本發(fā)明帶有多孔板的第二實(shí)施例的過(guò)濾器暗溝單元的立體圖；圖9為按本發(fā)明的第三實(shí)施例的過(guò)濾器暗溝單元部分剖面立體圖；圖10為按本發(fā)明的第四實(shí)施例的過(guò)濾器暗溝單元部分剖面的立體圖；圖11為按本發(fā)明的第五實(shí)施例的過(guò)濾器暗溝單元部分剖面的立體圖；圖12為按本發(fā)明的第六實(shí)施例的過(guò)濾器暗溝單元部分剖面的立體圖；圖13為一圖表，表示本發(fā)明與已有技術(shù)作比較的表示一個(gè)暗溝分配器的回流水不均勻分配與流速的對(duì)應(yīng)關(guān)系。實(shí)施例圖1表示一重力過(guò)濾器10，它具有一支承一床粒狀介質(zhì)14的側(cè)面暗溝12。側(cè)面暗溝由一端與一端平行緊接成排橫跨過(guò)濾器底部18的多個(gè)過(guò)濾器暗溝單元16組成，此重力過(guò)濾器10包括一流水槽20，它帶有一回流水入口22和一回流空氣入口12。圖中重力過(guò)濾器10為純空氣回流型，其中處理水26放在過(guò)濾器里。如圖所示，粒狀介質(zhì)14直接在暗溝12上可包括也可不包括一層襯填砂礫。還有，可應(yīng)用本發(fā)明具有空氣/水側(cè)面暗溝的重力過(guò)濾器可在美國(guó)專利號(hào)4,065,391Farabaugh中見(jiàn)到，在此作為參考。過(guò)濾器單元16包括一液體或“拖曳水回流”回流管道，這將在以后所示圖2至12中所示幾個(gè)具體單元的實(shí)施例中描述。本發(fā)明第一個(gè)實(shí)施例在圖2-7中表示。具體來(lái)說(shuō)圖2表示一個(gè)單元27，它具有一個(gè)頂壁28，底壁30，以及一對(duì)從頂壁28延伸到底壁30的相對(duì)側(cè)壁32。多個(gè)內(nèi)壁34將單元27的內(nèi)空腔分割成主水平管道36和二個(gè)位于主水平管道36的二側(cè)的輔助水平管道38。上壁28包括許多分散小孔40，它從上壁外表面有一點(diǎn)凹進(jìn)去成為沉孔41。按第一較佳實(shí)施例單元27一般約四英尺長(zhǎng)，包括92個(gè)在頂壁28均勻分布的分散小孔40。分散小孔40的直徑最好不要超過(guò)7/32″至1/4″。頂壁28約9″寬，分散小孔40分布的間隔為暗溝單元27中每一直線英尺23個(gè)小孔，如圖3所示。一個(gè)槽42位于上壁28的中間，多個(gè)小孔44位于槽的兩側(cè)靠近槽的底部45。小孔44作為拖曳水回流導(dǎo)管，下面還將詳細(xì)討論。在較佳實(shí)施例中這些小孔為1/4″直徑，在槽42的每一側(cè)43有六個(gè)小孔。小孔44沿單元27的縱向軸線直線中心間距為8″。還有孔44是交錯(cuò)排列，所以它們?cè)谙鄬?duì)槽43的兩側(cè)是相互不對(duì)稱的。在過(guò)濾時(shí)，打算過(guò)濾的水向下通過(guò)粒狀介質(zhì)14進(jìn)入非阻塞分散小孔40和槽小孔44。從這里水通過(guò)輔助管道38然后進(jìn)入主管道36。主管道36與收集槽20相連，它將已過(guò)濾的液體傳到一清潔的井(未圖示)中以分配給用戶。為保證最大的過(guò)濾性能，必須經(jīng)常清洗粒狀介質(zhì)14。這是用泵將清潔水向后通過(guò)暗溝12，向上通過(guò)粒狀介質(zhì)以從粒狀介質(zhì)中去除污物和雜質(zhì)。通常，為了準(zhǔn)備粒狀介質(zhì)以進(jìn)行水回流，首先用一種純空氣回流來(lái)沖洗浸沒(méi)的粒狀介質(zhì)，其中將空氣通過(guò)暗溝12向上抽，如下所討論。純空氣回流將污物和其他雜物打松，將它們更容易地被以后的水回流位相帶出去。純空氣回流模式一般在一種水和空氣共同回流或純水回流模式之前開(kāi)始。此時(shí)，暗溝和上層粒狀介質(zhì)被浸入處理水26中。圖2描繪了純空氣模式。壓縮空氣被抽入主管道36，因此在主管道里形成了主管道空氣/水交接面46。特別是限定主管道36的第一內(nèi)壁34均包括多個(gè)空氣計(jì)量小孔48。圖2和圖4中所示為目前空氣計(jì)量小孔48的較佳配置。在純空氣回流過(guò)程中，空氣以0.5cfm/ft2的速度被插入暗溝中，特別是空氣通過(guò)小孔48被計(jì)量輸入輔助管道38，這里它通過(guò)處理水26向上向著頂壁28冒泡。由于分散小孔40的尺子和間距，回流空氣通過(guò)分散小孔40時(shí)產(chǎn)生足夠的壓頭差以致在所有的分散小孔下直接形成了空氣層或空氣袋50。通過(guò)小孔40的空氣以箭頭52表示。典型的是，空氣層50在頂壁28下延伸到深度為1/8″到7/8″。氣層在輔助管道38形成另一空氣/水交接面。如上所述，為了在高速純水回流時(shí)在暗溝里保持一個(gè)最佳總的壓頭差，主要是上臺(tái)面分散小孔要定好尺寸和間距，以使對(duì)常規(guī)的水回流速度在頂壁28的壓頭差正好與總的暗溝壓頭差要求相平衡。這種壓力差的平衡是在將液壓不均勻分布保持在最小值的重要因素。典型的是，側(cè)面暗溝將要求暗溝名義壓頭差在高速回流速度為每分鐘每平方英尺為20加侖時(shí)相等于約15-40英寸水柱。這是大多數(shù)常規(guī)的側(cè)面暗溝將有效工作的最大回流水壓頭差的范圍。但是本發(fā)明不打算對(duì)這種名義壓頭差限定在任何特定值。本發(fā)明適用于在上臺(tái)面中所有的小孔有合適的尺寸和間距以用于空氣和水回流的暗溝，如在Farabaugh的暗溝。我們已發(fā)現(xiàn)在空氣流動(dòng)開(kāi)始、空氣/水交接面54建立并在分散小孔40和頂壁28下面的輔助側(cè)面管道里形成平衡的空氣袋大小后，一些數(shù)量的水26被在通過(guò)頂壁28的小孔40的空氣流連續(xù)拖曳，如圖中56所示。這種殘余的“拖曳水”傳遞在暗溝中產(chǎn)生的靜壓力不平衡，它通過(guò)企圖立即將這種拖曳水返回到暗溝中以求自動(dòng)的平衡。我們將這種現(xiàn)象稱為“拖曳水回流”。從具體的觀察可看清，在這種純空氣回流操作過(guò)程中從頂壁28上方來(lái)的拖曳水事實(shí)上要向下回流，隨機(jī)地阻止回流空氣通過(guò)幾個(gè)小孔40。因此在現(xiàn)有技術(shù)設(shè)計(jì)中，在暗溝的上壁28的幾個(gè)小孔將僅間斷地通過(guò)空氣，其他將根本不通過(guò)空氣。僅僅減少分散小孔40的橫截面以降低交接面54的解決方案并不令人滿意。特別是減少截面積將總要引起下列三個(gè)問(wèn)題中的一個(gè)(1)在水回流過(guò)程中增加壓頭差；(2)在粒狀介質(zhì)里減少回流液的可達(dá)范圍，引起死點(diǎn)(如間距增大以及孔徑保持相同)；或(3)阻塞。按照本發(fā)明，拖曳水可通過(guò)小孔44進(jìn)行到在輔助管道38的空氣層50下面的位置，如箭頭57所示。特別是小孔44的排放口位于空氣層50以下，空氣/水交接面54遮擋小孔44與空氣層50相通。因此拖曳水能回到不被空氣層阻止的輔助管道38中。定好分散小孔的尺寸和間距，以及淮體管道排放口的位置，因而在空氣回流流速?gòu)?.5cfm/ft2到約5cfm/ft2排放口保持流體不直接與空氣層相通。較少的拖曳水將通過(guò)分散小孔40向下回流，而且由于這種現(xiàn)象影響的小孔的數(shù)量大大地減少或一同消除。由此大改善了回流空氣的分配。證明本發(fā)明的效能的定量試驗(yàn)在下面實(shí)例I-III中建立。本發(fā)明被特地采用來(lái)解決在空氣/水暗溝中拖曳水回流的問(wèn)題，其中分散小孔被用來(lái)分配回流水和回流空氣。已有技術(shù)中許多側(cè)面暗溝已被分別用于回流水和回流空氣分散小孔，其缺點(diǎn)是在回流介質(zhì)層的范圍不如本發(fā)明提供的大。還有，它們的空氣回流小孔截面積太小，因而在水回流過(guò)程中，不會(huì)真正提供任何回流能力。因而已有技術(shù)的暗溝容易地在介質(zhì)層里留下無(wú)論是回流水或回流空氣或兩者都不能達(dá)到過(guò)濾介質(zhì)和介質(zhì)所載砂礫以進(jìn)行充分清潔的死點(diǎn)。參見(jiàn)圖5和7，擋板62可包括在緊鄰暗溝單元27的承插端64的輔助管道38中。此擋板向下延伸到在空氣/水交接面54下的輔助管道38內(nèi)。此擋板62防止空氣在頂壁28下的轉(zhuǎn)移，否則它可能會(huì)變成大的難以控制的空氣袋。此輔助擋板62靠防止在處理水26中的滾動(dòng)波還有助于遮擋空氣層50與小孔44相通。這個(gè)波可把空氣/水交接面54帶到小孔44平面以下。當(dāng)關(guān)閉空氣回流時(shí)槽孔44有助于促進(jìn)均勻泄放存留在輔助管道38內(nèi)的任何空氣。這樣在向下的處理水57和向上逸出的空氣52之間的干擾較少。還有，一旦關(guān)閉，向下的水主要通過(guò)槽孔44處理。單元27以下面的方式相互連接。每一單元有一插端68和承插端64。在圖4和圖5中可清楚地看見(jiàn)。承插端包括一個(gè)對(duì)準(zhǔn)緣70，它被放在一個(gè)插端上的對(duì)準(zhǔn)槽72里。對(duì)準(zhǔn)緣70和對(duì)準(zhǔn)槽72位于內(nèi)壁34的末端上以確保通道36和38適當(dāng)?shù)胤珠_(kāi)。插端68被承插端64接受，在插端68上有多個(gè)工藝搭子74，則被承插端64里的窗口76接受。工藝搭子74通過(guò)搭扣被窗口76接受。一個(gè)O型圈環(huán)繞緊鄰工藝搭子74的插端68以保證在暗溝的聯(lián)接口處無(wú)漏水。多個(gè)水計(jì)量小孔80沿著內(nèi)壁34的較低部分加以間隔。我們發(fā)現(xiàn)這些小孔的最佳尺寸和間距是是用把它們放在沿其外部尺寸4英尺單元6″中心距即尺寸是從面對(duì)輔助管道38的壁34的一邊算起，約7/8″長(zhǎng)和5/16″寬。因此八個(gè)這樣的小孔位于在較佳實(shí)施例單元27的每個(gè)內(nèi)壁27里。我們發(fā)現(xiàn)這個(gè)小孔設(shè)計(jì)增強(qiáng)了回流水分配。如圖4所示，小孔的縱向尺寸是在垂直平面。小孔的水平尺寸與壁的厚度的比例已被大大減少；因此小孔80將引導(dǎo)從主管道36垂直向上到輔助管道38的流動(dòng)而不是象在主管道36中的同樣方向。在水回流過(guò)程中，水進(jìn)入主管道36中并通過(guò)水計(jì)量小孔80進(jìn)入到輔助管道38。在輔助管道38中與主流動(dòng)方向相反的補(bǔ)償流動(dòng)通常將使側(cè)面的不均勻分配最小化。為了進(jìn)一步控制不均勻分配，主管道36可還裝有擋板66以控制在主管道36里的回流水流動(dòng)。水從輔助道38向上升并通過(guò)分散小孔40進(jìn)入粒狀介質(zhì)14。重要的是在水回流過(guò)程中使用所有的分散小孔40。通常在水回流過(guò)程中用泵抽水或由車頭箱來(lái)傳遞并被進(jìn)一步控制到名義流速10-30GPM/ft2。因此過(guò)濾器暗溝單元27的第一實(shí)施例還在回流水分配方面進(jìn)行了改進(jìn)，其結(jié)果如圖13中圖表所示，其中對(duì)本發(fā)明在側(cè)面暗溝里的不均勻分配與已有技術(shù)側(cè)面暗溝進(jìn)行了比較。如圖13所示，由線58代表的暗溝單元27的不均勻分配大大優(yōu)于線60所示的已有技術(shù)，它超過(guò)回流水流速的范圍。圖13中包括一實(shí)際數(shù)據(jù)見(jiàn)圖1。表中另一欄表示本發(fā)明所獲得的改進(jìn)的百分比。表I不均勻分布較佳實(shí)施例與已有技術(shù)相比40英尺長(zhǎng)的側(cè)面暗溝</tables>本發(fā)明第二實(shí)施例如圖8所示，其中上述第一實(shí)施例帶有多孔板82。多孔板裝在橫跨頂壁28的多個(gè)肋條84上。肋條84將分散小孔40和槽42以及槽小孔44隔開(kāi)以限定各個(gè)流體分配室。肋條84兩端段有結(jié)合塊86，以及懸空的支撐肋條88位于肋條84之間并與其垂直。多孔板的兩側(cè)邊緣被向上凸緣90的橫頭90接受。一個(gè)填墊或密封件(未顯示)可設(shè)置在橫頭90里以確保多孔板82和單元27之間的適當(dāng)密封。有關(guān)多孔帽/過(guò)濾暗溝單元結(jié)合的細(xì)節(jié)和優(yōu)點(diǎn)可見(jiàn)美國(guó)專利號(hào)5,149,427，這里用作參考。重要的是，多孔板82與分散小孔40和槽小孔44垂直間隔。這種垂直間距關(guān)系對(duì)于回流流體通過(guò)多孔板82從單元27向上適當(dāng)分配是必要的。本發(fā)明的第三實(shí)施例如圖9所示。單元94包括一頂壁96、底壁98，以及在頂壁96和底壁98之間延伸的對(duì)相對(duì)的側(cè)壁100。多個(gè)內(nèi)壁102把單元94的內(nèi)壁分成主水平管道104以及輔助水平管道106。輔助水平管道位于主水平管道104的相對(duì)兩側(cè)。位于中間的垂直支承壁108在底壁98和頂壁96之間延伸。支承壁108包括在單元94內(nèi)，因?yàn)閱卧?4的寬度稍些大于類似的已有技術(shù)單元。在支承壁108內(nèi)有孔，用于使二個(gè)主管道104之間的空氣和水可以相通。內(nèi)壁102包括許多計(jì)量小孔109，用來(lái)將空氣和水分配入輔助管道106。垂直形狀的小孔也可設(shè)置在內(nèi)壁102的底部，用來(lái)將水分配到輔助管道106中。許多分散小孔110均勻分布在頂壁96的整個(gè)表面。分散小孔110將輔助管道106與上層粒狀介質(zhì)14相通。許多拖曳水回流管112位于頂壁96。拖曳水回流管112包括一圓管114它從頂壁96向下延伸入輔助管道106，圓管114可帶一向上法蘭116或不帶。每一圓管114包括一排放口118，它位于輔助管道106里的空氣/水交接面120以下。拖曳水回流管112在頂壁96上均勻分布。在過(guò)濾和水回流過(guò)程中，單元94的操作與上述本發(fā)明的第一和第二個(gè)實(shí)施例相似。在空氣回流過(guò)程中，空氣輸入主管道104并通過(guò)計(jì)量小孔109進(jìn)入輔助管道106，因而在頂壁96下形成一氣體層122。特別是，空氣/水交接面120位于頂壁96和管114的排放口118之間。回流氣體將通過(guò)分散小孔110，如箭頭124所示。從粒狀介質(zhì)14側(cè)來(lái)的液體向下通過(guò)拖曳水回流管112到位于氣體層122以下的排放口118、如圖箭頭126所示。本發(fā)明第四實(shí)施例如圖10所示。單元128包括在頂壁132里的一對(duì)槽130。在純空氣回流過(guò)程中在頂壁132下形成氣體層134。頂壁132包括多個(gè)分散小孔136，槽130包括在槽下部的槽孔138。槽孔138在純空氣回流過(guò)程中作為拖曳水回流管，如上面第一、第二和第三實(shí)施例所示。在純空氣回流過(guò)程中，氣體層限定一位于頂壁132和槽孔138之間的空氣/水交接面140，回流空氣向上通過(guò)分散小孔136，如箭頭142所示；而拖曳水回流通過(guò)位于空氣/水交接面140以下的槽孔138。如箭頭144所示。本發(fā)明第五實(shí)施例如圖11所示。單元146包括一個(gè)頂壁148，一個(gè)底壁150，側(cè)壁152和內(nèi)壁154。內(nèi)壁限定了兩個(gè)上輔助管道156和兩個(gè)下主管道158。一個(gè)圓柱形主氣體管道160位于上輔助管道156之間。一個(gè)中心槽162位于頂壁148中，在其下部有槽孔164。操作時(shí)通過(guò)主氣體管道160供氣，從這里它將空氣收集在上輔助管道156里，以在頂壁148下形成氣體層166。氣體層在頂壁148和槽孔164之間有一空氣/水交接面168?；亓骺諝?69向上通過(guò)在頂壁148里的分散小孔170，而拖曳水171通過(guò)位于空氣/水交接面168下面的槽孔164回流。最后，本發(fā)明的第六實(shí)施例如圖12所示。單元172的每一個(gè)都包括頂壁174，下壁176，側(cè)壁178，以及內(nèi)壁180。內(nèi)壁限定了下主管道182和上輔助管道184。一個(gè)主氣體管道186位于上輔助管道184之間。側(cè)壁178包括向上向里折角部分188。這些向上折角部分188包括多個(gè)位于分散小孔170下面的水回流孔190。在向上折角部分188的內(nèi)側(cè)面上裝有擋板192。在單元172之間可見(jiàn)一層漿料194。漿料平面低于水回流小孔190。在頂壁174里有多個(gè)分散小孔196。在操作中，回流氣體輸入主氣體管道186，并經(jīng)計(jì)量進(jìn)入上輔助管道184。在頂壁174下形成氣體層198，檔板192將氣體層與水回流小孔190隔開(kāi)?；亓骺諝庀蛏贤ㄟ^(guò)分散小孔196，而拖曳水通過(guò)水回流小孔190回流，分別如箭頭200和202所示。上述本發(fā)明第一和第二實(shí)施例的特上點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)也可結(jié)合進(jìn)本發(fā)明的第三到第六實(shí)施例中。簡(jiǎn)述之，這些具體內(nèi)容還未在本發(fā)明所有實(shí)例中討論。在圖2-8及10-12所示的具體的單元設(shè)計(jì)提供了此優(yōu)點(diǎn)即可用擠壓制造工藝將液體回流管道很方便地結(jié)合進(jìn)去。圖9所示單元設(shè)計(jì)提供這樣的優(yōu)點(diǎn)即可用分別制造圓管114的方法來(lái)來(lái)改裝現(xiàn)有的暗溝系統(tǒng)，此圓管可被安裝在現(xiàn)有的暗溝單元上。在本發(fā)明所有上述的實(shí)施例中，除了圖9所示在某些情況下拖曳水回流管排放口可位于在輔助管道里的空氣/水交接面的上面或下面。這是因?yàn)樘幚硭撵o壓頭，它在拖曳水回流管排放口的上面，于拖曳水回流正確流動(dòng)，不受到向上升的回流空氣的壓力。為了進(jìn)一步理解由本發(fā)明解決的問(wèn)題，并證明將液體回流管加到側(cè)面空氣/水暗溝上的作用，申請(qǐng)人作了許多試驗(yàn)，見(jiàn)下面的例子。例I在開(kāi)發(fā)一種新的暗溝單元過(guò)程中，觀察到在純空氣回流過(guò)程中，在一8英尺長(zhǎng)浸沒(méi)試驗(yàn)的側(cè)面暗溝里會(huì)產(chǎn)生不同的表面能量區(qū)。在低的空氣流速時(shí)這些不同的能量區(qū)更明顯，并一般沿著試驗(yàn)側(cè)面建立在同樣地方。這些區(qū)域很明顯是由上升空氣和回流水的過(guò)多溝流所造成的。假設(shè)，通過(guò)上臺(tái)面小孔向上運(yùn)動(dòng)的空氣產(chǎn)生一個(gè)足夠的拖曳力，它將一定量的水通過(guò)上臺(tái)面并帶出小孔，也許形成表面熱區(qū)。在不太熱的區(qū)域，可認(rèn)為補(bǔ)充水或回流水向下流入暗溝堵塞一定量的小孔因而阻礙了空氣自由流動(dòng)。為了證實(shí)以前的推測(cè)，決定想一種方法將在上臺(tái)面的補(bǔ)充水或回流水帶回到側(cè)面暗溝內(nèi)而不干擾空氣運(yùn)動(dòng)通過(guò)上臺(tái)面小孔。因此沿著側(cè)面長(zhǎng)度以12″中心距鉆直徑為3/8″的孔，通過(guò)側(cè)壁進(jìn)入在空氣/水交接面以下的輔助室。將空氣重新引入側(cè)面以進(jìn)行確認(rèn)試驗(yàn)，并發(fā)現(xiàn)不同的表面能量區(qū)域已消失，表面波動(dòng)已明顯平衡。因而得出結(jié)論向上運(yùn)動(dòng)的空氣流已將水帶到上臺(tái)面上和輔助小孔外，要求用外部水來(lái)補(bǔ)充這些損失，這就引起小孔堵塞，接著引起不同的表面波動(dòng)或能量區(qū)。例II通過(guò)4英尺的試驗(yàn)單元的上臺(tái)面安裝12根1/4″內(nèi)徑2″長(zhǎng)的塑料圓管。在單元的上臺(tái)面上有92個(gè)7/32″直徑的小孔。開(kāi)始，所有水回流圓管均被密封，空氣以2cfm/ft2的速度被輸入到試驗(yàn)單元。然后對(duì)那些或是“死孔”或是僅間斷地通過(guò)純空氣的小孔計(jì)數(shù)。這種計(jì)數(shù)將按流速為3、4、和5cfm分別重復(fù)進(jìn)行。然后關(guān)閉空氣源，就可觀察到空氣泡的情況。在所有空氣放出后，從六根水回流圓管中去除密封，空氣再分別以2、3、4和5cfm/ft2流速抽入側(cè)面。最后將剩下的六根圓管的密封去除，因此所有12根圓管均被條開(kāi)，空氣以同樣流速輸入。在每一流速下分別對(duì)六根圓管和十二根圓管狀態(tài)的“死孔”和間斷孔計(jì)數(shù)，結(jié)果記錄在下面的表II中。表II帶有水回流圓管的PLEXIGLAS試驗(yàn)上臺(tái)面小孔，(92)-7/32″直徑＝3.458英寸2水回流圓管，(12)-1/4″直徑＝0.589英寸2</tables>例III在試驗(yàn)側(cè)面暗溝的上臺(tái)面的中間部位有一水回流槽。1/4″直徑水回流孔位于槽的下面部位，槽的每側(cè)6根。上臺(tái)面含有92個(gè)7/32″直徑的小孔。起初，在槽里所有的水回流小孔是密封的，空氣以與上面例II同樣速度輸入。將所觀察數(shù)據(jù)記錄下來(lái)。然后從6個(gè)水回流孔中去除密封，列出不同的流速再進(jìn)行試驗(yàn)，同時(shí)記下觀察數(shù)據(jù)。最后從剩下的六個(gè)孔中去除密封，并在同樣流速下記錄觀察數(shù)據(jù)。觀察數(shù)據(jù)記在下面的表III中表III帶有水回流孔的PLEXIGLAS試驗(yàn)上臺(tái)面小孔，(92)-7/32″直徑＝3.458英寸2水回流孔，(12)-1/4″直徑＝0.589英寸2從上面例子I-IV可看出，隨著水回流管/孔的數(shù)量的增加，中斷小孔的百分比減少，而且在較低空氣流速時(shí)中斷小孔的數(shù)量減少更明顯。換句話，水回流管/孔對(duì)空氣通過(guò)小孔的均勻分配起了很大作用。但是應(yīng)注意，水回流管道的過(guò)多應(yīng)用可對(duì)水和/或空氣回流分配起有害作用。如以上例III所討論的，水回流孔比在例II討論的水回流管更有效，因?yàn)榭椎哪ゲ料禂?shù)比管子低。從上面例子還可看到，當(dāng)提供水回流裝置時(shí)，在空氣輸送結(jié)束后，留在暗溝單元里的空氣會(huì)更均勻更平穩(wěn)地從上臺(tái)面孔中釋放出來(lái)。大多數(shù)補(bǔ)充水通過(guò)水回流管或孔送入暗溝單元。結(jié)果，更多孔打開(kāi)以散發(fā)空氣。已注意到，當(dāng)空氣/水交接面落在管的排水口以下時(shí)，在空氣輸送結(jié)束后。水從水回流管的回流總要被間斷30至40秒鐘。但對(duì)槽和孔的配置方面則看不到這個(gè)問(wèn)題。還應(yīng)注意到，本發(fā)明第三到第六實(shí)施例的附圖實(shí)際上是示意圖，而第一和第二實(shí)施例的具體內(nèi)容可適用后面的實(shí)施例。例如讀了上面的具體說(shuō)明后就很清楚承插端和插端結(jié)構(gòu)，支承肋條，分散小孔尺寸和間距，多孔板等，這些因?yàn)槭墙⒃诘谝缓偷诙€(gè)實(shí)施例中的，故也同樣適用以后的實(shí)施例。綜上所述，本發(fā)明在性能上與已有技術(shù)空氣/水側(cè)面暗溝相比改進(jìn)如下1.大大減少水的不均勻分配，如圖13所示與以前的雙側(cè)面空氣/水暗溝相比，在水的不均勻分配方面平均減少42％。2.大大改善了空氣分配。最佳分配可觀察到在沿40英尺試驗(yàn)側(cè)面有1-5scfm/ft2較寬的空氣流范圍在6″水浸沒(méi)時(shí)，大大消除了死點(diǎn)。對(duì)一40英尺試驗(yàn)側(cè)面，在低速1/2scfm/ft2時(shí)可觀察到好的空氣分配。3.通過(guò)回流水線路進(jìn)入過(guò)濾器的非控制的空氣沿著側(cè)面長(zhǎng)度被劃分得更均勻，因而減少了非控制空氣的濃度。4.水平面靈敏度減少。觀察不到水不均勻分配的不利影響，甚至在40英尺試驗(yàn)側(cè)面的一端高于另一端1英寸也如此。當(dāng)40英尺側(cè)面的一端比另一端高1/2英寸時(shí)也觀察不到對(duì)空氣分配的不利影響。故可將安裝水平面公差定為±1/4英寸而無(wú)不良影響。盡管申請(qǐng)人通過(guò)最好方式和較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作了具體描述，但應(yīng)理解熟悉本領(lǐng)域的人員可對(duì)此進(jìn)行修改，而這些都離不開(kāi)本發(fā)明的精神和范圍。例如，所揭示的水回流管道可結(jié)合在帶有支承砂礫和/或多孔介質(zhì)支承板的各種已知側(cè)面暗溝單元設(shè)計(jì)中。本發(fā)明還適合帶流體介質(zhì)或不帶流體介質(zhì)的暗溝。還有，各種變型可包括一種槽與圓管結(jié)合作為拖曳水回流管。由此，本發(fā)明的范圍僅限于在所附的權(quán)利要求。權(quán)利要求1.一種位于在一氣體/液體側(cè)面暗溝系統(tǒng)里的過(guò)濾器底部上的暗溝分配器，所述暗溝系統(tǒng)上有一種粒狀介質(zhì)，其特征在于，液體可被輸送到粒狀介質(zhì)并向下通過(guò)介質(zhì)以過(guò)濾模式進(jìn)入所述暗溝系統(tǒng)，而回流氣體可被引入到所述暗溝系統(tǒng)并以純氣體回流模式向上通過(guò)所述介質(zhì)，所述暗溝分配器包括多個(gè)限定一內(nèi)部空腔的壁，所述壁包括一頂壁和一對(duì)定位時(shí)在所述頂壁和所述過(guò)濾器底部之間延伸的側(cè)壁；以及所述頂壁具有多個(gè)尺寸一致的、在同一平面非阻塞的使流體在所述內(nèi)部空腔和一外分配器相通的分散小孔，所述分散小孔尺寸和間距使所有所述小孔可選擇性分散純液體回流、共同回流和純氣體回流，提供足夠的壓頭差以在純氣體回流過(guò)程中在所述頂壁下建立一氣體袋；改進(jìn)之處包括在所述分配器里至少一個(gè)使流體在所述內(nèi)部空腔和內(nèi)分配器之間流通的液體回流管，所述液體回流管包括一在所述內(nèi)部空腔的多個(gè)小孔下面一個(gè)平面上的排放口，所述排放口位置使在所述氣袋外的液體可回到所述內(nèi)分配器而不會(huì)在純氣體回流時(shí)阻止向上的流體通過(guò)回流氣體。2.如權(quán)利要求1所述的暗溝分配器，其特征在于，所述液體回流管包括一在頂壁形成的槽和至少一個(gè)位于與所述內(nèi)部空腔相通的槽下面的小孔。3.如權(quán)利要求2所述的暗溝分配器，其特征在于，所述槽位于所述內(nèi)部空腔里的氣袋下面。4.如權(quán)利要求1所述的暗溝分配器，其特征在于，所述液體回流管包括一延伸到所述內(nèi)部空腔的圓管。5.如權(quán)利要求4所述的暗溝分配器，其特征在于，所述圓管從所述頂壁延伸到在所述內(nèi)部空腔里的氣袋下面的排放口。6.如權(quán)利要求1所述的暗溝分配器，其特征在于，所述液體回流管包括至少一個(gè)與所述內(nèi)部空腔相通的小孔，該內(nèi)空腔位于所述側(cè)壁中至少一個(gè)側(cè)壁的上面部分。7.如權(quán)利要求6所述的暗溝分配器，還包括一個(gè)與所說(shuō)液體回流小孔緊鄰的向下延伸的內(nèi)部擋板，所述檔板位置可遮擋所述氣體袋與所述小孔進(jìn)行直接流通。8.如權(quán)利要求1所述的暗溝分配器，包括多個(gè)將所說(shuō)內(nèi)部劃分成至少一個(gè)主水平管道和至少一輔助水平管道的內(nèi)壁，并且至少一個(gè)所述分散小孔與所述輔助水平管道相通。9.如權(quán)利要求8所述的暗溝分配器，其特征在于，所述液體回流管道包括一從所述頂壁延伸到所述輔助水平管道里的所述氣袋下的排放口的圓管。10.如權(quán)利要求8所述的暗溝分配器，其特征在于，所述液體回流管包括一在所述頂壁形成的槽，以及至少一位于所述槽下部并與所述輔助水平管道相通的小孔。11.如權(quán)利要求8所述的暗溝分配器，其特征在于，所述液體回流管包括至少一個(gè)與位于所述側(cè)壁中至少一個(gè)的上部的所述內(nèi)部空腔相通的小孔。12.如權(quán)利要求1所述的暗溝分配器，包括一固定在與所述分散小孔和所述液體回流管排放器或垂直配置的分配器的頂壁的多孔板。13.如權(quán)利要求1所述的暗溝分配器，其特征在于，所述分散小孔具有一定尺寸和間距，而所述液體回流管排放口的位置使所述氣袋直接位于所有所述分散小孔下面，在所述氣袋外的所述液體可回流到所述內(nèi)分配器而不會(huì)大大阻礙氣體回流流速在0.5cfm/ft2到約5cfm/ft2之間的氣體回流流動(dòng)。14.一種用于排水和回流過(guò)濾層的單元，液體可輸入到過(guò)濾層并通過(guò)過(guò)濾層向下通到包括所述單元的暗溝系統(tǒng)，所述單元包括多個(gè)限定一內(nèi)空腔的外壁，所述外壁包括一頂壁，一底壁和一對(duì)在所述頂壁和所述底壁之間延伸的側(cè)壁；所述頂壁具有多個(gè)使所述內(nèi)部空腔與所述單元的外部相通的尺寸一致同一平面非堵塞分散小孔，所有在頂壁里的分散小孔所定尺寸和間距可有選擇地分散純氣體回流，同時(shí)氣體/液體回流和純液體回流。所述分散小孔的尺寸和間距可使在純氣體回流過(guò)程中在所述頂壁里的每一分散小孔下直接形成氣袋；以及在所述單元里至少一個(gè)使所述單元外部與所述內(nèi)部空腔流體相通的液體回流管，所述液體回流管在所述小孔下的所述內(nèi)部空腔內(nèi)一平面上有排放口，所述排放口的位置使在所述氣袋外的液體可在純氣體回流過(guò)程中回到所述單元內(nèi)部而不大大阻止氣體回流。15.如權(quán)利要求14所述的單元，包括一在所述單元內(nèi)的縱向槽，在所述槽的下部沿所述槽間隔有多個(gè)液體回流管。16.如權(quán)利要求14所述的單元，包括多個(gè)沿所述單元橫向延伸的區(qū)塊，所述區(qū)塊分隔所述分散小孔和所述液體回流管。17.如權(quán)利要求14所述的單元，包括一固定在所述單元的頂壁并與所述小孔和所述液體回流管排放口垂直間隔的多孔板。18.如權(quán)利要求14所述的單元，其特征在于，所述分散小孔的尺寸和間距使在純氣體流速為0.5-5cfm/ft2時(shí)形成氣袋。19.一種回流配置在側(cè)面暗溝上面的粒狀介質(zhì)的方法，所述暗溝包括多個(gè)小通孔以及至少一個(gè)延伸到一在所述暗溝內(nèi)部的所述的小孔下面的排放口的液體回流管，所述暗溝和所述粒狀介質(zhì)被浸設(shè)在一種處理液體里，所述方法包括下列步驟a)提供一種回流氣體到所述暗溝里以在所述小孔和所述液體回流管排放口之間形成一回流氣袋。b)將所述回流氣體通過(guò)所述小孔引入所述粒狀介質(zhì)；以及c)將在所述氣袋外的液體通過(guò)所述液體回流管輸入液體回流管排放口而不會(huì)大大阻止所述回流氣體進(jìn)入所述粒狀介質(zhì)。20.如權(quán)利要求11所述的方法，包括遮擋所述氣袋與所說(shuō)的液體回流管排放口直接相通的步驟。全文摘要本發(fā)明揭示一種用來(lái)對(duì)支承在一側(cè)面暗溝上的粒狀介質(zhì)進(jìn)行氣體回流的設(shè)備和方法。側(cè)面暗溝(12)包括多個(gè)分散小通孔(40)以及至少一個(gè)延伸到在分散小孔(40)以下一平面的排放口(20)的液體回流管(36)。通過(guò)使回流氣體經(jīng)分散小孔(40)導(dǎo)入粒狀介質(zhì)(14)的方式使回流氣體沿整個(gè)側(cè)面暗溝(12)均勻分布,并經(jīng)過(guò)液體回流管從粒狀介質(zhì)(14)中導(dǎo)出液體,而不會(huì)阻礙回流氣體從在所述小孔(40)下面形成的氣袋通過(guò)所述小孔(40)。文檔編號(hào)B01D29/88GK1183736SQ94195084公開(kāi)日1998年6月3日申請(qǐng)日期1994年5月12日優(yōu)先權(quán)日1994年4月12日發(fā)明者M(jìn)·A·布朗,E·O·伯格曼,R·赫西申請(qǐng)人:F·B·利奧波特股份有限公司