CN101574599A - 旋流吸附过滤浓缩分离工艺及旋流吸附过滤浓缩分离装置 - Google Patents

Abstract

一种旋流吸附过滤浓缩分离工艺及装置，属固液分离技术领域。低浓度含固液体切向进入分离器，进水的动能使分离器内含固液体绕中心旋转，并冲刷分离器内安装的吸附过滤分离管表面，使之不易形成过厚的滤饼层，含固液体中的清液被吸附过滤分离管包覆的微孔高吸水材料吸入管中排出，含固液体和分离液的流动方向相错，形成错流分离，含固液体得以浓缩，沉降至分离器锥底的高浓度底泥经排泥阀排出。使用本发明工艺及装置，清液过滤效果好，排泥含固量比传统浓缩池污泥高1～3倍；处理量可达100～300m³/m³·d；本装置同时替代沉淀池、浓缩池、过滤器，并使分离过程处于密闭状态；可以做到分离过程无机电动力；絮(混)凝剂使用量可大幅度降低甚至为零。

Description

旋流吸附过滤浓缩分离工艺及旋流吸附过滤浓缩分离装置

所属技术领域

本发明涉及的技术领域是提供一种固液分离工艺及设备，特别涉及到采用旋流吸附过滤的工艺方法对固体液体比重相近的含固液体进行浓缩、固液分离而采用的技术路线及装置。

背景技术

目前，公知的旋流固液分离技术是利用旋转的含固液体因其固液比重不同而所受离心力大小也不同，而形成比重大的组份向漩涡的边缘集聚，比重小的组分向漩涡的中心集聚，从而实现固液浓缩分离的目的；它具有结构简单、占地面积小、制造运行成本低、工作连续可靠的优点；但是，对于其固体颗粒小表观比重与液体比重相差不大的含固液体物料，旋流固液分离就不易获得较好的分离效果——除非采用很高的旋转速度(需要较大的动力)或添加药剂使固体份颗粒团聚增大其表观比重。

目前，公知的浓缩技术在整个污水处理工艺中占有非常重要的地位，其普遍采用主要的浓缩技术为重力浓缩，被称为浓密机的装置占有较大的土地面积，且浓缩效果并不理想，一般只能达到污泥含固量3％左右；在进入脱水工序时都必须采用再浓缩手段，且都必须采用絮凝工序为再浓缩创造条件，而絮凝剂的使用，特别是高分子絮凝剂加入后，使待分离污水增加了表观粘度，使脱水性能降低。

目前，公知的旋流过滤技术一般是将旋流过程和过滤过程串联起来进行的，这往往导致装置复杂、动力较大或过滤过程不易控制(尤其对于处理城市市政污泥之类的物料)而限制了它的使用范围。

目前，公知的高分子吸附材料在制成微孔海绵状型材时，具有较强的吸水性并具一定的毛细自吸高度，用这样的材料做过滤材料，可以在料浆压力不高时亦可获得较好的分离效果和较大的处理量，在物料呈半流态或不呈流态状时，也可利用材料的自吸作用、毛细作用，使物料中液体份渗透出来。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对公知的旋流分离技术适用范围的局限性，公知重力浓缩占地面积大、浓缩效果差、基建投资大、后续处理药剂耗量高等缺点，提供一种利用旋流分离工艺和吸附过滤结合的旋流吸附过滤浓缩分离工艺及装置。

本发明解决技术问题的技术方案为：提供一种旋流吸附过滤浓缩分离工艺，其工艺流程特征是：在垂直的旋流器直筒壁切向引入低浓度含固液体，进水的动能使旋流器内含固液体绕旋流器中心旋转，冲刷旋流器内沿约二分之一半径位置处环形排列的吸附过滤分离管，流动的含固液体致使吸附过滤分离管表面不易形成过厚的滤饼层，含固液体中的清液被吸附过滤分离管包覆的高吸水材料吸入管中排出，含固液体和分离液的流动方向相错，形成错流分离，含固液体则得以浓缩，沉降至分离器锥底的高浓度底泥经排泥阀排出；为实现这种旋流吸附过滤浓缩分离工艺，本发明解决其技术问题而采用了旋流吸附过滤浓缩分离装置，其方案为：由分离器直筒体、分离器锥筒体、排泥阀、进水管、进水水量调节阀、若干数量的吸附过滤分离管、若干数量的吸附渗滤分离管、排水收集器、渗滤水收集器、排水管、排水反清洗三通阀、吸附材料反清洗进水管、溢流管、溢流阀、检视盖、支架构成旋流吸附过滤浓缩分离装置；其特征是：分离器直筒体底部焊接有分离器锥筒体，组成旋流分离器的塔体，塔体安装在支架上，塔体上部切线方向安装有进水管，进水管上安装有进水水量调节阀，塔体顶部安装有溢流管，溢流阀安装在溢流管上，检视盖用连接螺栓安装在塔体顶部，分离器锥筒体下部为集泥斗，集泥斗的底部安装有排泥阀，若干数量的吸附过滤分离管环形排列垂直安装在排水收集器上，从排水收集器底部接出排水管至分离器外，排水收集器通过旋流导流板连接于塔体上部，若干数量的吸附渗滤分离管环形排列垂直安装在渗滤水收集器上，从渗滤水收集器底部接出渗滤水排水管至分离器外，渗滤水收集器通过多孔隔板连接于分离器锥筒体中部；排水管、清洗水进水管通过排水反清洗三通阀连接；所述吸附过滤分离管、吸附渗滤分离管由管壁开有密布通孔的承载管、紧密套装粘结在承载管外的管型高分子弹性吸水材料(吸水材料微孔直径为φ1～2μm或φ1μm以下)制成的吸附层、管件接头、螺旋封头组成。

本发明用于城市污水污泥浓缩时预期达成的功效是：工作时，一定水头的污水经进水管从旋流器直筒体切线方向进入，污水在旋流器内形成漩涡，污水中的少量大重颗粒因离心力和重力作用逐渐朝器壁向下集聚，污水中的更多污泥没有被旋流分离出来，而是被阻隔于吸附过滤分离管吸附层壁外，而被旋流的污水带走；清液穿透吸水材料被吸入吸附过滤分离管，经排水收集器及渗滤水收集器汇集，再经排水管排出；随着污水的不断进入和清液的不断排出，上下层污水污泥浓度差越来越大，下层的污泥浓缩至一定倍率；浓相污泥的排出，可以是连续式排泥，为获取更高含固量的污泥，也可以采用间歇式排泥；旋流的主要作用是不断冲刷吸附过滤分离管上包覆的吸附层表面，使被隔离并吸出部分液体份的浓相污泥不在其表面形成较厚的滤饼层，从而实现装置浓缩分离进出物料的动态平衡；当装置运行一段时间后，吸水材料表面集聚过厚的滤饼层或污水中的微粒过多进入吸水材料内部，装置达不到设计处理量或污泥浓度时，停止进水，排空污泥，开启反清洗水阀，对吸水材料进行清洗。

采用本发明旋流吸附过滤浓缩分离工艺及旋流吸附过滤浓缩分离装置用于城市污水污泥浓缩时的有益效果是，在不大的水力压头下实现污水的微孔吸附过滤和污泥的旋流沉降浓缩；其优点是：过滤效果好，滤液中不含大于吸水材料微孔直径(φ1～2μm)的颗粒物；污泥浓缩倍率高，处理后的污泥含固量比传统浓缩池污泥含固量高1～3倍；旋流吸附过滤浓缩分离装置单位容积处理量大，可达100～300m³/m³·d；对污水中污泥比重、污泥沉降性没有严格要求；旋流吸附过滤浓缩分离装置同时替代了沉淀池、浓缩池、过滤器，并使整个过程处于密闭状态；场地占用少；在进入污水水位高于进水管时，可以做到分离过程无机电动力；由于吸附分离过程处理污水不需澄清即可进行分离，从而絮(混)凝剂使用量可大幅度降低甚至为零；吸附分离管上包覆的吸水材料耐腐蚀性好，经久耐用，清洗更换方便。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明旋流吸附过滤浓缩分离装置实施例示意图

图中1.支架，2.多孔隔板，3.旋流导流板，4.进水管，4-1.进水水量调节阀，5.溢流管，5-1.溢流阀，6.检视盖，7.吸附过滤分离管，8.分离器直筒体，9.排水收集器，10.分离器锥筒体，10-1.集泥斗，11.排水管，12.吸附渗滤分离管，13.渗滤水收集器，14.渗滤水排水管，15.排泥阀，16.渗滤水排水反清洗三通阀，17.排水反清洗三通阀，18.清洗水进水管。

图2.是吸附过滤分离管7的结构示意图

图中7-1.承载管，7-2.吸附层，7-3.管件接头，7-4.螺旋封头。

具体实施方式

分离器直筒体(8)底部焊有分离器锥筒体(10)，组成旋流分离器的塔体，分离器锥筒体(10)中腰部焊有多孔隔板(2)，锥体下部即为集泥斗(10-1)，塔体安装在支架(1)上，塔体上部切线方向安装有进水管(4)，进水管(4)上安装有进水水量调节阀(4-1)，塔体顶部安装有溢流管(5)，溢流阀(5-1)安装在溢流管(5)上，检视盖(6)用连接螺栓安装在塔体顶部，集泥斗(10-1)的底部安装有排泥阀(15)，若干数量的吸附过滤分离管(7)环形排列垂直安装在排水收集器(9)上，从排水收集器(9)底部接出排水管(11)至分离器锥筒体(10)外，排水收集器(9)通过旋流导流板(3)连接于塔体上部，若干数量的吸附渗滤分离管(12)环形排列垂直安装在渗滤水收集器(13)上，渗滤水收集器(13)连接于多孔隔板(2)上，从渗滤水收集器(13)底部接出渗滤水排水管(14)至分离器锥筒体(10)外，排水管(11)、渗滤水排水管(14)与清洗水进水管(18)分别通过排水反清洗三通阀(17)、渗滤水排水反清洗三通阀(16)连接；所述吸附过滤分离管(7)由管壁开有密布通孔的承载管(7-1)、紧密套装粘结在承载管外的管型高分子吸水材料吸附层(7-2)、管件接头(7-3)、螺旋封头(7-4)组成，所述吸附渗滤分离管(12)结构与吸附过滤分离管(7)相同，仅吸附层之表层微孔可制成直径为φ1μm以下。

在图1所示实施例中，预期达成污水旋流吸附过滤浓缩分离的功效如下：

工作时，一定水头的污水经进水水量调节阀(4-1)、进水管(4)，从分离器直筒体(8)切线方向进入，污水在旋流器内形成漩涡，污水中的少量大重颗粒因离心力和重力作用逐渐朝分离器直筒体(8)，分离器锥筒体(10)器壁并沿壁向下集聚，污水中的更多污泥被阻隔于吸附过滤分离管(7)壁外，由管型高分子吸水材料制成的吸附层(7-2)吸去清液而增浓，继而被旋转的污水带走；清液穿透吸附层(7-2)被吸入吸附过滤分离管(7)之承载管(7-1)内，经排水收集器(9)搜集，再经排水管(11)排出；经浓缩旋流沉降到锥体的污水，被吸附渗滤分离管(12)继续吸出清液，渗滤水通过渗滤水收集器(13)、从渗滤水排水管(14)排出；随着污水的不断进入和清液的不断排出，上下层污水污泥浓度差越来越大，下层集泥斗(10-1)中的污泥浓缩至一定倍率后，浓相污泥经排泥阀(15)排出；污泥可以是连续式排泥，为获取更高含固量的污泥，也可以采用间歇式排泥；旋流的主要作用是不断冲刷吸附过滤分离管(7)上包覆的吸附层(7-2)表面，使被隔离并吸出大部分液体份的浓相污泥不在其表面形成较厚的滤饼层，从而实现装置浓缩分离进出物料的动态平衡；当装置运行一段时间后，吸附层外表面集聚过厚的滤饼层或污水中的微粒过多进入吸水材料内部，装置达不到设计处理量或出泥浓度时，停止进水，排空污泥，关闭排泥阀(15)，通过排水三通阀(17)、渗滤水排水三通阀(16)，接通清洗水进水管(18)与排水管(11)、渗滤水排水管(14)的通路，导入反清洗水，对吸附过滤分离管(7)及吸附渗滤分离管(12)进行反清洗，以恢复装置的工作性能。

本装置用于其它物料的浓缩亦具有同样功效。

Claims (1)

1.一种旋流吸附过滤浓缩分离工艺，其工艺流程特征是：在垂直的旋流器直筒壁切向引入低浓度含固液体，进水的动能使分离器内含固液体绕旋流器中心旋转，冲刷分离器内沿约二分之一半径位置处环形排列的吸附过滤分离管，流动的含固液体致使吸附过滤分离管表面不易形成过厚的滤饼层，含固液体中的清液被吸附过滤分离管包覆的高吸水材料吸入管中排出，含固液体和分离液的流动方向相错，形成错流分离，含固液体则得以浓缩，沉降至分离器锥底的高浓度底泥经排泥阀排出；为实现这种旋流吸附过滤浓缩分离工艺，本发明解决其技术问题而采用了旋流吸附过滤浓缩分离装置，其方案为：由支架(1)、多孔隔板(2)、旋流导流板(3)、进水管(4)、进水水量调节阀(4-1)、溢流管(5)、溢流阀(5-1)、检视盖(6)、若干数量的吸附过滤分离管(7)、分离器直筒体(8)、排水收集器(9)、分离器锥筒体(10)、排水管(11)、若干数量的吸附渗滤分离管(12)、渗滤水收集器(13)、渗滤水排水管(14)、排泥阀(15)、渗滤水排水反清洗三通阀(16)、排水反清洗三通阀(17)、清洗进水管(18)、构成旋流吸附过滤浓缩分离装置；其特征是：旋流器直筒体(8)底部焊接有分离器锥筒体(10)，组成旋流分离器的塔体，塔体安装在支架(1)上，塔体上部切线方向安装有进水管(4)，进水管(4)上安装有进水水量调节阀(4-1)，塔体顶部安装有溢流管(5)，溢流阀(5-1)安装在溢流管(5)上，检视盖(6)用连接螺栓安装在塔体顶部，分离器锥筒体(10)下部为集泥斗(10-1)，集泥斗(10-1)的底部安装排泥阀(15)，若干数量的吸附过滤分离管(7)环形排列垂直安装在排水收集器(9)上，从排水收集器(9)底部接出排水管(11)至塔体外，排水收集器(9)通过旋流导流板(3)连接于塔体上部，若干数量的吸附渗滤分离管(12)环形排列垂直安装在渗滤水收集器(13)上，从渗滤水收集器(13)底部接出渗滤水排水管(14)至塔体外，渗滤水收集器(13)通过多孔隔板(2)连接于分离器锥筒体(10)中部；排水管(11)、渗滤水排水管(14)与清洗水进水管(18)分别通过排水反清洗三通阀(17)、渗滤水排水反清洗三通阀(16)连接；所述吸附过滤分离管(7)、吸附渗滤分离管(12)由管壁开有密布通孔的承载管(7-1)、紧密套装粘结在承载管(7-1)外的管型高分子弹性吸水材料(吸水材料微孔直径为φ1～2μm或φ1μm以下)制成的吸附层(7-2)、管件接头(7-3)、螺旋封头(7-4)组成。

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