CN101601946B - 一种旋转式动态封闭过滤工艺及装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于固液分离工艺及设备技术领域，具体涉及一种旋转式动态封闭过滤工艺及装置。本发明提供一种新的动态循环过滤工艺，其要点如下：将母液即待过滤的悬浮液送入到一个或是若干个并联的集液罐内；将集液罐中的母液泵压入过滤机的滤室，过滤液回用或是排放，渣液排出口常开，渣液则通过管路回流至集液罐中；母液不断循环过滤，渣液不断浓缩，直至过滤液零排放或极小量排放时，带动过滤机旋转叶轮的电动机和输送泵停止运转；将集液罐中的渣液排尽后重复上述步骤，如此循环。本发明采用封闭循环系统工艺方法，简单、可靠，过滤过程连续，过滤液清澈、中间无变化；过滤机的使用寿命大大提高。

Description

一种旋转式动态封闭过滤工艺及装置

技术领域

本发明属于固液分离工艺及设备技术领域，具体涉及一种旋转式动态封闭过滤工艺及装置。

背景技术

在我国各行各业不断发展的同时，固液分离技术的应用也越来越广泛，从化工到精细化工，从矿产到冶金，水利和发电，医药和食品到石油，机械、电子各工业部门无一没有固液分离作业(或为主或为辅)，而废水、污水的治理，更是离不开固液分离。随着人类对资源的更加珍惜和利用，对美好环境和生活质量的更高要求(而环境污染却日益严重)，对固液分离技术也日益提高和严格。

传统的过滤机主要是滤饼过滤机，如板框压滤机、过滤式离心机、真空过滤机及各类隔膜滤机等均属此类。传统的滤饼过滤过程中，滤液垂直过滤介质表面流动，悬浮液即母液均以过滤介质为流动终端。母液穿过滤饼和过滤介质排出。固相则被过滤介质截流并随着过滤的持续进行滤饼不断增厚，过滤阻力会逐渐增大，而过滤速度自然会逐渐减小甚至停止流出，特别是在过滤性能较差的物料时，过滤介质的孔隙极易堵塞，增厚的滤饼很快密实，并导致过滤速率急剧下降，因而其应用受到极大程度的限制。

而动态过滤技术主要是解决过滤过程中滤饼层不断增厚的问题。动态过滤技术应用在固液分离过程中，可以控制滤饼层的厚度或者不产生滤饼层，让过滤效果一持保持良好和稳定的状态，从而使过滤能够连续不断地进行。

旋转式动态过滤机是一种具有终端过滤(即泵压方式)和错流过滤(即旋转叶片扫流方式)，并将二种过滤方式相结合，而构成一种新型的过滤机械。终端过滤是：待滤物流动方向与过滤介质界面垂直的过滤方式，其特点是滤液流量大，效率高，但细小颗粒难以过滤或跑料、易堵塞；错流过滤是：待滤物流动方向与过滤介质界面平行的过滤方式，其特点是滤液流量小，效率不高，但大细颗粒均能拦截、不跑料，不易堵塞。因此，旋转式动态过滤机在过滤时，既有滤液流量大、效率高的特点，又有大细颗粒均能拦截、不易堵塞的特点。

旋转式动态过滤机的工作原理是：过滤部份由多个交替放置的旋转叶轮和固定滤板组成；固定滤板的中心有一孔，叶轮的旋转轴由此穿过，孔与转轴间，留有环隙，此隙是各级之间的通道；固定滤板两侧铺以过滤介质，形成过滤面；滤液沿固定滤板表面的沟槽排出，每一过滤面称为一级。叶轮在旋转时，通过其扫流而限制滤渣的积存。当叶轮转速高到一定程度时，带动悬浮液沿过滤面高速运动，使过滤面上不积存、或少积存滤渣。悬浮液由泵压送入过滤机的滤腔中；泵的压力是克服逐级增浓的悬浮液流道阻力的动力。悬浮液通道是，由于旋转叶轮外径小于固定滤板，悬浮液即母液通过此空间流向固定滤板，再从固定滤板中心与轴的环隙通过、流向下级旋转叶轮，一级又一级，逐渐浓缩，直至在渣液排出口排出。

目前的旋转式动态过滤机所采用的渣液排出端自动控制技术是，滤渣排出端常闭，悬浮液进入滤室，滤液连续排出，虑渣逐渐聚集在排出端，一定时间后，滤室中压力增大，扫流叶轮阻力增大，此时需打开滤渣排出端阀门，将滤渣排出。滤渣排出端阀门采用电动或气动，信号取自滤室腔内压力增大或叶轮轴扭矩增大的传感、或电机因阻力增大而电流增大时的传感反馈。但是，这种渣液排出端自动控制技术存在这样的问题：排出端阀门打开或关闭，需一定时间，打开、关闭后滤室中的过滤介质又需建立新的动态平衡，此时滤液浑浊，需一定时间才能转变清澈；阀及控制线路成本很高；堵塞故障风险大。而且，目前的旋转式动态过滤机旋转叶轮轴悬臂梁是单向支撑结构，优点虽然是便于安装一级又一级的叶轮、滤板，但缺点是单向支撑、悬臂端径向跳动，过滤介质易被叶轮破坏，并且不能尽可能的增加叶轮、滤板的级数及直径，降低了过滤效率。另外，过滤介质的选型原仅限于滤布，虽然旋转式动态过滤机选材更广，但其安装、清洗困难。并且，目前的旋转式动态过滤机成本高价格高，用户选择困难。

发明内容

本发明的第一个目的是针对现有技术中存在的上述缺陷，提供一种旋转式动态封闭过滤工艺。

本发明的第二个目的是提供一种实现上述工艺的旋转式动态封闭过滤装置。

本发明的第一个目的是通过如下的方案来实现的：该旋转式动态封闭过滤工艺包括如下顺序的步骤：

(1)将母液即待过滤的悬浮液自流或是通过泵送入到一个或是若干个并联的集液罐内；

(2)将集液罐中的母液通过输送泵压入过滤机的滤室，过滤液回用或是排放，渣液排出口常开，渣液则通过管路回流至集液罐中；

(3)将步骤(2)不断循环，渣液不断浓缩，直至过滤液零排放或极小量排放时，带动过滤机旋转叶轮的电动机和输送泵停止运转；

(4)将集液罐中的渣液排尽后重复步骤(1)，进入到如步骤(2)和步骤(3)所述的下一个过滤过程，如此循环。

在步骤(3)中，可采用在滤液排出口接一流量开关，流量开关与自动控制系统相连，当过滤液零排放或是极小量排放时，流量开关发出反馈信号，自动控制系统使输送泵和旋转叶轮电动机停止运转。

本发明的第二个目的是通过如下的技术方案来实现的：该旋转式动态封闭过滤装置，包括机座，若干个交替放置的旋转叶轮和固定滤板，带动旋转叶轮的电动机、皮带轮、皮带；固定滤板的中心有一孔，旋转叶轮的转轴从此孔穿过，孔与转轴间留有环隙，旋转叶轮与固定滤板间也留有间隙；过滤机一端设有一个进料口，另一端设有一个渣液排出口，下端设有若干滤液排出口；旋转叶轮的转轴两端均采用轴承支撑，一个或若干个并联的集液罐通过输送泵与进料口联通，渣液排出口通过管路与集液罐联通；滤液排出口连接有流量开关，流量开关与控制输送泵和电动机的自动控制系统相连。

更具体地说，所述固定滤板包括左右两块滤网衬板，两块滤网衬板由两块滤网夹持着安装在滤板座上，两块滤网由左外压环、左内压环、右外压环、右内压环通过螺钉固定在滤板座上，滤板座与滤板座之间通过密封件密封。

所述转轴两端与过滤机滤腔之间采用一个静环密封，静环通过螺钉安装在轴承座上，轴承座的盲孔内设有弹簧，静环与位于其滤腔侧的垫圈或旋转叶轮侧壁间采用密封件密封。

机体材料采用普通碳钢，与物料接触的部分采用喷塑处理。

本发明将旋转式动态过滤机的压力、扭矩、电机电流信号器等全取消，增加了中间槽即集液罐，渣液排出口阀门常开，变成了一个封闭的系统。中间槽内为一定量的母液即悬浮液，启动输送泵，母液进入动态过滤机后分成两部分，一为过滤后的滤液，清澈透明，回用或排放；另一为浓缩后的、含颗粒的渣液，通过排出端阀门及管道，返回中间槽。如此封闭循环，中间槽内的水越来越少，母液变得越来越浓，直至达到浓缩过滤工艺要求后，从中间槽内底部排出(或泵抽取)，移送下道工序，再进母液料，周而复始。此方法过滤，是以集液罐中的悬浮液多少为一过滤单元，由过滤机独立过滤变成一封闭循环系统过滤。集液罐的大小和多少由生产量需要而定，也可是水泥池，如果采用多个集液罐则并联。

本发明具有如下的优点：

(1)本发明采用封闭循环系统工艺方法，简单、可靠，过滤过程连续，过滤液清澈、中间无变化；从根本上解决了旋转式动态过滤机渣液排出端自动控制中时关、时闭、滤液变化、渣液排出端阀门不稳定等问题。

(2)因为此方法的采用，渣液不再囤积在动态过滤机的虑室中，而是在集液罐中，动态过滤机仅作过滤部分，其使用寿命大大提高，更便于其工业化的应用。

(3)因机体材料采用普通碳钢，以及取消了一些电气设备，致使设备成本降低，用户购买力增强。

(4)取消了传统的过滤机悬臂梁单向支撑，改成双向轴承支撑，使得叶轮及轴运转平稳，过滤介质不易破坏，内部扫流场稳定。

(5)过滤介质采用系统正面冲洗加反面化学液浸泡反清洗，使过滤介质冲洗容易。正面冲洗法是：关上动态过滤机的滤液排出口阀门，中间槽换成清洗水，清洗水从输送泵端进入，在渣液排出口排出，在叶轮的扫流下，过滤介质表面如同水冲洗地面一样，被冲洗干净。化学液浸泡反清洗法是：在某些悬浮液中，有些胶体类物(如蛋白质、絮状铝、镁化合物等)，动态过滤机长期运行，其过滤介质正面冲洗后，滤液流量仍不能恢复时，需配制能溶解胶体类的专用化学溶液；操作方法是：增加一高位清洗槽，内置专用化学清洗溶液，连接滤液排出口，关闭输送泵端，清洗液从滤液排出口进入，从渣液排出口缓慢排出，一至二小时后即可。

附图说明

图1是本发明的工艺原理连接关系示意图。

图2是本发明实施例的过滤机结构示意图。

图3是图1的左视图。

图4是图1的部分结构示意图。

图5是图1中的固定滤板结构示意图。

图6是图1中的转轴左端的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的描述。

参见图1，本发明的过滤工艺将原过滤机的渣液排出口阀门常闭改为常开，并与中间槽联通，滤液排出口设有流量开关，并与电控柜连接，输送泵和带动旋转叶轮运转的电机也与电控柜连接。首先将原液即待过滤的悬浮液或叫母液自流或是通过泵送入到中间槽即集液罐内；再将中间槽内的母液通过输送泵从进料口压入动态过滤机的滤室，过滤液回用或是排放，渣液则通过管路回流至中间槽内；中间槽内的母液不断循环过滤，渣液不断浓缩，直至过滤液零排放或极小量排放时，由流量开关将反馈信号传给电控柜，电控柜发出命令使电动机和输送泵停止运转；然后，将中间槽中的渣液排尽，重复上述过滤过程，如此循环。过滤机还连接有压力表和压力感应器，压力感应器与电控柜相连。渣液排出口阀门常开，第一次操作时需手动调节流量、压力大小，以后可不变动。

参见图2、图3和图4，本发明的旋转式动态封闭过滤装置，包括机座32，机座32的底部安装有减振安装橡胶脚33，机座32之上的过滤机内部是交替放置的旋转叶轮30和固定滤板29，带动旋转叶轮30旋转的的电动机34、皮带轮35、皮带36；固定滤板29的中心有一孔，旋转叶轮30的转轴2从此孔穿过，孔与转轴2间留有环隙，旋转叶轮30与固定滤板29间也留有间隙；过滤机的右端设有一个进料口37，左端设有一个渣液排出口38，下端设有滤液排出口。从图2和图4可见，旋转叶轮30的转轴2两端均采用轴承支撑。转轴2左端的左轴承座16通过内六角螺钉15安装在左支撑板25上，左轴承盖18通过内六角螺钉19安装在左轴承座16上，左轴承盖18与左轴承23之间设有调整环20，左轴承23的右边依次设有油封挡圈39、油封17、机械密封22。参见图6，转轴2左端与过滤机滤腔之间采用一个静环21密封，静环21通过螺钉40安装在左轴承座16上，左轴承座16的盲孔内设有弹簧41，静环21与位于其滤腔侧的垫圈27间采用密封件42密封，垫圈27由锁紧螺母26锁紧。参见图4，转轴2右端结构与转轴2左端的结构相似，其轴伸端通过平键9、螺钉10及皮带轮压板11安装有皮带轮35，右轴承盖5安装于右轴承座4上，油封端盖7通过内六角螺钉6安装于右轴承盖5上，油封端盖7通过轴套8套在转轴2上，右轴承的左端也设有油封挡圈3；转轴2右端与过滤机滤腔之间也采用一个静环12密封，静环12通过螺钉安装在右轴承座4上，右轴承座4的盲孔内设有弹簧，静环12与位于其滤腔侧的旋转叶轮侧壁间采用密封件密封，右轴承座4通过螺钉安装在右支撑板31上。转轴2上设有平键1，安装各旋转叶轮30。

参见图5，所述固定滤板29包括左右两块滤网衬板43，两块滤网衬板43由两块滤网44夹持着安装在滤板座45上，两块滤网44由左外压环46、左内压环47、右外压环48、右内压环49通过螺钉51固定在滤板座45上；结合图4，滤板座与滤板座之间通过密封件50密封，两端再由衬板14和衬板13夹持后，通过螺杆28和螺母24固定在左支撑板25和右支撑板31之间。

本发明的机体材料采用普通碳钢，与物料接触的部分采用喷塑处理。喷塑材料为高分子材料，费用校低(3mm厚度，400元人民币/每平方米左右)，比较现有过滤机成本降低一半以上，更提高了耐磨损、耐腐蚀度。如：在常温条件下，以100目的石英砂作为磨料，用不锈钢和聚氨酯做磨耗比较试验，结果聚氨酯的耐磨性高出不锈钢近20倍。与物料接触部份全采用工程塑料，强度、尺寸精度不好；以碳钢为基体，表面按用户产品要求而选不同工程塑料喷塑，再加工成型，强度、尺寸精度均可，易于满足用户要求。

Claims (6)

1.一种旋转式动态封闭过滤工艺，其特征在于包括如下顺序的步骤：

(1)将母液即待过滤的悬浮液自流或是通过泵送入到一个或是若干个并联的集液罐内；

(2)将集液罐中的母液通过输送泵压入过滤机的滤室，过滤液回用或是排放，渣液排出口常开，渣液则通过管路回流至集液罐中；

(3)将步骤(2)不断循环，渣液不断浓缩，直至过滤液零排放或极小量排放时，带动过滤机旋转叶轮的电动机和输送泵停止运转；

(4)将集液罐中的渣液排尽后，重复步骤(1)、步骤(2)和步骤(3)的过滤过程，如此循环。

2.根据权利要求1所述的旋转式动态封闭过滤工艺，其特征在于：在步骤(3)中，采用在滤液排出口接一流量开关，流量开关与自动控制系统相连，当过滤液零排放或是极小量排放时，流量开关发出反馈信号，自动控制系统使输送泵和旋转叶轮电动机停止运转。

3.一种实现如权利要求1所述工艺的旋转式动态封闭过滤装置，包括机座，若干个交替放置的旋转叶轮和固定滤板，带动旋转叶轮的电动机、皮带轮、皮带；固定滤板的中心有一孔，旋转叶轮的转轴从此孔穿过，孔与转轴间留有环隙，旋转叶轮与固定滤板间也留有间隙；过滤机一端设有一个进料口，另一端设有一个渣液排出口，下端设有若干滤液排出口；其特征在于：旋转叶轮的转轴两端均采用轴承支撑，一个或若干个并联的集液罐通过输送泵与进料口联通，渣液排出口通过管路与集液罐联通；滤液排出口连接有流量开关，流量开关与控制输送泵和电动机的自动控制系统相连。

4.根据权利要求3所述的旋转式动态封闭过滤装置，其特征在于：所述固定滤板包括左右两块滤网衬板，两块滤网衬板由两块滤网夹持着安装在滤板座上，两块滤网由左外压环、左内压环、右外压环、右内压环通过螺钉固定在滤板座上，滤板座与滤板座之间通过密封件密封。

5.根据权利要求3或4所述的旋转式动态封闭过滤装置，其特征在于：所述转轴两端与过滤机滤腔之间采用一个静环密封，静环通过螺钉安装在轴承座上，轴承座的盲孔内设有弹簧，静环与位于其滤腔侧的垫圈或旋转叶轮侧壁间采用密封件密封。

6.根据权利要求5所述的旋转式动态封闭过滤装置，其特征在于：机体材料采用普通碳钢，与物料接触的部分采用喷塑处理。

Images