CN101982216A - 过滤器的反冲洗方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种过滤器的反冲洗方法，解决了以往过滤器反冲洗效率不高的问题，具体方法是在过滤器内设置旋流腔、集水腔、过滤介质收集输送腔及卸料腔，使得混合液流经旋流腔后产生强离心分离作用力，作用力的结果不仅对过滤介质施加了搓洗力，同时使过滤介质与油及悬浮杂质可经过各自的通道实现有效分离，即油及悬浮杂质经集水腔排出罐外，清洗后的过滤介质经收集输送腔及卸料腔有序送回罐内，如此循环往复，达到彻底清洗过滤介质的目的；本发明还同时提供了可实现该方法的装置。

Description

过滤器的反冲洗方法及装置

技术领域

本发明涉及一种过滤器的反冲洗方法及含油污水过滤设备，具体是一种对过滤介质具有搓洗和分离双重功能的反冲洗方法和装置。

背景技术

核桃壳过滤器是以亲油物质核桃壳为过滤介质来去除含油污水中油类和悬浮物的装置。因其具有滤速高、截污能力强和水洗强度低等优点，上世纪80年代中后期被油田广泛应用。过滤器内填充的核桃壳经过一段时间运行后，介质间的空隙及其表面被油类和悬浮物所饱和，为重新恢复其过滤性能，需要定期对核桃壳介质进行反冲洗再生。传统方法主要采用机械搅拌反冲洗来强化核桃壳表面的搓洗作用，使黏附的油类从核桃壳表面有效脱附。在反冲洗水和搅拌器的作用下会导致本来质轻的核桃壳在罐内上下翻腾，翻腾的核桃壳进而会包堵出水筛管，使反冲洗憋压，反冲洗流量减小，导致核桃壳介质得不到有效清洗，这样极大地限制了核桃壳过滤器过滤性能的发挥。

发明内容

本发明的目的是提供一种过滤器的反冲洗方法，同时提供一种反冲洗时具有搓洗及分离双重功能的过滤器。

为实现上述发明目的，对过滤器进行反冲洗的方法是：

a、在过滤器内设旋流腔，混合液流经旋流腔时被迫进行旋转运动，从而产生对过滤介质进行搓洗及对混合液进行离心分离的作用力；

b、在过滤器内设集水腔及过滤介质收集输送腔，使离心分离后的油及悬浮物被收集到集水腔后排放，分离出的过滤介质被集聚到过滤介质收集输送腔；

c、在过滤器内设卸料腔，使过滤介质收集输送腔内的过滤介质被送回罐内。

可实现上述反冲洗方法的过滤器，包括罐体及搓洗分离装置 ，其中罐体的底部设置反冲洗配水系统及反冲洗进水口，上部设置电机，罐体的侧壁设置进水口，所述搓洗分离装置包括集水输送机构、旋流分离机构、过滤介质输送机构及卸料机构，这些机构内对应设有集水腔、旋流腔、过滤介质收集输送腔及卸料腔。

所述集水输送机构包括集水圆筒，圆筒内形成集水腔，集水圆筒的上下沿分别与电机及罐体上口同心、法兰连接，电机的输出轴穿过集水圆筒顶壁与穿过集水圆筒底壁的轴通过联轴器连接在一起，轴的下部加工为外螺纹，集水圆筒的侧壁设有排水口。

所述旋流分离机构包括外圆管及内圆管，外圆管分为三段，分别为大径段、缩径段及小径段，外圆管上沿与集水圆筒底壁固定连接，外圆管上部沿管壁均布有混合液入口；内圆管的上沿焊接在集水圆筒的底壁上，内圆管与集水腔相通，下口敞开；固定后的内、外圆管与轴同心，大径段外圆管长度大于内圆管长度；大径段外圆管与内圆管之间的环形空间内插入螺旋带状的导翼并将其点焊固定在内圆管上，导翼、大径段外圆管及内圆管围成旋流腔。

所述过滤介质输送机构包括缩径段外圆管、小径段外圆管及固定在轴上且位于小径段外圆管内的输送螺旋，缩颈段及小径段外圆管围成过滤介质收集输送腔。

所述卸料机构包括两端敞口、直径相同的上、下圆筒，上、下圆筒围成卸料腔，上、下两圆筒间法兰连接，上圆筒的上沿与小径段外圆管下沿焊接在一起，上、下两圆筒内分别设置有交替开关的上、下闸门。

所述上、下闸门的结构相同，分别包括固定缺口圆盘及活动缺口圆盘，上、下固定缺口圆盘的周边分别焊接在上、下圆筒的内壁上，活动缺口圆盘位于固定缺口圆盘的下面，并通过螺母固定在轴上。

本发明过滤器的具体工作原理是：反冲洗水经配水系统进入罐体，核桃壳介质截流的油类及其介质本身随反冲洗水悬浮起来，形成油类、核桃壳和反冲洗水的混合液，随着反冲洗水的不断加入，混合液的液面不断上升，当混合液液面达到罐体顶部后，从混合液入口进入旋流腔，旋流腔内设置的导翼形成了混合液运动的螺旋型通道，混合液流经螺旋型通道时被迫进行强旋转运动。由于核桃壳和水的惯性不同，强旋转运动的结果是产生了水和核桃壳间的剪切作用力并加强了核桃壳颗粒间的碰撞，即产生了搓洗的效果，从而使核桃壳的表面得以有效清洗。同时强旋转运动产生的离心力可有效分离流出导翼后的混合液，密度较小的反冲洗废物（油及悬浮物）被推向内部形成内旋流，经内圆管和集水腔后从排水口排除罐外，而密度比水重的核桃壳被推向旋流腔外壁形成外旋流，在重力作用下沿着旋流腔外壁沉降至收集输送腔，为防止核桃壳在收集输送腔内堆积，输送螺旋随轴旋转把收集输送腔内集聚的核桃壳输送至卸料腔；进入卸料腔内的核桃壳随着上、下闸门的交替开合被送回至罐体内，达到既回收核桃壳，同时又排除反冲洗废水的目的。

本发明方法及过滤器具有如下有益效果：

1）导翼与内外管间围成的旋流腔，使混合液产生强旋转运动，形成强剪切力，对过滤介质的包裹物产生强烈的搓洗作用；

2）旋流腔对混合液产生强大的离心分离作用，从而使过滤介质与油类等杂质有效分离；

3）过滤介质中截流的油类杂质被分离后高效地排除过滤器外，需要反冲洗水量少； 

4）输送螺旋和活动缺口圆盘同频率高速旋转，对即将离开卸料腔的过滤介质产生了一定的推力，使过滤介质呈喷射状发出，消除罐内死角，反冲洗彻底；

5）搓洗分离装置的混合液入口位于罐体最高点，有利于排除罐顶浮油。

附图说明

图1本发明过滤器的结构示意图。

图1中：罐体1 ；搓洗分离装置2；电机3；联轴器4；进水口5；反冲洗配水系统6；反冲洗进水口7；人孔8；集水圆筒2-1；排水口2-2；外圆管2-3；内圆管2-4；导翼2-5；输送螺旋2-6；轴2-7；卸料机构2-8。

图2外圆管的结构示意图。

图2中：大径段2-3-1；缩径段2-3-2；小径段2-3-3；混合液入口2-3-4。

图3导翼结构示意图。

图4 输送螺旋结构示意图。

图5 卸料装置结构示意图。

图5中：上圆筒2-8-1、下圆筒2-8-2、法兰2-8-3、上闸门2-8-4、下闸门2-8-5、固定缺口圆盘2-8-6、活动缺口圆盘2-8-7、螺母2-8-8。

图6缺口圆盘示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明：

由图1所示，本申请的过滤器，包括罐体1 及搓洗分离装置2 ，其中罐体1的底部设置反冲洗配水系统6及反冲洗进水口7，上部设置电机3，罐体1的侧壁设置进水口5及人孔8，本申请的罐体1结构与普通过滤器的罐体结构是相同的。

本申请的发明点是在罐体1内设置了搓洗分离装置2，该搓洗分离装置2包括集水圆筒2-1、外圆管2-3、内圆管2-4、导翼2-5、输送螺旋2-6、轴2-7及卸料机构2-8，其中集水圆筒2-1内形成集水腔，集水圆筒2-1的上下沿分别加工为法兰盘结构，上沿与电机3同心、法兰连接，下沿与罐体1上口同心、法兰连接，集水腔内电机3的输出轴穿过集水圆筒顶壁与穿过集水圆筒底壁的轴2-7通过联轴器4连接在一起，其中轴2-7的下部加工为外螺纹，集水圆筒的侧壁设有排水口2-2。

由图2所示，外圆管2-3 分为三段，分别为大径段2-3-1、缩径段2-3-2及小径段2-3-3，此三段外圆管可以加工为一体结构，也可分别加工然后焊接在一起，外圆管上沿加工设有法兰盘结构，与集水圆筒底壁螺纹连接，连接后的外圆管与轴同心，或将外圆管的上沿直接焊接在集水筒底壁上，外圆管上部沿管壁均布若干个混合液入口2-3-4。

内圆管2-4的上沿焊接在集水圆筒2-1的底壁上，连接后的内圆管与轴同心，内圆管与集水腔相通，下口敞开；大径段外圆管2-3-1长度大于内圆管2-4长度；大径段外圆管与内圆管之间的环形空间内插入导翼2-5并将其点焊固定在内圆管上，导翼2-5的结构如图3所示，为螺旋带状，这样导翼2-5、大径段外圆管2-3-1及内圆管2-4共同形成了一个旋流腔； 缩径段外圆管2-3-2及小径段外圆管2-3-3共同围成了过滤介质的收集输送腔；小径段外圆管2-3-3内插入输送螺旋2-6并将其点焊固定在轴2-7上，输送螺旋的结构如图4所示。

由图5所示，卸料机构2-8包括两端敞口、直径相同的上圆筒2-8-1及下圆筒2-8-2，上、下圆筒分别形成了上、下卸料腔，上、下两圆筒通过法兰2-8-3连接在一起，上圆筒2-8-1的上沿与小径段外圆管2-3-3下沿焊接在一起，上、下两圆筒内分别设置有上闸门2-8-4及下闸门2-8-5，上、下闸门的结构相同、交替开关，所述闸门包括固定缺口圆盘2-8-6及活动缺口圆盘2-8-7，其中固定及活动缺口圆盘的结构及形状相同，具体见图6，上、下固定缺口圆盘2-8-6的周边分别焊接在上、下圆筒的内壁上，活动缺口圆盘2-8-7位于固定缺口圆盘2-8-6的下面，并通过螺母2-8-8固定在轴2-7上。 

搓洗分离装置2 的装配方法：

集水圆筒2-1的上沿与电机3法兰连接，输送螺旋2-6和轴2-7预制为组合体，导翼2-5与内圆管2-4预制为组合体，在轴2-7上套好内圆管2-4，轴2-7通过联轴器4与电机输出轴连接；将内圆管2-4及外圆管2-3上沿分别固定在集水圆筒2-1底壁上，上、下固定缺口圆盘2-8-6点焊固定在上、下圆筒内；将上圆筒2-8-1与外圆管2-3的下沿焊接在一起，轴2-7末端依次穿过上固定缺口圆盘及上活动缺口圆盘中心，拧上螺母2-8-8后使活动缺口圆盘固定在轴2-7上；然后将下圆筒2-8-2与上圆筒2-8-1法兰连接在一起，再用同样的办法安装下活动缺口圆盘；最后将集水圆筒2-1的下沿与罐体1法兰连接在一起。

本申请的集搓洗及分离功能于一体的过滤器，对过滤介质进行反冲洗时的工作工程：

反冲洗水由反冲洗进水口7进入，经配水系统6分配后均匀进入罐体1，反冲洗水夹带核桃壳和油污流动到罐体1顶部时从混合液入口2-3进入搓洗分离装置2的旋流腔，在腔内导翼2-5作用下迫使混合液进行强旋转运动，强旋转运动的结果使水在核桃壳表面产生较强的搓洗力，同时对混合液施加了强离心分离作用力，离心分离的结果是混合液中的油及悬浮物被推向内部形成内旋流，同时在内旋流的中心产生负压，负压使得内旋流体沿着内圆管2-4向上进入集水腔后从排水口2-2排出罐外；而核桃壳颗粒在离心力作用下被推向旋流腔外壁形成外旋流，在重力作用下沿着旋流腔外壁沉降至收集输送腔内；电机3通过轴带动输送螺旋2-9旋转，把收集输送腔内集聚的核桃壳输送至上卸料腔，上卸料腔内的上闸打开时，下卸料腔内的下闸关闭，上、下闸交替开关，确保搓洗分离装置2下部时刻保持密闭的同时又可以把收集输送腔内的核桃壳不断的送回至罐体1内。 

本发明虽以核桃壳过滤器为例进行说明，但需要注意的是，本发明的方法并不限于应用于核桃壳过滤器。

Claims (7)

1.一种对过滤器进行反冲洗的方法，具体的是：

a、在过滤器内设旋流腔，混合液流经旋流腔时被迫进行旋转运动，从而产生对过滤介质进行搓洗及对混合液进行离心分离的作用力；

b、在过滤器内设集水腔及过滤介质收集输送腔，使离心分离后的悬浮杂质被收集到集水腔后排放，分离出的过滤介质被集结到过滤介质收集输送腔中；

c、在过滤器内设卸料腔，使过滤介质收集输送腔内的过滤介质被送回罐内。

2.可实现上述反冲洗方法的过滤器，包括罐体及搓洗分离装置 ，其中罐体的底部设置反冲洗配水系统及反冲洗进水口，上部设置电机，罐体的侧壁设置进水口，其特征在于：所述搓洗分离装置包括集水输送机构、旋流分离机构、过滤介质输送机构及卸料机构，这些机构内对应设有集水腔、旋流腔、过滤介质收集输送腔及卸料腔。

3.根据权利要求2所述的过滤器，其特征在于：所述集水输送机构包括集水圆筒，圆筒内形成集水腔，集水圆筒的上下沿分别与电机及罐体上口同心、法兰连接，电机的输出轴穿过集水圆筒顶壁与穿过集水圆筒底壁的轴通过联轴器连接在一起，轴的下部加工为外螺纹，集水圆筒的侧壁设有排水口。

4.根据权利要求3所述的过滤器，其特征在于：所述旋流分离机构包括外圆管及内圆管，外圆管分为三段，分别为大径段、缩径段及小径段，外圆管上沿与集水圆筒底壁固定连接，外圆管上部沿管壁均布有混合液入口；内圆管的上沿焊接在集水圆筒的底壁上，内圆管与集水腔相通，下口敞开；固定后的内、外圆管与轴同心，大径段外圆管长度大于内圆管长度；大径段外圆管与内圆管之间的环形空间内插入螺旋带状的导翼并将其点焊固定在内圆管上，导翼、大径段外圆管及内圆管围成旋流腔。

5.根据权利要求4所述的过滤器，其特征在于：所述介质输送机构包括缩径段外圆管、小径段外圆管及固定在轴上且位于小径段外圆管内的输送螺旋，缩颈段及小径段外圆管围成过滤介质收集输送腔。

6.根据权利要求5所述的过滤器，其特征在于：卸料机构包括两端敞口、直径相同的上、下圆筒，上、下圆筒围成卸料腔，上、下两圆筒间法兰连接，上圆筒的上沿与小径段外圆管下沿焊接在一起，上、下两圆筒内分别设置有交替开关的上、下闸门。

7.根据权利要求6所述的过滤器，其特征在于：所述上、下闸门的结构相同，分别包括固定缺口圆盘及活动缺口圆盘，上、下固定缺口圆盘的周边分别焊接在上、下圆筒的内壁上，活动缺口圆盘位于固定缺口圆盘的下面，并通过螺母固定在轴上。

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