CN102059015A - 一种层式过滤组件 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种层式过滤组件，本发明包括外筒体、内筒体和设置在外筒体和内筒体之间的多层过滤层，相邻过滤层之间有浓水层，所述的内筒体内腔为过滤液储腔，在外筒体上位于浓水层的上方设有浓水进口，在过滤层和浓水层的下方设有浓水储槽，所有过滤层的过滤液流道与过滤液储腔相通，所述有浓水层均与浓水储槽相通。本发明与筒式过滤组件相比，本发明浓水流道较短，在过滤过程中，浓水压降小，过滤效果好，并且过滤层采用双面滤布或过滤膜，过滤面积大，进一步的过高了过滤效果，而且过滤层制作比较简单。

Description

一种层式过滤组件

技术领域

本发明涉及一种分离器组件，特别涉及一种层式过滤组件。

背景技术

随着工业的不断革命和生活水平的不断提高，可持续发展战略的实施，人文生态环境要求越来越高，因此节约水资源，卫生用水，减少水污染是当代首要战略问题，因此能够解决工业污水、生活用水，工业生产环节用水的有用、有效过滤问题是永恒的研究主题。目前存在的过滤装置主要有膜分离装置、真空转鼓过滤机、带式过滤机、板框过滤机和介质过滤器等。

膜分离装置是以膜为分离介质，在膜两侧存在某种推动力(如：压力差、浓度差、电位差等)时，原料液组分选择性的透过膜，以达到分离、提纯的目的。

液体膜分离过程主要是指微滤、超滤、纳滤和反渗透过程。这些压力推动膜分离过程可用于溶液的净化、捉取、分离及浓缩。从微滤、超滤、纳滤和反渗透，被分离的分子或颗粒的尺寸越来越小，因此膜孔径必须越来越小，这也意味着膜的传质阻力增加，所以操作压力也是逐渐增大，以获得相似的通量。

总结膜分离技术是世界公认的科技含量高，应用广泛，发展前景光明的新型分离技术学科，液体膜分离过程是其它分离技术不能取代的，但是也应该看到膜分离技术不是万能的，其应用领域一直受到限制，分离技术要攻克的难题是1投资大，2保养维护难度大，3换膜组件周期短，4能耗高，5浓缩液无法处理，6膜组件的制造难度大，多数依赖进口，7对过滤液要求高。比如说在工业污水处理方面，现在普遍采用的处理技术，还是生化法处理技术，即使膜技术有所应用也只是画龙点睛的作用。在工业生产用水预处理方面，如软化水处理目前主要应用树脂交换法，在人们生活用水处理方面也不是膜处理法，面膜技术分离出的水质可以达到纯净水技术完全成熟，但是，为什么不能在上述三大领域广泛应用，只有一个简单明显的原因“成本高”而无数有志之士在膜分离技术应用工业污水方面投入了大量的财力和物力，虽然取得进展，但是，还没有成熟通用的工业污水物理机械处理法(膜为主的方法)技术方案处理工业污水。

真空转鼓过滤机是淀粉等行业的专用设备，主要有两种：一种是回收固体物质设备，如回收淀粉等物质，固液分离难度大；第二种是预涂机，要借助硅藻土、珍珠岩等材料作预涂剂，才能得到合格的过滤液，这样大大增加了过滤成本。从过滤成本和对过滤液过滤难度要求来看，其应用领域受到限制是现实的。

带式过滤机主要是工业污水等行业的除固作用，其主要作用是减少过滤液中的含固量，过滤液质量差，不能回用，只能等待进一步处理再排放。

板框过滤机应用领域较广，处理的过滤液质量可以满足不同的工艺生产需要，生产量和销售量很大，但它存在缺点也不容置疑，不能实现清洁生产，设备体积大，工程安装及占地面积庞大，使用费用高，包括耗能高、滤布更换周期短自动化操作难度高、投资大等。

介质过滤器(代表性的是砂滤器)是成本低、技术成熟、应用范围广、使用历史悠久的一种去除悬浮物的过滤器。其缺点是过滤效率低、过滤精度低、反冲洗耗水量大、次数高、易漏砂，普通小型化的砂缸使用周期短、操作难于控制、耗电较高，不论是砂缸还是砂池都是体积很大，因此工程占地面积大、工程安装复杂、工程造价庞大。

综上所述，随着工业科技的不断发展，不论是膜技术还是介质过滤器等，都暴露其不适用的缺点，必须改进提高，或者说要有创新的产品来取代它，这是发展的需要。

中国专利号200910258565.9公开了一种筒式过滤组件，所有浓水层及内筒体按从外到里的顺序依次首尾连通，外筒体上设有浓水进口，内筒体上设有浓水出口，浓水流道很长，在浓水的流动过程中，越往后过滤效率越低，影响整体的过滤效率，并且过滤层制作困难。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种过滤效率高的层式过滤组件。

为解决上述问题，本发明包括外筒体、内筒体和设置在外筒体和内筒体之间的多层过滤层，相邻过滤层之间有浓水层，所述的内筒体内腔为过滤液储腔，在外筒体上位于浓水层的上方设有浓水进口，在过滤层和浓水层的下方设有浓水储槽，所有过滤层的过滤液流道与过滤液储腔相通，所述有浓水层均与浓水储槽相通。

为了增大过滤面积，使每层过滤层双面都能过滤，所述的过滤层包括两层滤布或过滤膜和密封在两层滤布或过滤膜之间的网架，在过滤层中由网架支撑开的两层滤布或过滤膜之间形成所述过滤液流道，相邻过滤层之间夹有一层网架，相邻过滤层之间的网架支撑开的空间为浓水层。

为了使过滤层结构简单、制作方便，所述的过滤层和浓水层的结构形式为：在一个滤布或过滤膜制成的长袋的内外各放一块软性的网架，在内筒体上设有一排上下排列的孔，将长袋的袋口套在内筒体上，并使袋口罩在内筒体上的孔上，将长袋及其内外两块网架在内筒体的外圆柱面上缠绕而成。

为了使浓水均匀的进入各浓水层，并使经过滤的浓水经过过滤后能快速流入到浓水储腔，在外筒体上的浓水进口和浓水层之间设有密封板，密封板上密布有进水孔，在所有的浓水层与浓水储槽之间设有一层底网和一层密封环，底网的网孔大于网架的网孔，密封环上密布有进水孔。

为了适于不同浓水过滤的需要，所述过滤层中的网架和浓水层中的网架的厚度为0.1-5mm。

为了防止浓水进入过滤液储腔，所述的内筒体的外圆柱面上设有滤布或过滤膜。

为了提高应用范围，所述的过滤层的过滤精度为10-200μm、5-10μm、0.1-5μm、0.001-0.02μm、1Nm或0.1-1Nm。

为了便于清洗，所述的内筒体设有压缩空气进气管和清水反冲洗管，外筒体上设有压缩空气进气管。

为了减少能耗、有效的降低压降，所述的浓水层高度为500-2500mm。

为了提高过滤应用范围，适应高滤量排放，通量高于1000l/h.m²以上的需要，所述的过滤层装填密度为200m²/m³以上(m²/m³指每立米外筒体所装填的过滤层的面积)，过滤层中过滤液流道的宽度大于浓水层的流道宽度。

本发明的有益效果：本发明与筒式过滤组件相比，本发明浓水流道较短，在过滤过程中，浓水压降小，过滤效果好，并且过滤层采用双面滤布或过滤膜，过滤面积大，进一步的过高了过滤效果，而且过滤层制作比较简单。本发明(层式)与管式、板式、中空纤维式及卷式过滤组件相比，具有以下优点：

1、低耗：管式＞板式＞中空纤维式＞层式＞卷式；

板框＞＞介质滤器＞＞层式。

2、流速：管式＜板式＜中空纤维式＜层式＜卷式；

介质滤器＜＜板框机＜＜层式。

3、体积：管式＞＞板式＞层式＞中空纤维式＞卷式，单台有效过滤面积可以达到100m²以上，而外形尺寸，直径×高度＝550mm×1200mm，材质可用不锈钢，重量200kg。

4、系统成本：管式＞板式＞中空纤维式＞卷式，层式与卷式相当；板框式＞介质式，层式与介质滤器相当。

5、设计弹性：层式＞＞卷式＞板式＞管式＞中空纤维式。

6、易污堵性：中空纤维式＞＞卷式＞板式＞管式＞层式；

板框式＞介质式＞层式。

7、易清洗性：层式＞板式＞管式＞卷式＞中空纤维式；

层式＞介质式＞板框式。

附图说明

图1为发明的全剖结构示意图。

图中：1、支座，2、底板，3、法兰，4、外筒体，5、内筒体，6、网架，7、滤布或过滤膜，8、盖板Ⅰ，9、密封板，10、盖板Ⅱ，11、管口Ⅰ，12、密封环，13、环形垫板Ⅰ，14、管口Ⅱ，15、环形垫板Ⅱ，16、过滤液储腔，17、浓水储腔，18、管口Ⅲ。

具体实施方式

如图1所示的一种具体实施例，它包括支座1、底板2、法兰3、外筒体4、内筒体5、网架6、滤布或过滤膜7、盖板Ⅰ8、密封板9、盖板Ⅱ10、密封环12、环形垫板Ⅰ13和环形垫板Ⅱ15。

盖板Ⅰ8焊接外筒体4的上端，法兰3焊接在外筒体4的下端。盖板Ⅱ10焊接在内筒体5的上端，环形垫板Ⅰ13焊接在内筒体5的下端。内筒体5、盖板Ⅱ10、环形垫板Ⅰ13和密封板9设置在外筒体4中，外筒体4和内筒体5同轴设置。

底板2设置在多个支座1上，法兰3通过螺栓与底板2连接。内筒体5与底板2之间夹有一件与环形垫板Ⅰ13相同尺寸的环形垫板Ⅱ15，底板2、环形垫板Ⅰ13和环形垫板Ⅱ15的中心开有与内筒体内腔相通的孔，环形垫板Ⅰ13、环形垫板Ⅱ15和底板2之间通过螺栓连接，环形垫板Ⅰ13、环形垫板Ⅱ15和底板2上的孔形成一个管口Ⅱ14，管口Ⅱ14上用于接一个多管口管体，该管体各个管口分别用于接压缩空气管、过滤液排管、清水反冲洗管和压力表。盖板Ⅱ10与密封板9螺栓连接，密封板9上密布有进水孔，密封板9与外筒体4之间有间隙。外筒体4内位于法兰3和环形垫板Ⅱ15之间的位置设有密封环12。内筒体5上开有一排上下排列的孔，内筒体5的外圆柱面套有一层滤布或过滤膜，该层滤布或过滤膜的上下两端分别由密封板9和密封环12压紧。密封板9、密封环12、内筒体5和外筒体4之间环形空间内填充有多层在外筒体4径向排列的过滤层。内筒体5的内腔为过滤液储腔16，管口Ⅱ14与过滤液储腔16相通，密封环12、底板2和环形垫板Ⅱ15围成的环形空间为浓水储腔17。底板2上设与浓水储腔17相通的管口Ⅲ18，管口Ⅲ18上用于接一个多管口管体，该管体的各个管口分别用于接浓水排管、浓水循环出水管和反冲洗浓水排管。盖板Ⅰ8上设有与填充过滤层的环形空间相通的管口Ⅰ11，管口Ⅰ11上用于接一个多管口管体，该管体的各个管口分别用于接浓水进管、压力表和压缩空气管。

过滤层包括两层滤布或过滤膜7和密封在两层滤布或过滤膜7之间的网架6，在过滤层中由网架6支撑开的两层滤布或过滤膜7之间形成过滤液流道，相邻过滤层之间夹有一层网架6，使得相邻过滤层之间形成浓水层，密封环12和浓水层之间设一层网架，该网架的网孔大于浓水层中的网架的网孔，密封环12上密布有进水孔，使得每层浓水层均与浓水储腔17连通，每层过滤层内的过滤液流道均与过滤液储腔16相通。

过滤层和浓水层可以是以下结构形式：在一个滤布或过滤膜7制成的长袋的内外各放一块软性的网架6，将长袋的袋口套在内筒体5上，并使袋口罩在内筒体5上的上下排列的孔上，将长袋及其内外两块网架6在内筒体5的外圆柱面上缠绕而成。

为了适应高含量悬浮物料液的过滤，所述的浓水层流道宽度2mm以上，支撑网架采用特制大网眼对料液阻碍小，采用低速错流过滤或死端过滤，实现超滤过滤效果，过滤液的透光率达80％以上，可代替板框压滤机使用，但是不用打开机器可以排杂。

使用方法：将接在管口Ⅰ11上的浓水进管通过泵与待处理水(即浓水)供水池连接，快速流动的浓水通过密封板9同时进入所有的浓水层，通过浓水层流入浓水储腔17与浓水供水池相连，形成浓水的循环路径。过滤层过滤出的过滤液进入到过滤液储槽腔16，并通过可通过管口Ⅱ14上的过滤液排管输送到用水点。

使用一段时间后，从管口Ⅰ11上的压缩空气管通入高压空气，使得浓水在各浓水层中产生湍流，可清洗浓水层网架6及各过滤层的滤布或过滤膜。也可以从管口Ⅱ14上的压缩空气管通高压空气清洗各过滤层的滤布或过滤膜，从管口Ⅱ14上的清水反冲洗管中通入纯水，对各过滤层的滤布或过滤膜进行反洗。覆在滤布或过滤膜表面，浓水层网架上的杂质可随浓水进入浓水储腔17，并通过管口Ⅲ18上的浓水排管排掉。

Claims (10)

1.一种层式过滤组件，包括外筒体、内筒体和设置在外筒体和内筒体之间的多层过滤层，相邻过滤层之间有浓水层，其特征在于：所述的内筒体内腔为过滤液储腔，在外筒体上位于浓水层的上方设有浓水进口，在过滤层和浓水层的下方设有浓水储槽，所有过滤层的过滤液流道与过滤液储腔相通，所述有浓水层均与浓水储槽相通。

2.根据权利要求1所述的层式过滤组件，其特征在于：所述的过滤层包括两层滤布或过滤膜和密封在两层滤布或过滤膜之间的网架，在过滤层中由网架支撑开的两层滤布或过滤膜之间形成所述过滤液流道，相邻过滤层之间夹有一层网架，相邻过滤层之间的网架支撑开的空间为浓水层。

3.根据权利要求2所述的层式过滤组件，其特征在于：所述的过滤层和浓水层的结构形式为：在一个滤布或过滤膜制成的长袋的内外各放一块软性的网架，在内筒体上设有一排上下排列的孔，将长袋的袋口套在内筒体上，并使袋口罩在内筒体上的孔上，将长袋及其内外两块网架在内筒体的外圆柱面上缠绕而成。

4.根据权利要求3所述的层式过滤组件，其特征在于：在外筒体上的浓水进口和浓水层之间设有密封板，密封板上密布有进水孔，在所有的浓水层与浓水储槽之间设有一层底网和一层密封环，底网的网孔大于网架的网孔，密封环上密布有进水孔。

5.根据权利要求3所述的层式过滤组件，其特征在于：所述过滤层中的网架和浓水层中的网架的厚度为0.1-5mm。

6.根据权利要求1-5中任何一项所述的层式过滤组件，其特征在于：所述的内筒体的外圆柱面上设有滤布或过滤膜。

7.根据权利要求6所述的层式过滤组件，其特征在于：所述的过滤层的过滤精度为10-200μm、5-10μm、0.1-5μm、0.001-0.02μm、1Nm或0.1-1Nm。

8.根据权利要求6所述的层式过滤组件，其特征在于：所述的内筒体设有压缩空气进气管和清水反冲洗管，外筒体上设有压缩空气进气管。

9.根据权利要求6所述的层式过滤组件，其特征在于：所述的浓水层高度为500-2500mm。

10.根据权利要求6所述的层式过滤组件，其特征在于：所述的过滤层装填密度为200m²/m³以上，过滤层中过滤液流道的宽度大于浓水层的流道宽度。