CN102500165A - 一种具有反冲再生功能的复合精密过滤介质及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有反冲再生功能的复合精密过滤介质及其应用，所述的复合精密过滤介质包括刚性过滤衬板和柔性过滤介质，所述的柔性过滤介质的两面设置具有孔或缝隙的刚性过滤衬板，柔性过滤介质与至少一面的刚性过滤衬板密封配合。所述的具有反冲再生功能的复合精密过滤介质制备成的过滤组件在液体和气体过滤设备中的应用。本发明采用复合方式为柔性过滤介质增加了刚性承载物，在保证了介质的过滤精度同时，提高了柔性过滤介质的强度，从而使其受压更为均匀。本发明的过滤介质适应于双面过滤或反冲清洗，同时可以在液体中承担双面分散空气为微小气泡，不易阻塞。与现有技术相比，同时满足了。结构更筒单，易于制造，成本较低，提高了适用范围。

Description

一种具有反冲再生功能的复合精密过滤介质及其应用

技术领域

本发明属于过滤设备技术领域，具体涉及一种过滤精度更高、可双面过滤，具有反冲再生功能的复合精密过滤介质及其应用。

背景技术

过滤分离是对液体、固体或气体混合相进行分离、纯化或成分富集的一门多学科交叉的新兴边缘学科。其技术核心在于其所使用的过滤介质。现有技术中的过滤介质一般分为刚性和柔性两种，这两类介质多为单独使用或者在过滤设备中配合使用。柔性过滤介质最具有代表性的为微滤或超滤所使用的过滤膜，以及各种纤维滤布或金属丝制的滤网等。该类介质的特点是滤孔的精度高，孔径可以制备的更小，成型性好，可适应不同形状的过滤组件。但是该类介质的强度低，无论是过滤还是反冲洗时，其耐受度都是很有限的，而且一般只能进行单面过滤。刚性过滤介质包括烧结而成的陶瓷或金属过滤介质等，以及塑料或金属制成的过滤孔板或过滤网，孔隙可为1～2500微米。其特点是可承受的压力大，反冲洗方便，可以双面过滤。但是其成型性较柔性介质差，而且可制造的可靠孔隙最小仅为几百微米，很难满足高过滤精度的要求，而制造孔隙在50微米以下的刚性过滤介质，其有效滤孔较少，介质本身的厚度大，也导致过滤压力的损失大，制造困难，成本高。以往软性过滤介质与硬质过滤介质复合使用的形式有两种，1，复合介质管式膜组件是将柔性和刚性过滤介质使用物质化学涂膜方式组合使用，但是制造工艺复杂，而且反冲洗时是由膜来单独承受压力，承受压力有限，从而影响其使用寿命。2，盘式及简式过滤设备使用单面衬板加密封压条的机械复合方式组合使用，过滤与反冲时软质过滤介质二面承受压力能力不均衡，成型有限，反冲洗结构复杂，反冲时压力受限，密封部位多，对滤布拉伸强度要求高，组件中单块滤布布置面积受限于其拉伸强度，设备可安置使用点少，只有负压过滤一种形式，设备制造安装复杂困难，检修更换软质滤布工作烦杂，必须停机进行。

因此，开发一种过滤精度高、成型性好、适用于正压和负压形式的多种过滤设备使用和多种过滤环境的具有多种用途的过滤介质，对于推动过滤及相关技术的发展是非常必要的。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种过滤精度更高、制备过滤组件更易于成型、可双面过滤的具有反冲再生功能的复合精密过滤介质；本发明的另一目的在于提供上述复合精密过滤介质在液体和气体过滤设备中的应用。

本发明的第一目的是这样实现的，包括刚性过滤衬板和柔性过滤介质，所述的柔性过滤介质的两面设置具有孔或缝隙的刚性过滤衬板，柔性过滤介质与至少一面的刚性过滤衬板密封配合。

发明的第二目的是这样的实现的，具有反冲再生功能的复合精密过滤介质制备成的过滤组件在液体和气体过滤设备中的应用。

本发明采用复合方式为柔性过滤介质增加了刚性承载物，在保证了介质的过滤精度同时，提高了柔性过滤介质的强度，从而使其受压更为均匀。本发明的过滤组件可直接适应于双面过滤或反冲清洗，同时可以在液体中承担双面分散空气为微小气泡，不易阻塞。与现有技术相比，同时满足了过滤精度和刚性条件。结构更筒单，易于制造，成本较低，可根据过滤组件的需要制成不同的形状，提高了其适用范围。

附图说明

图1为本发明单板式复合精密过滤介质的结构示意图；

图2为本发明单板式复合精密过滤介质的立体结构示意图(截图)；

图3为本发明单板式复合精密过滤介质与箱体配合制备的箱式结构过滤组件示意图；

图4为本发明筒状过滤介质与管状材料配合制备的内滤管过滤组件示意图；

图5为本发明过滤介质制备的袋状单空腔抽滤管结构过滤组件示意图；

图6为本发明过滤介质制备的盘式结构过滤组件示意图；

图中：1-刚性过滤衬板；2-柔性过滤介质；3-密封垫；4-扣件；5-压力腔；6-水泵或风机。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明，但不以任何方式对本发明加以限制，基于本发明教导所作的任何变更或改进，均属于本发明的保护范围。

如图1、图2所示，包括刚性过滤衬板1和柔性过滤介质2，所述的柔性过滤介质2的两面设置具有孔或缝隙的刚性过滤衬板1，柔性过滤介质2与至少一面的刚性过滤衬板1密封配合。

所述的刚性过滤衬板1的孔径或缝隙一般不大于5000μm。

所述的柔性过滤介质2的孔径不大于100μm。

所述的刚性过滤护板1为通过扣件4、密封垫3组合而成的板式或管式结构，

所述的柔性过滤介质2敷设于二块刚性过滤护板1形成的间隙内。至少完全覆盖覆盖密封一块的刚性过滤衬板(1)的全部孔隙。

根据权利要求1或2所述的固定对称配合的二块刚性过滤衬板(1)为通过扣件(4)、密封垫(3)组合固定。二块刚性过滤衬板之间的间隙距离为为2～20毫米。

所述的刚性过滤护板1的孔径或缝隙间距为0.2～5mm。

所述的刚性过滤护板1为耐受压力为0.1～5kg/cm²的耐腐蚀硬质材料。

所述的扣件4为螺丝、支撑弹簧、压力支撑件或管件套箍。

所述的密封垫3为橡胶或硅胶密封垫。

所述的具有反冲再生功能的复合精密过滤介质制备成的过滤组件在液体和气体过滤设备中的应用。

本发明的工作原理

本发明采用复合方式为柔性过滤介质2的两面增加了硬质承载物，柔性过滤介质二块衬板间可有一定活动空间，能保证在压力下完全粘合在任一块衬板上，在柔性过滤介质2保证过滤精度的同时，衬板提高了柔性过滤介质2的抗压强度，而且使其正反两面承压能力相等，更为柔性过滤介质2的过滤压力均匀分散到衬板上，没有应力集中点，对柔性过滤介质2的拉伸力要求降低，平板式组件面积不受柔性过滤介质2的拉伸强度限制。可将我们的平板式过滤介质与其它材料配合制成箱式，盘式等形状的过滤组件使用，密封位置可成倍减少。还可将平板式过滤介介质卷为管式，与其它材料配合制成袋状抽滤管式和内滤管式组件，本发明的过滤介质制备的所有过滤组件可直接适应于双面过滤或反冲清洗，同时可以在液体中承担双面分散空气为微小气泡，不易阻塞。本发明采用机械复合的方式，如通过密封垫3和扣件4密封固定即可实现本发明的过滤介质。通过更换不同的软性过滤介质，就可改变过滤精度或过滤物质的品种，因此本发明的复合过滤介质不但易于制造，密封部位少，便于更换柔性过滤介质；与现有技术中刚性或柔性过滤介质相比，复合过滤介质大大提高了适用范围。

本发明所述的复合精密过滤介质可以制成任意形状的过滤组件，适用多种过滤设备，衬板周边无孔隙位置，可以是衬板本身具有的，也可以是衬板连接的其它的无孔隙材料。柔性过滤介质2可以是各种滤布、滤网和滤膜，其范围可涵盖所有软质过滤介质。

实施例1

如图3所示，用本发明的单板式复合精密过滤介质与箱体配合制备的箱式结构过滤组件，适用于双空腔正压类似沙滤罐的可清诜过滤设备，如果制成开项盖的箱式结构过滤组件，可适用于移动晕过滤池，斜板振动过滤筛等可外清洗低压双空腔过滤设备、平板浪湧过滤富集设备等过滤设备。以平面型富集蓝藻设备为例，在较低过滤压力下过滤、富集蓝藻，为了不粘藻，过滤组件采用孔径为50微米的聚丙烯滤布作为柔性过滤介质2。复合过滤介质制备的过滤组件安置在蓝藻水的水面以下，利用波浪水位压差即可富集蓝藻。采用本发明的具有反冲再生功能的复合精密过滤组件制备的过滤组件，设备富集蓝藻的浓度高于其它水体的蓝藻浓度十几倍，过滤精度更高，而且抽出打捞过程要比捞藻船能耗节约10倍以上。过滤组件可以自动反冲清洗，避免了传统拦藻网过滤集藻设备方式存在滤布不能清洗，阻塞失效的问题。无顶盖箱体结构过滤组件平置于水平，可使过滤组件的可安置面积的空间大大增加，能大幅提高了滤藻能力和效率。使用板状结构过滤组件代替传统移动罩式过滤池等设备的沙过滤介质，过滤精密度可以更高，与用沙做过滤介质相比滤布介质过滤水头损失小，介质清洗快速、彻底，设备更为轻型化。

实施例2

如图4所示，用本发明的复合精密过滤介质制备的内滤管结构过滤组件，适用于正压管双腔式的过滤组件，比平板式过滤组件的密封位置减少了二条边。以单空腔套管式过滤组件为例，如超滤管。用本发明所述的具有反冲再生功能的复合精密过滤组件代替单纯的纤维超滤膜，其中的柔性过滤介质2为涂膜滤布，不但可以保证同样的过滤精度，同时，可以适应更大的反冲洗压力，大大提高了反冲洗效果。

实施例3

如图5所示，用本发明的复合精密过滤介质制备的袋状抽滤管式结构的过滤组件，适用于单腔式的抽滤过滤组件，仅有一条边的密封位置，如抽滤管，采用本发明所述的具有反冲再生功能的复合精密过滤组件代替传统的硬质冲孔或割缝管过滤介质组件，过滤精密度最高可比传统的硬质真空抽滤管高出上千倍。多个本结构组件软连接并联，可制作成为多管腔式过滤装置，检测更换软性过滤介质简单，可不停机维修，可起到类似MBR(固液分离型膜-生物反应器)、AMBR(曝气膜-生物反应器)、EMBR(萃取膜-生物反应器)等形式的设备使用的功能。

实施例4

如图6所示，用本发明的复合精密过滤介质制备的盘式结构过滤组件，可以在单位体积中布置大面积的过滤介质，采用本发明的双面衬板式结构的具有反冲再生功能的复合精密过滤组件，改变了原有过滤组件为单个多孔衬板复合柔性过滤介质2的结构，避免了反冲洗时对柔性过滤介质2造成的压力不均衡，导致密封部位多，对滤布拉伸力要求高，更换滤布较复杂的问题。

实施例5

以实施例3中的采用抽滤管式结构过滤组件制备成双滤管或多根滤管并列的多空腔抽滤管过滤设备，将其应用于传统间歇式曝气池污水处理设施中，类似MBR过滤设备的效能；多空腔抽滤管过滤设备过滤面积大，安装方便，使用曝气气泡清洗过滤管，还可以使用传统MBR所不具备的反冲清洗方式对滤管清洗，滤管也方便其它各种清洗方式及动态过滤的方式来提高设备的过滤水通量。可根据需要制备成不同尺寸和形状的过滤组件，依据通水量确定腔数。在污水处理池中的水下环境中任意位置设置过滤组件，多管可采用软管并联连接多管，可单独关闭一个单管，不影响整个过滤设备的连续工作，能将单管取出检修和更换柔性过滤介质，扩大了传统抽滤管设备的应用领域。

实施例6

以图4所示的内滤管式结构过滤组件制备成双空腔正压过滤设备，对空气进行精密过滤。是我过滤介质的另一用途，实验证明，过滤介质可比传统袋式除尘设备能承受更高的过滤压力，单位面积的过滤风量更大，可以缩小过滤设备的体积。更换不同的柔性过滤介质2，可以实现对高温或腐蚀性气体进行精密过滤，这是一般滤布袋式除尘设备不能过滤的。可以和现有的水冲、水雾式空气过滤设备等结合使用，扩展了传统的袋式过滤设备的使用范围。本发明过滤介质的刚性更好，承压均匀，而且可以将大的硬质颗粒阻隔在外，延长柔性过滤介质2的使用寿命。

实施例7

采用本发明的使用复合过滤介质所制抽滤管式过滤设备用于污水曝气的实验，说明了本发明的多种用途，还可将制备成管式或板式等多种形状的曝气器，曝气面积可以很大，而且可以做成微米级细孔的曝气器，大大提高曝气效率，具有过滤和曝气的双重功能。在细孔阻塞时，可以取出滤布清洗后使用或更换滤布，也可使用抽水反冲方式清洗细孔阻塞物，减少了传统过滤设备需要经常更换清阻的麻烦。

实施例8

采用图3所示的无项盖箱式结构的过滤组件的制作及用于平板浪涌过滤富集设备，将5米长，1米宽，滤孔为50微米的尼龙滤布平放于不锈钢冲孔衬板上，滤布四周缝入橡胶密封条，再用5米长、1厘米宽、0.3厘米的不锈钢条，焊结成条间隔10厘米的1米宽的长方形网板，将网板压在滤布上做成平板过滤介质。用厚1厘米的塑料板做一个长5米、宽1米、高0.3米的边框，将平板过滤介质固定在边框底部，成为平板浪涌过滤设备。将设备用支架设置于迎风的湖岸边水中，箱体一边紧靠岸边，箱口与平静水面持面，每隔半小时用长杆毛刷刷洗过滤介质，同时开启抽吸泵，将涌入箱中的蓝藻抽出。经测定，抽出的水面蓝藻污水的COD为1800，比岸边提取的藻水COD高出12倍。

实施例9

采用图5所示的单空腔袋状抽管式结构的过滤组件的制作及在抽滤管式设备上的使用。用两根不同直径具有封底的套管作为刚性过滤衬板1，用滤布缝制带有密封圈的单开口滤袋做为柔性过滤介质2。采用外径为15厘米、厚0.3厘米，长2.1米的塑料割缝滤管，在距管口10厘米以下的位置开始割缝，割缝间隙为0.5毫米，管上割缝480个。管内空间作为压力空腔，管口连接2厘米的变径管，再接一个三通管。用滤孔0.5微米的单丝尼龙滤布做成的长2.05米、直径为16厘米的一个滤布袋滤管外，滤布袋口缝入1厘米宽、0.6厘米直径的橡胶密封圈，在密封圈上管卡压紧做到完全密封，滤布袋完全包覆塑料管的割缝部位。用厚0.2毫米的冲孔不锈钢板制成直径16.5厘米、长2.02米的有底多孔套管套在外面，制成可清洗夹心套袋式抽滤管设备。三通管的一个管口用内堵头密封，另外二个管口各连接一个350w、扬程为12米的抽水泵。将该设备用于污水处理池中，在一个间歇性曝气沉淀池中支撑平放置于水面下10厘米，在曝气时开动抽水泵抽水，抽水1小时，抽水量逐水量减少，设备过滤水量为4方/小时，停止抽水；反冲2分钟后，愎复抽水，如此往复过滤。经测定，过滤后水的COD为90，常规曝气水池沉淀2小时后的出水COD测定值为160，COD去除率为35.7％；经气浮处理后为100，COD去除率为28.6％。

实施例10

以实施例9的方法制备过滤设备，采用孔径为1微米的聚乙烯涂膜过滤布作为柔性过滤介质，应用于公园或湖泊的自然水体中。该水体采用污水处理厂处理过的排放水作为补充水，蓝藻较多。应用本过滤组件，过滤出水量为5方/小时，每小时抽清水反冲一次，反冲时间2分钟，经测定，水体中的蓝藻水COD为56.4，过滤后出水的COD为8.94，设备电耗折算为0.2度/方水。

实施例11

采用图4内滤管式结构过滤组件的制作及在双空腔正压过滤设备上的使用，做成二端开口的过滤组件形成可清洗双空腔正压套管夹袋式过滤设备。使用外径为200mm、内径190mm，长1900mm的PE塑料管，管子二头焊接外径200、内径160mm、长度为100mm的PE法兰座；在距管子一端100mm处开侧孔，接上外径30mm的出水管。法兰座用车床扩孔成内径为180mm，扩孔深度为20mm形成卡槽平台。用厚1.5mm、孔径2mm的不锈钢多孔板做一个外径159mm、长2000mm的外衬管和外径为146mm，长2030mm的内衬管。将外衬管伸入PE塑料管内，端头搭在法兰座上，再将外径为158mm的滤布袋伸入外衬管内，滤布袋的开口处缝入外径为178mm、直径8mm的橡胶密封圈。将内衬管伸入滤布袋内。在距法兰座20mm处贴覆外径178mm、内径140mm、厚22mm的瓶塞式双台环式密封圈，再压上法兰盖，上紧法兰法兰螺丝，即完成可反冲双空腔夹袋式过滤组件的制作，在出水管上接水泵即成为新型介质制作的双空腔正压过滤设备。该过滤设备用于湖水蓝藻过滤，采用孔径10微米的单丝涤纶滤布作为柔性过滤介质，使用1500瓦的潜水泵，过滤1小时出水量为1.1吨。过滤初始时压力为0.1公斤/平方厘米，1小时后增加到0.8公斤/平方厘米；开启反冲泵反冲洗4分钟后，压力恢复到0.1公斤/平方厘米。经测定，原湖水蓝藻为17064个/ml，过滤后出水蓝藻为2797个/ml，去除率83.6％。

实施例12

使用实施11过滤设备，其中柔性过滤介质采用双侧孔径10微米单丝聚丙烯滤布袋和一层孔径0.1微米的PET涂膜滤布制成的复合滤袋。针对相同的水环境过滤蓝藻。过滤1小时后出水量为0.7吨，过滤压力从初始的0.2公斤/平方厘米增加为2公斤/平方厘米；开启反冲阀门反冲洗4分钟后，过滤水压恢复到0.2公斤/平方厘米。经测定，出水蓝藻为890个/ml，去除率为94.7％。

实施例13

使用实施例11制备的过滤设备对空气进行精密过滤，气体的含尘量为6克/立方米，由风机吹入过滤设备，风压为0.2公斤/平方厘米；吹入1小时后，风压提高到0.8公斤/平方厘米。启动反冲气泵，30秒后风压恢复到0.2公斤/平方厘米。经测定，空气中含尘量为0.0006克/立方米，除尘率为99.9％。

实施例14

使用实施例9所制备的单空腔袋状结构制备过滤组件作为曝气管，连接一台空压机向水中曝气，可见细密白色气泡，压力显示为0.2公斤/平方厘米。使用5天后，压力显示为0.8公斤/平方厘米。关闭空压机及闭门，开启水泵反冲洗，3分钟后压力恢复到0.2公斤/平方厘米，曝气管阻塞物清洗完毕。

Claims (10)

1.一种具有反冲再生功能的复合精密过滤介质，包括刚性过滤衬板(1)和柔性过滤介质(2)，其特征是：所述的柔性过滤介质(2)的两面设置具有孔或缝隙的刚性过滤衬板(1)，柔性过滤介质(2)与至少一面的刚性过滤衬板(1)密封配合。

2.根据权利要求1所述的一种具有反冲再生功能的复合精密过滤介质，其特征是：所述的刚性过滤衬板(1)的孔径或缝隙一般不大于5000μm。

3.根据权利要求1或2所述的一种具有反冲再生功能的复合精密过滤介质，其特征是：所述的柔性过滤介质(2)的孔径不大于100μm。

4.根据权利要求1或2所述的一种具有反冲再生功能的复合精密过滤介质，其特征是：所述的刚性过滤护板(1)为通过扣件(4)、密封垫(3)组合而成的单板式或管式，板箱式结构，所述的柔性过滤介质(2)敷设于成为各种形状的二块刚性过滤护板(1)之间形成的间隙内，至少完全覆盖覆盖密封一块的刚性过滤衬板(1)的全部孔隙。

5.根据权利要求1所述的一种具有反冲再生功能的复合精密过滤介质，其特征是：根据权利要求1或2所述的固定对称配合的二块刚性过滤衬板(1)为通过扣件(4)、密封垫(3)组合固定。二块刚性过滤衬板之间的间隙距离为为2～20毫米。

6.根据权利要求1或4所述的一种具有反冲再生功能的复合精密过滤介质，其特征是：所述的刚性过滤护板(1)的孔径或缝隙间距为0.2～5mm。

7.根据权利要求1或4所述的一种具有反冲再生功能的复合精密过滤介质，其特征是：所述的刚性过滤护板(1)为耐受压力为0.1～5kg/cm²的耐腐蚀硬质材料。

8.根据权利要求4或5所述的一种具有反冲再生功能的复合精密过滤介质，其特征是：所述的扣件(4)为螺丝、支撑弹簧、压力支撑件或管件套箍。

9.根据权利要求4或5所述的一种具有反冲再生功能的复合精密过滤介质，其特征是：所述的密封垫(3)为橡胶或硅胶密封垫。

10.根据权利要求1～9任意一项所述的一种具有反冲再生功能的复合精密过滤介质单独或与其它材料配合制备成的状的不同结构形过滤组件，在液体和气体的多种过滤设备中的应用。

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