CN102858420A - 过滤装置 - Google Patents

Abstract

一种用于从废水获得滤液的过滤装置的特征在于：在容器（1）的液体池内设置一个可围绕一个水平轴线（5）被旋转驱动的转子系统（2），该转子系统用作多个滤盘组件（17）的支座，这些滤盘的内腔经过汇集室（29）而与泵（39）的吸入端相连。待过滤的液体的供给是在一个泵（40）的配合作用条件下进行的，该泵经过一个导管（31）在中间布置一个用于分离出粗颗粒杂质的预过滤器（41）的情况下与多个与承载转子系统（2）的空心轴（21）平行且在其近旁延伸的分配喷管（35）相连。由于中心的在转子系统（2）的长度上经过分配喷管（35）均匀分布地实现的已预过滤的液体输入，结合一个处于容器（1）底侧的、由用于将气泡引入液体池中的管道所构成的管道网络（36），便可获得一种稳定的、抑制沉积物形成的、进而带来高度均匀的过滤效应的运行。

Description

过滤装置

技术领域

本发明涉及一种如权利要求1的前序部分所述的过滤装置。

背景技术

这类过滤装置都是用于净化带有一种不可溶解的脏物的液体、特别用于净化废水，其目的在于获得一种可重新利用的滤液。当然，这类过滤装置通常也可用来将固体-液体混合物分离成一种固相和一种液相。

已知的这类装置例如都具有旋转式吸滤器的形式，一个转子系统在液体池内围绕一个水平轴线可旋转地支承，该转子系统用作一个圆盘形的、在其内侧以负压加荷的过滤元件的承载体。在此产生的问题是：在确定的滤液流通量情况下，测量的过滤器功率取决于在过滤元件的过滤面上、当然还有在液体池中不可避免地形成的并随着时间不断增多的固体沉积物的层厚度。为了达到过滤装置的一种稳定的不变的运行状态，就必须采取相应措施，借以清除上述沉积物，或者至少减缓这些沉积物的增长。

在文献DE 102004063879A1中公开了这样一种过滤装置，其中在液体池中一个转子系统围绕一水平轴线可旋转地支承，并与一个电动机围绕该水平轴线处于传动连接之中。该转子系统由一个承载盘构成，在该承载盘上支承多个圆盘形的、交错地并排保持的过滤元件装置，其每个过滤元件都围成一个空腔，多个过滤元件装置任一个的这些空腔经过沿径向在外侧相连的汇集导管而聚合起来，所有的这些过滤元件装置的汇集导管都往中心聚合一起，并与一真空泵相连。这些过滤元件装置围成一个与承载盘的轴线同心地延伸的室，一个用于引导吹洗用空气的喷管伸入到该室中。另一个在必要时可接通的、亦是用于引导吹洗用空气的吹管则在底侧处于转子系统的下方。利用另一个泵，即连接在包含真空泵的导管分支上的那个泵，便可将一种处于压力下的净化液体引向那些过滤元件。

这种过滤装置的结构实施形式，由于为了实现净化目标甚多，即为了避免、减缓沉积物的形成及消除沉积物而须使用的机构甚多，从而显得比较复杂，因为总需要两个必要时可连通的吹洗空气喷管和一个附加的用于引导净化液体的泵以及一条将该泵同所述导管分支连接起来的导管。一个中心的用于容纳吹洗空气喷管的空腔结合另一个处于转子系统下方的吹洗空气喷管又需要不容小视的结构体积。

在文献EP 1433511B1中所公开的过滤装置与上述文献DE 102004063879A1的过滤装置的区别仅在于液体池的吹风方式。在被转子系统所包围的空室中，延伸着一个空心轴，该空心轴的内腔分成两个彼此分开的区段。其中一个区段与一个压缩空气发生器相连，在上述空室中安置了两个其端侧封闭的、平行于空心轴延伸的、配有排出口并与所述一个区段连续地连通的导管段、这两个导管段相连通的导管段，这两个导管段在所述的空室中促使上升的气泡实现一种近似平面的分布。空心轴的内腔的另一个区段与一个真空泵相连，该真空泵在中间布置导管网的条件下起到对各单个过滤元件内部的抽吸作用。转子系统可旋转地支承在空心轴上并且与一电动机处于传动连接。

由于上升的气泡的原先平面分布，与相应于首先提及的那个专利文件的过滤装置相比固然获得了改进的吹风效应，并从而获得改进的净化效应，但这种效应却仅限于被转子系统所包围的空室。气泡的供给也是在转子系统的一个近轴范围内实现的，同样地在转子系统外部在液体池的上部区域中设置了一个待被过滤液体的入口。在通过转子系统的旋转所促成的流动场中，气泡的最佳分布（其目的在于防止在过滤元件上形成沉积物）在这里也只能不完全地达到，这是因为吹风效应未能涵盖转子系统的整个宽度。

这种背景技术的基本特点在于：待过滤的液体在液体池的在转子系统外部的部位上或多或少是逐点地供给的。这样的措施尚是不知晓的：这些措施直接作用于待过滤的液体，并且其目标在于将那些随着从喷管或喷管装置溢出的液流而上升的气泡聚集起来。因此可以推断：在液体池中形成了一种与固体物的种类有关的浓度分布。这一点便会导致液体池中固体物浓度的不断增大，从而导致产生沉积物。这些沉积物会提高过滤的能源需要量，和提高吹洗空气输入的相应能源需要量，更确切地说，造成过滤效率的降低。

在文献EP 1149619A1中公开了另一种过滤装置，在该过滤装置中在一种由含有固体物的液体所形成的液体池中，一个转子系统围绕一水平轴线可旋转地被支承，该转子系统由一个装置构成，该装置具有在一空心轴上等距离地安置的一些滤盘。液体池配有一个沿边侧处于上部区域中所安置的用于液体的入口，与之相反，经滤盘所获得的滤液则被汇集在一条配有一真空泵的集流管中，并加以排出。一个用于导引待过滤的液体的分配喷管伸入到空心轴中，该喷管的从空心轴伸出的一端与一条导管相连，在该导管的线路中安置了一个泵，泵的吸入端处于液体池的下部中。固然经过分配喷管可以达到滤盘装置的液体加载均匀化的目的，但这却牵涉到甚大的结构复杂性的问题。再者，由于液体是逐步地吸入之故，所以在液体池的下部区域中沉积物的形成便不能十分可靠地加以抑制。

发明内容

本发明的任务在于如此地改进开头所述的那种过滤装置，使得能够在获得最佳过滤效率的情况下最大限度地抑制在过滤元件上以及在液体池内部形成沉积物，并能够实现至少是基本上稳定的、经济的运行。在该过滤装置方面的任务是通过权利要求1的特征以解决的。

本发明的要点是：待过滤的液体向液体池中的引入是在靠近转子系统的轴的区域亦即在中心区域中实现的。旋转的转子系统在液体中施加一种同步作用，这种同步作用则引起一种针对该旋转运动的流动场，从而在居中地随着待过滤的液体被引入液体池中的颗粒上产生一种沿径向朝外的、即朝向承载着滤盘的组件的、特别是朝向处于滤盘之间的空隙的力作用。通过分配喷管可以如此设定待过滤液体的引入，使得转子系统的整个轴向长度被均匀地加载，从而获得液体池的整个体积的均匀的利用。因此待过滤的液体在被引入到液体池中的过程中经历一个最佳适配于过滤工序的导引作用。

具有权利要求2所述特征的一种用于吹风的装置优选在液体池内被安装在底侧，即安置在转子系统的下方。

权利要求3所述特征是针对待过滤液体的预处理的。根据本发明，其目的在于：利用泵将待过滤液体引入到液体池中，同时在中间布置预过滤器，从而可将超过可规定的粒度的颗粒物从待过滤液体中排除，否则这些颗粒物会聚积在液体池中，从而降低过滤效率。可以从待过滤液体中清除那些其粒度大致相当于两个滤盘之间的间隙宽度的粗粒部分。例如该宽度仅约为8mm。为此，预过滤器用于在任何情况下都清除大于滤盘侧向间距的那些颗粒。通过这种方式便可防止颗粒物卡住在滤盘之间，特别是防止滤盘的外侧绕流现象，从而使含有颗粒物的待过滤液体可穿流滤盘的间隙并处于过滤作用之下。

转子系统在最简单的情况下仅包含一个由彼此并排地安置的滤盘构成的组件，在此情况下这些滤盘与转子系统的轴同心地延伸。在采用两个以上的组件的情况下，它们的轴是与转子系统的轴相平行和偏心地延伸的。权利要求4中所述特征是针对分配喷管的结构设计及其在转子系统内的安置的。据此，转子系统具有一个空心轴，转子系统利用此空心轴可被围绕一个水平轴线旋转驱动地支承在液体池中，分配喷管可随该空心轴旋转地被固定在该空心轴上。分配喷管在其整个长度上都配有排出口，所以可实现对液体池的均匀的供给。

按权利要求5所述特征，分配喷管在其一端与分配室相连，该分配室呈环筒状围绕着转子系统的空心轴延伸。该分配室（其本身经过空心轴的一个空腔区段被供给待过滤液体）可以有利地用于连接其它分配喷管，这些分配喷管都是彼此相同地设计的并且全部平行于空心轴的轴线延伸。上述内腔区段经过一种回转接头与包含所述预过滤器的导管相连。

权利要求6的特征针对用于通过输出端的导管将滤液排出的元件的其它设计。

权利要求7的特征是针对组件的另一种设计的。该组件的中心管套在此可以与转子系统的中心空心轴一样地用作为至少一个分配喷管的支座，待过滤液体可经过该分配喷管被引入到液体池中。这些附加的分配喷管优选在一个组件的整个长度上延伸，并有利地与前述分配室相连通。

按权利要求8所述特征，在液体池内部在底侧设置由设有排出口的导管所构成的导管网络，该导管网络形成一个用于将气泡送入到液体池中的装置。该导管网络的排出口以及导管如此设置，使得在液体池中形成在面积上均匀分布的上升的气泡流，该气泡流相应均匀地穿过转子系统的整个体积。由该空气气泡流所引起的流动场叠加到由转子系统的旋转运动所产生的流动场并且部分地对其相反作用。这一情况导致强烈的搅拌效应，并特别对固体物积聚的形成起着抑制作用，从而抑制固体物聚积。

经过将待过滤液体引入转子系统中的泵所消耗的能源可用于弥补预过滤的能耗。还可以利用这一能耗，借以将已预过滤的液体经过分配喷管引入到转子系统中，其中，与由升起的气泡所形成的气泡流相结合，便产生一个从转子系统的内区出来的、朝向液体池的自由表面的流动。经过该泵所施加的压力此外如此设定，使得避免固体物被挤入到滤盘的间隙中，从而待过滤液体的运动主要通过上升的气泡流影响，同时形成一个密度较小的区域，其抑制固体物沉积。为送入压缩空气所需的能源消耗由于上述情况可以比开头的背景技术少，这是因为进入液体池中的待过滤液体所含之固体物经过预过滤而保持很少。

用于将待过滤的液体送入和用于滤液排出的泵根据权利要求9和10的特征都是设计成可以各自独立地在吸入操作和加压操作之间进行转换。这意味着：在液体池内部的流动方向、特别是在将该泵与液体池连通起来的导管中的流动方向是可以逆转的，这种状态也可用来吹洗过滤器表面，即用于清除所形成的固体物沉积。

随着如上所述的流动方向的逆转，便可将一种液态的或气态的净化剂或某种可溶于水的化学试剂送入到流回的滤液中，或者送入所供给的纯净洁水中。所有的过滤器表面都按这种方式以同一的净化溶液加以冲洗。在结束这种冲洗作业之后，通过重新的输送方向的逆转，又可开始针对获取滤液的正常作业。

按权利要求11的特征，各滤盘本身都是按已知方式设计成空心体的，其内腔与用于排出滤液的导管处于持久连通。

附图说明

在下面，将参照附图中所示的实施例对本发明作详细说明。

附图表示：

图1本发明提出的一种过滤装置的竖直纵剖面的一个局部视图；

图2图1中所示过滤装置的处于II-II截面中的一个局部视图；

图3图1中所示过滤装置的处于III-III截面中的一个局部视图；

图4图1的一个细节IV处于轴向截面中的一个放大局部视图；

图5图1的一个细节V处于轴向截面中的一个放大局部视图；

图6作为过滤装置的一部分的两个滤盘处于轴向截面中的一个局部视图；

图7一个滤盘的端侧视图。

具体实施方式

图1中所示的过滤装置包含一个上侧敞开的用于容纳待过滤液体的容器1和一个安置在该容器内部固定在底侧的（在下面还将加以说明的）转子系统2。转子系统2在过滤装置运转过程中在容器1内部位于液位3的下方。

转子系统2在一个在容器1内在底侧设置的框架4上围绕一个水平轴线5可旋转地支承并且经过一个牵引传动机构6例如齿带传动机构而与设置在容器1上方的一个电动机7处于驱动连接。框架4包含两个彼此基本上相同设计的轴承座10、11，所述轴承座在转子系统2的前端上容纳着轴承单元8、9、分别形成一个三角支撑结构并且这些轴承座经过在底侧延伸的纵向支杆12彼此相连。轴承座10、11都以合适的方式被固定在容器1的底部13上，并可以例如与底部用螺栓相连。

轴承单元8、9有利地如此布置，使得转子系统2可以作为整体组件从容器1中简单地取出，以及又可重新简单地装入到容器1中。从而可以简化对转子系统2的维护工作。

转子系统2例如包含三个组件17，这些装置由各单个滤盘22组成，这些装置被保持在彼此之间平行且平行于轴5延伸的轴14、15、16上。这些组件17中的每一个都包含一个中心的、相对于各自的轴14、15、16同轴地延伸的管套筒18，这些管套筒18在其端侧都经过一个星形的、在一垂直于轴14、15、16的平面中延伸的系统获得支撑，该系统由在一个中心的、承载着转子系统2的、围绕轴线5旋转地可支承的空心轴21上形成有承载能力的框架结构的管套筒19构成，这些环形套筒同时作为汇集导管用于已获得的滤液。呈三角形地安置在转子系统2的端部上的连接支柱20起稳定的作用。

组件17优选如此地保持在转子系统2上，以便在必要时可以简单地作为组合体进行拆卸或安装。

滤盘22紧密地交错排列地，同时在留出比较狭窄的间隙24的情况下，设置在形成一支承结构的管套筒18上，并经过在一个近轴区域中安置的、可以严密嵌合的、在组合状态中形成一导管区段的连接件25而彼此如此地相连，使得这些连接件25的整体形成一个滤液汇集导管26。

滤盘22各自形成一种空心结构，其过滤面均用一种薄膜或别的过滤织物加以贴盖，其例如适合于过滤大于0.2μm至1.0μm粒度的颗粒。这种空心结构的内腔与滤液汇集导管26相连通。

每个组件17的全部的滤液汇集导管26的整体与一个滤液收集室27持久连通，全部这些滤液收集室27本身又经过连接件28和管套筒19而被汇合在一个由空心轴21的一个区段所形成的汇总室29中。滤液从该汇总室29经过一个导管30可排出，在该导管的线路中安置了一个泵39，该泵设计成吸入泵并且提供在滤盘22范围内的过滤所需的压差。

待过滤的含有杂质的液体经过一导管31首先进入一个与空心轴21固定地相连的输入室32，再从该输入室经过外缘的孔口33而进入前一个呈环状围绕的第一分配室34，该第一分配室在外侧形成牵引传动机构6的一部分。

为了将待过滤的液体输送到输入室32中，使用一个泵40，该泵被嵌置到导管31中，同时在该泵和该导管之间布置一个预过滤器41。泵40通常是为了压力操作而设计的，并且用于提供在预过滤器41中进行过滤所需的压差。预过滤器41的作用在于将较大的杂质例如砂子、塑料碎片、木材碎屑之类在此加以清除，从而使这些杂质不致由于沉积起来而妨碍在液体池中的过滤操作。在预过滤器41中所分离出来的粗杂质部分被聚集在一个回收容器42中，并将之送往其它可利用之处。经过泵40所提供的压差是可以按下述标准加以设定，即不需要采取附加措施便可实现将上述粗杂质部分送到回收容器42中。

泵40包括预过滤器41在内形成本发明提出的过滤装置的一部分，通过该部分就限制了液体池中的固体物负担，从而限制了沉积物的形成，进而有助于实现在一定时段内的稳定操作及提高平均过滤效率。

在空心轴21的外部设置一列分配喷管35，这些分配喷管连接到分配室34的外侧上并且优选沿着圆周均匀分布并且以及平行于轴线5延伸，这些分配喷管在转子系统2的整个轴向长度上延伸。分配喷管35在其圆周面配有孔口，其用途是将待过滤的液体从分配喷管35中送入到容器1中。

如图7所示，可为任一组件17配置另外的分配喷管23。这些分配喷管都穿过那些滤盘22的凹部，并被保持在凹部中，平行于并靠近承载的管套筒21的轴线。它们按图中未示出的方式与输入室32持久连通。这些另外的分配喷管23以与分配喷管35相同的方式配有排出口，这些排出口均汇入到液体池中。

从这些附加的分配喷管23中出来的液体量可经过中间安置的封锁机构设计成可控制的，从而通过这种方式进一步影响液体池内的流动场。

待通过泵40提供的压力是根据预过滤器41中所需的压力差如此加以选择的，使得随着液体被导引的从分配喷管35中出来的杂质不致于被挤入到滤盘之间的间隙24中，而是首先形成一个包围空心轴21的平静下来的流动区，在此流动区中这些杂质处于上升的气泡流的作用中。

以36表示在容器内部在底侧设置在转子系统2下方的管道网络，该管道网络例如被支承在纵向支杆12上，并经过均匀分布的孔口而用于将压缩空气引入到容器1内的液体池中。管道网络36和所述的孔口是按以下规定设置的，使得在位于滤盘22之间的间隙24内形成一个区域，在此区域中气泡均匀分布地升起，这些气泡产生一个向上定向的流动场，并对滤盘22的过滤面施加一种针对消除杂质沉积的净化作用。

实际上网络36的管道都可以由打孔的支承管构成，每个支承管都是用一个套在其上的、有穿孔的软管式薄膜、例如弹性体材料薄膜加以包覆的。在导入压缩空气时，会产生由于压力之故而造成的薄膜扩张现象，从而导致气泡溢出到液体池中。

在实际中，由于引入压缩空气而在液体池中所引起的流动也可用于驱动转子系统2。这一点当然以在一定范围内集中的流动以及对转子系统所采取的结构性措施为前提的，这些措施用于转换为此目的所要传递的流动能量。

在运行过程中，在泵40的作用下经过导管31经过预过滤器41将污水例如含有一种固体物的废水送往过滤装置。

预过滤的污水经过输入室32、分配室34和分配喷管35而达到容器1的液体池中。在容器1中，转子系统2围绕轴线5旋转，由于上述旋转运动所造成的液体池运动借助从管道网络36中升起的气泡而叠加成一个向上的流动。

经过一个在汇集室29的区域内利用泵39设定的负压（该负压经过管套筒19、连接件28、汇集室27及滤液汇集导管26而作用于每个滤盘22的内侧），在薄膜的两侧或者在该处的过滤织物的两侧产生一个压力差，从而形成一种过滤作用。所有的组件17所获得的滤液都得被朝向收集室27转移，由于旋转的转子系统2与在滤盘22之间由于上升的气泡所造成的流动的叠加作用，便对滤盘22施加一个强烈的、防止沉积物形成的净化作用。于是，将挟带的固体物保持在一种悬浮状态中。

在过滤装置的正常运转过程中，待过滤的液体在受压情况下被送至输入室32，其中，在旋转着的转子系统2的条件下以及由于上升的、均匀地穿过该转子系统的气泡之故，便至少可延缓沉积物的形成。特别有利的是，这种作用可采取下述措施进一步加以改进：输入端所安置的、用于输送待过滤的液体的泵40从加压操作转换到吸入操作，与此同时，输送滤液的泵39则从吸入操作转换到加压操作。这意味着：此时的污水从液体池经过分配喷管35被抽吸出。这一过程是在保持转子系统2的旋转运动及保持在液体池内上升的气泡的情况执行的。

分配喷管23、35的系统还可以用来将一种化学试剂连同待过滤的液体输送到液体池中，特别是将之输送到滤盘22之间的间隙中，该化学试剂的作用在于限制例如过滤面范围内细菌生长或者也用于该范围内的净化目的。上述化学试剂可以按固态、液态或气态可溶于液体中的形式加以使用。

特别是，当按上述方式，通过相应地控制泵39、40，在输入侧的加压阶段和吸入阶段之间实现切换时，便可获得一种最佳的防止干扰性沉积物、结痂等的形成的净化效应。

本发明提出的一些措施，即预过滤、以从液体池的底部出发上升的气泡对旋转的转子系统的均匀的加载且结合经过分配喷管35实现的预过滤液体的输入，都是为了达到下述目的：限制液体池的固体物负担，并在液体池内形成均匀的流动情况，借以将带入的固定物保持在一种悬浮状态中，从而防止沉积物的形成。

附图标记清单

1     容器

2     转子系统

3     液位

4     框架

5     轴线

6     牵引传动机构

7     电动机

8     轴承单元

9     轴承单元

10    轴承座

11    轴承座

12    纵向支杆

13    底部

14    轴

15    轴

16    轴

17    组件

18    管套筒

19    管套筒

20    连接支柱

21    空心轴

22    滤盘

23    分配喷管

24    间隙

25    连接件

26    滤液汇集导管

27    滤液收集室

28    连接件

29    汇集室

30    导管

31    导管

32    输入室

33    孔口

34    分配室

35    分配喷管

36    管道网络

37

38

39    泵

40    泵

41    预过滤器

42    回收容器

Claims (11)

1.一种用于从含有不溶性固体物的液体获得滤液的过滤装置，该过滤装置包含：转子系统（2），该转子系统在容器（1）中能够围绕水平轴线（5）在一个由液体所形成的液体池中被旋转驱动，该转子系统承载着至少一个由并排设置的各滤盘（22）构成的组件（17）；用于供给待过滤的液体的导管（31）；以及用于排出滤液的导管（30），所述转子系统（2）包含一个中心的空心轴（21），该空心轴用作该转子系统的支座，其特征在于：

在转子系统（2）内部靠近该转子系统的轴线（5）地且平行于该轴线延伸地设置至少一个用来将待过滤的液体引入液体池中的分配喷管（35），并且所述分配喷管或每个分配喷管（35）设置成随同空心轴（21）旋转。

2.按权利要求1所述的过滤装置，其特征要于：

在液体池内部设置用于引入气泡的装置。

3.按权利要求1或2所述的过滤装置，其特征在于：

在导管（31）中设置泵（40），该泵用于将液体送入到液体池中，同时在该泵和液体池之间设置用于分离出在可规定的粒度以上的颗粒物的预过滤器（41）。

4.按权利要求1至3中任一项所述的过滤装置，其特征在于：

所述至少一个分配喷管（35）基本上在转子系统（2）的整个轴向长度上延伸并且由空心体构成，该空心体在其整个长度上设有排出口、优选均匀分布的排出口。

5.按权利要求1至4中任一项所述的过滤装置，其特征在于：

所述分配喷管或每个分配喷管（35）连接在一个与空心轴（21）固定连接的并呈环筒状地包围该空心轴的分配室（34）上，该分配室本身则经过一个由空心轴（21）的一个区段所形成的输入室（32）而与导管（31）相连。

6.按权利要求1至5中任一项所述的过滤装置，其特征在于：

每个组件（17）都经过一个滤液收集室（27）与一个将所有组件（17）的滤液汇集起来的、与导管（30）相连的汇集室（29）相连接。

7.按权利要求1至6中任一项所述的过滤装置，其特征在于：

平行于一个组件（17）的轴且与之固定连接地设置至少一个另外的分配喷管（23）以用于将待过滤的液体送入到液体池中，并且所述另外的分配喷管连接在导管（31）上。

8.按权利要求2至7中任一项所述的过滤装置，其特征在于：

用于将气泡引入到液体池中的装置通过由配有排出口的导管构成的管道网络（36）构成，该管道网络处在转子系统（2）下方并且使得气泡的排出和上升以均匀地覆盖转子系统（2）的整个面积的方式实现。

9.按权利要求3至8中任一项所述的过滤装置，其特征在于：

泵（40）设计成能在加压操作和吸入操作之间进行转换。

10.按权利要求1至9中任一项所述的过滤装置，其特征在于：

一个布置在导管（30）中用于吸走滤液的泵（39）设计成能在吸入操作和加压操作之间进行转换。

11.按权利要求1至10中任一项所述的过滤装置，其特征在于：

滤盘（22）的内腔与导管（30）持久连通以排出滤液。

Images