CN103341286B - 可降解滤料沼液过滤器及其过滤方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可降解滤料沼液过滤器及其过滤方法。过滤器包括箱体，所述箱体顶部设置有浮动滤料填装口和固定滤料填装口，中部设置有进液口，底部设置有出渣口；所述进液口将箱体内腔划分为进液口上部的浮动滤料室和进液口下部的沉淀室，浮动滤料室内设置有浮动滤料，出渣口与沉淀室连通，浮动滤料填装口与浮动滤料室连通；固定滤料填装口通过固定滤料室与浮动滤料室连通，且连通处设置有格栅，固定滤料室内设置有固定滤料，固定滤料室上连接有出液口。采用本发明不需冲洗及反冲洗，只需按滤料的消耗定期补充即可长期稳定运行，且滤出清液质量稳定可控。

Description

可降解滤料沼液过滤器及其过滤方法

技术领域

本发明涉及过滤器设备领域，特别是涉及一种可降解滤料沼液过滤器及其过滤方法。

背景技术

现有沼气工程追求产气效率，发酵浓度较高，产出沼液粘稠且悬浮物高，不宜作为有机肥直接施用。将这样的沼液通过沼液过滤设备滤除悬浮物后，可以作为沼液肥用于喷灌和滴灌，而现有沼液过滤设备适用性较低，不能做到长期稳定生产。而大量沼液不能作为肥料被使用，会抑制沼气工程的运行和导致较为严重的污染。

现常用的沼液过滤设备主要为：砂滤式、叠片式、滤网式和膜过滤式等形式，由于高浓度沼液中的悬浮物含有大量微生物，这些微生物的附着性很强，对于多孔结构材料尤其容易附着造成过滤材料堵塞，导致频繁冲洗、反冲洗或者更换滤料，表现出过滤设备的适用性低，不能做到长期稳定生产。

中国专利号“CN200910084985.X”公开了一种沼液过滤器，公开日为2009年10月28，包括由过滤网分隔而成且水平分布的沼液室和清液室，所述沼液室上端连接有沼液进口管，所述清液室连接有滤液出口管，所述过滤网与沼液进口管成锐角，所述沼液进口靠近且正对过滤网，所述沼液室的底部还连接有渣液出口管。该专利技术存在的主要问题在于：该过滤器用于沼液过滤时，由于沼液中微生物在过滤材料上的附着积累，对过滤材料的反冲洗必然频繁，而且当反冲洗效果不佳时，只能取出过滤材料进行清洗，但是该过滤器的结构导致拆换过滤材料比较繁琐。

另外，中国专利号“CN201220610599.7”公开了一种高效沼液过滤装置，公开日为2013年05月22日，包括过滤容器，所述的过滤容器侧边设有一开口，开口内配合一过滤组件，过滤容器的上端设有进液管，所述的过滤组件置于进液管下方，过滤容器底部设有出液管。该专利技术存在的主要问题在于：该过滤器不设置排渣口，全部悬浮物均在过滤材料上积累，虽然过滤材料容易取出清洗或更换，但是过滤器工作过程中必然要求人工干预频繁，该过滤器的适用性不强。

发明内容

本发明的目的在于克服现有沼液过滤器存在的上述问题，提供一种可降解滤料沼液过滤器及其过滤方法，采用本发明不需冲洗及反冲洗，只需按滤料的消耗定期补充即可长期稳定运行，且滤出清液质量稳定可控。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种可降解滤料沼液过滤器，包括箱体，其特征在于：所述箱体顶部设置有浮动滤料填装口和固定滤料填装口，中部设置有进液口，底部设置有出渣口；所述进液口将箱体内腔划分为进液口上部的浮动滤料室和进液口下部的沉淀室，浮动滤料室内设置有浮动滤料，出渣口与沉淀室连通，浮动滤料填装口与浮动滤料室连通；固定滤料填装口通过固定滤料室与浮动滤料室连通，且连通处设置有格栅，固定滤料室内设置有固定滤料，固定滤料室上连接有出液口。

所述浮动滤料室内壁上固定设置有多个肋板，所述肋板在浮动滤料室内壁上呈层状分布。

所述肋板为环状肋板，在浮动滤料室至少分布为3层，间距为肋板宽度的3—6倍。

所述肋板的宽度尺寸为箱体宽度的1/5—1/50。

所述沉淀室上开有检修孔。

所述浮动滤料室的容积为箱体容积的1/3—2/3；沉淀室的容积为箱体容积的2/3—1/3；固定滤料室的容积为箱体容积的1/50—1/300。

一种可降解滤料沼液过滤器的过滤方法，其特征在于：沼液从进液口进入后，一部分向上通过浮动滤料室内的浮动滤料滤除悬浮物成为滤清沼液，再通过固定滤料室从出液口输出；另一部分向下进入沉淀室，与滤料截留的悬浮物及失效沉淀的滤料混合成为浓缩沼液从出渣口排出。

所述浮动滤料为利用可降解滤料在分散形态下，由于材料自身的浮力聚集形成的浮动滤料层。

本发明还包括浮动滤料层的填充步骤：先关闭进液口，再打开出渣口排出浓缩沼液，浮动滤料层随液位下降，然后打开浮动滤料填装口，装填可降解过滤材料后关闭浮动滤料填装口和出渣口，最后打开进液口，浮动滤料层随液位上升恢复，完成浮动滤料层的填充。

所述滤清沼液和浮动滤料的质量比为100/1—10000/1。

所述滤清沼液和浓缩沼液的质量比为1/100—100/1，滤清沼液的流量不大于1m/min。

所述可降解滤料可以为采用草粉、木屑、纸屑等。

采用本发明的优点在于：

一、本发明中，所述过滤器的滤料填装口、出液口、浮动滤料室、进液口、沉淀室、出渣口呈上下结构分布，便于装填过滤材料，利于过滤层自然上浮成型，利于失效过滤材料沉淀，利于浓缩沼液排出，过滤器结构简单，操作方便，符合沼液滤清过程中悬浮物分离的规律，符合过滤材料降解沉淀的性质规律。

二、本发明中，所述浮动滤料室内壁上固定设置有多层肋板，所述肋板在浮动滤料室内壁上呈层状分布，采用此结构，肋板能够阻挡水流流向，用于避免水流直接通过壁板与滤料间缝隙而不接触滤料，保证过滤器浮动滤料室内水流不短路，因此能够充分发挥浮动滤料的功能。

三、本发明中，所述沉淀室上开有检修孔，便于对过滤器的检修，使得过滤器不至于因意外淤塞而失效。

四、本发明中，所述浮动滤料室和沉淀室的容积比为1/3到2/3之间，因沉淀室的大小与沼液的悬浮物浓度相关，主要为避免浓缩沼液排出不及时造成沉淀室淤塞。

五、本发明中，所述固定滤料室的容积为箱体容积的1/50到1/300；固定滤料的主要作用是阻挡浮动滤料，避免浮动滤料流失，固定滤料室的大小与滤清沼液的流量相关，滤清沼液的流量应不大于1m/min。

六、本发明中，浮动滤料层采用草粉、木屑、纸屑等可降解的分散形态材料，因为材料自身的浮力聚集形成浮动固体层的现象，形成浮动滤料层，不需支护固定过滤材料，所以过滤器结构简单，而且过滤材料价廉易于获取，能长期有效使用。

七、本发明中，浮动滤料层在过滤的过程中截留悬浮物，并被悬浮物中的微生物附着和降解，当过滤材料的比重增加到重于水时成为失效滤料，会与过滤截留的悬浮物一同沉淀；所以过滤材料不需清洗，直接废弃，随浓缩沼液排出过滤器；消耗的过滤材料从填装口定期补充，因此，过滤材料不需反冲洗，不会堵塞，输出清液的水质稳定，操作维护简单。

八、本发明中，失效的可降解滤料，可以随同浓缩沼液进入沼气池参加厌氧反应，不影响沼气池正常生产；可以随同浓缩沼液作为有机肥使用，不污染环境。

九、与中国专利“CN200910084985.X”相比，本发明具有的优点为，因为过滤材料不需反冲洗和清洗，操作维护简单。

十、与中国专利“CN201220610599.7” 相比，本发明具有的优点为，因为设计有浓缩沼液的排出，所以悬浮物不会在过滤器中积累，运行稳定，人工干预少。

附图说明

图1为本发明过滤器结构示意图

图2为本发明俯视结构示意图

图中标记为：1、箱体，2、格栅，3、肋板，4、浮动滤料室，5、固定滤料室，6、沉淀室，7、进液口，8、出液口，9、出渣口，10、浮动滤料填装口，11、检修孔，12、固定滤料填装口。

具体实施方式

实施例1

一种可降解滤料沼液过滤器，包括箱体1，所述箱体1顶部设置有浮动滤料填装口10和固定滤料填装口12，中部设置有进液口7，底部设置有出渣口9；所述进液口7将箱体1内腔划分为进液口上部的浮动滤料室4和进液口下部的沉淀室6，浮动滤料室4内设置有浮动滤料，出渣口9与沉淀室6连通，浮动滤料填装口10与浮动滤料室4连通；固定滤料填装口12通过固定滤料室5与浮动滤料室4连通，且连通处设置有格栅2，固定滤料室5内设置有固定滤料，固定滤料室5上连接有出液口8。格栅2可以为钢格栅，格栅2分隔了浮动滤料室4和固定滤料室5，并支撑和固定固定滤料。

本实施例的优选实施方式为，所述浮动滤料室4内壁上固定设置有多个肋板3，所述肋板3在浮动滤料室4内壁上呈层状分布。

本实施例的又一优选实施方式为，所述肋板3为环状肋板，在浮动滤料室至少分布为3层，间距为肋板3宽度的3—6倍。

本实施例的又一优选实施方式为，所述肋板3的宽度尺寸为箱体宽度的1/5—1/50，但并不局限于此。

本实施例的又一优选实施方式为，所述沉淀室6上开有检修孔11。通过检修孔11可对过滤器进行检修，便于维护。

本实施例的又一优选实施方式为，所述浮动滤料室4的容积为箱体1容积的1/3—2/3；沉淀室6的容积为箱体1容积的2/3—1/3；固定滤料室5的容积为箱体1容积的1/50—1/300。

本实施例中的过滤器工作原理为：

沼液通过进液口7进入箱体1，部分沼液向上通过浮动滤料室4、钢格栅2、固定滤料室5、出液口8滤除悬浮物后成为滤清沼液输出过滤器，滤料截留的悬浮物和失效沉淀的滤料同其它沼液向下通过沉淀室6、出渣口9作为浓缩沼液排出过滤器；另外，视滤料消耗情况，定期从浮动滤料填装口10补充滤料；检修孔11用于过滤器的检修。

实施例2

本实施例与前述实施例基本相同，主要区别在于：

所述肋板3为环状肋板，在浮动滤料室4至少分布为4层，间距为肋板3宽度的3倍。所述肋板3的宽度尺寸为箱体宽度的1/5。所述浮动滤料室4的容积为箱体容积的1/3；沉淀室6的容积为箱体容积的2/3；固定滤料室5的容积为箱体容积的1/50。

本实施方式中，其使用的可降解滤料具有可沉淀排出过滤器的特点，只需按滤料的消耗定期补充即可长期稳定运行，滤出沼液质量稳定可控。

实施例3

本实施例与前述实施例基本相同，主要区别在于：

所述肋板3为环状肋板，在浮动滤料室4至少分布为5层，间距为肋板3宽度的6倍。所述肋板3的宽度尺寸为箱体1宽度的1/50。所述浮动滤料室4的容积为箱体1容积的2/3；沉淀室6的容积为箱体1容积的1/3；固定滤料室5的容积为箱体1容积的1/300。

本实施方式中，各参数相互关联，其中一个参数的改变会导致其它参数的改变，由于相关参数较多，因此不可能通过有限次试验得出，尤其是肋板的相关参数能够保证过滤器浮动滤料室内水流不短路。

实施例4

一种可降解滤料沼液过滤器的过滤方法，包括：沼液从进液口进入后，一部分向上通过浮动滤料室内的浮动滤料滤除悬浮物成为滤清沼液，再通过固定滤料室从出液口输出；另一部分向下进入沉淀室，与滤料截留的悬浮物及失效沉淀的滤料混合成为浓缩沼液从出渣口排出。

本实施例中，所述浮动滤料为利用可降解滤料在分散形态下，由于材料自身的浮力聚集形成的浮动滤料层。

本发明的方法还包括浮动滤料层的填充步骤：先关闭进液口，再打开出渣口排出浓缩沼液，浮动滤料层随液位下降，然后打开浮动滤料填装口，装填可降解过滤材料后关闭浮动滤料填装口和出渣口，最后打开进液口，浮动滤料层随液位上升恢复，完成浮动滤料层的填充。

本实施例中，所述滤清沼液和浮动滤料的质量比为100/1—10000/1。

本实施例中，所述滤清沼液和浓缩沼液的质量比为1/100—100/1，滤清沼液的流量不大于1m/min。

本实施例中，所述可降解滤料可以为采用草粉、木屑、纸屑等。浮动滤料的比重须轻于水，须为可消化降解材料，须为小尺寸颗粒。浮动滤料以分散形态堆积形成的浮动固体层，可以被水流扰动；当部分滤料降解消化或者附着悬浮物过多，可以在循环水流的冲击下分散，并随循环水流运动流出过滤器，保持过滤器的沉淀室不淤积。

以下对本实施例做进一步说明：

按滤清浓缩比输出滤清沼液的过滤方法，是根据出液口流量定时开关出渣口，控制浓缩沼液的排出量，达成滤清沼液和浓缩沼液按比例输出的效果。

进行过程为，沼液进入过滤器后被分为二部分，一部分向上通过浮动过滤层滤除悬浮物成为滤清沼液输出，另一部分向下通过沉淀室与过滤层截留的悬浮物及失效沉淀的滤料混合成为浓缩沼液排出。

本发明能避免沼液中的悬浮物在过滤器内积累，悬浮物在过滤器内过度积累会快速的阻塞过滤材料中的孔隙破坏过滤能力，会造成沉淀室淤塞使沼液不能进入过滤器。

根据沼液的悬浮物浓度不同，滤清沼液和浓缩沼液的比值在1/100到100/1之间可调整。

其浮动滤料层的成型是利用可降解滤料在分散形态下，因为材料自身的浮力聚集形成浮动固体层的现象，形成浮动滤料层。

其浮动滤料层的填充步骤，需要先关闭进液口，再打开出渣口排出浓缩沼液，浮动滤料层会随液位下降，然后打开滤料填装口，装填过滤材料后关闭滤料填装口和出渣口，最后打开进液口，浮动滤料层会随液位上升恢复，完成浮动滤料层的填充。

可降解滤料失效后的排出是在滤料附着微生物并被微生物降解的过程中，当滤料的比重增加到大于水时成为失效滤料，该失效滤料会自然沉淀并随浓缩沼液排出过滤器。

失效的可降解滤料，可以随同浓缩沼液进入沼气池参加厌氧反应，不影响沼气池正常生产；可以随同浓缩沼液作为有机肥使用，不污染环境。

按滤清浓缩比输出滤清沼液的过滤方法，过滤器内消耗的滤料可以通过滤料填装口补充，滤清沼液和过滤材料的比值在100/1到10000/1之间可调整。

固定滤料室中的固定滤料用以过滤阻挡浮动滤料，起避免浮动滤料流失的作用。固定滤料可以在补充浮动滤料时通过固定滤料填装口更换。固定滤料可以为秸杆或活性碳等。

Claims (9)

1.一种可降解浮动滤料沼液过滤器，包括箱体（1），其特征在于：所述箱体（1）顶部设置有浮动滤料填装口（10）和固定滤料填装口（12），中部设置有进液口（7），底部设置有出渣口（9）；所述进液口（7）将箱体（1）内腔划分为进液口上部的浮动滤料室（4）和进液口下部的沉淀室（6），浮动滤料室（4）内设置有浮动滤料，出渣口（9）与沉淀室（6）连通，浮动滤料填装口（10）与浮动滤料室（4）连通；固定滤料填装口（12）通过固定滤料室（5）与浮动滤料室（4）连通，且连通处设置有格栅（2），固定滤料室（5）内设置有固定滤料，固定滤料室（5）上连接有出液口（8）；所述浮动滤料室（4）内壁上固定设置有多个肋板（3），所述肋板（3）在浮动滤料室（4）内壁上呈层状分布。

2.根据权利要求1所述的可降解浮动滤料沼液过滤器，其特征在于：所述肋板（3）为环状肋板，在浮动滤料室（4）至少分布为3层，间距为肋板（3）宽度的3—6倍。

3.根据权利要求1或2所述的可降解浮动滤料沼液过滤器，其特征在于：所述肋板（3）的宽度尺寸为箱体（1）宽度的1/5—1/50。

4.根据权利要求3所述的可降解浮动滤料沼液过滤器，其特征在于：所述浮动滤料室（4）的容积为箱体（1）容积的1/3—2/3；沉淀室（6）的容积为箱体（1）容积的2/3—1/3；固定滤料室（5）的容积为箱体（1）容积的1/50—1/300。

5.根据权利要求1所述的可降解浮动滤料沼液过滤器的过滤方法，其特征在于：沼液从进液口进入后，一部分向上通过浮动滤料室内的浮动滤料滤除悬浮物成为滤清沼液，再通过固定滤料室从出液口输出；另一部分向下进入沉淀室，与滤料截留的悬浮物及失效沉淀的滤料混合成为浓缩沼液从出渣口排出。

6.根据权利要求5所述的可降解浮动滤料沼液过滤器的过滤方法，其特征在于：所述浮动滤料为利用可降解滤料在分散形态下，由于材料自身的浮力聚集形成的浮动滤料层。

7.根据权利要求5所述的可降解浮动滤料沼液过滤器的过滤方法，其特征在于：还包括浮动滤料层的填充步骤：先关闭进液口，再打开出渣口排出浓缩沼液，浮动滤料层随液位下降，然后打开浮动滤料填装口，装填可降解过滤材料后关闭浮动滤料填装口和出渣口，最后打开进液口，浮动滤料层随液位上升恢复，完成浮动滤料层的填充。

8.根据权利要求5所述的可降解浮动滤料沼液过滤器的过滤方法，其特征在于：所述滤清沼液和浮动滤料的质量比为100/1—10000/1。

9.根据权利要求5所述的可降解浮动滤料沼液过滤器的过滤方法，其特征在于：所述滤清沼液和浓缩沼液的质量比为1/100—100/1。