CN103495296A - 颗粒移动床连续过滤设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种颗粒移动床连续过滤设备，包括壳体和分布器，壳体内安装一个密封平台，该密封平台内插装一个提升管，该提升管的下端同轴套装一个连接管，该连接管上端的外圆面与提升管的内圆面之间具有间隙，连接管的下端延伸至封闭平台的外侧并与壳体内腔相连通，提升管的上端连接一个三相分离器，该三相分离器的清洗水出口延伸至壳体外侧，封闭平台内插装压缩空气管和清洗水管。本连续颗粒床过滤设备在连续过滤过程中，利用三相流清洗技术，不仅可以实现过滤和反冲洗同时连续进行，而且不同粒径的颗粒滤料实现了自然有效分布，有利于减小过滤阻力，增强过滤效果，降低过程能耗，可广泛应用于中水回用、海水淡化以及工业排水的净化过程。
Description
技术领域
本发明涉及环保净化领域中的过滤装置，尤其是一种颗粒移动床连续过滤设备。
背景技术
传统的颗粒床过滤器是一种利用过滤介质去除水中各中悬浮物、微生物以及其他微细颗粒，实现净化水质的净化设备，其广泛用于污水的深度处理中。但传统的颗粒床过滤器存在停机反冲洗间歇操作过程，进行反冲洗时必须中断过滤操作，若需连续过滤就必须增加备用的过滤装置，如此虽达到了连续过滤的目的，但设备和操作费用都很高，工艺过程能耗也大，占地面积也较大，而且阶段性冲洗前后滤层性质变化会对水质处理产生不良影响。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种能够实现过滤与反冲洗同时运行、减少能耗和费用的颗粒移动床连续过滤设备。
本发明解决其技术问题是通过以下技术方案实现的：
一种颗粒移动床连续过滤设备，包括壳体和分布器，分布器安装在壳体的下部，分布器上制出与壳体内腔连通的进水口和出水口，其特征在于：壳体内安装一个密封平台，该密封平台内插装一个提升管，该提升管的下端同轴套装一个连接管，该连接管上端的外圆面与提升管的内圆面之间具有间隙，连接管的下端延伸至封闭平台的外侧并与壳体内腔相连通，提升管的上端连接一个三相分离器，该三相分离器的清洗水出口延伸至壳体外侧，封闭平台内插装压缩空气管和清洗水管。
而且，所述分布器的进水口上安装进水流量调节阀，出水口上安装出水流量调节阀。
而且，所述的封闭平台安装在壳体内腔的下部，封闭平台的上端面低于分布器的进水口。
而且，提升管、连接管、压缩空气管以及清洗水管均竖直设置。
而且，压缩空气管和清洗水管的下端均位于封闭平台内，上端均延伸至壳体上端外侧并与一个清洗水和压缩空气调节控制器相连接。
而且，所述的三相分离器的清洗水出口的最下端与壳体内水平面相平齐。
本发明的优点和有益效果为：
1、本设备在壳体内安装了封闭平台，封闭平台内设置提升管、连接管、压缩空气管以及清洗水管，通过压缩空气产生的负压可以实现过滤和滤料反冲洗同时进行，保持生产连续进行，无需停机反冲洗和安装备用设备，从而减少了投资和占地面积。
2、采用过滤和反冲洗同时进行的方式，可避免阶段性冲洗前后滤层性质变化对水质处理效果的影响，耐冲击性强，出水水质稳定。
3、本设备首次利用离心式三相分离器，使清洗后的滤料与清洗废水和气体一起进入到分离器中实现气固液三相分离；同时，由于不同粒径的滤料在分离器中所受的离心力不同，下降时颗粒粒径由大到小在砂滤器底部实现了自动有效分布，滤层也会不对称分布，能够实现“反粒径过滤”，从而降低过滤时的水头损失，更加节能。
4、提升管中同时通入清洗水和压缩空气，有利于保持提料的稳定性，清洗水和含泥滤料的充分接触和摩擦增强了的清洗效果。
5、采用气提方式可以节省大量的用水，减少洗涤液的处理负荷，可以通过气提的速度来控制滤层的更新速度。本设备采用出水作为清洗水，清洗水用量与处理水量为1:10甚至可以达到1:20，连续进水的同时可以根据情况进行间断反冲洗，这样可以进一步减少清洗水的用量。
6、系统排放的少量洗涤水经简单预处理后，可以返回污水进水系统再次过滤净化，整体系统基本实现次生废水的“零”排放。
7、本设备中采用的过滤介质不限于砂料，也可以是其它的颗粒物，比如活性碳、树脂、矿物材料等等，这样就可以选择截留作用和吸附作用更强的滤料。
8、本设备采用“下进下出”的过滤方式，不会因为造成滤层松动而降低过滤效果，避免了水流因克服自身重力而造成不必要的动压头损失。
9、本设备内部保持恒定液位，减少了进出水造成的水头损失，提高了节能效果。
10、本发明是一种设计科学、结构合理、使用方便的连续颗粒床过滤设备，在连续过滤过程中，利用三相流清洗技术，有效控制清洗液用量，不仅可以实现传统的过滤和反冲洗同时连续进行，而且不同粒径的颗粒滤料实现了自然有效分布，有利于减小过滤阻力，增强过滤效果，降低过程能耗，提升管中通入清洗水不仅可以对滤料进行反冲洗还可以保持三相平衡，有利于提料的稳定性，可广泛应用于中水回用、海水淡化以及工业排水的净化过程。
附图说明
图1是本发明的主视图。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。
一种颗粒移动床连续过滤设备，包括壳体8和分布器10，壳体内置放滤料9，该滤料为活性炭、砂料、树脂或者矿物材料等。分布器安装在壳体的下部，分布器上制出与壳体内腔连通的进水口15和出水口11，分布器的进水口上安装进水流量调节阀16，出水口上安装出水流量调节阀12。
本发明的创新点在于：壳体内安装一个密封平台13，该封闭平台安装在壳体内腔的下部，且该封闭平台的上端面低于分布器的进水口。
密封平台内插装一个竖直设置的提升管5，该提升管的下端同轴套装一个竖直的连接管14，该连接管上端的外圆面与提升管的内圆面之间具有间隙，以便于压缩空气及冲洗水进入。连接管的下端延伸至封闭平台的外侧并与壳体内腔相连通。提升管的上端通过一段水平管连接一个三相分离器6，该三相分离器为离心式三相分离器，该三相分离器的清洗水出口7延伸至壳体外侧，且清洗水出口的最下端与壳体内水平面2相平齐。
封闭平台内插装一个竖直的压缩空气管3和一个竖直的清洗水管4，压缩空气管和清洗水管的下端均位于封闭平台内，上端均延伸至壳体上端外侧并与一个清洗水和压缩空气调节控制器相连接1。
本发明的工作过程为：
向提升管中通入气体，利用气流产生的负压来提升滤料颗粒介质，同时向清洗水管中通入清洗水，少量的清洗水即可进入提升管内，借助于气、液、固的不同上升速度，洗涤去除滤料颗粒上的污染物，清洗后的颗粒介质与清洗废水和气体一起进入到气固液三相分离器中实现分离，空气由上部导管排出，过滤介质经离心分离后落下，靠自身的大小和重力分布于进水和出水之间，而清洗的废水由侧部清洗水出口排出，作进一步处理，从而实现连续过滤。
本设备技术经济分析：
⑴.对设备的能耗、物耗以及效率等因素进行了多方位技术分析说明，证明本设备完全符合“节能减排”的环保理念，与传统过滤技术相比具有明显的优越性，其中，利用颗粒移动床连续过滤设备处理1吨污水的技术经济分析如表1所示。
表1处理1吨污水的技术经济分析
⑵.对低浓度污水处理效果的分析
当进水SS为18.9mg/L、浊度为20.8NTU、COD为6.7mg/L，清洗水速率为7L/h，进气速率为100L/h时，测定进水速率在40-80L/h下的出水水质，如表2所示。
表2进水速率对低浓度污水处理效果的影响
| 进水速率/L·h-1 | HRT/min | SS/mg·L-1 | 浊度/NTU | COD/mg·L-1 |
| 40 | 4.5 | 1.4 | 1.2 | 2.3 |
| 50 | 3.6 | 1.5 | 1.4 | 2.8 |
| 60 | 3.0 | 1.9 | 1.5 | 3.8 |
| 70 | 2.6 | 2.4 | 1.7 | 4.3 |
| 80 | 2.3 | 3.1 | 2.1 | 4.9 |
此颗粒移动床连续过滤设备对低浓度污水中的悬浮物、浊度和COD都有很好的去除效果，出水浊度基本小于2NTU，完全能到达到深度处理浊度<5的要求。
⑶.对高浓度污水处理效果的分析
当进水SS为92mg/L、浊度为110NTU、COD为23.6mg/L，清洗水速率为7L/h，进气速率为100L/h时，测定进水速率在40-80L/h下的出水水质，如表3所示。
表3进水速率对高浓度污水处理效果的影响
| 进水速率/L·h-1 | HRT/min | SS/mg·L-1 | 浊度/NTU | COD/mg·L-1 |
| 40 | 4.5 | 17 | 13.6 | 6.8 |
| 50 | 3.6 | 19 | 16.8 | 7 |
| 60 | 3.0 | 25 | 17.3 | 7.2 |
| 70 | 2.6 | 32 | 29.4 | 13.2 |
| 80 | 2.3 | 35 | 32.2 | 14 |
此颗粒移动床连续过滤设备对高浓度污水依然有较好的去除效果，在进水速率为40L/h时，浊度的去除率依然能够保持87.6%，可以看出此设备抗冲击性很强。
⑷.提料和洗料高效节能效果的分析
压缩空气的作用是产生负压来提料，清洗水的作用是对滤料进行反冲洗以及保证提料的稳定性。不同进气速率和清洗水速率下的提料速率和滤料循环周期如表4示。
表4不同进气速率和清洗水速率下的滤料清洗周期
| 清洗水速率/L·h-1 | 进气速率/L·h-1 | 提料速率/mL·min-1 | 滤料循环周期/min |
| 2 | 80 | 183 | 30.6 |
| 3 | 100 | 204 | 27.5 |
| 4 | 100 | 145.5 | 38.5 |
| 5 | 100 | 124.5 | 45.0 |
| 7 | 100 | 97.5 | 57.4 |
可以看出，本设备最快30min就可以完成一次滤料清洗周期，洗料速率非常快，而且在清洗水速率2L/h时就能达到很好的清洗效果，清洗水与过滤水的比例仅为5%，比传统砂滤更加节省清洗水。
Claims (6)
1.一种颗粒移动床连续过滤设备，包括壳体和分布器，分布器安装在壳体的下部，分布器上制出与壳体内腔连通的进水口和出水口，其特征在于：壳体内安装一个密封平台，该密封平台内插装一个提升管，该提升管的下端同轴套装一个连接管，该连接管上端的外圆面与提升管的内圆面之间具有间隙，连接管的下端延伸至封闭平台的外侧并与壳体内腔相连通，提升管的上端连接一个三相分离器，该三相分离器的清洗水出口延伸至壳体外侧，封闭平台内插装压缩空气管和清洗水管。
2.根据权利要求1所述的一种颗粒移动床连续过滤设备，其特征在于：所述分布器的进水口上安装进水流量调节阀，出水口上安装出水流量调节阀。
3.根据权利要求1所述的一种颗粒移动床连续过滤设备，其特征在于：所述的封闭平台安装在壳体内腔的下部，封闭平台的上端面低于分布器的进水口。
4.根据权利要求1所述的一种颗粒移动床连续过滤设备，其特征在于：所述的提升管、连接管、压缩空气管以及清洗水管均竖直设置。
5.根据权利要求1所述的一种颗粒移动床连续过滤设备，其特征在于：所述的压缩空气管和清洗水管的下端均位于封闭平台内，上端均延伸至壳体上端外侧并与一个清洗水和压缩空气调节控制器相连接。
6.根据权利要求1所述的一种颗粒移动床连续过滤设备，其特征在于：所述的三相分离器的清洗水出口的最下端与壳体内水平面相平齐。
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