发明内容
本发明针对现有技术存在的不足,提出一种胶囊式固液分离装置及方法,其结构紧凑、占地少、无噪声、便于移动,特别适合高层楼宇内进行厨余垃圾粉碎液进行固液分离以及野外作业。
本发明的技术方案如下:
一种胶囊式固液分离装置,其包括粗滤设备、料浆储槽、输送泵、压滤机以及配套的管路和阀门等。其中:
粗滤设备的出滤液通道连接下水道管网,出料浆通道连接料浆储槽。
输送泵的进料管路连接料浆储槽,出料管路连接压滤机。输送泵采用胶囊式容积泵,包括泵罐和胶囊,所述胶囊固定在泵罐内,胶囊通过进出液接头与泵外的压力流体管路连接,所述泵罐上设料浆进出口,与泵外的进料浆管路和出料浆管路连接,进料浆管路的另一端连接料浆储槽,出料浆管路另一端连接压榨机,进料浆管路和出料浆管路上设置箍断阀。胶囊式容积泵可为立式或卧式安装。
压滤机采用胶囊式压滤机,包括罐体和安装在罐体内的滤筒,进料口设在罐体顶部并通滤筒内部空间,出料口设在罐体下部并通滤筒外与罐体之间空间,输送泵的进料浆管路连接在进料口上。滤筒内设置有压榨胶囊,压榨胶囊连接有流体进出接头,外接第一压力流体管路,所述压榨胶囊由通入的高压流体作用而膨胀,挤压滤筒内的浆料。罐体的下部是与滤筒下端开口连通的落料通道,在落料通道内设置有填充胶囊,所述填充胶囊与流体进出管连接,外接第二压力流体管路,所述填充胶囊由通入的压力流体作用而膨胀,充满落料通道,将滤筒过滤区域与外界隔断。落料通道连通滤饼储槽。
本发明的粗滤设备采用筛网式过滤槽。粗滤设备、输送泵、压滤机以及配套集中布置在用作料浆及滤饼储槽的箱体上。这样的布置结构紧凑,占地面积小,运输及安装方便,还可进行野外作业。
另外,第一压力流体管路、第二压力流体管路以及箍断阀的控制源都是由负责进水的高压管和负责排水的低压管并联构成,高压管连接城市自来水管网,低压管连接高层楼宇二次供水管网。
本发明进一步提出利用上述胶囊式压滤机处理厨余垃圾粉碎液的方法,其步骤如下:
(1)将来自楼宇下水道管网的厨余垃圾粉碎液和其它来水送入粗滤设备进行初滤,粗滤后的滤液直排入下水道管网,含固液流入料浆储槽形成料浆待滤;
(2)当料浆储槽中的料浆达到设定的液位高度时,启动胶囊容积泵,胶囊容积泵内的胶囊排液收缩形成负压,将料浆储槽的料浆吸入泵内,然后再向胶囊充液使其膨胀,在箍断阀的作用下,料浆被压入压滤机;
(3)在压滤机的滤筒内,料浆在容积泵的胶囊膨胀作用下进行压滤,其压力可达自来水管网压力(0.3-0.6Mpa);
(4)待容积泵内的料浆输送完毕后,压滤过程结束,压滤机内的压榨胶囊通入压力流体而膨胀,对滤料进一步的压榨脱液;
(5)压榨完毕后,料浆已成饼在过滤介质上,对压榨胶囊卸压,压榨胶囊收缩,在脱饼机构及收缩形成的负压双重作用下,破饼落料,并同时对过滤介质进行反吹再生;
(6)在破饼落料过程中或者完毕后,充填胶囊罐卸压收缩,让出落料通道,饼料靠自重落入料饼储槽中待运;
(7)在压榨胶囊压榨的同时,输送泵的胶囊又开始收缩,吸入料浆待压送;同时充填胶囊充液膨胀,隔断滤筒与外界通路形成封密空间待来料压滤,进行下一循环过程。
本发明的优点如下:
1、因采用的是橡胶胶囊式结构,没有旋转部件,易于保持密闭状态,从料浆输送、压滤、压榨及滤饼等各过程均在密闭状态下完成,与敞开式的过滤设备相比无作业环境污染,特别适应在空间有限的楼宇内进行带有异味的料浆过滤。
2、通过采用胶囊式容积泵和胶囊式压榨机,将压滤和压榨两种过滤方法有机地结合在一起,可使滤饼的含湿率大幅度降低,减少外运量。
3、压滤、压榨及料浆传输的动力取自城市自来水管网,高压水驱动胶囊膨胀,橡胶回弹力使得其收缩,没有转动部件,完全能做到无声运行,在居民生活区内运行不会发生噪声扰民问题。
4、压榨原理简单,脱饼机构巧妙。参加图2,只需控制10只电磁阀的开或关就能完成一次循环过程,控制系统简单,可以采用成熟的PLC控制技术,就能实现自动化控制,无需人员值守。采用新型的橡胶箍断阀作为料浆管路控制阀,可靠程度高,使用寿命长。
5、采用集装方式,所有设备都可以布置同一基座上,运输安装方便,运低现场只需将原下水道主管接入分离槽接口既可运行,原有下水道管网不作任何改动,使得其结构简单、布置紧凑,重量轻、占地面积少,特别适应高层楼宇内地场狭小高度有限的场所。
6、操作简单、维护方便,过滤介质可实现定期的再线清洗使用周长,运行可靠稳度高,运行费用低。
具体实施方式:
以下结合附图详细说明本发明的结构和工艺实现过程:
参见图1是本胶囊式压滤装置设备布置结构:
该装置由筛板式粗滤槽1、胶囊式容积泵2及胶囊式压滤机3等三大部件,集中布置在用作料浆储槽4和滤饼储槽5的箱体上构成。本装置是针对高层楼宇下水道流量忽大忽小、时有时无、有时是大量清水的特点,选用结构简单的筛板式粗滤槽进行初滤,减少进入压滤系统的料浆量。采用胶囊式容积罐进行料浆的输送,既能做到无声运行,又可利用城市自来水管网的压力能。采用胶囊式压滤机在滤筒内的料浆可实现压滤和压榨两种过滤过程,特别是压榨过程,可大幅度地降低滤饼的含湿率。本装置中,胶囊的膨胀和收缩只需控制电磁阀的开或关,控制系统简单,可选用城市自来水管网压力能作动力,动力结构十分简单。排水可作高层楼宇二次供水源之一。
结合参见图3,筛板式粗滤槽1包括罐体11和筛网滤件12,筛网滤件12沿滤液进出方向交错布置在罐体内。筛板式粗滤槽的出滤液通道连接下水道管网,出料浆通道连接料浆储槽4。来自楼宇下水道的粉碎液及其它来水进入筛板式粗滤槽进行简单的固液分离,含有较多、较粗的固液混合物流入槽底形成料浆,防止其它来水进入料浆储槽增大装置负荷。
料浆储槽4中的料浆经胶囊式容积泵2将料浆吸入泵内,结合参见图4,胶囊式容积泵的进料管路连接料浆储槽,出料管路连接压滤机3。胶囊式容积泵包括泵罐201和胶囊202,为卧式结构(也可以为立式),泵罐201两端为锥形,高回弹力的柱状橡胶胶囊202两端与泵罐以法兰形式203固定。胶囊通过进出液接头204与泵外的压力流体管路205连接,泵罐上设料浆进出口206,与泵外的进料浆管路和出料浆管路连接,进料浆管路的另一端连接料浆储槽4,出料浆管路另一端连接压榨机3。进料浆管路和出料浆管路上设置橡胶箍断阀207作为控制阀,
当胶囊通入高压流体膨胀时,罐内料浆在橡胶箍断阀的作用被压送到压滤机。当胶囊卸压时,胶囊回弹收缩形成负压将料浆储槽的料浆吸入罐内。控制管路上的箍断阀的开或关,就能实现料浆的泵送。胶囊式压滤机采用胶囊式容积泵的配置,可将胶囊式压滤机压榨死角处的料浆吸出。
参见图5,胶囊式压滤机3由罐体316、滤筒315、压榨胶囊307、填充胶囊310、破饼机构306等组成。罐体316采用圆筒罐体结构形式,制造方便。罐体、滤筒及机芯等采用法兰式连接方式,简单可靠。
滤筒315安装在罐体316内,结合参见图10和图11,滤筒315由筒体骨架3151和过滤介质3152(金属网或滤布)组成,筒体骨架为正多边形,在边与边的交界位置内侧分布有纵向的嵌槽,过滤介质紧贴在筒体骨架的内侧,并在嵌槽位置由嵌条嵌入固定,构成完整过滤面,此过滤元件可方便地整体更换,滤筒也为可拆卸安装方式,方便更换过滤介质。
罐体316顶部有进料分配室302,进料分配室的室底就是罐体的顶盖304,在顶盖上开有进料斜孔303通滤筒内部空间,进料斜孔均朝向滤筒的过滤介质倾斜,形成错流过滤,可增强过滤效果。进料分配室一侧设进料口,接前端输送泵的出料浆管路305,另一侧设反冲洗接口,接反冲洗管路317,可以实现定期清水高压冲洗滤筒。
罐体316下部设计成与滤筒下端开口连通的落料通道312形式,滤筒内设置压榨胶囊307,落料通道内设置填充胶囊310。压榨胶囊307和填充胶囊310为上下一体式结构,安装在机芯上。机芯既作为压力流体通道同时又起支撑胶囊的作用,其结构包括流体进出接头301、流体进出管309、顶盖304、支撑部308和封头311。在顶盖304中心固定流体进出接头301,顶盖同时作为整个罐体的盖子,与罐体316固定。流体进出管309由流体进出接头中心穿过,其上端连接第二压力流体管路19,流体进出管309向下穿过压榨胶囊307,伸进填充胶囊310内,并至底部,下端与填充胶囊一起由封头311固定,流体进出管上有与填充胶囊相通的通孔,通入流体。当然,根据实际需要,流体进出管309也可以只是伸进填充胶囊310内,与填充胶囊相通,并不到底端与封头311固定,封头可以只固定胶囊下端。另外,支撑部308则设置在流体进出管309中部,并对应于滤筒下端开口位置。这样,压榨胶囊307上端的开口就套在流体进出接头301上,并通过法兰与顶盖304连接固定,压榨胶囊307下端和填充胶囊310上端的连接过渡部分通过隔断抱箍314箍套在支撑部308上,填充胶囊310下端固定在所述封头311上。装配时,将两个胶囊装在机芯上后,在将机芯整体装配到罐体内。采用将压榨胶囊与充填胶囊连为一体的结构形式,构思巧妙,安装方便,可减少压榨死角。同时膨胀胶囊在收缩过程中滤腔将形成负压,过滤介质得到反吹再生,有利于长周期使用。
参见图8和图9,压榨胶囊307外壁设有由齿状胶圈和刮杆/板组成的破饼机构306,利用胶囊收缩过程的回弹力带动脱饼杆脱饼。破饼机构的齿状胶圈环套固定在压榨胶囊外,位置和数量根据胶囊长度确定,齿尖安装刮杆/板,靠近滤筒。破饼胶圈结构简单、安装方便、构思巧妙、效果显著。
以上胶囊式压滤机可以将压滤及压榨工作结合实现,过程如下:
1、参见图5,充填胶囊310工作:打开充填胶囊的第二压力流体管路318上的高压电磁阀,流体进入充填胶囊使其膨胀,充满落料通道312,达到隔断目的,然后关闭电池阀。
2、将待滤料浆由进料口泵入进料分配室302,料浆从进料斜孔303进入滤筒315内部空间,进行压滤过程,压滤结束后滤料含湿率降低,但仍然需要压榨成饼便于落料及满足固液分离要求。
3、参见图6,压滤完成后,打开压榨胶囊307的第一压力流体管路319上的高压管电磁阀,高压流体进入压榨胶囊307使其膨胀,对滤料进行压榨。参见图7,在压榨胶囊膨胀过程,破饼机构306的齿状胶圈的齿尖沿滤筒圆周位移,齿条弯曲变形。
4、压榨过程结束后,胶囊式容积泵2收缩将压滤机3上部死角处料浆吸出,使其不影响滤饼的含湿率,同时关闭压榨胶囊的第一压力流体管路319上的高压管电磁阀,打开低压管电磁阀,压榨胶囊内流体在回弹力作用下流向低压管路,压榨胶囊307在收缩过程中驱动破饼机构306,回弹力较强的齿条恢复原状,齿尖带动刮板/杆沿滤筒315回移将滤筒壁的滤饼破掉,同时压榨胶囊在收缩过程中形成的负压也有利于实现脱饼和过滤介质的反吹再生,参见图8。
5、脱饼结束后,打开充填胶囊的第二压力流体管路318上的低压电磁阀,流体排出,充填胶囊310进行收缩,打开落料通道312,饼料靠自重落入料饼储槽5中待运。
(6)滤饼作业完成后,打开充填胶囊的第二压力流体管路318上的高电磁阀,充填胶囊310再度膨胀,隔断落料通道312,进行下一次压滤循环。
参见图2,本胶囊式固液分离装置进行厨余垃圾粉碎液处理的工艺过程如下:
1、将来自下水道管网的厨余垃圾粉碎液和其它来水送入筛板式粗滤槽1进行初滤,粗滤后的滤液直排入下水道管网,就地排放,含固液流入料浆储槽4形成料浆待滤;
2、当料浆储槽4中的料浆达到设定的液位高度时,胶囊式容积泵2内的胶囊排液收缩形成负压,将料浆储槽4的料浆吸入泵内,然后再向胶囊充液使其膨胀,在箍断阀217的作用下,料浆被压入胶囊式压滤机3;
3、在胶囊式压滤机3的滤筒内,料浆在输送泵的胶囊膨胀作用下进行压滤,其压力可达自来水管网压力(0.3-0.6Mpa);
4、待胶囊式容积泵内的料浆输送完毕后,压滤过程结束,胶囊式压滤机内的压榨胶囊307通入压力流体而膨胀,对滤料进一步的压榨脱液;
5、压榨完毕后,滤料已成饼在过滤介质上,对压榨胶囊卸压,压榨胶囊收缩,在脱饼机构306及收缩形成的负压双重作用下,破饼落料,并同时对过滤介质进行反吹再生;
6、在破饼落料过程中或者完毕后,充填胶囊310罐卸压收缩,让出落料通道312,饼料靠自重落入料饼储槽5中待运;
7、在压榨胶囊307压榨的同时,胶囊式容积泵2的胶囊又开始收缩,吸入料浆待压送;同时充填胶囊310充液膨胀,隔断滤筒与外界通路形成封密空间待来料压滤,进行下一循环过程。
如图2所示,本装置中,为压榨胶囊307提供流体压力的第一压力流体管路和为填充胶囊310提供流体压力的第二压力流体管路都是由负责进水的高压管和负责排水的低压管并联构成,高压管连接城市自来水管网,低压管连接高层楼宇二次供水管网,高压管和低压管上都设电磁阀。另外,设置在胶囊式容积泵的进料浆管路和出料浆管路上的箍断阀207的控制源也是由负责进水的高压管和负责排水的低压管并联构成,高压管连接城市自来水管网,低压管连接高层楼宇二次供水管网。充分利用它们形成增压循环水系统,只需控制10只电磁阀的开或关就能完成一次循环过程。
本发明的保护范围并不限于上述的实施例,显然,本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变形而不脱离本发明的范围和精神。倘若这些改动和变形属于本发明的权利要求及其等同技术的范围内,则本发明的意图也包含这些改动和变形在内。