CN108499172A - 一种固定床过滤净化系统及流体过滤净化方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种固定床过滤净化系统及采用该系统的流体过滤净化方法，过滤净化系统包括并联设置的多个固定床过滤器，固定床过滤器包括罐体、过滤床，罐体的上部分别设置有用于向罐体内通入流体的导入管和排污管，罐体的下部设置有净化出水管，固定床过滤器还包括用于向罐体内通入气体以使滤料产生流化的气洗单元，分别与多个固定床过滤器的导入管、排污管、净化出水管连通的进水管道、排污管道和出水管道，以及供气单元，在各导入管、排污管上设置有开关阀。本发明采用系统内净化出水作为反洗水，单个过滤器反洗时，其余过滤器的出水作为反洗水，反洗流量是进料量的数倍，且无须反洗泵，清洗效率高，操作简单可靠。

Description

一种固定床过滤净化系统及流体过滤净化方法

技术领域

本发明涉及一种去除流体例如水中悬浮物的过滤净化系统及方法，特别是可以进行反洗再生的固定床过滤净化系统及利用该系统进行流体中悬浮物的方法。

背景技术

在固液分离工艺技术领域，过滤是去除水中悬浮物的主要手段之一，由于具有良好的去除效果和较高的处理深度，在工业和城市污水处理上得到广泛应用。

固定床过滤器一般采用石英砂、硅藻土等颗粒状过滤介质作为过滤床层，利用过滤床层内部的微小孔隙，截留水中颗粒状污染物。固定床过滤器主要依靠滤床表层至表层以下300～400mm的滤料截留悬浮物，滤料不易彻底清洗干净，结果随着时间的延长，滤料结团，通水量下降，出水水质变差，最终停止工作，必须更换滤料。同时在反洗时一般采用水洗方式，需要大功率清洗水泵和利用大流量水反冲洗，冲洗时间长，耗水量大，能耗高，且滤料会部分会随着反洗水跑损。

发明内容

本发明的目的在于提供一种改进的固定床过滤净化系统。

本发明同时还提供一种改进的流体过滤净化方法。

为实现前述发明目的，本发明采用的一种技术方案如下：

一种固定床过滤净化系统，包括用于去除流体中的悬浮物的固定床过滤器，固定床过滤器包括罐体、设置在罐体内的过滤床，过滤床包括滤料，所述的罐体的上部分别设置有用于向罐体内通入流体的导入管和用于排出洗涤水的排污管，罐体的下部设置有用于排出净化水的净化出水管，固定床过滤器还包括气洗单元，该气洗单元用于向罐体内通入气体以使滤料产生流化，固定床过滤器有多个，且多个固定床过滤器并联设置，固定床过滤净化系统还包括与所述多个固定床过滤器的导入管连通的进水管道、与多个固定床过滤器的排污管连通的排污管道、与多个固定床过滤器的净化出水管连通的出水管道、用于向多个固定床过滤器的气洗单元供气的供气单元，在所述各导入管、排污管上设置有开关阀。

根据本发明的一个具体且优选方面，所述的多个固定床过滤器分为多组，各组内的多个固定床过滤器并排设置。在一个更具体的实施方式中，多个固定床过滤器分为多组，且每组内的固定床过滤器个数相同。

优选地，所述的固定床过滤器还包括位于所述罐体内且位于所述过滤床顶部上方的上水流分配器，所述上水流分配器与所述导入管连通。

根据本发明的一个具体方面，所述的上水流分配器包括水平排列的多个上水流分配管和设置在各上水流分配管上的上布水头。

优选地，所述的上布水头距离所述的过滤床的顶面的距离为5～500mm。优选地，所述的排污管与所述的上水流分配器连通。如此设置，则可以使洗涤时产生的污水从上水流分配器逆向流入排污管中，进而排出罐体，排污水的同时，由于上布水头的阻挡，滤料不会被带走。

根据本发明的一个优选方面，所述气洗单元包括通气管、设置在通气管上的开关阀、位于罐体内且与通气管连通的气流分配器，气流分配器埋设在所述的滤料中。

根据本发明的一个具体且优选方面，所述过滤床包括自上而下依次设置的精滤层、过渡层和支撑层，其中组成所述精滤层、过渡层和支撑层的滤料的粒径依次增大，所述的气洗单元对应设于所述精滤层所在罐体位置。

优选地，所述的固定床过滤器还包括设于所述罐体下部且与所述净化出水管连通的下水流分配器，所述下水流分配器埋设在所述过滤床下部的滤料中。

根据本发明的一个具体方面，所述净化出水管同时作为反洗水管。

根据本发明的一个具体且优选方面，所述过滤床包括自上而下依次设置的精滤层、过渡层和支撑层，其中组成精滤层、过渡层和支撑层的滤料的粒径依次增大。所述的气洗单元对应设于精滤层所在罐体位置，净化出水管对应设于支撑层所在罐体位置。进一步优选地，气流分配器埋在精滤层内，且气流分配器上部的精滤层高度为50～300mm。

进一步地，下水流分配器可包括水平排列的多个下水流分配管和设置在各下水流分配管上的下布水头。优选地，下水流分配器埋设于支撑层的滤料内。

根据本发明的一个优选方面，所述的过滤净化系统还进一步包括与排污管道连通的残渣液接收罐。该残渣液接收罐优选包括接收罐体，以及分别设于接收罐体上的排气管、进气管和排渣管。优选地，所述进气管与所述供气单元连通。

优选地，在所述罐体的顶部和/或底部分别设置有手孔和/或人孔，方便安装及维护。

根据本发明的一个具体方面，所述过滤净化系统还包括控制器、分别用于检测所述的多个固定床过滤器的压降的多个压力检测装置，所述的多个压力检测装置分别与所述控制器连接，各所述的开关阀分别与所述控制器连接并受所述控制器的控制，所述控制器根据所述压力检测装置反馈的信号控制所述各开关阀的开关。

根据本发明的又一具体方面，所述过滤净化系统还包括控制器，各所述的开关阀分别与所述控制器连接并受所述控制器的控制，所述控制器根据各固定床过滤器的工作时间来控制所述各开关阀的开关。

本发明采取的又一技术方案是：一种流体过滤净化方法，其采用本发明如前所述的固定床过滤净化系统，且包括：将待过滤流体由所述进水管道分配至所述多个固定床过滤器，由多个固定床过滤器同时对流体进行过滤，当固定床过滤器的工作时间达到设定的值时和/或固定床过滤器的压降达到设定值时开时进行固定床过滤器的反洗再生，反洗再生时，利用固定床过滤净化系统的净化出水逆流通过待再生的固定床过滤器进行水洗，与此同时，利用供气单元和气洗单元向待再生固定床过滤器内通入气体使滤料流化。

根据本发明的一个具体且优选方面，使所述多个固定床过滤器依次进行反洗再生，且对所述多个固定床过滤器中的某个固定床过滤器进行反洗再生时，其它固定床过滤器保持对流体的过滤。

根据本发明，所述流体可以指气体或液体，优选是液体，更优选是水。

由于以上技术方案的实施，本发明与现有技术相比具有如下优势：

本发明设置有气洗单元，其中气洗单元将滤料和悬浮物流化，只需少量的反洗水就能进行充分彻底的反洗再生。对于一些含有粘性的颗粒物，单纯的反洗水冲洗不能将颗粒物从过滤介质上剥离，而本发明可在反洗时，通过气体辅助流化作用，将过滤介质流化，在流化状态下过滤介质之间产生剧烈的摩擦和碰撞，从而使得颗粒物与过滤介质很容易的分离，并较易的通过反洗水将颗粒物清洗出过滤器，使清洗的效率大大提高。同时反洗时间短，反洗水的损耗少。

本发明提供的流体过滤净化方法，其采用系统内净化出水作为反洗水，单个过滤器反洗时，其余过滤器的出水作为反洗水，反洗流量是进料量的数倍，且无须反洗泵，清洗效率高，操作简单可靠。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为实施例的固定床过滤净化系统的结构示意图；

图2为实施例的固定床过滤器的结构示意图；

其中：1、罐体；2、导入管；3、净化出水管；4、反洗水管；5、通气管；6、排污管；7、上水流分配器；8、气体分配器；9、过滤床；10、下水流分配器；11,12、手孔；13、进水管道；14、出水管道；15、排污管道；160、气体缓冲罐；161、供气管道；17、残渣液接收罐；170、接收罐体；171、排气管；172、进气管；173、排渣管。

具体实施方式

下面将对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

如图1所示，本实施例提供一种固定床过滤净化系统，其包括并联的多个固定床过滤器(共分为二组固定床过滤器I,II，每组固定床过滤器内的过滤器并排设置)、进水管道13、出水管道14、排污管道15、供气单元以及残渣液接收罐17。

固定床过滤器用于除去水等流体中的悬浮物。如图2所示，固定床过滤器包括罐体1、用于通入待净化流体的导入管2、净化出水管3、反洗水管4、通气管5、排污管6、气流分配器8、下水流分配器10、上水流分配器7、人孔11,12等构件。

罐体1为筒体结构，上封头有一个手孔11，下封头也有一个手孔12(根据罐体大小手孔可更换为人孔)，罐体1内部从下至上分别设有下水流分配器10、气流分配器8及上水流分配器7。罐体1内填充有由滤料构成的过滤床9，滤料的介质可以为石英砂、河砂、海砂、陶粒、无烟煤、活性炭、硅藻土、锰砂、铁砂、沸石中的一种或多种，滤料为多层粒度分布，从上至下依次分为精滤层，过渡层和支撑层，其中精滤层的介质粒径小于过渡层的介质粒径，后者小于支撑层的介质粒径。精滤层介质粒径可以为0.2-0.5mm，精滤层厚度可以为50～200mm，过渡层介质粒径可以为0.3～2mm，过渡层厚度可以为50～200mm，支撑层介质粒径可以为1～5mm，支撑层厚度可以为50～500mm，精滤层中对过滤精度要求不高或者杂质颗粒较大较易过滤时，也可以减少调整滤料层数和各层粒度。

导入管2设置在罐体1上部，导入管2与上水流分配器7相连，上水流分配器7由多行排列的上水流分配管及上水流分配管上的上布水头组成，上水流分配器7的上布水头距离滤料顶部界面5～500mm。净化出水管3设置在罐体1下部，净化出水管3与下水流分配器10相连，下水流分配器10由多行排列的下水流分配管及下水流分配管上的下布水头组成，下水流分配器10埋没在滤料支撑层内。反洗水管4设置在净化出水管3同一根管道上与净化出水管3连通(或者也可以将反洗水管4与净化水出水管道3设为同一根管道)。

本实施例中，通气管5设置在罐体1中间，通气管5与气流分配器8相连通构成用于向滤料内提供气体使滤料流化的气洗单元。气流分配器8进一步由多行排列的管道及管道上的喷气头组成，气流分配器8埋在精滤层内，且气流分配器8上部的精滤层高度为50～300mm。

本实施例中，供气单元包括气体缓冲罐160和供气管道161，以及选择性的压缩空气发生装置(图中未公开)。

本实施例中，进水管道13、出水管道14、排污管道15、供气管道161分别包括总管和与总管连通的多个集合分管。进水管道13的多个集合分管分别对应与多组固定床过滤器的多个导入管2连通；出水管道14的多个集合分管分别对应与多组固定床过滤器的多个净化出水管3连通；排污管道15的多个集合分管分别对应与多组固定床过滤器的多个排污管6连通；供气管道161的多个集合分管分别对应与多组固定床过滤器的多个通气管5连通。在各导入管2、排污管6、通气管5以及出水管道14的集合分管上分别设置有开关阀。

本实施例中，残渣液接收罐17包括接收罐体170，以及分别设于接收罐体170上的排气管171、进气管172和排渣管173。排污管道15与接收罐体170连通，进气管172则与供气单元的气体缓冲罐16连通。在排气管171上设置有排气阀，在进气管172上设置有进气阀。在排渣管173上设置有排渣阀。

此外，本实施例的过滤净化系统还包括用于控制过滤净化系统工作的控制系统(图中未示出)。控制系统可以方便地使各固定床过滤器在过滤模式与反洗再生模式之间切换。控制系统具体包括控制器、分别用于检测多个固定床过滤器的压降的多个压力检测装置，多个压力检测装置分别与控制器连接，各开关阀分别与控制器连接并受所述控制器的控制，控制器根据压力检测装置反馈的信号控制各开关阀的开关。或者，还可以将控制系统设置为仅包括控制器，而不设置压力检测装置，此时可通过控制器的内部程序设定来控制各开关阀的开关，例如可将控制器设置为根据固定床过滤器的工作时间来控制各开关阀的开关。

在过滤时，含悬浮物的原料水由进料管道13的总管输送至各个集合分管，再由各集合分管分配至每个固定床过滤器，经过过滤后，水中的颗粒物被拦截在过滤介质内，过滤后的水从过滤器下部的净化出水管3排出，汇总至各出水管道14的集合分管，最后汇总至出水管道的总管后排出。

通过时间或压差触发固定床过滤器的反吹再生，使固定床过滤器依次下线进行反洗再生。首先进行第一个固定床过滤器的反洗再生，打开残渣液接收罐17的排气阀，关闭该过滤器导入管2的开关阀，将过滤器下线，其余过滤器正常运行，然后打开该过滤器的排污管6上的开关阀和通气管5上的开关阀，进气压力为0.1-1.0MPag，压缩气体进入过滤器后将过滤介质流化，在流化状态下过滤介质之间产生剧烈的摩擦和碰撞，将颗粒物从过滤介质上清洗下来并进入过滤介质上层的水中，同时关闭总出水阀，此时其余过滤器的出水通过出水管道14的集合分管送至该过滤器的净化出水管3，反向通过过滤介质，将反洗下来的含颗粒物的污水从过滤器排污管6输送至排污管道15，最终送入残渣液接收罐17，反洗完成后打开出水管道14上的阀门，关闭过滤器的排污管6和通气管5的开关阀，打开过滤器的导入管2上的开关阀，重新上线投用，然后按照上述步骤依次进行其余固定床过滤器的反洗再生操作，直至所有过滤器完成反洗再生。

当所有固定床过滤器完成反洗再生，关闭残渣液接收罐17的排气阀，打开进气阀，将残渣液接收罐充压至0.1-1.0MPag，然后打开排渣阀，将残渣液排放清空。

本发明装置具有如下优点：

1.采用系统内净化水作为反洗水，单个固定床过滤器反洗时，其余过滤器的出水作为反洗水，反洗流量是进料量的数倍，且无须反洗泵，清洗效率高，操作简单可靠。

2.对于一些含有粘性的颗粒物，单纯的反洗水冲洗不能将颗粒物从过滤介质上剥离。本发明在过滤器在反洗时，通过气体辅助流化作用，将过滤介质流化，在流化状态下过滤介质之间产生剧烈的摩擦和碰撞，从而使得颗粒物与过滤介质很容易的分离，并较易的通过反洗水将颗粒物清洗出过滤器，使清洗的效率大大提高。同时反洗时间短，反洗水的损耗少。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (14)

1.一种固定床过滤净化系统，包括用于去除流体中的悬浮物的固定床过滤器，所述的固定床过滤器包括罐体、设置在所述罐体内的过滤床，所述过滤床包括滤料，其特征在于：所述的罐体的上部分别设置有用于向所述罐体内通入流体的导入管和用于排出洗涤水的排污管，所述的罐体的下部设置有用于排出净化水的净化出水管，所述的固定床过滤器还包括气洗单元，所述气洗单元用于向所述罐体内通入气体以使滤料产生流化，所述固定床过滤器有多个，且多个固定床过滤器并联设置，所述的固定床过滤净化系统还包括与所述多个固定床过滤器的导入管连通的进水管道、与所述的多个固定床过滤器的排污管连通的排污管道、与所述多个固定床过滤器的净化出水管连通的出水管道、用于向所述多个固定床过滤器的气洗单元供气的供气单元，在所述的各导入管、排污管上设置有开关阀。

2.根据权利要求1所述的固定床过滤净化系统，其特征在于：所述的多个固定床过滤器分为多组，各组内的多个固定床过滤器并排设置。

3.根据权利要求1所述的固定床过滤净化系统，其特征在于：所述的固定床过滤器还包括位于所述罐体内且位于所述过滤床顶部上方的上水流分配器，所述上水流分配器与所述导入管连通。

4.根据权利要求3所述的固定床过滤净化系统，其特征在于：所述的上水流分配器包括水平排列的多个上水流分配管和设置在各上水流分配管上的上布水头。

5.根据权利要求4所述的固定床过滤净化系统，其特征在于：所述的上布水头距离所述的过滤床的顶面的距离为5～500mm。

6.根据权利要求3或4或5所述的固定床过滤净化系统，其特征在于：所述的排污管与所述的上水流分配器连通。

7.根据权利要求1所述的固定床过滤净化系统，其特征在于：所述气洗单元包括通气管、设置在所述通气管上的开关阀、位于所述罐体内且与所述通气管连通的气流分配器，所述气流分配器埋设在所述的滤料中。

8.根据权利要求7所述的固定床过滤净化系统，其特征在于：所述过滤床包括自上而下依次设置的精滤层、过渡层和支撑层，其中组成所述精滤层、过渡层和支撑层的滤料的粒径依次增大，所述的气洗单元对应设于所述精滤层所在罐体位置。

9.根据权利要求1或8所述的固定床过滤净化系统，其特征在于：所述的固定床过滤器还包括设于所述罐体下部且与所述净化出水管连通的下水流分配器，所述下水流分配器埋设在所述过滤床下部的滤料中。

10.根据权利要求1所述的固定床过滤净化系统，其特征在于：所述的过滤净化系统还包括与所述的排污管道连通的残渣液接收罐，所述的残渣液接收罐包括接收罐体，以及分别设于所述接收罐体上的排气管、进气管和排渣管，所述进气管与所述供气单元连通。

11.根据权利要求1至10中任一项权利要求所述的固定床过滤净化系统，其特征在于：所述过滤净化系统还包括控制器、分别用于检测所述的多个固定床过滤器的压降的多个压力检测装置，所述的多个压力检测装置分别与所述控制器连接，各所述的开关阀分别与所述控制器连接并受所述控制器的控制，所述控制器根据所述压力检测装置反馈的信号控制所述各开关阀的开关。

12.根据权利要求1至10中任一项权利要求所述的固定床过滤净化系统，其特征在于：所述过滤净化系统还包括控制器，各所述的开关阀分别与所述控制器连接并受所述控制器的控制，所述控制器根据各固定床过滤器的工作时间来控制所述各开关阀的开关。

13.一种流体过滤净化方法，其特征在于：所述方法采用如权利要求1至12中任一项权利要求所述的固定床过滤净化系统，所述方法包括：将待过滤流体由所述进水管道分配至所述多个固定床过滤器，由多个固定床过滤器同时对流体进行过滤，当固定床过滤器的工作时间达到设定的值时和/或固定床过滤器的压降达到设定值时开时进行固定床过滤器的反洗再生，反洗再生时，利用固定床过滤净化系统的净化出水逆流通过待再生的固定床过滤器进行水洗，与此同时，利用供气单元和气洗单元向待再生固定床过滤器内通入气体使滤料流化。

14.根据权利要求13所述的流体过滤净化方法，其特征在于：使所述多个固定床过滤器依次进行反洗再生，且对所述多个固定床过滤器中的某个固定床过滤器进行反洗再生时，其它固定床过滤器保持对流体的过滤。