CN109772005A - 一种旋流式自动刮泥过滤系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种旋流式自动刮泥过滤系统及方法，该系统包括过滤装置和控制系统，过滤装置包括壳体，壳体上设有进水管、出水管和排泥管，进水管为变径结构，以让进水产生旋流，出水管上连接有进气管，进水管、出水管、进气管和排泥管上分别设有进水、出水、进气和排泥电磁阀，空气泵及各电磁阀分别与控制系统连接，壳体内设有过滤器和自动刮泥器，自动刮泥器主要由设于过滤器上的刮泥机、刮泥机运动轨道、设于壳体外的信号转换器以及用于驱动刮泥机往复运动刮泥的动力驱动装置构成，控制系统经信号转换器与动力驱动装置连接。该系统及方法不仅能够有效过滤水中杂质，而且可以提升淤积杂质的去除效果和去除效率，保证过滤装置的长久稳定运行。

Description

一种旋流式自动刮泥过滤系统及方法

技术领域

本发明涉及水处理技术领域，具体涉及一种旋流式自动刮泥过滤系统及方法。

背景技术

以相对集中、大规模燃煤锅炉供暖方式为主的传统供热方式往往需要消耗大量煤炭资源，容易造成环境污染及能源浪费。近几年，水源热泵技术因其运行效率高、费用低、节能友好、运行稳定可靠、环境效益显著等优点，被广泛关注并应用于建筑内部供暖制冷。水源热泵技术主要基于水体循环及热交换原理来实现持续制冷供热，水体含砂量是影响热泵机组换热效能、使用寿命及稳定运行的关键因素，因此，研发一种能够运用于水源热泵系统，实现水体悬浮杂质高效去除的实用装置迫在眉睫。

传统普通网式过滤器存在纳污量小，易堵塞、清洗复杂及自动化程度低等缺点，这些缺点在一定程度上限制了其在水处理领域的广泛应用。全自动化清洗过滤器是在传统普通网式过滤器基础上改进而成的高效过滤装置，相比于传统普通网式过滤器，该过滤装置具有应用广泛、处理量大、不易堵塞及自动化除杂等优势，具有良好的市场环境。但是，在实际应用中，全自动化清洗过滤器内壁及滤芯往往会淤积大量杂质，这些杂质往往在装置自动化清洗过程中也难实现有效去除，致使过滤器使用寿命及过滤效率严重低下。

发明内容

本发明的目的在于提供一种旋流式自动刮泥过滤系统及方法，该系统及方法不仅能够有效过滤水中杂质，而且可以提升淤积杂质的去除效果和去除效率，保证过滤装置的长久稳定运行。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种旋流式自动刮泥过滤系统，包括过滤装置和控制系统，所述过滤装置包括壳体（16），所述壳体（16）上设有进水管（12）、出水管（2）和排泥管（8），所述进水管（12）为变径结构，以让进水产生旋流，所述出水管上连接有进气管（15），所述进气管（15）与空气泵（13）连接，所述进水管（12）、出水管（2）、进气管（15）和排泥管（8）上分别设有进水电磁阀（11）、出水电磁阀（1）、进气电磁阀（17）和排泥电磁阀（9），所述空气泵（13）、进水电磁阀（11）、出水电磁阀（1）、进气电磁阀（17）和排泥电磁阀（9）分别与所述控制系统的控制信号输出端连接，所述壳体（16）内设有与所述出水管（2）连接的过滤器（7）以及自动刮泥器，所述自动刮泥器主要由套设于过滤器（7）上的刮泥机（5）、设于壳体（16）内侧壁上的刮泥机运动轨道（6）、设于壳体（16）外侧的信号转换器（3）以及用于驱动刮泥机（5）往复运动刮泥的动力驱动装置（4）构成，所述控制系统经信号转换器（3）与动力驱动装置（4）连接。

进一步地，所述进水管（12）和出水管（2）上分别设有进水压强检测器（10）和出水压强检测器（14），以检测进、出水管之间的压差，所述进水压强检测器（10）和出水压强检测器（14）分别与所述控制系统的检测信号输入端连接。

进一步地，所述控制系统上设有反冲洗周期设定器，以设定反冲洗周期。

进一步地，所述壳体（16）包括圆柱形结构的上半壳体和渐缩形结构的下半壳体，所述进水管（12）设于下半壳体的上侧部，所述排泥管（8）设于下半壳体的底部，所述出水管（2）设于上半壳体的顶部，所述过滤器（7）设于所述壳体（16）中部，以与所述出水管（2）连接。

进一步地，所述进水管（12）为渐缩式结构，且与水平面成呈5~10°倾角，以产生旋流初步分离原水与大粒径杂质。

进一步地，所述过滤器（5）为微米孔径叠片过滤器，以在弹簧力和水压的协同作用下形成致密过滤元件，去除水中小粒径杂质。

本发明还提供了一种旋流式自动刮泥过滤方法，包括过滤过程、反冲洗前预处理过程和气水反冲洗过程，所述过滤过程按如下步骤进行：

A1、原水管接入过滤装置的进水管（12）后，启动控制系统；

A2、控制系统控制进水电磁阀（11）和出水电磁阀（1）开启，进气电磁阀（17）和排泥电磁阀（9）关闭，原水以旋流形式从进水管（12）进入壳体（16），初步分离原水与大粒径杂质；

A3、壳体（16）中的水在压力推动下，通过过滤器（7）过滤水中小粒径杂质，而后从出水管（2）中流出；

所述反冲洗前预处理过程按如下方法进行：控制系统经信号转换器（3）驱动动力驱动装置（4）工作，带动刮泥机（5）沿刮泥机运动轨道（6）在过滤器（7）上作上下往复运动，在反冲洗前松动、刮除淤积于过滤器上的杂质；

所述气水反冲洗过程按如下步骤进行：

B1、控制系统控制进水电磁阀（11）关闭，出水电磁阀（1）、进气电磁阀（17）和排泥电磁阀（9）开启，反冲水从出水管（2）进入壳体（16），来自空气泵（13）的空气从进气管（15）进入壳体（16）；

B2、反冲水和空气在壳体（16）中混合形成气水混合流体，在压力推动下，冲洗过滤器（7）和壳体（16）上淤积的杂质，而后从排泥管（8）流出。

进一步地，当进水压强检测器（10）和出水压强检测器（14）检测到进、出水管之间的压差超过设定阈值，或者达到反冲洗周期设定器设定的反冲洗周期时，控制系统控制过滤装置从过滤过程切换到反冲洗前预处理过程及气水反冲洗过程。

进一步地，所述气水反冲洗过程，设定反冲洗水流量为进水流量的3~5倍，空气流速为2~3m/s。

相较于现有技术，本发明的有益效果是：提供了一种能够有效避免杂质在过滤装置内部聚集、淤积的旋流式自动刮泥过滤系统及方法，在过滤阶段，采用旋流进水方式，利用离心力及密度差实现原水中大粒径杂质的初步分离，缓解过滤系统的压力，然后利用纳米级叠片过滤器去除水体中小粒径杂质，在反冲洗前，采用刮泥器先松散、刮除淤积于叠片过滤器上的杂质，然后在反冲洗阶段，利用气泡与水流构成的气水混合流体的协同冲洗，以高效分散、脱落、去除过滤器和壳体上的淤积杂质，显著提升淤积杂质的去除效果和去除效率，具有很强的实用性和广阔的应用前景。

附图说明

图1是本发明实施例中过滤装置的结构剖视图。

图2是本发明实施例中过滤装置的结构俯视图。

图3是本发明实施例中过滤方法的工作原理图。

图中，1、出水电磁阀，2、出水管，3、信号转换器，4、动力驱动装置，5、刮泥机，6、刮泥机运动轨道，7、过滤器，8、排泥管，9、排泥电磁阀，10、进水压强检测器，11、进水电磁阀，12、进水管，13、空气泵，14、出水压强检测器，15、进气管，16、壳体，17、进气电磁阀。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

本发明提供一种能够有效避免杂质淤积于过滤器内部的旋流式自动刮泥过滤系统及方法，该过滤系统包括过滤装置和控制系统，过滤装置顶部设有出水管和进气管，旁侧设有进水管，底部设有排泥管，过滤装置中心设有叠片过滤器和自动刮泥器。进水管、出水管、进气管及排泥管管口均安装电磁阀，由控制系统调控来实现过滤与反冲洗模式转换。进水管呈渐缩式，与过滤装置壳体渐缩外壁上端呈5~10°水平倾角，以利用旋流进水方式达到原水“旋流沉砂”目的。叠片过滤器在弹簧力和水压作用下组成紧密微米级过滤元件，进而去除小粒径杂质。控制系统依序调控信号转换器及动力驱动装置，从而驱动刮泥机进行周期性工作，实现反冲洗前杂质分散、刮除。

以下为本发明的一具体实施例。

本发明的旋流式自动刮泥过滤系统，包括过滤装置和控制系统。图1和图2是本发明实施例中过滤装置的结构剖视图和俯视图。如图1、2所示，过滤装置包括壳体（16），壳体（16）上设有进水管（12）、出水管（2）和排泥管（8），进水管（12）为变径结构，以让进水产生旋流，出水管上连接有进气管（15），进气管（15）与空气泵（13）连接，进水管（12）、出水管（2）、进气管（15）和排泥管（8）上分别设有进水电磁阀（11）、出水电磁阀（1）、进气电磁阀（17）和排泥电磁阀（9），空气泵（13）、进水电磁阀（11）、出水电磁阀（1）、进气电磁阀（17）和排泥电磁阀（9）分别与控制系统的控制信号输出端连接。进水管（12）和出水管（2）上分别设有进水压强检测器（10）和出水压强检测器（14），以检测进、出水管之间的压差，进水压强检测器（10）和出水压强检测器（14）分别与控制系统的检测信号输入端连接。壳体（16）内设有与出水管（2）连接的过滤器（7）以及自动刮泥器，自动刮泥器主要由套设于过滤器（7）上的刮泥机（5）、设于壳体（16）内侧壁上的刮泥机运动轨道（6）、设于壳体（16）外侧的信号转换器（3）以及用于驱动刮泥机（5）往复运动刮泥的动力驱动装置（4）构成，控制系统经信号转换器（3）与动力驱动装置（4）连接。控制系统上设有反冲洗周期设定器，以设定反冲洗周期。

在本实施例中，壳体（16）包括圆柱形结构的上半壳体和渐缩形结构的下半壳体，进水管（12）设于下半壳体的上侧部，排泥管（8）设于下半壳体的底部，出水管（2）设于上半壳体的顶部，过滤器（7）设于壳体（16）中部，以与出水管（2）连接。在本发明的较佳实施例中，下半壳体为倒锥形结构。

进水阶段，为实现原水以旋流形式沿装置内壁下流，达到“旋流除砂”的目的，进水管（12）采用渐缩式结构，且与水平面成呈5~10°倾角设于过滤装置壳体渐缩外壁上端，以产生旋流初步分离原水与大粒径杂质。原水由进水管射流进入过滤装置后，以旋流形式沿内壁流向装置底端，基于密度差和离心力原理实现原水与大粒径杂质初步分离，以缓解了过滤器的压力。

本实施例中，过滤器（5）为微米孔径叠片过滤器，在弹簧力和水压的协同作用下形成致密、孔径为1~5 μm的过滤元件，去除水中小粒径杂质。可以利用叠片松紧状态的调节来调节过滤效果。

本发明还提供了上述旋流式自动刮泥过滤系统对应的过滤方法。原水管接入过滤装置的进水管（12）后，启动控制系统，过滤系统开始工作。图3是过滤方法的工作原理图。如图3所示，本发明的旋流式自动刮泥过滤方法包括过滤过程、反冲洗前预处理过程和气水反冲洗过程，过滤过程按如下步骤进行：

A1、控制系统控制进水电磁阀（11）和出水电磁阀（1）开启，进气电磁阀（17）和排泥电磁阀（9）关闭，原水以旋流形式从进水管（12）进入壳体（16），初步分离原水与大粒径杂质。

A2、壳体（16）中的水在压力推动下，通过过滤器（7）过滤水中小粒径杂质，而后从出水管（2）中流出。

当设置的压差和时间参数二者满足其一，在本实施例中，即为进水压强检测器（10）和出水压强检测器（14）检测到进、出水管之间的压差超过0.1MPa，或者达到反冲洗周期设定器设定的反冲洗周期时（12h），控制系统控制过滤装置从过滤过程切换到反冲洗前预处理过程及气水反冲洗过程。

反冲洗前预处理过程按如下方法进行：控制系统经信号转换器（3）驱动动力驱动装置（4）工作，带动刮泥机（5）沿刮泥机运动轨道（6）在过滤器（7）上作上下往复运动，在反冲洗前松动、刮除淤积于过滤器上的杂质，以提升反冲洗阶段淤积杂质的去除率，保证过滤装置长久稳定使用。

气水反冲洗过程按如下步骤进行：

B1、控制系统控制进水电磁阀（11）关闭，出水电磁阀（1）、进气电磁阀（17）和排泥电磁阀（9）开启，反冲水从出水管（2）进入壳体（16），来自空气泵（13）的空气从进气管（15）进入壳体（16）。气水反冲洗模式下，设定反冲洗水流量为进水流量的3~5倍，空气流速为2~3m/s。

B2、反冲水和空气在壳体（16）中混合形成气水混合流体，在压力推动下，冲洗过滤器（7）和壳体（16）上淤积的杂质，而后从排泥管（8）流出。

在本发明的较佳实施例中，将过滤装置下半壳体设计为倒锥形结构，进水管设计结构为渐缩式，出口直径为出水管直径一半，能够实现原水旋流进入过滤器内部，达到“旋流沉砂”目的。过滤过程，叠片过滤器设计滤径为1μm，能够实现90%以上原水杂质的去除。反冲洗过程，设计自动刮泥器单周期刮泥次数为2次，可以满足反冲洗前叠片过滤器杂质的预清理要求，可提升过滤装置15 - 20%的淤积杂质去除率，采用气水反冲洗冲洗模式，设定空气流速为2 m/s，反冲洗流量为进水流量4倍时，能够有效实现反冲洗阶段过滤器内部杂质的清除。

以上是本发明的较佳实施例，凡依本发明技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本发明技术方案的范围时，均属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种旋流式自动刮泥过滤系统，其特征在于，包括过滤装置和控制系统，所述过滤装置包括壳体（16），所述壳体（16）上设有进水管（12）、出水管（2）和排泥管（8），所述进水管（12）为变径结构，以让进水产生旋流，所述出水管上连接有进气管（15），所述进气管（15）与空气泵（13）连接，所述进水管（12）、出水管（2）、进气管（15）和排泥管（8）上分别设有进水电磁阀（11）、出水电磁阀（1）、进气电磁阀（17）和排泥电磁阀（9），所述空气泵（13）、进水电磁阀（11）、出水电磁阀（1）、进气电磁阀（17）和排泥电磁阀（9）分别与所述控制系统的控制信号输出端连接，所述壳体（16）内设有与所述出水管（2）连接的过滤器（7）以及自动刮泥器，所述自动刮泥器主要由套设于过滤器（7）上的刮泥机（5）、设于壳体（16）内侧壁上的刮泥机运动轨道（6）、设于壳体（16）外侧的信号转换器（3）以及用于驱动刮泥机（5）往复运动刮泥的动力驱动装置（4）构成，所述控制系统经信号转换器（3）与动力驱动装置（4）连接。

2.根据权利要求1所述的一种旋流式自动刮泥过滤系统，其特征在于，所述进水管（12）和出水管（2）上分别设有进水压强检测器（10）和出水压强检测器（14），以检测进、出水管之间的压差，所述进水压强检测器（10）和出水压强检测器（14）分别与所述控制系统的检测信号输入端连接。

3.根据权利要求1所述的一种旋流式自动刮泥过滤系统，其特征在于，所述控制系统上设有反冲洗周期设定器，以设定反冲洗周期。

4.根据权利要求1所述的一种旋流式自动刮泥过滤系统，其特征在于，所述壳体（16）包括圆柱形结构的上半壳体和渐缩形结构的下半壳体，所述进水管（12）设于下半壳体的上侧部，所述排泥管（8）设于下半壳体的底部，所述出水管（2）设于上半壳体的顶部，所述过滤器（7）设于所述壳体（16）中部，以与所述出水管（2）连接。

5.根据权利要求1所述的一种旋流式自动刮泥过滤系统，其特征在于，所述进水管（12）为渐缩式结构，且与水平面成呈5~10°倾角，以产生旋流初步分离原水与大粒径杂质。

6.根据权利要求1所述的一种旋流式自动刮泥过滤系统，其特征在于，所述过滤器（5）为微米孔径叠片过滤器，以在弹簧力和水压的协同作用下形成致密过滤元件，去除水中小粒径杂质。

7.一种旋流式自动刮泥过滤方法，其特征在于，包括过滤过程、反冲洗前预处理过程和气水反冲洗过程，所述过滤过程按如下步骤进行：

A1、原水管接入过滤装置的进水管（12）后，启动控制系统；

A2、控制系统控制进水电磁阀（11）和出水电磁阀（1）开启，进气电磁阀（17）和排泥电磁阀（9）关闭，原水以旋流形式从进水管（12）进入壳体（16），初步分离原水与大粒径杂质；

A3、壳体（16）中的水在压力推动下，通过过滤器（7）过滤水中小粒径杂质，而后从出水管（2）中流出；

所述反冲洗前预处理过程按如下方法进行：控制系统经信号转换器（3）驱动动力驱动装置（4）工作，带动刮泥机（5）沿刮泥机运动轨道（6）在过滤器（7）上作上下往复运动，在反冲洗前松动、刮除淤积于过滤器上的杂质；

所述气水反冲洗过程按如下步骤进行：

B1、控制系统控制进水电磁阀（11）关闭，出水电磁阀（1）、进气电磁阀（17）和排泥电磁阀（9）开启，反冲水从出水管（2）进入壳体（16），来自空气泵（13）的空气从进气管（15）进入壳体（16）；

B2、反冲水和空气在壳体（16）中混合形成气水混合流体，在压力推动下，冲洗过滤器（7）和壳体（16）上淤积的杂质，而后从排泥管（8）流出。

8.根据权利要求7所述的一种旋流式自动刮泥过滤方法，其特征在于，当进水压强检测器（10）和出水压强检测器（14）检测到进、出水管之间的压差超过设定阈值，或者达到反冲洗周期设定器设定的反冲洗周期时，控制系统控制过滤装置从过滤过程切换到反冲洗前预处理过程及气水反冲洗过程。

9.根据权利要求7所述的一种旋流式自动刮泥过滤方法，其特征在于，所述气水反冲洗过程，设定反冲洗水流量为进水流量的3~5倍，空气流速为2~3m/s。