CN110559702B - 一种可调节复合型动态过滤装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可调节复合型动态过滤装置，包括罐体，所述罐体中部装填有滤料层，所述罐体的上部设置有进水口，罐体的底部设置有出水口，所述滤料层包括顶部的流化床层及下部的固定床层，所述流化床层的厚度和/或高度可调；所述罐体内部垂直安装有反洗排水管，所述反洗排水管的顶端安装有位于罐体内的固液分离器；所述进水口上设置有进水支管，所述进水支管的末端与所述反洗排水管的中部相接；所述进水口与所述流化床层相对应，且进水口与罐体相切布置。本发明可对进水中较大的颗粒进行吸附在流化滤料层中，而进水中细小颗粒污染物深入下层滤床内部，另外活性触媒介质比表面积较大的滤料增大了滤料层的纳污容量，提高了过滤器的过滤周期时间。
Description
技术领域
本发明涉及过滤器领域，尤其涉及一种可调节复合型动态过滤装置。
背景技术
过滤是污水处理工艺中最常用单元，最普通的过滤方法是让污水通过以石英砂、无烟煤等粒状物质构成的固定床形式滤料的过滤器，悬浮物被滤料截留吸附并不断在固定滤料床层中积累，于是滤层孔隙逐渐被污物堵塞，而且在滤层表面形成滤饼，采用气水联合反洗使滤料再生。
污水中的悬浮物含有大量的有机物，长时间滞留在滤层中会导致微生物富集繁殖发生厌氧腐败现象，导致滤料粘附板结和滤床击穿现象，造成过滤器短流，导致出水质量劣化。虽然采用气水联合反洗再生，也很难使滤料恢复如初。
另外，传统过滤器存在过滤精度及滤速低，滤床深度大，设备占地面积广，滤料反洗水量及设备运行耗能高等缺点。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种可调节复合型动态过滤装置，该过滤装置通过切线方向的进水使部分滤料动态流动，保证过滤器的出水质量，防止出现厌氧腐化导致滤床击穿现象。
为实现上述目的，本发明技术方案如下：
一种可调节复合型动态过滤装置，包括罐体，所述罐体中部装填有滤料层，所述罐体的上部设置有进水口，罐体的底部设置有出水口，所述滤料层包括顶部的流化床层及下部的固定床层，所述流化床层的厚度和/或高度可调；所述罐体内部垂直安装有反洗排水管，所述反洗排水管的顶端安装有位于罐体内的固液分离器；所述进水口上设置有进水支管，所述进水支管的末端与所述反洗排水管的中部相接；所述进水口与所述流化床层相对应，且进水口与罐体相切布置。
进一步，所述滤料层包括上下分布的若干层滤料，最顶层滤料构成所述流化床层，所述滤料均为铝硅酸盐活性触媒介质滤料，每层滤料对应每种不同的型号。
进一步，所述滤料层的总高为1-1.2m。
进一步，所述罐体的底部安装有支撑所述滤料层的滤板，所述滤板上设置有集水出水装置。
进一步，所述罐体包括筒体及在筒体两端安装的上封头及下封头，所述滤板水平安装在所述下封头与所述筒体的连接处。
进一步，所述出水口安装在所述下封头上，所述集水出水装置包括在所述滤板上均匀布设的若干个集水器，用于将通过滤料层的水汇入所述下封头，并通过所述出水口排出。
进一步，所述反洗排水管与所述筒体同心设置，反洗排水管的底端穿出所述下封头，且反洗排水管与下封头隔离设置。
进一步，所述固液分离器呈喇叭口状，竖直安装在所述反洗排水管上，固液分离器的顶端高于所述滤料层的顶端。
进一步，所述固液分离器的顶端与所述上封头里侧顶端之间设置有间隙。
进一步，所述进水支管上设置有控制进水支路流量的支管阀门。
本发明的可调节复合型动态过滤装置，通过设置的流化床层及固定床层组成的复合型滤料层，可使进水对滤料进行冲击，使滤料层顶部转化流化状态；通过进水口与罐体相切布置使进水沿过滤器切线进入，产生的离心力将进水中的污染物甩至罐体周边，而不是将污染物直接嵌入滤床，降低了污染物在滤料上的粘附板结；通过与反洗排水管相接的进水支管，使进水以切线形式甩入的同时从反洗排水管的顶部溢出，一方面防止流化态的滤料进入反洗排水管造成淤堵，另一方面在过滤器上部起到稳定旋流状态的作用；进水口的高度与滤料层顶部相对应，达到使部分表层滤料流化的目的，防止出现大范围的返混；另外，流化床层的厚度及高度可调，可处理不同污染物组分及含量的污水，提高了灵活性。
在本发明的优选技术方案中，采用铝硅酸盐活性触媒介质作为滤料，活性触媒介质具有比表面积大，电荷密度高，催化特性强，兼具分子筛特性等特点。流态化的滤料使活性触媒介质之间自然摩擦并且产生Zeta电位，可对细小的颗粒进行吸附，并且逐渐凝结变大，可有效将进水中较大颗粒的污染物吸附在流化床层中，从而使较小颗粒污染物进入下层固定床层，最大程度上减少了整体滤床的污染；比表面积较大的活性触媒介质滤料增大了滤料层的纳污容量，提高了滤料层的过滤流量，同时也延长了过滤器的过滤周期。
附图说明
图1为本发明中可调节复合型动态过滤装置的结构示意图；
图2为本发明中可调节复合型动态过滤装置的俯视示意图。
图中，1罐体, 1a上封头，1b下封头，1c筒体，1-1反洗排水管，1-2固液分离器，1-3滤板，1-4集水器，
2滤料层，
3进水口，3-1进水支管，3-2支管阀门，3-3过滤进水阀，
4出水口，4-1过滤出水阀，
5反洗排水口, 5-1反洗排水阀。
具体实施方式
在本实施方式的描述中，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系均为基于附图所示的方位或位置关系，仅仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为特定指示或暗示相对重要性。
为清楚地说明本发明的设计思想，下面结合示例对本发明进行说明。
本发明中的可调节复合型动态过滤装置，包括罐体，所述罐体中部装填有滤料层，所述罐体的上部设置有进水口，罐体的底部设置有出水口，所述滤料层包括顶部的流化床层及下部的固定床层，所述流化床层的厚度和/或高度可调；所述罐体内部垂直安装有反洗排水管，所述反洗排水管的顶端安装有位于罐体内的固液分离器；所述进水口上设置有进水支管，所述进水支管的末端与所述反洗排水管的中部相接；所述进水口与所述流化床层相对应，且进水口与罐体相切布置。
本发明通过设置切线甩入的进水方式，使来水切线冲向罐壁，减少了进水中污染物在滤料中的直接嵌入，通过甩入进水产生的离心力，使部分表层滤料产生流化作用，增大了进水与滤料的接触面积，同时在过滤器内部设置的反洗排水管与固液分离器，并且将部分的进水以支路形式从固液分离器顶部溢出，稳定了进水的旋流状态，使进水在过滤器上部分布的更加立体均匀；通过设置的流化床及固定床相结合的滤料层，将大颗粒污染物吸附在流化床层，最大程度上减少了固定床层的污染，防止出现厌氧腐化导致滤床击穿现象。
为了更加清晰的对本发明中的技术方案进行阐述，下面以具体实施例的形式进行说明。
实施例
参见图1-图2，本实施例中的可调节复合型动态过滤装置，包括罐体1，罐体1中部装填有滤料层2，滤料层2与罐壁之间无空隙，填满罐体1的整个横向截面。罐体1的上部设置有进水口3，罐体1的底部设置有出水口4；在罐体1内部垂直安装有反洗排水管1-1，反洗排水管1-1的顶端安装有位于罐体1内的固液分离器1-2；进水口3上设置有进水支管3-1，进水支管3-1的末端与反洗排水管1-1的中部相接；进水口3的高度对应设置在滤料层2的顶部，且进水口3与罐体1相切布置。
本实施例中的滤料层2包括上下分布的四层滤料，滤料均为铝硅酸盐活性触媒介质滤料，由上向下依次布置有A型、B型、C型及D型四种不同型号活性触媒介质的滤料层2。其中位于滤料层2顶端的A层作为主要过滤介质层，为流化床层，其颗粒度小于其他型号的滤料，比表面积比其他型号活性触媒介质的比表面积显著增大，且过滤精度可达到0.45微米。具体的，进水口3的高度与A层滤料的高度相对应，当进水以罐体1切线方向进入时，带动A层滤料的表层流化，A型活性触媒介质滤料通过相互摩擦，产生Zeta电位，同时流化态的滤料也增大了污水与滤料之间的接触面积，污水中的污染物一方面与A层物料充分接触，使污染物被吸附在流化态的滤料上，另一方面由于电位的存在使吸附在滤料上的颗粒凝结变大，将下层滤料层的污染降到最低。污染物在经过A层滤料后，颗粒度小的污染物会渗入B-D构成的固定床层中，该部分的细小颗粒在反洗过程中，从下部滤料层中析出，随反洗水排出系统。铝硅酸盐活性触媒介质具有抗微生物繁殖的特点，其比重为2.0～2.4吨/立方米，堆密度1.22～1.28吨/立方米，莫氏硬度为7.07。滤料本身特性就能实现比传统石英砂滤料高一倍以上的滤速和抗微生物繁殖对滤层的影响。本发明中的流化床层的厚度及高度均可调节，厚度的增大可提高流化态滤料的比表面积，加大流化床层滤料的纳污容量，提高过滤器的过滤周期；高度的调节可使流化床层对应最佳的来水冲击高度，使顶层的滤料达到最优的流化状态。
在罐体1的底部，安装有支撑滤料层2的滤板1-3，在滤板1-3上均匀布设有多个集水器1-4，构成了过滤器的集水出水装置。罐体1包括筒体1c以及在筒体1c两端安装的上封头1a及下封头1b，滤板1-3水平安装在下封头1b与筒体1c的连接处，使污水经过滤料层2之后的产水汇集到下封头1b，然后通过在下封头1b安装的出水口4排出过滤器。集水出水装置包括的多个均匀布设的集水器1-4，一方面在过滤时使产水从滤料层2到下封头1b排出的更加顺畅，另一方面在反洗时可起到均匀布水的作用，使从进水口3通入的反洗水更加均匀的覆盖滤料区域。
在过滤装置正常运行时，反洗排水管1-1的底端是封闭的，进水主要从进水口3切线进入罐体1，另一部分水通过在进水口3上的进水支管3-1，进入罐体1内部的反洗排水管1-1，进水支管3-1上设置有控制进水支路流量的支管阀门3-2，并通过从反洗排水管1-1顶端固液分离器1-2溢出的形式，从过滤器上部稳定旋流状态的主要进水。该种设置方式可形成立体多角度进水模式，一方面防止流化态的滤料淤堵反洗排水管1-1，另一方面也构成了多渠道立体的进水模式，提高过滤流量，使污水与A层滤料接触面积更大。本发明中污水的污染物在过滤时主要是以均匀吸附的形式，大颗粒附着在流化滤料表面，仅有部分细小颗粒进入固定床层中滤料间隙中，尽最大化的降低了污染物向下层滤料层2的渗入，以减少对下层相对静止态滤料的污染。
反洗排水管1-1与筒体1c同心设置，反洗排水管1-1的底端并不与下封头1b连通，在穿出下封头1b后水平延伸构成过滤器的反洗排水口5。固液分离器1-2呈喇叭口状，竖直安装在反洗排水管1-1的顶端，在反洗时，反洗水从下封头1b底部的进水口3进入，通过集水器1-4均匀布水后液面逐渐上升，将淤积在B-D滤料层2中的少量的污染物从滤料中冲出，当液面到达进水口3高度位置时，反洗水对A层滤料进行冲洗，使吸附在A层滤料上的污染物从滤料表面脱除，此时污染物在反洗水中呈混匀的悬浮态，当液面最终达到固液分离器1-2的顶部，通过喇叭口进入反洗排水管1-1，从反洗排水口5排出。同心设置的固液分离器，反洗排水管以及罐体能够使污染物更加顺畅的从罐体内排出，防止出现淤积死角。固液分离器1-2的顶端与上封头1a里侧顶端之间设置的间隙，能够保证反洗水在上部空气的作用下顺畅的溢流进入喇叭口顶端，避免出现反洗水全充满的状态下的压力分布不均。
现有一般污水高速过滤器滤床深度为2.5～2.8米，滤速15～40m/h，过滤器高度为6-7米以上。常见的滤料如石英砂物理密度2.5～2.7吨/立方米，堆密度1.3～1.8吨/立方米，无烟煤比重1.4～1.6吨/立方米，堆密度1.1～1.2吨/立方米。滤料用水反洗强度40m3/h.m2，反洗气强度15m3/h.m2，滤料膨胀率在50%左右，气水联合反洗时间在15～20分钟，反洗水量占产水量的5～10%，过滤精度在10～20微米。
而本发明中由于滤料本身的高比表面积，滤床深度可控制在1-1.2m，本实施例中的四层滤料层2的总高为1m，过滤器总高可控制在2.3米左右，大大降低了设备加工成本以及过滤器的高度，节约占地空间。基于本发明中活性触媒介质滤料同样的过滤面积可以通过更高的流量进行过滤，能够将过滤器的滤速提高至30～70m/h。在反洗强度35m3/h.m2条件下，反洗时间3～5分钟就可使滤料恢复过滤功能,按与传统过滤器同样过滤周期计算，其反洗水量占产水量的0.5～1.0%。在进水悬浮物SS 200mg/L条件下，出水SS可稳定在1mg/L以下，实现了过滤器在进水流量最大化的同时，达到最佳的出水效果，另外也使运行成本降到最低，满足节能减排的要求。
本实施例中，出水口4兼具反洗进水口3的功能，出水口4与出水管连通，在出水管上可引出反洗进水管，并安装反洗进水阀，实现不同工序时的切换。该种设置方式是本领域技术人员根据本发明的设计思路可直接得出，故不再具体论述。过滤器上各个管口位置均安装有相对应的阀门来进行流程控制，以下对过滤装置的运行进行简要说明：
1）过滤
当控制系统启动时，进水口3位置的过滤进水阀3-3、进水支管3-1上的支管阀门3-2以及出水口4位置的过滤出水阀4-1是开放状态，反洗进水阀（图中未示出）和反洗排水口5位置的反洗排水阀5-1是关闭状态，过滤器处于准备过滤状态，待处理的水通过过滤泵进入过滤进水阀3-3，水流在此处进行分流，沿罐体1内滤料表面以上切线进水产生旋流，并由进水支管3-1和反洗排水管1-1接通，通过固液分离器1-2上部溢出，起到稳定旋流状态的作用，并由支管阀门3-2调控进水支管3-1流量。水经过滤料过滤后从系统的过滤出水阀4-1排出，出水口4位置设置有阀门控制过滤流量。
2）反洗
过滤继续进行，直至反洗工序开始。当反洗启动后，过滤进水阀3-3、进水支管3-1上的支管阀门3-2以及出水口4位置的过滤出水阀4-1是关闭状态。介质床为静止状态，静止时间大约30秒，使悬浮于介质床上部的介质在反洗开始之前沉淀下来，所有介质完全沉淀以后再开始反洗程序。
反洗进水阀（图中未示出）打开后，反洗排水阀5-1随后打开，反洗水从罐体1底部连接处进入过滤器，这部分水通过在滤板1-3上均匀排布的集水器1-4分散至整个介质床，起到流化滤层的作用。反洗水将质量较轻的污染物冲离滤料层2，通过反洗排水阀5-1排出，该部分水可以收集起来进行后续回收处理。
在反洗完成以后，反洗进水阀和反洗排水阀5-1关闭，在30秒静止时间后，过滤进水阀3-3、支管阀门3-2以及过滤出水阀4-1重新打开，过滤系统重启。
采用活性滤料结合旋流进水设计，可以达到更好的过滤效果，过滤器高度较石英砂过滤器降低的原因在于活性滤料只需要用水反洗再生，其反洗只要膨胀率20%-40%，反洗时间不大于3～5分钟就可以完全再生。而且滤床的深度只有1米，其设备高度是普通砂滤器的1/2，是高速过滤器高度的近1/3，本发明中的过滤装置过滤同样水量的过滤面积可以降低至石英砂过滤器的1/5，或者高速过滤器过滤面积的1/2以下。
本发明中的可调节复合型动态过滤装置主要用于去除水中悬浮物，可去除0.45微米以上的悬浮物，去除率达到92%左右。高比表面积的滤料能够保证整个过滤过程中出水质量稳定，不会产生滤床因微生物繁殖产生厌氧反应而粘附板结击穿现象。可应用于工业污水过滤、生活污水过滤、自来水厂水过滤、冷却塔水过滤、河道水过滤、油田废水过滤等需要去处悬浮物的水过滤应用。
需要说明的有，本发明中可调节复合型动态过滤装置的罐体上，还设置有装填滤料的填装口、视镜以及人孔等，这也是本领域技术中对于设备的常规设置，不再赘述。
最后，可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域普通技术人员而言，在不脱离本发明的原理和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种可调节复合型动态过滤装置，包括罐体，所述罐体中部装填有滤料层，所述罐体的上部设置有进水口，罐体的底部设置有出水口，其特征在于，所述滤料层包括顶部的流化床层及下部的固定床层，所述流化床层的厚度和/或高度可调；所述罐体内部垂直安装有反洗排水管，所述反洗排水管的顶端安装有位于罐体内的固液分离器；所述进水口上设置有进水支管，所述进水支管的末端与所述反洗排水管的中部相接；所述进水口与所述流化床层相对应，且进水口与罐体相切布置；
所述罐体的底部安装有支撑所述滤料层的滤板，所述滤板上设置有集水出水装置；
所述罐体包括筒体及在筒体两端安装的上封头及下封头，所述滤板水平安装在所述下封头与所述筒体的连接处；
所述出水口安装在所述下封头上，所述集水出水装置包括在所述滤板上均匀布设的若干个集水器，用于将通过滤料层的水汇入所述下封头，并通过所述出水口排出；
所述反洗排水管与所述筒体同心设置，反洗排水管的底端穿出所述下封头，且反洗排水管与下封头隔离设置；
所述固液分离器呈喇叭口状，竖直安装在所述反洗排水管上，固液分离器的顶端高于所述滤料层的顶端。
2.根据权利要求1所述的可调节复合型动态过滤装置，其特征在于，所述滤料层包括上下分布的若干层滤料，最顶层滤料构成所述流化床层，所述滤料均为铝硅酸盐活性触媒介质滤料，每层滤料对应每种不同的型号。
3.根据权利要求2所述的可调节复合型动态过滤装置，其特征在于，所述滤料层的总高为1-1 .2m。
4.根据权利要求1所述的可调节复合型动态过滤装置，其特征在于，所述固液分离器的顶端与所述罐体里侧顶壁之间设置有间隙。
5.根据权利要求1所述的可调节复合型动态过滤装置，其特征在于，所述进水支管上设置有控制进水支路流量的支管阀门。
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