CN110801669A - 一种带自清洗和残渣脱水的三相分离系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明一种带自清洗和残渣脱水的三相分离系统及方法，所述系统包括气液固分离器、离心机和回水泵；气液固分离器顶部设置背压阀，上部侧壁上分别设置进料口和回水口，底部设置排渣口与离心机入口连接；气液固分离器内部设置有呈环形设置的滤网，滤网和气液固分离器的壳体内侧形成的环形腔体，气液固分离器位于环形腔体的壳体部分设置出液口和自清洗装置；自清洗装置包括存储冲洗流体的储压罐，连接储压罐出口和环形腔体的冲洗管道，用于控制冲洗管道通断的开关阀，以及连接在开关阀控制端的差压监测器；差压监测器用于检测滤网内外压差；离心机的液相出口与回水泵的入口连通，回水泵的出口与回水口连通。
Description
技术领域
本发明涉及过滤分离技术领域，具体为一种带自清洗和残渣脱水的三相分离系统及方法。
背景技术
随着人民生活水平的提高，全国城镇污水建设规模发展迅速，目前，我国城市污水处理厂的数量已经突破2000座，污泥作为污水处理的副产物，每处理1万吨生活污水可以产生5～8吨含水率80％的湿污泥，我国城市污泥总产量逐年增大，目前已经超过了4000万吨，据估计2020年我国城市污泥的产量将达到6000到9000万吨(80％含水率)。
超临界水氧化技术是以超临界水(Tc≥374.95℃，Pc≥22.064MPa)作为反应介质处理城市污泥的一种环保技术，不仅可以彻底实现城市污泥的无害化，而且可以实现城市污泥的资源化利用。城市污泥成分复杂，灰分含量占30～50％。城市污泥中的灰分主要是黏土、砂砾和不溶性无机盐，这些物质在超临界水氧化过程中保持不变。超临界水氧化技术可以把城市污泥中的有机物氧化生成CO2、N2等小分子气体，同时为了保证完全氧化，氧气通常是过量的。因此在超临界水氧化技术的反应经过降压单元后，产物分离成气相、液相和固相，产物需要进行气液固三相的分离。
在现有专利技术中已知专利ZL201610136693.6，该专利提出一种用于超临界水处理工艺的螺旋密封连续排料过滤器，其具有过滤器腔体及设置在过滤器腔体顶部的电动机，在过滤器腔体壁上端设有进料口，在过滤器腔体内部设有过滤网，过滤网外侧设有清液出口，过滤器腔体中轴线位置设有由电动机带动旋转的驱动杆，驱动杆上设有若干电动刮刷，驱动杆底部设有两级螺旋叶片；在过滤器腔体底部设有竖直排料管，竖直排料管底部设有排料口，竖直排料管上还设有液固旋转密封阀。
现有技术的这些解决方案不完全令人满意，因为在运行的过程中固体颗粒可能堵塞滤网，会导致设备不能正常运行，从而影响整个超临界水氧化系统的运行。并且现有技术的解决方案排出的残渣的含水率通常高达60％，含有大量的水分导致残渣资源化利用困难，同时可能会造成二次污染，严重降低了超临界水氧化系统的经济性。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种带自清洗和残渣脱水的三相分离系统及方法，结构简单，设计合理，能够实现滤网自清洗和残渣脱水以及二次分离。
本发明是通过以下技术方案来实现：
一种带自清洗和残渣脱水的三相分离系统，包括气液固分离器、离心机和回水泵；
所述的气液固分离器顶部设置背压阀，上部侧壁上分别设置进料口和回水口，底部设置排渣口与离心机入口连接；气液固分离器内部设置有呈环形设置的滤网，滤网和气液固分离器的壳体内侧形成的环形腔体，气液固分离器位于环形腔体的壳体部分设置出液口和自清洗装置；
所述的自清洗装置包括存储冲洗流体的储压罐，连接储压罐出口和环形腔体的冲洗管道，用于控制冲洗管道通断的开关阀，以及连接在开关阀控制端的差压监测器；差压监测器用于检测滤网内外压差，当检测到滤网内外的压差大于设定阈值时，发出信号，打开开关阀；
所述离心机的液相出口与回水泵的入口连通，回水泵的出口与回水口连通。
优选的，气液固分离器内部设置有转动的刮刷，刮刷与滤网表面接触设置，气液固分离器的底部设置缓存锥，排渣口设置在缓存锥底部，且排渣口上设置有排渣阀。
优选的，气液固分离器的排渣口经残渣缓存罐连接离心机；残渣缓存罐内设置有搅拌器，出口经设置进渣阀的排出管连接离心机入口。
优选的，所述离心机的底部设置出渣口，液相出口采用自流口连接回水罐入口，回水罐出口连接回水泵的入口。
优选的，所述储压罐内的流体压力高于气液固分离器内部的压力。
一种带自清洗和残渣脱水的三相分离方法，基于上述任意一种所述的系统，包括，
一次分离，通过气液固分离器对升压过后的物料进行三相分离，气体通过背压阀排出；液体通过出液口排出；滤网表面的残渣被刮刷刮掉气液固分离器底部排出；完成一次三相分离；
二次分离，残渣经离心机进行脱水操作，脱水过后的残渣经过出渣口排出，脱水过后的残渣的水分含量为％-％，脱除的水分含有少量的固体颗粒，通过自流口自流排出；实现二次固液分离；
自流排出的水通过回水泵打回到气液固分离器中进行循环分离；
当差压监测器检测到滤网内外的压差大于设定的打开阈值时，开关阀打开，储压罐内的流体进入气液固分离器的筒体与滤网之间的环形腔体，此时滤网外侧环形腔体的压力大于滤网内侧气液固分离器的压力，在流体的压力作用下对滤网进行自清洗操作；开关阀打开后当内外的压差小于设定的关闭阈值或者是达到设定的延迟时间，则关闭开关阀。
优选的，背压阀同时控制气液固分离器内部的压力。
优选的，一次分离后的残渣进入残渣缓存罐，并通过搅拌器使残渣缓存罐内的残渣保持均相。
优选的，二次分离后自流的水进入回水罐中储存，通过回水泵将回水罐内的水打回到气液固分离器中。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明公开的三相分离系统，通过气液固分离器实现内部的气相、液相和固相残渣的分离，通过残渣缓存罐和离心机实现固体残渣脱水，有效的降低残渣的含水率，脱水过后的残渣可以实现资源化利用。脱除的水含有少量的固体颗粒，用回水泵送回到气液固分离器进行二次过滤。压差监测器检测到滤网内外的压差超过额定值的时候，通过反冲洗系统对滤网进行在线冲洗。其中，当差压检测器检测压力超过设定阈值的时候，开关阀打开，储压罐的流体进入滤网和气液固分离器内部壁面形成的环形腔体对滤网进行反吹再生。同时，离心机的处理能力是三相分离器系统残渣产生能力的1.2～1.5倍，脱水后的残渣含水率降低到10～20％，可以进行资源化利用，脱除的水中含固率降低到1％以下。
进一步地，气液固分离器的出渣口的下方设置有残渣缓存罐，残渣缓存罐用来储存过滤后的残渣，用来协调气液固分离器和离心机的工作。
进一步地，离心机脱除的水分溢流至回水罐，回水罐用于暂时储存离心机离心出的水，通过回水泵将离心出的水泵入到气液固分离器进行二次过滤。
附图说明
图1为本发明一种带自清洗和残渣脱水的三相分离系统的示意图。
其中，1为气液固分离器；101为进料口；102为背压阀；103为出液口；104为滤网；105为刮刷；106为缓存锥；107为排料阀；2为储压罐；201为开关阀；202为差压监测器；3为残渣缓存罐；301为搅拌器；4为离心机；401为进渣阀；402为出渣口；403为自流口；5为回水罐；6为回水泵。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
本发明一种带自清洗和残渣脱水的三相分离系统，包括储压罐2、以及依次连接的气液固分离器1、残渣缓存罐3、离心机4、回水罐5和回水泵6。气液固分离器1上安装有检测滤网104内外压差的差压监测器202，当环形的滤网104被堵塞的时候，打开开关阀201，储压罐2内流体即可进入滤网104和气液固分离器1的壳体内侧形成的环形腔体，对滤网104进行再生，可以保证气液固分离器1连续稳定的运行。通过离心机4将气液固分离器1排出的残渣进行脱水，脱除的水通过回水泵6送入到气液固分离器1内进行二次过滤，脱水过后的残渣可以实现资源化利用。
其中，气液固分离器1的出渣口位于残渣缓存罐3进料口上方，残渣缓存罐3的出料口位于离心机4进料口的上方，离心机4出水口位于回水罐5入口的上方，回水罐5出水口位于回水泵6入口上方；
所述气液固分离器1，其过滤网104具有自清洗功能；自清洗功能主要由差压监测器202，开关阀201和储压罐2实现；差压监测器202测量滤网内侧和外侧的差压，差压监测器202和开关阀201连锁，储压罐2内的流体可以是但不局限于水、空气等流体；所述储压罐2内的流体压力高于气液固分离器1内部的压力；
本发明具有二次分离功能；残渣可以通过离心机4脱水；脱水后的残渣可以实现资源化利用；残渣中的水进入回水罐5中储存；回水罐5中的水可以通过回水泵6提升进入气液固分离器1进行二次分离。
具体的，如图1所示，本发明一种带自清洗和残渣脱水的三相分离系统。升压过后的物料经过进料口101进入气液固分离器1，气体通过顶部的背压阀102排出，背压阀101同时控制气液固分离器内部的压力；液体通过出液口103排出；滤网104表面的残渣被刮刷105刮掉排进气液固分离器底部的缓存锥106，并通过底部的排渣阀107排出到残渣缓存罐3。
差压监测器202与开关阀201连锁，当差压监测器202检测到滤网104内外的压差大于设定的打开阈值时，开关阀201打开，储压罐2内的流体进入气液固分离器1的筒体与滤网104之间的环形腔体，此时滤网外侧环形腔体的压力大于滤网内侧气液固分离器1的压力，在流体的压力作用下对滤网104进行自清洗操作；开关阀201打开后当内外的压差小于设定的关闭阈值或者是达到设定的延迟时间，则关闭开关阀201。
进入残渣缓存罐3的残渣含有一定的水分，具有一定的流动性，通过搅拌器301使残渣缓存罐3内的残渣保持均相。
残渣缓存罐3通过进渣阀401进入到离心机4中进行脱水操作，脱水过后的残渣经过出渣口402排出，脱水过后的残渣的水分含量在10％-20％，一般在15％左右。可直接进行资源化利用。脱除的水分含有少量的固体颗粒，通过自流口403自流至回水罐5，通过回水泵6将回水罐5内的水打回到气液固分离器1中。
Claims (9)
1.一种带自清洗和残渣脱水的三相分离系统，其特征在于，包括气液固分离器(1)、离心机(4)和回水泵(6)；
所述的气液固分离器(1)顶部设置背压阀(102)，上部侧壁上分别设置进料口(101)和回水口，底部设置排渣口与离心机(4)入口连接；气液固分离器(1)内部设置有呈环形设置的滤网(104)，滤网(104)和气液固分离器(1)的壳体内侧形成的环形腔体，气液固分离器(1)位于环形腔体的壳体部分设置出液口(103)和自清洗装置；
所述的自清洗装置包括存储冲洗流体的储压罐(2)，连接储压罐(2)出口和环形腔体的冲洗管道，用于控制冲洗管道通断的开关阀(201)，以及连接在开关阀(201)控制端的差压监测器(202)；差压监测器(202)用于检测滤网(104)内外压差，当检测到滤网(104)内外的压差大于设定阈值时，发出信号，打开开关阀(201)；
所述离心机(4)的液相出口与回水泵(6)的入口连通，回水泵(6)的出口与回水口连通。
2.根据权利要求1所述的一种带自清洗和残渣脱水的三相分离系统，其特征在于，气液固分离器(1)内部设置有转动的刮刷(105)，刮刷(105)与滤网(104)表面接触设置，气液固分离器(1)的底部设置缓存锥(106)，排渣口设置在缓存锥(106)底部，且排渣口上设置有排渣阀(107)。
3.根据权利要求1所述的一种带自清洗和残渣脱水的三相分离系统，其特征在于，气液固分离器(1)的排渣口经残渣缓存罐(3)连接离心机(4)；残渣缓存罐(3)内设置有搅拌器(301)，出口经设置进渣阀(401)的排出管连接离心机(4)入口。
4.根据权利要求1所述的一种带自清洗和残渣脱水的三相分离系统，其特征在于，所述离心机(4)的底部设置出渣口，液相出口采用自流口(403)连接回水罐(5)入口，回水罐(5)出口连接回水泵(6)的入口。
5.根据权利要求1所述的一种带自清洗和残渣脱水的三相分离系统，其特征在于，所述储压罐(2)内的流体压力高于气液固分离器(1)内部的压力。
6.一种带自清洗和残渣脱水的三相分离方法，其特征在于，基于权利要求1-5任意一项所述的系统，包括，
一次分离，通过气液固分离器(1)对升压过后的物料进行三相分离，气体通过背压阀(102)排出；液体通过出液口(103)排出；滤网(104)表面的残渣被刮刷(105)刮掉气液固分离器底部排出；完成一次三相分离；
二次分离，残渣经离心机(4)进行脱水操作，脱水过后的残渣经过出渣口(402)排出，脱水过后的残渣的水分含量为(10)％-(20)％，脱除的水分含有少量的固体颗粒，通过自流口(403)自流排出；实现二次固液分离；
自流排出的水通过回水泵(6)打回到气液固分离器(1)中进行循环分离；
当差压监测器(202)检测到滤网(104)内外的压差大于设定的打开阈值时，开关阀(201)打开，储压罐(2)内的流体进入气液固分离器(1)的筒体与滤网(104)之间的环形腔体，此时滤网外侧环形腔体的压力大于滤网内侧气液固分离器(1)的压力，在流体的压力作用下对滤网(104)进行自清洗操作；开关阀(201)打开后当内外的压差小于设定的关闭阈值或者是达到设定的延迟时间，则关闭开关阀(201)。
7.根据权利要求6所述的一种带自清洗和残渣脱水的三相分离方法，其特征在于，背压阀(101)同时控制气液固分离器内部的压力。
8.根据权利要求6所述的一种带自清洗和残渣脱水的三相分离方法，其特征在于，一次分离后的残渣进入残渣缓存罐(3)，并通过搅拌器(301)使残渣缓存罐(3)内的残渣保持均相。
9.根据权利要求6所述的一种带自清洗和残渣脱水的三相分离方法，其特征在于，二次分离后自流的水进入回水罐(5)中储存，通过回水泵(6)将回水罐(5)内的水打回到气液固分离器(1)中。
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| CN111617535A (zh) * | 2020-04-22 | 2020-09-04 | 北京航天石化技术装备工程有限公司 | 一种固液过滤分离装置及方法 |
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Legal Events
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