CN111330332A - 一种生物发酵产品的自洁管袋式过滤器及其过滤工艺 - Google Patents
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Abstract
一种生物发酵产品的自洁管袋式过滤器，过滤器罐体内上部横向安装横挂管，横挂管1上垂直安装滤芯，滤芯由滤柱和位于滤柱外部的滤布构成，滤柱由位于中心的中心通孔管和位于中心通孔管外部的冲孔管组成。本发明的在反吹脱饼阶段为过滤器设置分组阀，并选择定时定量开启分组阀增大气压，在滤芯中加设中心通气管，气体将通过中心通气管从滤芯底端反向穿过滤层进入浊液腔使得滤饼脱落，有效避免了普通滤芯反吹气体到达滤芯底部流失率严重的问题，生物发酵液滤清液中残留活性炭去除率大于99.9％；实现了生物发酵产品的全自动，在线清洗，在线卸料的精密过滤；性能可靠、自动化程度高、便于用户根据实际情况调整设备的工作。
Description
技术领域
本发明涉及液体过滤技术领域，尤其涉及生物发酵产品过滤技术领域。
背景技术
目前，工业上采用的液体过滤设备及其工艺有很多，通常过滤设备比较常用有自洁袋式过滤器、自清洁板框过滤器。过滤工艺常用的有液体过滤、罐体排空、反吹除渣等，过滤流程为：混合浊液经过过滤介质(滤布、滤袋)，固体留在过滤介质上并逐渐在过滤介质上堆积形成过滤泥饼，而滤液部分则渗透过过滤介质称为过滤清液，而自洁实现有些装置是通过改变滤袋口部向下，增大重力作用使得颗粒杂质自然脱落，或者通过在上端盖中的一段上的叶轮，叶轮旋转带动刮料轴旋转，可以清除粘附在过滤筒的内壁上过滤杂质，也存在设置简单反吹管道，通过向过滤器罐中反吹使得杂质脱落等手段实现过滤器罐体自动清洁效果。
针对本专利的生物发酵产品是前期经过板框过滤的分子量为273月桂二酸钠滤清液，目的是除去滤液中残留的活性炭，在上述过滤设备和过滤工艺中虽然过滤设备完善及其工艺简单，但过滤精度低。往往通过更换过滤布或者滤袋，手动清洗滤布或者滤袋来改善过滤效果，滤芯结构简单反吹过滤工艺时传输到滤芯底部气泡较少，气体流失严重，无法达到较好的清洁效果，自动化程度低劳动强度大。而过滤层凝聚物的增厚往往通过重力作用下自然脱落然后通过排污口排出，或者通过设置刮料轴上的刮片来清除黏附在过滤筒的内壁上的过滤杂质，设有反冲洗工艺的也是通过设置单一反吹管道向罐中吹入空气而达到自洁的目的，上述各种设备以及工艺中，对于生物发酵液过滤针对性不高，自动化程度较低、控制模式单一、过滤精度和过滤器罐体的清洁程度较低。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种自洁管袋式过滤器及其过滤工艺。
本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：一种生物发酵产品的自洁管袋式过滤器，过滤器罐体8顶部安装放空阀13和安全阀15，过滤器罐体8顶部的清水口处安装清水阀14，过滤器罐体8顶部的进气口处安装进气阀16，清水阀14连接清水管路，进气阀16连接进气管路，过滤器罐体8下端的排渣口处安装排渣阀11，过滤器罐体8一侧的滤液入口处安装入口阀12；过滤器罐体8内上部横向安装横挂管1，横挂管1上垂直安装滤芯2，滤芯2由滤柱和位于滤柱外部的滤布29构成，滤柱由位于中心的中心通孔管27和位于中心通孔管27外部的冲孔管26组成，冲孔管26上设有通孔28，中心通孔管27与横挂管1贯通连接；横挂管1贯穿过滤器罐体8通过分组阀6连接滤液输出管路和反吹管路，滤液输出管路上设有出口阀18，反吹管路连接进气管路，反吹管路上设有反吹阀17。
所述滤芯2上设有压差变送器21，压差变送器21连接分组阀6。
所述过滤器罐体8上位于上部和下部分别设有液位口22，过滤器罐体8底部出口处连接残污管路，残污管路上设有残污阀19，残污阀19连接残液管路和排污管路，残液管路上设有残液阀191，排污管路上设有排污阀192。
所述过滤器罐体8底部为圆弧形结构，所述过滤器罐体8顶部封头通过罐体法兰垫片9与过滤器罐体8连接，过滤器罐体8由罐体内壁3个罐体外壁4组成，所述过滤器罐体8上部设有压力表口10。
一种生物发酵产品的自洁管袋式过滤工艺，包括以下步骤：
(a)注液阶段，打开过滤器罐体8上部放空阀13，再打开过滤器罐体8的过滤入口阀12，向过滤器罐体8内冲液至滤柱顶部，过滤器罐体8内气体从放空阀13排出过滤器罐体8，当液位到达顶部液位开关时，关闭放空阀13，注液过程结束；
(b)过滤阶段，依次打开出口分组阀6、滤液出口阀18，滤液经滤液入口阀12进入过滤器罐体8内，滤液从滤芯2的中心通气管27通过滤柱时，滤液中的颗粒被滤布29拦截，过滤后的清滤液经过滤器出口分组阀6和滤液出口阀18至滤液出口，滤布内外两侧压差不断升高，当压差变送器的压差达到0.2MPa时，关闭滤液入口阀门12；
(c)压滤阶段，打开过滤器罐体8上部气体总阀20、进气阀16，将过滤器罐体8内液体经滤柱压滤过去，液体压滤至滤芯2底端附近，关闭分组阀6和出口阀18，压滤结束；
(d)排残液阶段，打开残液阀191，把过滤器罐体8内的残液经残液阀门191压出，返回至滤液中储罐内，关闭残液阀191和进气阀16；
(e)反吹阶段，打开排渣阀11、放空阀13和反吹阀17，依次开启和关闭滤器出口分组阀6，反吹气体经过滤芯中心通气管27由分组阀6吹入滤芯2底部，再由滤芯2底端向滤芯上部鼓入气体，滤芯2上的滤布瞬间膨胀，滤饼脱落到罐体8底部经排渣阀11排出，然后系统关闭排渣阀11、放空阀13、气体总阀20、反吹阀17和分组阀6；
(f)滤器清洗阶段，反吹完毕后，过滤器罐体8待用，此时打开清水阀14和放空阀13，进清洗水至滤芯2顶端，关闭14，打开气体总阀20、反吹阀17，并开启分组阀6，对滤芯2进行反清洗；
(g)排污阶段，在过滤器罐体8清洗阶段完成后，关闭放空阀13、反吹阀17以及分组阀6，打开进气阀16和排污阀192，将清洗阶段产生的杂质进行排污处理。
所述步骤(e)中，打开排渣阀11、放空阀13和反吹阀17，依次开启和关闭滤器出口分组阀6，反复两次，每次10-15秒，反吹气体经过滤芯中心通气管27由分组阀6以间断的方式吹入滤芯2底部。
所述步骤(b)中，当压差达到0.2MPa时，压差控制器动作，由PLC控制，关闭滤液入口阀门12。
本发明的在反吹脱饼阶段为过滤器设置分组阀，并选择定时定量开启分组阀增大气压，在滤芯中加设中心通气管，气体将通过中心通气管从滤芯底端反向穿过滤层进入浊液腔使得滤饼脱落，有效避免了普通滤芯反吹气体到达滤芯底部流失率严重的问题，生物发酵液滤清液中残留活性炭去除率大于99.9％；实现了生物发酵产品的在线清洗，在线卸料的精密过滤；性能可靠、自动化程度高、便于用户根据实际情况调整设备的工作。
附图说明
图1为过滤器罐体主视结构示意图。
图2为过滤器罐体俯视结构图。
图3为过滤器罐体四号分组阀处纵截面前视结构图。
图4为过滤器罐体7个分组阀处横截面俯视结构图。
图5为滤芯横截面俯视结构图。
图6为滤芯通孔管主视结构图。
图7为滤芯中心通气管主视结构图。
图8为过滤器过滤工艺电气原理图。
图9为自动模式运行下过滤工艺流程图。
其中：1、横挂管，2、滤芯，3、罐体内壁，4、罐体外壁，5、法兰，6、分组阀，7、罐体支腿，8、过滤器罐体，9、罐体法兰垫片，10、压力表口，11、排渣阀，12、入口阀，13、放空阀，14、清水阀，15、安全阀，16、进气阀，17、反吹阀，171、一号分组阀，172、二号分组阀，173、三号分组阀，174、四号分组阀，175、五号分组阀，176、六号分组阀，177、七号分组阀，18、出口阀，19、残污阀，191、残液阀，192、排污阀，20、气体总阀，21、PDC压差变送器，22、液位口，23、横挂管提手，24、人孔，25、电气控制柜，26、滤芯冲孔管，27、滤芯中心通气管，28、通孔，29、滤布。
具体实施方式
本发明的生物发酵产品的自洁管袋式过滤器结构如图1-8所示，过滤器罐体8顶部安装放空阀13和安全阀15，过滤器罐体8顶部的清水口处安装清水阀14，过滤器罐体8顶部的进气口处安装进气阀16，清水阀14连接清水管路，进气阀16连接进气管路，过滤器罐体8下端的排渣口处安装排渣阀11，过滤器罐体8一侧的滤液入口处安装入口阀12；过滤器罐体8内上部横向安装横挂管1，横挂管1上垂直安装滤芯2，滤芯2由滤柱和位于滤柱外部的滤布29构成，滤柱由位于中心的中心通孔管27和位于中心通孔管27外部的冲孔管26组成，冲孔管26上设有通孔28，中心通孔管27与横挂管1贯通连接，滤芯2上设有压差变送器21，压差变送器21连接分组阀6；横挂管1贯穿过滤器罐体8通过分组阀6连接滤液输出管路和反吹管路，滤液输出管路上设有出口阀18，反吹管路连接进气管路，反吹管路上设有反吹阀17。过滤器罐体8上位于上部和下部分别设有液位口22，过滤器罐体8底部出口处连接残污管路，残污管路上设有残污阀19，残污阀19连接残液管路和排污管路，残液管路上设有残液阀191，排污管路上设有排污阀192。过滤器罐体8底部为圆弧形结构，所述过滤器罐体8顶部封头通过罐体法兰垫片9与过滤器罐体8连接，过滤器罐体8由罐体内壁3个罐体外壁4组成，所述过滤器罐体8上部设有压力表口10。
过滤器罐体结构如图1-4所示，包括横挂管1主要用于固定滤芯2在罐体8中位置以及与滤芯与分组阀171-177之间的相互连接；横挂管提手23主要用于取放横挂管；过滤器罐体设置4个罐体支腿用于罐体固定；罐体法兰垫片9用于保证过滤器罐体的密封性；压力表口10用于观察并测量过滤器过滤时的所需压力值；21、压差变送器(PDC)，主要用于测量过滤芯内外压差值并触发相关阀门动作；液位口22，主要用于观察过滤器罐体的液位位置同时设置液位计。人孔24主要作用是可以进行人手调整滤芯位置等相关操作。
滤芯结构如图5-7所示，在一个过滤器罐体8中共设置60个滤芯2通过横挂管1组合连接，其中每个滤芯2由6个31603+PP材料的冲孔管26、一个31603+PP材料的中心通气管27和PP熔喷无纺布滤布组成。中心通气管27主要用于汇聚反吹洗工艺时由分组阀进入的气体，降低气体传输过程中流失率，保证气体能有效到达滤芯底部。过滤器罐体阀门：排渣阀11主要控制用于排渣口的开关；入口阀12主要用于控制过滤原液入口开关；放空阀13主要用于控制罐体与放空设置之间开关；清水阀14主要用于控制外部清水与过滤器罐体之间的连接；安全阀15当整个设备达到压力的上限时自动开启泄压，以保证滤器的过滤安全；进气阀16、气体总阀20主要用于控制反吹工艺与滤器清洗工艺时外部气体的进入；反吹阀17用于控制反吹工艺的进行；一号分组阀171、二号分组阀172、三号分组阀173、四号分组阀174、五号分组阀175、六号分组阀176和七号分组阀177，7组分组阀主要用于反吹工艺与滤器清洗工艺时间断开关控制气体流通；出口阀18用于控制过滤工艺完成后滤清液的收集；残污阀19排污及其残液总开关；残液阀191控制排残液操作；排污阀192控制污水排出。多模式控制方式：过滤器的电气控制使用PLC和TPC1061Ti类型TPC触摸屏进行工艺流程控制调整，可以采用自动模式过滤工艺顺序自动进行，也可以设置分动模式过滤工艺分开动作进行以及手动模式过滤工艺手动进行，便于用户根据实际情况调整设备的工作。
本发明的过滤工艺工作说明如图8和图9所示，系统工作运行前，需要确定过滤器处于空罐状态，所有阀门均为关闭，且滤器为清洁的，过滤工艺如下：
1、注液阶段：
打开过滤器8上部放空阀13，在打开过滤器8底部过滤入口阀12，向滤器8内冲液至滤柱顶部，罐内气体从放空阀13排出罐体8，当液位到达顶部液位开关时，液位计开关发出信号，关闭放空阀13，注液过程结束。系统准备进入过滤阶段。
2、过滤阶段：
开始正常过滤，随着过滤的进行，滤器8内滤芯2表面滤饼不断增厚，过滤阻力不断增大，当压差达到设定值时，进入下一个反洗脱饼阶段。依次打开烛式滤器出口分组阀171-177，滤液出口阀18，滤液经滤液入口阀12进入滤器罐体内，滤液从滤芯中心通气管27通过滤柱时，其滤液中的活性炭颗粒被滤布拦截，过滤后的清滤液经过滤器出口分组阀171-177和滤液出口阀18至滤液出口。随着过滤的进行，滤布表面的活性炭颗粒不断增加，逐渐形成滤饼层，进而达到过滤的目的，随着过滤阻力不断增大，使得滤布内外两侧压差不断升高，当压差达到0.2MPa时，压差控制器动作，由PLC控制，关闭滤液入口阀门12，系统进入压滤阶段。
3、压滤阶段：
打开滤器8上部气体总阀20、进气阀16，将罐内液体经滤柱压滤过去，液体压滤至滤芯2底端附近，此时发出液位信号，关闭分组阀171-177和出口阀18，压滤结束，进入排残液阶段。
4、排残液阶段：
打开残液阀191，把滤器内的残液经残液阀门191压出，返回至滤液中储罐内。经过若干分钟残液排完后，关闭残液阀191和进气阀16，系统进入反吹阶段。
5、反吹阶段：
打开排渣阀11、放空阀13和反吹阀17，由PLC或者显示屏控制，依次开启和关闭滤器出口分组阀171-177，反复两次，每次10-15秒，反吹气体经过滤芯中心通气管27由7个分组阀171-177以间断的方式吹入滤芯2底部，在由滤芯底端向滤芯上部鼓入气体，滤芯2上的滤布瞬间膨胀，滤饼(活性炭颗粒)脱落到罐体8底部经排渣阀11排出，至回收装置内，然后系统关闭排渣阀11、放空阀13、气体总阀20、反吹阀17和分组阀171-177。反吹阶段结束。
6、滤器清洗阶段：
反吹完毕后，滤器8待用，当长时间使用过后，滤布上难免有滤渣积存，需要彻底清洗，此时打开清洗水14，和放空阀13，进清洗水至滤芯2顶端，液位计开关发出信号，关闭14，打开气体总阀20、反吹阀17、并逐一开启7个分组阀171-177，对滤芯2进行反清洗，此时气体由滤芯2底端反向穿过滤层进入浊液腔，由于罐体8底部近似圆弧结构设计，气体快速上浮带动液体快速扰流，迫使滤层内和滤芯2表面的滤渣排出并剥离滤芯2而脱落，从而达到了滤芯2的彻底反清洗再生。反复两次，每次10-15秒。
7、排污阶段：
在滤器8清洗阶段完成后，关闭放空阀13、反吹阀17以及7个分组阀171-177，打开进气阀16和排污阀192，将清洗阶段产生的杂质进行排污处理。
在排污工艺完成后关闭进气阀16、气体总阀20、排污阀192，此时过滤器外部控制阀门全部关闭，罐体清洁完毕以备下个过滤周期循环使用。
安全泄压：烛式滤器罐体封头上有安全阀15，当整个设备达到压力的上限时自动开启泄压，以保证滤器的过滤安全。
此生物发酵产品选择自洁管袋式过滤器，过滤工艺阶段分为冲液阶段、过滤阶段、压滤阶段、排残液阶段、反吹脱饼阶段、清洗阶段、排污阶段，在反吹脱饼阶段为过滤器设置7个分组阀，并选择定时定量开启分组阀增大气压，在滤芯中加设中心通气管，气体将通过中心通气管从滤芯底端反向穿过滤层进入浊液腔使得滤饼脱落，有效避免了普通滤芯反吹气体到达滤芯底部流失率严重的问题，生物发酵液滤清液中残留活性炭去除率大于99.9％。而过滤器控制模式分别手动模式、分动模式、自动模式，即可针对顺序流程顺序执行，也可根据实际情况手动操作阀门开关，或者以每个过滤工艺阶段为单位进行分动操作。
本发明在一个过滤器罐体中共设置60个滤芯2通过横挂管1组合连接，将6个冲孔管26和中心通气管27组合称为滤柱；过滤面积增大，过滤效率大大提高。由于滤芯2设置中心通气管(27)当过滤器在进行反吹以及清洗工艺时，气体由分组阀171-177通过中心通气管27直至滤芯2底端，由滤芯2的中心通气管27底端内部滤层穿过外部滤层进入浊液腔，而以往未设置中心通气管27的滤芯2进行反冲洗工艺时气体流通过程流失严重，滤芯2底部清洁效果差。过滤器罐体8设置7个分组阀171-177，在进行反吹工艺时，分组阀171-177每隔10-15秒反复两次依次开启和关闭开关，这样相比于单一反吹管道不仅增大了气体通过面积，而且气体以间断方式通过滤芯中心通气管27还增强了气体扰动性。在过滤工艺后排残液工艺前设置压滤工艺，通过施加气体气压促进过滤器过滤工艺充分进行，提高过滤原液利用率，有效节约成本。
本发明是通过实施例进行描述的，本领域技术人员知悉，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。另外，在本发明的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本发明的精神和范围。因此，本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种生物发酵产品的自洁管袋式过滤器，其特征在于：过滤器罐体(8)顶部安装放空阀(13)和安全阀(15)，过滤器罐体(8)顶部的清水口处安装清水阀(14)，过滤器罐体(8)顶部的进气口处安装进气阀(16)，清水阀(14)连接清水管路，进气阀(16)连接进气管路，过滤器罐体(8)下端的排渣口处安装排渣阀(11)，过滤器罐体(8)一侧的滤液入口处安装入口阀(12)；过滤器罐体(8)内上部横向安装横挂管(1)，横挂管(1)上垂直安装滤芯(2)，滤芯(2)由滤柱和位于滤柱外部的滤布(29)构成，滤柱由位于中心的中心通孔管(27)和位于中心通孔管(27)外部的冲孔管(26)组成，冲孔管(26)上设有通孔(28)，中心通孔管(27)与横挂管(1)贯通连接；横挂管(1)贯穿过滤器罐体(8)通过分组阀(6)连接滤液输出管路和反吹管路，滤液输出管路上设有出口阀(18)，反吹管路连接进气管路，反吹管路上设有反吹阀(17)。
2.根据权利要求1所述的一种生物发酵产品的自洁管袋式过滤器，其特征在于：所述滤芯(2)上设有压差变送器(21)，压差变送器(21)连接分组阀(6)。
3.根据权利要求1所述的一种生物发酵产品的自洁管袋式过滤器，其特征在于：所述过滤器罐体(8)上位于上部和下部分别设有液位口(22)，过滤器罐体(8)底部出口处连接残污管路，残污管路上设有残污阀(19)，残污阀(19)连接残液管路和排污管路，残液管路上设有残液阀(191)，排污管路上设有排污阀(192)。
4.根据权利要求1所述的一种生物发酵产品的自洁管袋式过滤器，其特征在于：所述过滤器罐体(8)底部为圆弧形结构，所述过滤器罐体(8)顶部封头通过罐体法兰垫片(9)与过滤器罐体(8)连接，过滤器罐体(8)由罐体内壁(3)个罐体外壁(4)组成，所述过滤器罐体(8)上部设有压力表口(10)。
5.一种生物发酵产品的自洁管袋式过滤工艺，其特征在于：包括以下步骤：
(a)注液阶段，打开过滤器罐体(8)上部放空阀(13)，再打开过滤器罐体(8)的过滤入口阀(12)，向过滤器罐体(8)内冲液至滤柱顶部，过滤器罐体(8)内气体从放空阀(13)排出过滤器罐体(8)，当液位到达顶部液位开关时，关闭放空阀(13)，注液过程结束；
(b)过滤阶段，依次打开出口分组阀(6)、滤液出口阀(18)，滤液经滤液入口阀(12)进入过滤器罐体(8)内，滤液从滤芯(2)的中心通气管(27)通过滤柱时，滤液中的颗粒被滤布(29)拦截，过滤后的清滤液经过滤器出口分组阀(6)和滤液出口阀(18)至滤液出口，滤布内外两侧压差不断升高，当压差变送器的压差达到0.2MPa时，关闭滤液入口阀门(12)；
(c)压滤阶段，打开过滤器罐体(8)上部气体总阀(20)、进气阀(16)，将过滤器罐体(8)内液体经滤柱压滤过去，液体压滤至滤芯(2)底端附近，关闭分组阀(6)和出口阀(18)，压滤结束；
(d)排残液阶段，打开残液阀(191)，把过滤器罐体(8)内的残液经残液阀门(191)压出，返回至滤液中储罐内，关闭残液阀(191)和进气阀(16)；
(e)反吹阶段，打开排渣阀(11)、放空阀(13)和反吹阀(17)，依次开启和关闭滤器出口分组阀(6)，反吹气体经过滤芯中心通气管(27)由分组阀(6)吹入滤芯(2)底部，再由滤芯(2)底端向滤芯上部鼓入气体，滤芯(2)上的滤布瞬间膨胀，滤饼脱落到罐体(8)底部经排渣阀(11)排出，然后系统关闭排渣阀(11)、放空阀(13)、气体总阀(20)、反吹阀(17)和分组阀(6)；
(f)滤器清洗阶段，反吹完毕后，过滤器罐体(8)待用，此时打开清水阀(14)和放空阀(13)，进清洗水至滤芯(2)顶端，关闭(14)，打开气体总阀(20)、反吹阀(17)，并开启分组阀(6)，对滤芯(2)进行反清洗；
(g)排污阶段，在过滤器罐体(8)清洗阶段完成后，关闭放空阀(13)、反吹阀(17)以及分组阀(6)，打开进气阀(16)和排污阀(192)，将清洗阶段产生的杂质进行排污处理。
6.根据权利要求1所述的一种生物发酵产品的自洁管袋式过滤工艺，其特征在于：所述步骤(e)中，打开排渣阀(11)、放空阀(13)和反吹阀(17)，依次开启和关闭滤器出口分组阀(6)，反复两次，每次10-15秒，反吹气体经过滤芯中心通气管(27)由分组阀(6)以间断的方式吹入滤芯(2)底部。
7.根据权利要求1所述的一种生物发酵产品的自洁管袋式过滤工艺，其特征在于：所述步骤(b)中，当压差达到0.2MPa时，压差控制器动作，由PLC控制，关闭滤液入口阀门(12)。
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