CN111547897B - 无动力筛式固液分离机及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种无动力筛式固液分离机及其控制方法，包括密封分离机主体以及相连的进水管、出水管和进气管；密封分离机主体包括固定在底板上的过滤罩、分离机外壳罩；过滤罩、分离机外壳罩与底板围成过滤腔，过滤罩与底板围成清洁腔；进气管经底板后伸入过滤腔，过滤腔上设置单向进水阀，出水管连接底板且与清洁腔连通，出水管上设置单向出水阀；污水过滤过程中，污水沿过滤罩向下流动产生冲击，带动过滤罩上截留杂质向下滚动，聚集成团并堆积在过滤腔底部，解决常规滤网会快速堵塞的问题，并且污渍淤泥不易堵塞过滤罩，延长使用寿命；在密封分离机内腔高压状态和内腔与出水管排水端的高度差，清洁腔内的水随出水管流出，无需再增设出水泵。

Description

无动力筛式固液分离机及其控制方法

技术领域

本发明涉及污水处理技术领域，尤其涉及的是一种无动力筛式固液分离机及其控制方法。

背景技术

污水处理，为使污水达到排水某一水体或再次使用的水质要求对其进行净化的过程，污水处理被广泛应用于建筑、农业，交通、能源、石化、环保、城市景观、医疗、餐饮等各个领域，也越来越多地走进寻常百姓的日常生活。

对于小型化固液分离，由于污水排放的时间段与排放量非常有规律，在进行污水处理时，经常在某个时段进行快速污水处理，即在对污水进行过滤时，均采用水泵进行进、出水抽吸，加快处理，但是由于在出水抽吸过程中，在出水泵的作用下，污水过滤时，过滤网上两侧的水在水压作用下，不断地穿过过滤网，导致大量大颗粒污渍堵塞在过滤网上，随着处理时间的推移，小颗粒污渍继续堆积在大颗粒物上。并且由于污水处理分时段，污水处理设备存在不处理污水的时间段，在此时间段上，堆积在大颗粒上的小颗粒污渍粘粘并硬化，使大颗粒越来越大，快速的堵塞破坏过滤网。导致使用寿命短，污水处理成本高，导致过滤网过滤孔越来越小、越来越少，处理水量逐渐变小，甚至出现出水泵干抽、烧电机的情况。

再者，现有技术中大多数固液分离机均采用的是敞开式设计方式，对于集中处理的污水，常常会排出有毒有害气体，对外界造成影响。其次由于在污水处理过程中，常常需要加入适当的反应试剂，而试剂反应的条件需要在无氧条件下，则对于敞开式设计的固液分离机，其使用安全性和节约性是有待考量的。

针对上述缺陷，有必要提出一种，适用于当前需求的固液分离机。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种无动力筛式固液分离机及其控制方法，其中无动力筛式固液分离机，通过污水自身重力和密封分离机主体的内腔高气压状态使过滤后的污水，经出水管流出密封分离机主体。

其技术方案如下：

一种无动力筛式固液分离机，其关键在于，包括密封分离机主体以及与所述密封分离机主体相连接的进水管、出水管和进气管。

所述密封分离机主体包括固定在底板上的过滤罩、分离机外壳罩；所述过滤罩设置在所述分离机外壳罩内，且二者罩口抵接在所述底板上；所述过滤罩、分离机外壳罩与所述底板围成过滤腔，所述过滤罩与所述底板围成清洁腔。

所述进水管的出水端经底板后伸入所述过滤腔，所述密封分离机主体外部的所述进水管上设置有单向进水阀；所述进水管的吸水端所在高度低于所述底板所在高度。

所述出水管连接在所述底板上且与所述清洁腔连通，所述出水管上设置有单向出水阀，所述出水管排水端所在高度高于所述底板所在高度。

所述密封分离机主体外部的所述进气管上设置有单向进气阀，所述进气管的进气端穿过所述分离机外壳罩伸入所述过滤腔，且所述进气管的进气端正对所述进水管的出水端。

采用上述设计，密封分离机主体经过滤罩区分为过滤腔和清洁腔，进水管经进水泵将污水抽取至密封分离机过滤腔内，过滤腔内污水在水位差或者重力作用下，自然经过滤罩浸入清洁腔；其中，污水中所携带的颗粒物或毛发纤维类物质在过滤罩的阻隔之下，被截留在过滤腔侧，同时，利用污水进入过滤腔时水流沿过滤罩向下流动时产生的冲击作用，带动过滤罩上截留的颗粒物或毛发纤维类物质沿着过滤罩向下滚动滑落，并聚集成团，最后堆积在过滤腔底部；在此过程中，利用截留后的渣物移动方向，与过滤过滤水不同向的特点，解决了常规过滤中，滤网会快速堵塞的问题。

并且在上述设计中，不仅可以使用与小型化污水处理设备，还可以结合污水量的大小，适当增大密封分离机主体的大小以及数量，来达到污水处理需求。

进一步描述，所述进水管的吸水端与所述单向进水阀之间的管道和所述出水管的吸水端与单向出水阀之间的管道经回流管连通，所述回流管上设置有单向回流阀。

采用上述方案，增设回流管和单向回流阀，让清洁腔内中不能通过出水管流出的水，经回流管回流污水抽取端，同时，让空气从进气管进入内腔，使内腔内外气压一致。保证下次收水和过滤步骤的进行；密封分离机内腔水从回流管流出后，使密封分离机内腔从进气管吸入空气，补充分离机内腔中的氧气含量，平衡密封分离机内腔气压；密封分离机主体内腔密封，需要氧气时，通过进气管输入气体进行爆氧反应，避免污水中的有毒气体外泄，引发安全隐患。

再进一步描述，所述分离机外壳罩包括靠近所述底板的柱状外壳和与该柱状外壳连接的锥台状外壳。

所述过滤罩与所述分离机外壳罩形状相适应，包括靠近所述底板的柱状过滤罩和与该柱状过滤罩相连的椎体状过滤罩。

所述柱状外壳、锥台状外壳、柱状过滤罩、椎体状过滤罩同轴设置。

所述进水管出水端穿过所述椎体状过滤罩椎顶后伸入过滤腔并正对所述锥台状外壳顶部；所述进气管设置在所述锥台状外壳顶部。

采用上述方案，水位在过滤腔下落过程中，污渍随着倾斜设置的过滤罩表面滑落，并且在水位自然下降时，由于惯性作用，可以带动大部分污渍和颗粒沿着过滤罩表面滑动，由于出水管排水作用下，推动过滤罩两侧的水发生流动，而不是通过水泵在出水管上快速抽水来进行过滤在，在相对于现有技术，本发明中，在过滤罩两侧水体受力小，且为整体水体受力，污渍、颗粒不容易堵塞过滤罩。

并且伴随重力作用和污水的冲刷下沿过滤罩斜面沉淀到底板，避免长期滞留过滤罩上腐蚀过滤罩，还能提升过滤效率；锥台状的分离机外壳罩与锥台状的过滤罩相互配合，使大部分的污水散落在过滤罩，快速过滤出水，从而提高杂质过滤效果。

再进一步描述，所述底板上还接有排污管，该排污管与所述过滤腔连通，所述排污管上设置有排污阀。

采用上述方案，通过排污管排出除杂腔中沉积在内底板上的杂质，避免杂质堆积影响过滤罩的过滤效果，甚至防止出现杂质堵塞过滤罩或破坏过滤罩

再进一步描述，还包括设置在所述清洁腔内的液位控制机构，所述液位控制机构活动穿设在所述底板上，所述液位控制机构包括可滑动的液位检测柱，所述液位检测柱的一端穿过所述底板，并伸向所述清洁腔内，所述液位检测柱的检测端上设置有液位传感器。

所述液位传感器用于液位反馈使所述进水管停止进污水。

采用上述方案，通过调节液位检测柱，控制密封分离机主体内污水过滤的最大容量，避免超出密封分离机主体的负荷，损坏密封分离机主体，甚至损坏进水泵；并且液位控制机构活动穿设在所述底板上，可以结合不同时段的处理量，来控制密封分离机主体的负荷。

一种无动力筛式固液分离机的控制方法，其关键在于，包括所述无动力筛式固液分离机，过滤控制时，包括：

预处理：根据密封分离机主体的内腔容量调整液位传感器与密封分离机主体内底面的液位距离L；设置进水管单次进水的周期为X1分钟；进水管的吸水端连接有抽水泵；其中，液位传感器与密封分离机主体内底面的液位距离L根据密封分离机主体的内腔容量决定；进水管单次进水的周期为X1分钟，也是根据密封分离机主体的内腔容量决定，避免出现密封分离机超负荷运作的情况。

具体过滤控制步骤为：

S1：抽水泵启动，进水管的吸水端抽取污水，并开始计时，污水随进水管、单向进水阀进入过滤腔的顶部，并经过滤罩进入清洁腔，清洁腔内的水从出水管流出，直至出水管排水端侧的液位高度与密封分离机主体内腔液位高度一致；其中，进水管输入的污水与密封分离机主体内腔内的空气充分反应，密封分离机主体内腔气压开始增大。

S2：当密封分离机主体内腔气压大于进气管外部气压，则单向进气阀关闭，此时进水管继续向密封分离机主体内腔输入污水。

S3：进水管继续向过滤腔输入污水，密封分离机主体内腔气压继续增大，直至推动出水管排水端侧的水从排水端流出。

S4：到达进水管单次进水的周期X1分钟，进水泵停止抽水；进水管从抽水泵到单向进水阀之间的水从抽水泵回流。

进水管管内水压低于出水管管内水压，单向回流阀单向导通；清洁腔的水分别从回流管、出水管排水端流出；此时密封分离机主体气压逐渐减小，直至出水管排水端停止排水。

S5：清洁腔的水从经出水管吸水端、回流管、进水管、抽水泵回流，且密封分离机主体气压逐渐减小。

S6：密封分离机主体内腔气压等于或者小于进气管外部气压，单向进气阀开启并进气，直至密封分离机主体内腔水全部排出，等待抽水泵启动。

再进一步描述，还包括急停控制，所述急停控制具体为：

设定液位传感器位置的液位线为急停液位线。

当密封分离机主体清洁腔内的污水液位高于或等于液位传感器时，液位传感器反馈信号，进水泵停止抽水，密封分离机主体内腔停止进水。

采用上述方案，避免密封分离机主体内腔进水过快，超出密封分离机负荷。

再进一步描述，还包括排污步骤，所述排污步骤具体为：所述底板上还接有排污管，该排污管与所述过滤腔连通，所述排污管上设置有排污阀；其中，排污时间X2分钟根据密封分离机主体内腔的容量确定。

打开排污阀，并持续X2分钟；经过X2分钟后，关闭排污阀。

本发明的有益效果：在污水杂质过滤过程中，污水沿锥体状的过滤罩向下流动时产生的冲击作用，带动过滤罩上截留杂质，沿着过滤罩向下滚动滑落，并聚集成团，堆积在过滤腔底部，解决了常规过滤中，滤网会快速堵塞的问题，污渍淤泥不容易堵塞在过滤罩的过滤孔上，延长了过滤罩的使用寿命；密封分离机主体内腔密封，避免污水中的有毒气体外泄，引发安全隐患；过滤后的污水通过密封分离机内腔高压状态和内腔与出水管排水端的高度差，使清洁腔内的水随出水管流出。实现小体积分离设备多次过滤污水的效果，相对于现有多次分离机，占地空间小，节约成本；密封分离机内腔水从回流管流出后，使密封分离机内腔从进气管吸入空气，补充分离机内腔中的氧气含量，平衡密封分离机内腔气压。

附图说明

图1是本发明的无动力筛式固液分离机的污水过滤出水图；

图2是本发明的无动力筛式固液分离机的污水过滤回流图；

图3是本发明的无动力筛式固液分离机的排污图；

图4是本发明的无动力筛式固液分离机的控制方法流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施方式，对本发明进行进一步的详细说明。

应当理解的是，此处描述的具体实施方式仅用以解释本发明，并不限定本发明的保护范围。

本实施例中：

从图1和图2可以看出，一种无动力筛式固液分离机，包括密封分离机主体K以及与密封分离机主体K相连接的进水管3、出水管5和进气管6；

密封分离机主体K包括固定在底板K1上的过滤罩K2、分离机外壳罩K3；过滤罩K2设置在分离机外壳罩K3内，且二者罩口抵接在底板K1上；过滤罩K2、分离机外壳罩K3与底板K1围成过滤腔A，过滤罩K2与底板K1围成清洁腔B。

进水管3的出水端依次经底板K1、清洁腔B后伸入过滤腔A，密封分离机主体K外部的进水管3上设置有单向进水阀4；进水管3的吸水端所在高度低于底板K1所在高度。

出水管5连接在底板K1上且与清洁腔B连通，出水管5上设置有单向出水阀51，出水管5排水端所在高度高于底板K1所在高度。

密封分离机主体K外部的进气管6上设置有单向进气阀7，进气管6的进气端穿过分离机外壳罩K3伸入过滤腔A，且进气管6的进气端正对进水管3的出水端。

该进气管6的吸气端外界风道管路，可通过风道管路保证密封分离机主体K内腔的气压初始值和氧气含量。

从图1和图2可以看出，进水管3的吸水端与单向进水阀4之间的管道和出水管5的吸水端与单向出水阀51之间的管道经回流管10连通，回流管10上设置有单向回流阀101。

从图1和图2可以看出，分离机外壳罩K3包括靠近底板K1的柱状外壳和与该柱状外壳连接的锥台状外壳；过滤罩K2与分离机外壳罩K3形状相适应，包括靠近底板K1的柱状过滤罩和与该柱状过滤罩相连的椎体状过滤罩；柱状外壳、锥台状外壳、柱状过滤罩、椎体状过滤罩同轴设置；进水管3出水端穿过椎体状过滤罩椎顶后伸入过滤腔A并正对锥台状外壳顶部；进气管6设置在锥台状外壳顶部。

从图1和图2可以看出，底板K1上还接有排污管11，该排污管11与过滤腔A连通，排污管上设置有排污阀111。

从图1和图2可以看出，还包括设置在清洁腔B内的液位控制机构8，液位控制机构8活动穿设在底板K1上，液位控制机构8包括可滑动的液位检测柱81，液位检测柱81的一端穿过底板K1，并伸向清洁腔B内，液位检测柱81的检测端上设置有液位传感器82；液位传感器82用于液位反馈使进水管3停止进污水。

从图1-4可以看出，一种无动力筛式固液分离机的控制方法，包括无动力筛式固液分离机，过滤控制时，包括：

预处理：根据密封分离机主体K的内腔容量调整液位传感器82与密封分离机主体1内底面的液位距离L；设置进水管单次进水的周期为X1分钟；进水管3的吸水端连接有抽水泵；本实施例中，根据密封分离机主体K的内腔容量液位距离L选取0.5m，进水管单次进水的周期为10分钟，及L＝0.5m；X1＝10。

具体过滤控制步骤为：

S1：抽水泵启动，进水管3的吸水端抽取污水，并开始计时，污水随进水管3、单向进水阀4进入过滤腔A的顶部，并经过滤罩K2进入清洁腔B，清洁腔B内的水从出水管5流出，直至出水管5排水端侧的液位高度与密封分离机主体K内腔液位高度一致；其中，进水管3输入的污水与密封分离机主体K内腔内的空气充分反应，密封分离机主体K内腔气压开始增大。

S2：当密封分离机主体K内腔气压大于进气管6外部气压，则单向进气阀101关闭，此时进水管3继续向密封分离机主体K内腔输入污水。

S3：进水管3继续向过滤腔A输入污水，密封分离机主体K内腔气压继续增大，直至推动出水管5排水端侧的水从排水端流出。

S4：到达进水管单次进水的周期10分钟，进水泵停止抽水；进水管3从抽水泵到单向进水阀4之间的水从抽水泵回流。

进水管3管内水压低于出水管5管内水压，单向回流阀101单向导通；清洁腔B的水分别从回流管10、出水管5排水端流出。

此时密封分离机主体K气压逐渐减小，直至出水管5排水端停止排水。

S5：清洁腔B的水从经出水管5吸水端、回流管10、进水管3、抽水泵回流，且密封分离机主体K气压逐渐减小。

S6：密封分离机主体K内腔气压等于或者小于进气管6外部气压，单向进气阀7开启并进气，直至密封分离机主体K内腔水全部排出，等待抽水泵启动。

从图1-3可以看出，还包括急停控制，急停控制具体为：

设定液位传感器位置的液位线为急停液位线。

当密封分离机主体K清洁腔内的污水液位高于或等于液位传感器时，液位传感器反馈信号，进水泵停止抽水，密封分离机主体K内腔停止进水。

液位传感器的常闭触点设置在抽水泵的供电线路上；在出现密封分离机出现急停控制后，工作人员在密封分离机内腔水排尽后进行排污或者对过滤罩K2进行检查。

从图1-3可以看出，还包括排污步骤，排污步骤具体为：底板K1上还接有排污管11，该排污管11与过滤腔A连通，排污管上设置有排污阀111；打开排污阀111，并持续X2分钟；经过X2分钟后，关闭排污阀111。

本发明的工作原理：

密封分离机通过单向进水阀、单向进气阀、单线回流阀、单向出水阀相互配合，实现无动力污水过滤和流出。

水中所携带的颗粒物或毛发纤维类物质在过滤罩的阻隔之下，被截留在过滤腔侧，同时，利用污水进入过滤腔时水流沿过滤罩向下流动时产生的冲击作用，带动过滤罩上截留的颗粒物或毛发纤维类物质沿着过滤罩向下滚动滑落，并聚集成团，最后堆积在过滤腔底部；在此过程中，利用截留后的渣物移动方向，与过滤过滤水不同向的特点，解决了常规过滤中，滤网会快速堵塞的问题。

其中，在进水管在抽水泵运作下向密封分离机的过滤腔供水，进入密封分离机内腔的污水挤压气体空间，让空气中的部分氧气与污水发生爆氧反应，减少污水中有毒物质含量；由于密封分离机内腔气压升高，并结合密封分离机内腔污水与出水管的排水口的高度差带来的势能差，使清洁腔内的水随出水管的吸水端逐渐流出，直至达到出水管的排水端将要排水的状态，即密封分离机内腔气压使清洁腔内的水刚好克服密封分离机内腔污水与出水管的排水口的势能差；随着进水管持续进水，密封分离机内腔气压逐渐增大，密封分离机内腔气压使清洁腔内的水克服密封分离机内腔污水与出水管的排水口的势能差，并从排水管的排水端流出；在该阶段,由于抽水泵持续运行，进水管中的水压高于出水管中的水压，使单向回流阀不导通。

在抽水泵停止抽水后，密封分离机内腔的水位逐渐回落，其中，清洁腔内的水大部分经过出水管排出，基于密封分离机内腔高气压，并结合密封分离机内腔污水与进水管的吸水端高度差带来的势能差使小部分水经回流管、进水管、抽水泵流出，直至密封分离机内腔气压使清洁腔内的水刚好克服密封分离机内腔污水与出水管的排水口的势能差；在此后，单向出水阀关闭，清洁腔内的水仅通过回流管流出；其中，由于密封分离机内腔污水流出使密封分离机内腔产生负压，进气管则经单向进气阀进气，保证清洁腔内的水全部流出，并同时增加密封分离机内腔的氧气含量。

Claims (3)

1.一种无动力筛式固液分离机，其特征在于，包括密封分离机主体（K）以及与所述密封分离机主体（K）相连接的进水管（3）、出水管（5）和进气管（6）；

所述密封分离机主体（K）包括固定在底板（K1）上的过滤罩（K2）、分离机外壳罩（K3）；所述过滤罩（K2）设置在所述分离机外壳罩（K3）内，且二者罩口抵接在所述底板（K1）上；所述过滤罩（K2）、分离机外壳罩（K3）与所述底板（K1）围成过滤腔（A），所述过滤罩（K2）与所述底板（K1）围成清洁腔（B）；

所述进水管（3）的出水端经底板（K1）后伸入所述过滤腔（A），所述密封分离机主体（K）外部的所述进水管（3）上设置有单向进水阀（4）；所述进水管（3）的吸水端所在高度低于所述底板（K1）所在高度；

所述出水管（5）连接在所述底板（K1）上且与所述清洁腔（B）连通，所述出水管（5）上设置有单向出水阀（51），所述出水管（5）排水端所在高度高于所述底板（K1）所在高度；

所述密封分离机主体（K）外部的所述进气管（6）上设置有单向进气阀（7），所述进气管（6）的进气端穿过所述分离机外壳罩（K3）伸入所述过滤腔（A），且所述进气管（6）的进气端正对所述进水管（3）的出水端；

所述进水管（3）的吸水端与所述单向进水阀（4）之间的管道和所述出水管（5）的吸水端与单向出水阀（51）之间的管道经回流管（10）连通，所述回流管（10）上设置有单向回流阀（101）；

所述分离机外壳罩（K3）包括靠近所述底板（K1）的柱状外壳和与该柱状外壳连接的锥台状外壳；

所述过滤罩（K2）与所述分离机外壳罩（K3）形状相适应，包括靠近所述底板（K1）的柱状过滤罩和与该柱状过滤罩相连的椎体状过滤罩；

所述柱状外壳、锥台状外壳、柱状过滤罩、椎体状过滤罩同轴设置；

所述进水管（3）出水端穿过所述椎体状过滤罩椎顶后伸入过滤腔（A）并正对所述锥台状外壳顶部；

所述进气管（6）设置在所述锥台状外壳顶部；

所述底板（K1）上还接有排污管（11），该排污管（11）与所述过滤腔（A）连通，所述排污管上设置有排污阀（111）；

还包括设置在所述清洁腔（B）内的液位控制机构（8），所述液位控制机构（8）活动穿设在所述底板（K1）上，所述液位控制机构（8）包括可滑动的液位检测柱（81），所述液位检测柱（81）的一端穿过所述底板（K1），并伸向所述清洁腔（B）内，所述液位检测柱（81）的检测端上设置有液位传感器（82）；

所述液位传感器（82）用于液位反馈使所述进水管（3）停止进污水。

2.一种无动力筛式固液分离机的控制方法，其特征在于，包括如权利要求1中所述无动力筛式固液分离机，过滤控制时，包括：

预处理：根据密封分离机主体（K）的内腔容量调整液位传感器（82）与密封分离机主体（1）内底面的液位距离L；设置进水管单次进水的周期为X1分钟；进水管（3）的吸水端连接有抽水泵；

具体过滤控制步骤为：

S1：抽水泵启动，进水管（3）的吸水端抽取污水，并开始计时，污水随进水管（3）、单向进水阀（4）进入过滤腔（A）的顶部，并经过滤罩（K2）进入清洁腔（B），清洁腔（B）内的水从出水管（5）流出，直至出水管（5）排水端侧的液位高度与密封分离机主体（K）内腔液位高度一致；其中，进水管（3）输入的污水与密封分离机主体（K）内腔内的空气充分反应，密封分离机主体（K）内腔气压开始增大；

S2：当密封分离机主体（K）内腔气压大于进气管（6）外部气压，则单向进气阀（7）关闭，此时进水管（3）继续向密封分离机主体（K）内腔输入污水；

S3：进水管（3）继续向过滤腔（A）输入污水，密封分离机主体（K）内腔气压继续增大，直至推动出水管（5）排水端侧的水从排水端流出；

S4：到达进水管单次进水的周期X1分钟，进水泵停止抽水；进水管（3）从抽水泵到单向进水阀（4）之间的水从抽水泵回流；

进水管（3）管内水压低于出水管（5）管内水压，单向回流阀（101）单向导通；清洁腔（B）的水分别从回流管（10）、出水管（5）排水端流出；

此时密封分离机主体（K）气压逐渐减小，直至出水管（5）排水端停止排水；

S5：清洁腔（B）的水从经出水管（5）吸水端、回流管（10）、进水管（3）、抽水泵回流，且密封分离机主体（K）气压逐渐减小；

S6：密封分离机主体（K）内腔气压等于或者小于进气管（6）外部气压，单向进气阀（7）开启并进气，直至密封分离机主体（K）内腔水全部排出，等待抽水泵启动；

还包括急停控制，所述急停控制具体为：

当密封分离机主体（K）清洁腔内的污水液位高于或等于液位传感器时，液位传感器反馈信号，进水泵停止抽水，密封分离机主体（K）内腔停止进水。

3.根据权利要求2中所述的无动力筛式固液分离机的控制方法，其特征在于，还包括排污步骤，所述排污步骤具体为：所述底板（K1）上还接有排污管（11），该排污管（11）与所述过滤腔（A）连通，所述排污管上设置有排污阀（111）；

打开排污阀（111），并持续X2分钟；

经过X2分钟后，关闭排污阀（111）。