CN112169387B - 一种升流式过滤器的过滤方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种升流式过滤器的过滤方法，该过滤器包括容纳腔、过滤网板组、滤料层和充压件；容纳腔上设有进水口和出水口，出水口垂向上高于进水口；滤料层包括第一滤料层；第一滤料层设置在容纳腔内，能沿过滤方向上浮和下沉；过滤网板组设置在容纳腔内，用于截留滤料层的滤料；充压件与容纳腔连通，能提高容纳腔内的压力。本发明采用了自下而上的过滤方式，使得悬浮杂质能自然沉淀，降低过滤负荷，并且第一滤料层能带动截留物下沉与截留物分离，避免了频繁反洗，节省资源。该过滤方法包括液体过滤和截留物的分离，通过进水口和出水口处的液体压力差启动充压件实现第一滤料层的下沉，能快速与截留物进行分离，保证过滤的有序进行。

Description

一种升流式过滤器的过滤方法

技术领域

本发明涉及过滤技术领域，具体涉及一种升流式过滤器的过滤方法。

背景技术

目前，通用的介质过滤技术，均使用密度较大的过滤介质，如石英砂，而现有的过滤技术通常采用自上往下的方式进行过滤，液体从过滤介质中的缝隙过流，水中的悬浮杂质因体积大于过滤介质间的缝隙被过滤介质截留，从而实现水质的净化，但随着过滤时间的推移，截留的悬浮杂质达到一定的量后将，过滤介质中的缝隙被堵塞，造成产水不足或产水的水质变差。

为了解决上述问题，市场上有几种解决方式：1、采用大流量的水逆向流动，将悬浮杂质从过滤介质中的缝隙冲走，从而保证水质的净化效果，弊端是：在面对高浓度的悬浮杂质的液体过滤时，需要大量的水资源频繁进行清洗，浪费严重；2、采用升流式的过滤方式，即液体自下而上完成过滤，借助悬浮杂质的自然沉淀实现悬浮杂质的分离，弊端是：市场上升流式过滤装置中的滤料层中的滤料固定在滤料层中不会运动，使得截留的悬浮杂质紧固堵塞在滤料的间隙中，导致过滤效果不良，过滤效率低下；3、在升流式的过滤方式的基础上，增加动力机构，将悬浮杂质和滤料进行搅拌，使得悬浮杂质和过滤介质能进行分离，弊端是：面对高浓度悬浮杂质的液体过滤时，需要消耗大量能量频繁搅拌，使得滤料的磨损严重，而现有升流式的过滤装置中的滤料带有吸附性质，进行搅拌不能完全使得滤料和悬浮杂质进行分离，使得在过滤时需要频繁搅拌，能耗高并且影响过滤效率。

综上所述，急需一种过滤效果好且能耗低的升流式过滤器的过滤方法以解决现有技术中存在的问题。

发明内容

本发明目的在于提供一种过滤效果好且能耗低的升流式过滤器，具体技术方案如下：

一种升流式过滤器，包括容纳腔、过滤网板组、滤料层和充压件；所述容纳腔上设有进水口和出水口，所述出水口垂向上高于进水口；所述滤料层包括第一滤料层；所述第一滤料层设置在容纳腔内，能沿过滤方向上浮和下沉；所述过滤网板组设置在容纳腔内，用于截留滤料层的滤料；所述充压件与容纳腔连通，能提高容纳腔内的压力。

以上技术方案优选的，所述第一滤料层包括第一滤料；第一滤料包括滤料本体以及设置在滤料本体内的至少一个空腔；多个空腔相互独立。

以上技术方案优选的，所述第一滤料还包括配重件；所述配重件设置在滤料本体上。

以上技术方案优选的，所述滤料层还包括第二滤料层；所述第二滤料层设置在容纳腔内，且第二滤料层垂向上高于第一滤料层。

以上技术方案优选的，所述过滤网板组包括沿过滤方向设置在容纳腔内的第一网板和第二网板；所述滤料层设置在第一网板和第二网板之间。

以上技术方案优选的，所述第一网板和容纳腔之间设有加强筋。

以上技术方案优选的，所述第二网板形状为锥形体，且所述锥形体的小端口的朝向与过滤方向相同。

以上技术方案优选的，所述容纳腔上还设有排泥口；所述排泥口垂向上低于所述第二网板。

本发明还提供了一种过滤方法，采用了上述的升流式过滤器，具体包括液体过滤和截留物的分离；液体过滤具体是：液体由进水口进入，经滤料层过滤后由出水口排出；截留物的分离具体是：根据进水口和出水口的液体压力差，进行截留物的分离，包括以下步骤：a：关闭进水口、出水口和排泥口；b：启动充压件，向容纳腔内充压，使得第一滤料层下沉；c：关闭充压件，打开排泥口和/或出水口，第一滤料层上浮，与截留物分离。

应用本发明的技术方案，具有以下有益效果：

（1）本发明的升流式过滤器包括容纳腔、过滤网板组、滤料层和充压件；所述容纳腔上设有进水口和出水口，所述出水口垂向上高于进水口；所述滤料层包括第一滤料层；所述第一滤料层设置在容纳腔内，能沿过滤方向上浮和下沉；所述过滤网板组设置在容纳腔内，用于截留滤料层的滤料；所述充压件与容纳腔连通，能提高容纳腔内的压力。本发明采用了自下而上的过滤方式，使得悬浮杂质能自然沉淀，降低过滤负荷，并且通过设置第一滤料层，使得在面对高浓度悬浮杂质的液体过滤时，一部分的悬浮杂质经自然沉淀沉积在容纳腔底部。另一部分被截留在第一滤料的表层，开启充压件，第一滤料层带动截留物下沉至过滤网板组上，实现与截留物的完全分离（截留物能透过过滤网板组），并且只需一次分离操作便能将第一滤料层和大部分的截留物进行分离，分离效果好，避免了频繁反洗，节省资源。

（2）本发明的第一滤料层包括多个第一滤料；所述第一滤料包括滤料本体以及设置在滤料本体内的至少一个空腔，通过在第一滤料内部设置空腔，保证第一滤料在受压时空腔能进行内缩使得第一滤料层下沉以及在压力回升时空腔的体积恢复使得第一滤料层上浮。此处优选，第一滤料层的第一滤料为密度随压力可变的颗粒，材质可以为塑胶、金属或塑胶和金属的组合体。

（3）本发明的第一滤料还包括配重件；所述配重件设置在滤料本体上；避免在设置更大体积的空腔时，第一滤料层难以下沉的问题（空腔体积越大，密度越小，所受浮力越大），而增大空腔体积便于在面对高浓度的悬浮杂质的液体过滤时，第一滤料能快速下沉，进行杂质分离。

（4）本发明的滤料层还包括第二滤料层；所述第二滤料层设置在容纳腔内，且第二滤料层垂向上高于第一滤料层；通过设置第二滤料层，提高过滤效果，同时保证第一滤料层受压下沉时第二滤料层能继续截留和过滤液体中的杂质，结构紧凑，实用性好，同时避免第一滤料层直接与第一网板接触。

（5）本发明的过滤网板组包括沿过滤方向设置在容纳腔内的第一网板和第二网板；所述滤料层设置在第一网板和第二网板之间，通过设置两组过滤网板保证滤料层的滤料在过滤时不会丢失，同时保证第一滤料层在下沉时能与截留物分离。

（6）本发明的第一网板和容纳腔之间设有加强筋，通过加强筋固定住容纳腔内的第一网板，保证结构强度，使得第一网板能承受高压力的工况，保证滤料不会流失。

（7）本发明的第二网板形状为锥形体，便于第一滤料层下落至第二网板上时，能沿锥形体的母线方向分散开，便于截留物和第一滤料层进行分离。

（8）本发明的容纳腔上还设有排泥口；所述排泥口垂向上低于所述第二网板；通过排泥口排出悬浮杂质和分离后的截留物，同时能对容纳腔进行泄压，保证第一滤料层能够在压力回升的状态下上浮从而与截留物进行分离，同时借助容纳腔内的压力的外泄将排泥口处的杂质和截留物带出容纳腔。

本发明还公开了一种过滤方法，采用所述的升流式过滤器，包括：液体过滤和截留物的分离；液体过滤具体是：液体由进水口进入，经滤料层过滤后由出水口排出；截留物的分离具体是：根据进水口和出水口处的液体压力差，进行截留物的分离，包括以下步骤：1：关闭进水口、出水口和排泥口；2：启动充压件，向容纳腔内充压，使得第一滤料层下沉；3：关闭充压件，打开排泥口和/或出水口，第一滤料层上浮，与截留物分离；本方法采用自下而上的过滤方式，能有效利用悬浮杂质的自然沉淀性质，并且根据进水口和出水口处液体的压力差启动充压件对容纳腔充压，实现第一滤料层和截留物的分离，能保证过滤的有效进行，通过控制容纳腔内的压力，使得第一滤料层能快速下沉和上浮，与截留物进行分离，完成一次分离操作，快速便捷，实用性好。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1本实施例的升流式过滤器的结构示意；

图2是图1中第一滤料的剖视图；

图3图1中第一滤料的结构示意图；（示意了内部结构，且未示意配重件）

其中，1、容纳腔；2、进水口；3、出水口；4、第一网板；5、第二网板；6、第一滤料层；7、第二滤料层；8、加强筋；9、排泥口；10、充压件；11、布水器；12、第一腔体；13、第二腔体；14、第三腔体；15、第一滤料；16、滤料本体；17、空腔；18、配重件。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以根据权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

实施例：

一种升流式过滤器，包括容纳腔1、过滤网板组、滤料层和充压件10，如图1-3所示，具体如下；

如图1所示，所述容纳腔1为中空圆形柱体，且容纳腔1的下端设有进水口2，顶端设有出水口3，液体由进水口2进入，经滤料层过滤后由出水口3流出。

优选的，容纳腔1的下端设有布水器11，布水器与进水口2连通，便于将液体均匀分布至容纳腔1内进行过滤。布水器结构参考现有结构。

优选的，容纳腔1的下端设有用于排出悬浮杂质和截留物以及对容纳内部进行泄压的排泥口9。

所述过滤网板组包括沿过滤方向依次设置在容纳腔1内部的第二网板5和第一网板4；第二网板5和第一网板4沿过滤方向将容纳腔分为第一腔体12、第二腔体13和第三腔体14，如图1所示；进水口2和布水器11设置在第一腔体12内；滤料层设置在第二腔体13内；出水口3设置在第三腔体14上；通过第一网板4和第二网板5截留住滤料层内的滤料，防止过滤时滤料丢失。

优选的，所述第二网板5形状为锥形体，第一滤料层6下落时，第一滤料层内的多个第一滤料15能沿锥形体的母线方向分散开来，便于第一滤料层6间隙中的悬浮杂质透过第二网板5，从而由排泥口9排出。

优选的，所述第一网板4和容纳腔1之间设有加强筋8，保证结构强度。也可以根据实际情况在第二网板5和容纳腔1之间设置加强筋。图1中示意了第一网板4上设有加强筋8。

所述滤料层包括第一滤料层6和第二滤料层7，具体是：

如图2-3所示，所述第一滤料层6包括多个第一滤料15，第一滤料数量根据实际情况确定，所述第一滤料15包括滤料本体16和设置在滤料本体16内的至少一个空腔17（优选设有多个空腔，且空腔相互独立）。

优选的，所述第一滤料15为密度随压力可变的颗粒（第一滤料的形状根据实际情况选择），且第一滤料的材质可以选择塑胶材质（如聚乙烯或聚丙烯材料，本实施例优选采用聚乙烯材料）和金属材质（如316不锈钢，且316不锈钢内部的空腔体积占316不锈钢体积的87-93%）。优选聚乙烯材料通过空气发泡的方式形成多个空腔。

优选的，第一滤料（材质优选聚乙烯材料）在充压件向容纳腔充压时，第一滤料15内部的空腔17被挤压压缩，第一滤料的密度增加，当容纳腔内压力大于2Mpa时，第一滤料的密度大于水（即滤液），当压力小于2Mpa时，第一滤料的密度小于水。

优选的，第一滤料采用聚乙烯材质时，空腔的体积（即多个空腔的总体积）占滤料本体体积的40-60%；第一滤料采用金属材质时，空腔的体积占滤料本体体积的85-95%。

优选的，在充压件未向容纳腔内充压时，第一滤料15具有上浮趋势（即未充压时，第一滤料的密度为水的密度的0.9-0.99倍）。

优选的，所述第一滤料15的滤料本体16的中部贯穿有配重件18；所述配重件18优选为空心金属球或空心金属柱，材质优选为不锈钢。

所述第二滤料层7包括多个第二滤料，第二滤料层具体是设置在第二腔体13内，且第二滤料层7位于第一网板4和第一滤料层6之间。此处第二滤料的密度始终小于液体的密度，使得第二滤料层7在过滤方向上具有上浮趋势（即在充压件充压状态下第二滤料始终具有上浮趋势），并通过第一网板4截留，保证第二滤料层7在过滤方向始终位于第一滤料层6之上，便于第一滤料层6的下沉。此处第二滤料材质优选为聚乙烯材料，且可以根据实际情况在第二滤料内部设置空腔，保证第二滤料在受压状态下始终具有上浮趋势。

优选的，所述进水口2和出水口3处设有压力计，能监测进水口和出水口处的液体的压力；所述进水口2、出水口3和排泥口9处均设有阀门。

所述充压件10（优选为空压机或高压气罐）与容纳腔1连通，能向容纳腔1内充压，便于第一滤料层6和截留物进行分离。充压件充的压力根据实际情况选择，能保证第一滤料15进行下沉。

本发明还公开了一种过滤方法，采用了所述的升流式过滤器，具体步骤如下：

A：液体由进水口2进入，经滤料层过滤后由出水口3排出；具体是：

A1、液体由进水口2进入，经布水器11均匀分布至容纳腔1内；

A2、进水口2保持持续进水，容纳腔1内液位上升，液体经滤料层过滤后由出水口3排出。

B：根据进水口2和出水口3处的压力，启动充压件10进行第一滤料层6和截留物的分离；具体是：

B1、液体在过滤时，液体中的悬浮杂质部分经沉降作用沉积在排泥口9处，另一部分悬浮杂质堵塞在第一滤料层6的表层上（即截留物），导致滤料层的液体过流量减少，进水口2持续进水，使得进水口2处的液体压力增大（即进水口处与出水口处液体的压力差增大）；

B2、关闭进水口2、出水口3和排泥口9处的阀门；

B3、启动充压件10对容纳腔1内持续充压，第一滤料15受压后内部的空腔17的体积收缩，使得第一滤料的密度增大，进而使得第一滤料层6带动截留物下沉至第二网板5上，截留物透过第二网板5沉积在排泥口9处；

B4、停止充压，打开出水口3和/或排泥口9处的阀门（此处优选打开排泥口9，便于悬浮杂质和截留物的排出），对容纳腔1进行泄压，第一滤料15在容纳腔1压力回升后，第一滤料15内部的空腔17恢复体积，第一滤料层6进行上浮，完成第一滤料层和截留物的分离，上浮完成后关闭排泥口9，打开出水口3和进水口2继续过滤。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种升流式过滤器的过滤方法，其特征在于，所述升流式过滤器包括容纳腔（1）、过滤网板组、滤料层和充压件（10）；所述容纳腔（1）上设有进水口（2）和出水口（3），所述出水口（3）垂向上高于进水口（2）；所述滤料层包括第一滤料层（6）；所述第一滤料层（6）设置在容纳腔（1）内，能沿过滤方向上浮和下沉；所述第一滤料层（6）包括第一滤料（15）；第一滤料（15）包括滤料本体（16）以及设置在滤料本体内的至少一个空腔（17）；多个空腔相互独立；所述过滤网板组设置在容纳腔（1）内，用于截留滤料层的滤料；所述过滤网板组包括沿过滤方向设置在容纳腔（1）内的第二网板（5）和第一网板（4）；所述滤料层设置在第一网板和第二网板之间；所述充压件（10）与容纳腔（1）连通，能提高容纳腔（1）内的压力；

所述容纳腔（1）上还设有排泥口（9）；所述排泥口（9）垂向上低于所述第二网板（5）；

所述升流式过滤器的过滤方法包括液体过滤和截留物的分离；

液体过滤具体是：液体由进水口进入，经滤料层过滤后由出水口排出；

截留物的分离具体是：根据进水口和出水口的液体压力差，进行截留物的分离，包括以下步骤：

a：关闭进水口、出水口和排泥口；

b：启动充压件，向容纳腔内充压，使得第一滤料层下沉；

c：关闭充压件，打开排泥口和/或出水口，第一滤料层上浮，与截留物分离。

2.根据权利要求1所述的升流式过滤器的过滤方法，其特征在于，所述第一滤料（15）还包括配重件（18）；所述配重件设置在滤料本体（16）上。

3.根据权利要求1-2任意一项所述的升流式过滤器的过滤方法，其特征在于，所述滤料层还包括第二滤料层（7）；所述第二滤料层（7）设置在容纳腔（1）内，且第二滤料层（7）垂向上高于第一滤料层（6）。

4.根据权利要求3所述的升流式过滤器的过滤方法，其特征在于，所述第一网板（4）和容纳腔（1）之间设有加强筋（8）。

5.根据权利要求4所述的升流式过滤器的过滤方法，其特征在于，所述第二网板（5）形状为锥形体，且所述锥形体的小端口的朝向与过滤方向相同。