CN115228156B - 一种双床介质过滤装置 - Google Patents

Abstract

本发明一种双床介质过滤装置，包括罐体、进水管、外布水器、外层滤料、内层滤料、中心布水器、出水管，主动清洗器，超声波震荡发生器，三相分离器，排污管，控制系统组成。其特征是：将罐体内进水布水器与出水布水器之间的滤料设置为多个滤料层，待过滤液体横向通过所有滤料层。清洗时分别对每个滤料层独立进行清洗，清洗其中的一个滤料层时，而其他滤料层的滤料保持固定不动，依次清洗完所有滤料层。各滤料层的滤料清洗先后次序、清洗时间、清洗周期依据待过滤液体的特性及处理要求可自由设定。该发明可以保证过滤装置具有高精度、大流量、长寿命、不板结、在线不停机自清洗，可以保持过滤设备长期、高效连续运行。

Description

一种双床介质过滤装置

技术领域

本发明属于固液分离领域，涉及一种双床介质过滤装置，广泛应用于解决废水处理、净水处理及液体处理中去除悬浮物及高精度过滤的装置，且本发明可以解决现有介质过滤器过滤精度低、滤料容易板结、单台处理量小、进水条件苛刻、需要停机清洗并且产生大量清洗废水的问题。

背景技术

介质过滤器从诞生到现在已经有一百多年的历史了，在水处理、化工、能源等行业被广泛使用。然而其受结构和工作方式的限制，存在先天性的缺陷。现在大量使用的介质过滤器为固定床结构，在罐体内布置有上布水器和下布水器，在上布水器与下布水器之间，由颗粒或纤维材料堆积形成滤床；工作时待过滤的液体由上向下通过滤料层，悬浮物被滤床截留和吸附，工作一定时间后，滤料需要反洗再生，反洗时：清洗液体由下向上通过滤料层，在液体的作用下，滤料层发生膨胀形成流化状态，被截留和吸附的悬浮物在液体的剪切力及颗粒滤料的摩擦作用下从滤料表面脱附，滤料得到再生。由于过滤器的这种结构及工作方式，导致了现有过滤器存在下列问题：过滤精度不高，单台处理能力小，进水悬浮物含量低，工作周期短，需要经常反冲洗，反冲洗耗水量大，不能在线自清洗，滤料清洗不干净，容易板结，寿命短等问题。为了实现在线自清洗，工程技术人员又研究开发了一种流动床过滤器，该产品将现有滤料层的固定工作模式变成移动工作模式，工作时，滤料层由上向下移动，而待过滤液体由下向上或横向流过滤料层；由于工作时滤料层是移动的，移动速度对过滤精度、过滤水量有很大影响，限制了该产品的应用；目前该产品只是实现了滤料的在线自清洗，而其他问题并没有得到解决。

发明内容

针对现有固定床过滤器及移动床过滤器的缺陷，本发明采用移动床与固定床组合及分部清洗方式既双床清洗控制方式，再加上多种方法组合清洗滤料，可以完美的解决固定床过滤器与移动床过滤器的问题。本发明主要的设计思想是：将进水布水器与出水布水器之间的滤床分成两部分既：双滤床，通过分别控制二个滤床滤料的清洗时间、清洗周期及清洗先后次序，在保证过滤效果的前提下完成对整个滤床的滤料清洗；具体说来就是：清洗一个滤床时，被清洗的滤床变成了移动床，主要目的是去除滤床中的悬浮物并有一定的过滤作用；同时另一个滤床滤料保持不动为固定床模式，主要目的是过滤，保证过滤精度；反之一样。这种移动床加固定床的组合及清洗控制方式可以使得过滤装置在保证过滤精度的前提下实现在线自清洗。同时在滤料的清洗方法上通过采用机械、超声波强力清洗与液体、气体清洗等多方式组合来完成对每颗滤料的洁净清洗，如此可以保证过滤装置采用微小颗粒滤料过滤，实现过滤装置长期高精度的过滤目标。通过采用上述方法，完全能够解决现有介质过滤器存在的：过滤精度不高，单台处理能力小，进水悬浮物含量低，工作周期短，需要经常反冲洗，反冲洗耗水量大，不能在线自清洗，滤料清洗不干净，容易板结，寿命短等问题。

为实现上述目标本发明的技术方案是这样实现的：

本发明一种双床介质过滤装置，包括罐体1、进水管2、进水集合室3、外布水器4、外层滤料5、隔层6、内层滤料7、中心布水器8、出水管9，内滤料导流锥10，外滤料导流锥11，滤料调节阀12，主动清洗器13，执行器14，清洗液、气接管15，滤料、液体、气输送管16，超声波清洗器17，固定清洗器18，上部固定导流锥19，上部活动导流锥20，下腔浮球21，上腔浮球22，上腔控制阀25，下腔控制阀26，三相分离器壳体23，排污管24，控制系统组成。其特征是：过滤装置为立式密闭罐体；三相分离器在罐体顶部；罐体内有多组布水器，本图为两组；在出水布水器与进水布水器之间有多个滤料层，本图为二个；在滤料层下面有与滤料层相对应的多个滤料导流锥，本图为两个，内滤料导流锥10，外滤料导流锥11，各个滤料导流锥的小头分别与有多组进口的滤料调节阀12所对应的进口连接，滤料调节阀12的出口与主动清洗器13进口连接，主动清洗器13的出口与滤料、清洗液、气输送管16连接，输送管的另一端与三相分离器的入口连接；输送管上设置有进水、气接头，输送管16内有固定清洗器18；超声波清洗器17安装在主动清洗器13到三相分离器之间的管路上。

所述的一种双床介质过滤装置，其特征是：滤床的双床过滤及清洗方式及结构。

当滤料为非均质滤料时，需要在罐体内设置多个滤料层，如图1，设置了外层滤料5和内层滤料7二个滤料层；每个滤料层内的滤料为均质滤料，外层滤料5的滤料颗粒直径分布与内滤料层7的颗粒直径分布不能重叠，两个滤料层之间用带孔的隔板6分开；如图1所示，本发明的待过滤液体流向是从罐体周围向罐体轴芯流动，因此外层滤料5的滤料颗粒直径要大于内层滤料7滤料的颗粒直径，带孔的隔板6的孔径要小于外层滤料5中滤料的最小颗粒直径。为了实现双床清洗及过滤方式，在罐体下部设计了两个滤料导流锥：内滤料导流锥10，外滤料导流锥11；外滤料导流锥11的大头端与罐体连接，小头与滤料调节阀12相应的下进口连接；内滤料导流锥10的大头设置在布水器4与布水器8之间的下部与隔板6的下部连接，小头与滤料调节阀12相应的上进口连接；滤料调节阀12的出口连接主动清洗器13入口，通过控制滤料调节阀12使得内滤料导流锥10、外滤料导流锥11与主动清洗器13接通和关闭；通过调节滤料调节阀12和上部活动导流锥20，可以控制对外层滤料5和内层滤料7滤料的清洗。当对外层滤料5的滤料清洗时，内滤料层7的滤料层静止不动，继续过滤工作；当对内滤料层7的滤料进行清洗时，外滤料层5的滤料静止不动，继续过滤工作。如此往复交替工作，可完成对全部滤料层滤料的清洗。清洗可以是在线进行清洗，也可以离线进行清洗。

当过滤装置的滤料为均质滤料时，在布水器4与布水器8之间为滤料层，去掉隔层6与上部固定导流锥19，让外滤料层5与内滤料层7合并为一个滤料层。为了实现双床清洗及过滤方式，在罐体下部设计了两个滤料导流锥：内滤料导流锥10，外滤料导流锥11；外滤料导流锥11的大头端与罐体连接，小头与滤料调节阀12相应的下进口连接；内滤料导流锥10的大头设置在布水器4与布水器8之间的下部，小头与滤料调节阀12相应的上进口连接；滤料调节阀12的出口连接主动清洗器13入口，通过控制滤料调节阀12使得内滤料导流锥10、外滤料导流锥11与主动清洗器13接通和关闭；由此而达到控制内滤料导流锥10与外滤料导流锥11内滤料的清洗目的。

各滤料层的滤料清洗先后次序、清洗时间、清洗周期依据待过滤液体的特性及处理要求可自由设定。

所述的一种双床介质过滤装置，其特征是：滤料的多种清洗方式及组合应用。过滤装置要保证长期稳定运行，滤料必须得到彻底的清洗以恢复其原有的性能，否则会造成滤料的板结和失效；为此本发明采用了多方式组合清洗，在滤料从罐体底部上升到三相分离器的过程中，设置了多种清洗方式：主动清洗器13，超声波清洗器17，液体清洗，液体+气清洗，固定清洗器18。根据待过滤液体特点及滤料的特性，可以同时使用其中的一种或多种清洗方法。

所述的一种双床介质过滤装置，其特征是：三相分离器的双室结构及控制方式。过滤装置要保证稳定运行，滤料与悬浮物及液体的分离非常重要，本发明三相分离器采用了上下布置的双室结构方式，经过清洗后的滤料在上腔室与悬浮物和清洗液体分离后，通过控制阀25、26调节进入到下腔室，最终落到罐体内。工作流程如下：调节上腔控制阀25处于接通状态，同时让下腔控制阀26处于关闭状态，此时上腔浮球阀22在水压作用下封住了上腔底部的滤料出口；当含滤料及悬浮物的混合液体切向进入上腔室上部对，滤料在重力作用下落到上腔室的底部，悬浮物随液体一起经排污口24排出三相分离器；经过一定时间，调节上腔控制阀25处于关闭状态，同时让下腔控制阀26处于接通状态，此时下腔室的浮球21在水压作用下封住了下腔室的滤料出口，而上腔浮球阀22在滤料的重力作用下被打开，滤料进入到下腔室的底部；再次调节上腔控制阀25处于接通状态，同时让下腔控制阀26处于关闭状态，此时下腔室的浮球阀21在滤料重力的作用下被打开，滤料落入罐体内。如此完成了滤料、悬浮物和清洗液的分离。这种结构方式及控制方法可以完全避免清洗液体对罐内液体的污染和影响，必要时可以采用药剂对滤料进行清洗而不会导致对罐内液体的污染。

所述的一种双床介质过滤装置，其特征是：过滤装置是密封结构，运行时是带内压运行；清洗液根据需要可以是原液、滤后液或其他药剂和液体。

所述的一种双床介质过滤装置，其特征是：滤料为颗粒状，密度大于待滤液体的密度。滤料的材质可以是单一材质及多种材质混合。

所述的一种双床介质过滤装置，其特征是：布水器的结构及与滤料导流锥的布置与组合。在过滤装置的罐体内根据需要可以布置两组或两组以上的布水器，在每组布水器的下部都对应设置有滤料导流锥，滤料导流锥可以将相对应布水器附近的滤料通过滤料控制阀引入到清洗器进行清洗。布水器由多根滤管或具有导流过滤作用的滤板组成。

所述的一种双床介质过滤装置，其特征是：滤料从罐体底部输送到三相分离器上腔室是靠两者之间的压差推动，压差的产生可以是：罐体内由进水泵产生的水压，清洗液、气接管15处的气或液压，排污管24处的抽吸负压，可以是其中一个的单独作用或多个组合作用。排污管24处的抽吸负压产生可以是自吸泵或真空泵。

本发明的有益效果：可以保证介质过滤装置具有高精度、大流量、长寿命、不板结、在线不停机自清洗，可以保持过滤设备长期、高效连续运行。

附图说明

图1为本发明所述一种双床介质过滤装置的总体结构示意图，布水器为二组。

图2为本发明所述一种双床介质过滤装置的总体结构示意图，布水器为三组。

如图1所示，本发明一种双床介质过滤装置，布水器为二组；包括罐体1、进水管2、进水集合室3、外布水器4、外层滤料5、隔层6、内层滤料7、中心布水器8、出水管9，内滤料导流锥10，外滤料导流锥11，滤料调节阀12，主动清洗器13，执行器14，清洗水、气接管15，滤料、水、气输送管16，超声波清洗器17，固定清洗器18，上部固定导流锥19，上部活动导流锥20，下腔浮球21，上腔浮球22，上腔控制阀25，下腔控制阀26，三相分离器壳体23，排污管24，控制系统组成。

需要处理的液体由进水管2进入到罐体1，再经外布水器4通过外层滤料5、隔板6、内层滤料7、内布水器8，由出水管9流出罐体1。在此过程中待滤液体中的悬浮物被滤料截留和吸附留在滤料层内；清洗滤料层内的悬浮物有下列几种方式：第一种是过滤装置工作时，同时清洗滤料，先清洗外层滤料后再清洗内层滤料；第二种是过滤装置工作到一定时间后，同时清洗滤料，先清洗外层滤料再清洗内层滤料；第三种是过滤装置不工作时，清洗外层和内层滤料。

外层滤料清洗流程：调节滤料调节阀12，使外层滤料5与主动清洗器13连通，同时开启主动清洗器马达，保持清洗水、气接管15有清洗液或清洗液加气进入，开启三相分离器的控制器使上腔控制阀25与下腔控制阀26处于工作状态，上部活动导流锥20处于上部位置；此时外层滤料5在自身重力及罐内液体压力的作用下，经滤料调节阀12进入主动清洗器13，经主动清洗器13搅拌清洗后进入滤料、水、气输送管16，在输送管16内先后被清洗液、清洗液加气、固定清洗器18、超声波清洗器17单独或多方法的联合清洗，随后滤料、悬浮物、清洗液、气体一起向上进入三相分离器23的上腔进行三相分离；滤料在重力作用下沉降到上腔底部，悬浮物在清洗液的推动下经排污口24流出罐体1；控制上腔控制阀25和下腔控制阀26，滤料会依次由上腔室进入到下腔室，最终进入到罐体内外层滤料室5，如此完成了对外层滤料5的清洗。

内层滤料清洗流程：调节滤料调节阀12，使内层滤料7与主动清洗器13连通，同时开启主动清洗器马达，保持清洗水、气接管15有清洗液或清洗液加气进入，开启三相分离器的控制器使上腔控制阀25与下腔控制阀26处于工作状态，上部活动导流锥20处于下部位置；此时内层滤料7在自身重力及罐内液体压力的作用下，经滤料调节阀12进入主动清洗器13，经主动清洗器13搅拌清洗后进入滤料、水、气输送管16，在输送管16内先后被清洗液、清洗液加气、固定清洗器18、超声波清洗器17单独或多方法的联合清洗，随后滤料、悬浮物、清洗液、气体一起向上进入三相分离器23的上腔进行三相分离；滤料在重力作用下沉降到上腔底部，悬浮物在清洗液的推动下经排污口24流出罐体1；控制上腔控制阀25和下腔控制阀26，滤料会依次由上腔室进入到下腔室，最终进入到罐体内内层滤料室7，如此完成了对内层滤料7的清洗。

上腔控制阀25和下腔控制阀26采用时间控制其开关，其执行器可以是电动、气动、液动。滤料调节阀12的调节执行器14可以是电动、气动、液动、手动。主动清洗器的执行器可以是电动、气动、液动。

如图2所示，本发明一种双床介质过滤装置，布水器为三组；该过滤装置只适合均质滤料，满足大流量设备需要。其在结构上除了布水器及其相对应的滤料导流罩与图1有差别，其他部分其工作方式都与图1一样。该过滤装置的布水器及滤料导流锥如图2所示，外层布水器27，中间布水器28，内层布水器29，相对应的滤料导流锥是：与中间布水器28相对应的滤料导流锥30，与外层布水器27及内层布水器29相对应的滤料导流锥31，罐体底部滤料导流锥32。滤料导流锥31及滤料导流锥32分别与滤料调节阀连接。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步说明。

如图1，本发明一种双床介质过滤装置，布水器为二组；包括罐体1、进水管2、进水集合室3、外布水器4、外层滤料5、隔层6、内层滤料7、中心布水器8、出水管9，内滤料导流锥10，外滤料导流锥11，滤料调节阀12，主动清洗器13，执行器14，清洗水、气接管15，滤料、水、气输送管16，超声波清洗器17，固定清洗器18，上部固定导流锥19，上部活动导流锥20，下腔浮球21，上腔浮球22，上腔控制阀25，下腔控制阀26，三相分离器壳体23，排污管24，控制系统组成。

本发明一种双床介质过滤装置，布水器为二组，其工作流程如下

过滤流程：需要处理的液体由进水管2进入到罐体1，再经外布水器4通过外层滤料5、隔板6、内层滤料7、内布水器8，由出水管9流出罐体1，如此完成了液体的过滤。

自清洗流程：当过滤装置工作一段时间后，由于滤料截留的悬浮物越来越多，会导致过滤装置的进出口压力增加，影响过滤装置的正常工作，此时需要对滤料层进行在线清洗再生，滤料的清洗分二个阶段进行，首先清洗靠近进水布水器的滤料，再清洗靠近出水布水器的滤料；两个滤料层的清洗时间和周期需要根据待过滤液体的特性来确定。滤料清洗再生流程如下：首先对外层滤料清洗，流程如下：调节滤料调节阀12，使外层滤料5与主动清洗器13连通，同时开启主动清洗器马达，保持清洗水、气接管15有清洗液或清洗液加气进入，开启三相分离器的控制器使上腔控制阀25与下腔控制阀26处于工作状态，上部活动导流锥20处于上部位置；此时外层滤料5在自身重力及罐内液体压力的作用下，经滤料调节阀12进入主动清洗器13，经主动清洗器13搅拌清洗后进入滤料、水、气输送管16，在输送管16内先后被清洗液、清洗液加气、固定清洗器18、超声波清洗器17单独或多方法的联合清洗，随后滤料、悬浮物、清洗液、气体一起向上进入三相分离器23的上腔进行三相分离；滤料在重力作用下沉降到上腔底部，悬浮物在清洗液的推动下经排污口24流出罐体1；控制上腔控制阀25和下腔控制阀26，滤料会依次由上腔室进入到下腔室，最终进入到罐体内外层滤料室5，如此完成了对外层滤料5的清洗。完成了对外层滤料清洗后，根据需要再清洗内存滤料，流程如下：调节滤料调节阀12，使内层滤料7与主动清洗器13连通，同时开启主动清洗器马达，保持清洗水、气接管15有清洗液或清洗液加气进入，开启三相分离器的控制器使上腔控制阀25与下腔控制阀26处于工作状态，上部活动导流锥20处于下部位置；此时内层滤料7在自身重力及罐内液体压力的作用下，经滤料调节阀12进入主动清洗器13，经主动清洗器13搅拌清洗后进入滤料、水、气输送管16，在输送管16内先后被清洗液、清洗液加气、固定清洗器18、超声波清洗器17单独或多方法的联合清洗，随后滤料、悬浮物、清洗液、气体一起向上进入三相分离器23的上腔进行三相分离；滤料在重力作用下沉降到上腔底部，悬浮物在清洗液的推动下经排污口24流出罐体1；控制上腔控制阀25和下腔控制阀26，滤料会依次由上腔室进入到下腔室，最终进入到罐体内内层滤料室7，如此完成了对内层滤料7的清洗。对外层滤料5和内层滤料7的清洗时间，清洗周期是依据待过滤液体的特性及要求分别调整和控制的。

Claims (5)

1.一种双床介质过滤装置，包括罐体、进水管、进水集合室、外布水器、外层滤料、隔层、内层滤料、中心布水器、出水管，内滤料导流锥，外滤料导流锥，滤料调节阀，主动清洗器，执行器，清洗液、气接管，滤料、液体、气输送管，超声波震荡发生器，固定清洗器，上部固定导流锥，上部活动导流锥，下腔浮球，上腔浮球，上腔控制阀，下腔控制阀，三相分离器壳体，排污管，控制系统，其特征是：过滤装置为立式密闭罐体；三相分离器在罐体顶部；罐体内有多组布水器；在出水布水器与进水布水器之间有两个滤料层，在滤料层下面有与滤料层及布水器相对应的两个滤料导流锥，各个滤料导流锥的小头分别与有两组进口的滤料调节阀所对应的进口连接，滤料调节阀的出口与主动清洗器进口连接，主动清洗器的出口与滤料、清洗液、气输送管连接，输送管的另一端与三相分离器的入口连接；输送管上设置有进水、气接头，输送管内有固定清洗器；超声波换能器安装在主动清洗器到三相分离器之间的管路上；当滤料为非均质滤料时，滤料层之间用带孔的隔板分开，滤料层内滤料的颗粒直径沿待过滤液体的横向流动方向由大到小设置；当滤料为均质滤料时，滤料床之间不设置隔板；待过滤液体横向通过所有滤料层，清洗时分别对每个滤料层独立进行清洗，清洗其中的一个滤料层时，让此滤料层的滤料向下移动，而其他滤料层的滤料保持固定不动，此滤料层的滤料全部清洗完成后，再清洗其他滤料层的滤料，依次完成对所有滤料层的在线或离线清洗，各滤料层的滤料清洗先后次序、清洗时间、清洗周期依据待过滤液体的特性及处理要求自由设定；三相分离器采用了上下布置的双室结构方式，经过清洗后的滤料在上腔室与悬浮物和清洗液体分离后，通过控制阀调节进入到下腔室，最终落到罐体内，工作方式如下：调节上腔控制阀处于接通状态，同时让下腔控制阀处于关闭状态，此时上腔浮球阀在水压作用下封住了上腔底部的滤料出口，当含滤料及悬浮物的混合液体切向进入上腔室上部时，滤料在重力作用下落到上腔室的底部，悬浮物随液体一起经排污口排出三相分离器，经过一定时间，调节上腔控制阀处于关闭状态，同时让下腔控制阀处于接通状态，此时下腔室的浮球在水压作用下封住了下腔室的滤料出口，而上腔浮球阀在滤料的重力作用下被打开，滤料进入到下腔室的底部，再次调节上腔控制阀处于接通状态，同时让下腔控制阀处于关闭状态，此时下腔室的浮球阀在滤料重力的作用下被打开，滤料落入罐体内，如此完成了滤料、悬浮物和清洗液的分离。

2.根据权利要求1所述的一种双床介质过滤装置，其特征是：在滤料从罐体底部上升到三相分离器的过程中，设置了下面多种清洗方式：主动清洗器，超声波震荡清洗器，液体清洗，液体+气清洗，固定清洗器，根据待过滤液体特点及滤料的特性，可以使用其中的一种或多种清洗方法对滤料进行清洗。

3.根据权利要求1所述的一种双床介质过滤装置，其特征是：过滤装置是密封结构，运行时是带内压运行；清洗液是原液或滤后液。

4.根据权利要求1所述的一种双床介质过滤装置，其特征是：在过滤装置的罐体内根据需要可以布置两组或两组以上的布水器，在每组布水器的下部都对应设置有滤料导流锥，滤料导流锥可以将相对应布水器附近的滤料通过滤料控制阀引入到清洗器进行清洗，布水器由多根滤管或具有导流过滤作用的滤板组成。

5.根据权利要求1所述的一种双床介质过滤装置，其特征是：滤料从罐体底部输送到三相分离器上腔室是靠两者之间的压差推动，压差的产生可以是：罐体内由进水泵产生的液压，也可以是清洗液、气接管处的气压或液压，还可以是排污管处的抽吸负压，可以是其中一个的单独作用或多个组合作用，排污管处的抽吸负压产生可以是自吸泵或真空泵。