CN221045619U - 一种石墨烯基转鼓式精密过滤装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于环保水处理技术领域，尤其是一种石墨烯基转鼓式精密过滤装置，针对现有过滤设备在使用时，运行成本高，回收效率会降低，不方便进行维护的问题，现提出如下方案，其包括进水口、原水舱、固液/油水分离舱、集油舱、反冲洗系统、驱动系统、电控系统，所述进水口与原水舱连接，所述固液/油水分离舱安装在所述原水舱的顶部，所述固液/油水分离舱上设有转鼓过滤单元，所述转鼓过滤单元的两侧均设有轴承支架总成，所述转鼓过滤单元的圆周面上设有固液分离网膜。本实用新型，能够实现油类污染物以及悬浮物和总磷的同步去除，功能更复合，出水水质更有保证。

Description

一种石墨烯基转鼓式精密过滤装置

技术领域

本实用新型涉及环保水处理技术领域，尤其涉及一种石墨烯基转鼓式精密过滤装置。

背景技术

目前在石油开采以及油产品炼化和运输过程中，都会有大量的油水混合物，如何快速有效地将油水混合物进行分离将是一个新的难题；同时，在人们的日常生活、工作中同样也存在着大量的食用油、废油以及有机物的排放，以上油水混合物在排入至市政管网或者周边地表水体后，将会对市政水处理系统的运行和后期维护、出水水质达标、地表水的水生态系统、区域水环境质量甚至周边饮用水的安全系统造成非常大的冲击和压力。因此有必要将水中的油(有机物)以及由于溢油事件导致大量外泄的油(有机物)进行有效分离和处理，防止污染事件的发生和扩大，利于维护生态环境的良好状态。目前使用较为广泛的连续油水分离装置普遍采用连续离心分离装置，处理量虽大，但耗能高、设备大、运行维护复杂。因此有必要开发具有结构简单、能耗低、处理效果好、灵巧便捷等更具实际意义的油水分离装置。

针对出水水质中的污染物，除了可溶性的污染物以外，其中悬浮物以及总磷的去除也尤为重要，需要根据更高的污水处理排放标准或者地表水环境质量标准强化去除，进一步降低悬浮物吸附性的有机物以及总磷，减少周边水体的富营养化状态。涉及的悬浮物以及可沉淀性总磷的去除为固液分离技术领域，目前大部分的污水处理厂和分散式污水处理站，在综合考虑占地面积、运行成本、出水水质以及建设成本等方面因素，主要采用主动过滤方式的两种技术路线，一种是采用MBR系统用于提标改造，一种是采用滤池形式。

其中MBR技术路线，是指在设施出水端进行改造，增加MBR膜工艺，设置MBR膜组件和配套的风机、泵以及自动运行系统，MBR膜组件属于微滤甚至超滤级别，可保证出水悬浮物和总磷含量要求。但是，采用MBR膜系统也同时存在了较为明显的短板，建设成本高，运行成本高，系统搭建复杂，后期需要面临频繁的膜污堵和清洗工作，运维工作需要专业团队，需要较多的清洗药剂和电能消耗。此外，MBR膜使用寿命有限，在达到使用期限后，面临较大的更换成本。

其中滤池技术路线，是指在设施出水端进行改造，增加滤池工艺，设置深度处理工艺的V型滤池或者其变形工艺，同时配套反洗风机、泵以及自动运行系统，同时为了保证滤料反洗时的连续进出水，至少需要设置两套系统。在实际运行过程中，滤池技术具有一定短板，过滤水头损失大，会导致前段工艺段水位高位运行，并需要提升泵站压力进水保持进水压力，此外，滤料在运行过程中易发生堵塞，需要连续的气体反冲洗和水冲洗保证通量，需要消耗大量的处理后的水源，对最终出水量有影响，同时，滤池的滤速较慢，导致需要更大面积的滤池保证出水过流量，对本就用地紧张的水厂提出比较高的要求，此外，滤料的体积较大，在后期更换时不方便且人工消耗大。

其中，针对循环水、藻水分离以及水生态旁路净化处理场景，其目的同样是充分运用固液分离原理，去除水中的悬浮物含量，满足工艺系统或者水生态的要求，满足行业标准或地表水环境质量标准的要求。目前针对藻水分离以及水生态旁路净化处理，技术路线与市政、分散式污水处理类似，也是基于以上MBR膜系统或者滤池技术路线，此处也就不做详细展开论述。

此外，针对循环水、藻水分离以及水生态旁路净化处理场景，现有技术还会采用超磁分离技术进行强化处理，超磁分离水体净化技术是通过向原水中投加专用磁种，使磁种在凝聚剂和絮凝剂的作用下与原水中的悬浮物结合在一起形成磁性微絮团(磁性絮团是以磁种作为核的磁种与悬浮物的混合体)，在混凝系统的后段生成以磁种为“核”的悬浮物混合体，经超磁分离机里的稀土永磁体产生的高强磁力实现磁性絮团与水的快速分离，达到水质净化目的。水体中分离出来的泥渣经磁种回收系统分散、脱磁后实现磁种与泥渣的分离，磁种进入下一个循环使用过程。

超磁分离技术在应用中存在的问题：该工艺受水力负荷影响较大，当水力负荷变化时，磁性絮体会脱离磁盘机的磁力束缚，被带出水中，影响出水水质，操作不当时，容易发生磁粉流失，增加运行成本、出水超标。该工艺运行能耗高，运行成本高，需要此处观测磁粉的泄露情况。此外，超磁分离的核心设备磁盘机，属于专用设备，需要专人维护；磁盘机刮刀属于易损件，且数量多，需要经常更换，后期维护较为麻烦，刮刀磨损后，磁泥的回收效率会降低，更容易导致出水超标、磁粉流失，既增加运行成本，又污染了环境。

现有过滤设备在使用时，运行成本高，回收效率会降低，不方便进行维护。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了解决现有过滤设备在使用时，运行成本高，回收效率会降低，不方便进行维护的缺点，而提出的一种石墨烯基转鼓式精密过滤装置。

为了实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：

一种石墨烯基转鼓式精密过滤装置，包括进水口、原水舱、固液/油水分离舱、集油舱、反冲洗系统、驱动系统、电控系统，所述进水口与原水舱连接，所述固液/油水分离舱安装在所述原水舱的顶部，所述固液/油水分离舱上设有转鼓过滤单元，所述转鼓过滤单元的两侧均设有轴承支架总成，所述转鼓过滤单元的圆周面上设有固液分离网膜，所述转鼓过滤单元的顶部设有亲油型油水分离网膜，所述固液/油水分离舱的底部设有清水舱，所述清水舱的底部设有排水口，所述转鼓过滤单元的内侧开设有滤渣收集槽，所述滤渣收集槽的底部安装有滤渣排放管道，所述滤渣排放管道的一端设有滤渣排放口，所述反冲洗系统包括反冲洗泵和可移动式反冲洗管单元，所述反冲洗泵安装在原水舱的一侧，所述反冲洗泵与可移动式反冲洗管单元连接，所述集油舱设置在转鼓过滤单元后端，所述集油舱的底部设有排油口，所述驱动系统设置在集油舱的后端，所述电控系统包括电控柜、液位传感器、压力传感器，液位传感器设置在原水舱内，压力传感器设置在反冲洗泵出口端，所述电控柜与驱动系统和反冲洗泵电性连接。

优选的，所述进水口上连接有法兰管道，法兰管道与原水舱连接。

优选的，所述滤渣排放管道位于轴承支架总成中心位置。

优选的，所述可移动式反冲洗管单元上设有多个喷嘴。

优选的，所述可移动式反冲洗管单元上设有电动轴向移动装置，所述电动轴向移动装置与喷嘴相互配合。

优选的，所述驱动系统包括驱动电机，驱动电机安装在原水舱上，驱动电机的输出轴上安装有减速箱，减速箱的输出轴上连接有连轴器，连轴器与转鼓过滤单元的中心连接。

(1)采用高目数的金属编织网膜作为滤材，解决现有技术普遍存在的通量小以及由此导致的占地面积大的问题。金属编织的网膜作为滤材，由于材质和网孔结构特点，从通量和过流能力方面，均明显优于MBR系统和滤池工艺，因此也进一步解决占地面积大的缺点，也进一步的减少了土建费用。

(2)采用石墨烯基改性的金属编织网膜，结合石墨烯较大的比表面积以及官能团的亲水性，使得网膜的亲水性能更好，更利于提升单位面积的通量能力，进一步提升设备的处理能力。

(3)装置采用转鼓形式，从产品结构设计形式上，可实现实时在线过滤和反冲洗，从而进一步的节省了额外的反冲洗系统占地，产品采用集约化设计，缩小占地。

(4)由于装置本身重量和体积较小，且为转动形式，其需要的驱动力和能耗非常小，同时，该技术可实现重力流进水，相比现有的MBR技术以及滤池技术的需要压力进水的能耗，具有非常显著的优势。

(5)采用连续在线反冲洗系统，反冲洗系统可实现金属网膜的内外同时反冲洗，从而大大延长了装置的堵塞周期，进一步提升了处理效率和处理效果，减少了装置维修的时间。

(6)反冲洗系统所需要的反洗水量，相对比现有技术和工艺，消耗量很少(0.3％-0.5％),显著保证了产水量。

(7)对比现有技术，石墨烯基金属网膜过滤装置能够实现油类污染物以及悬浮物和总磷的同步去除，功能更复合，出水水质更有保证。

对比现有技术，在进行维护和核心零部件更换的时候，成本较高，维护操作不方便，而本技术设计的装置，均采用模块化设计，包括核心的金属编织网膜，拆卸及更换方便，运维成本更低。

本实用新型，能够实现油类污染物以及悬浮物和总磷的同步去除，功能更复合，出水水质更有保证。

附图说明

图1为本实用新型提出的一种石墨烯基转鼓式精密过滤装置的结构示意图。

图中：1、进水口；2、原水舱；3、滤渣排放口；4、滤渣排放管道；5、轴承支架总成；6、转鼓过滤单元；7、固液/油水分离舱；8、反冲洗系统；9、喷嘴；10、滤渣收集槽；11、固液分离网膜；12、电动轴向移动装置；13、可移动式反冲洗管单元；14、亲油型油水分离网膜；15、压力传感器；16、驱动系统；17、反冲洗泵；18、电控系统；18a、电控柜：19、集油舱；20、排油口；21、排水口；22、清水舱；23、液位传感器。

具体实施方式

下面将结合本实施例中的附图，对本实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实施例一部分实施例，而不是全部的实施例。

参照图1，一种石墨烯基转鼓式精密过滤装置，包括进水口1、原水舱2、固液/油水分离舱7、集油舱19、反冲洗系统8、驱动系统16、电控系统18。

进水口1采用法兰管道形式，与原水舱连接，用于引导原水进入，其法兰与前序工艺单元的出水管道连接。

原水舱2是用于中间储存原水的空间，用于对进水进行部分均质和均量处理，同时可消除进水冲击力，保持后续工艺单元的进水流速。

固液/油水分离舱7中设有两端滚动轴承支撑的中空形式的转鼓形式的过滤单元6，转鼓过滤单元6两端分别设置轴承支架总成5与舱体连接，转鼓过滤单元的圆周面上设置模块化安装的石墨烯改性亲水型固液分离网膜11，该网膜完整覆盖转鼓过滤单元的圆周部分过滤面积，用于重点去除悬浮物及絮状含磷物质。

将石墨烯以及改性后石墨烯衍生物制备成石墨烯改性亲水型固液分离网膜11，制得的产品机械强度大、分离效果优越、过滤通量大。石墨烯改性亲水型固液分离网膜11是一种超亲水、超疏油的石墨烯基分离材料。

固液/油水分离舱7的转鼓过滤单元6的出水端面位置，设置石墨烯改性的亲油型油水分离网膜14，用于同步去除水中的油类污染物，安装于转鼓的平面端面位置，持续分离进水含油污染物。

将石墨烯以及改性后石墨烯衍生物制备成石墨烯改性亲油型油水分离网膜14，制得的产品机械强度大、分离效果优越、过滤通量大。石墨烯改性亲油型油水分离网膜14是一种超亲油、超疏水的石墨烯基分离材料。

固液/油水分离舱7底部为过滤后的清水舱22，用于承接经过中心转鼓过滤单元6上设置的石墨烯改性亲水型固液分离网膜11以及石墨烯改性的亲油型油水分离网膜14处理后的水体，清水舱底部设置排水口21和法兰，便于水体连续顺畅排出。

的转鼓过滤单元6内部靠上位置设置滤渣收集槽10，滤渣收集槽与石墨烯改性亲水型固液分离网膜11相邻，用于收集反冲洗系统冲刷下来的滤渣混合物，滤渣收集槽10底部连接有滤渣排放管道4。

滤渣排放管道4与进水端的轴承支架总成同心，便于滤渣排放，滤渣排放管道端面设置滤渣排放口3，用于外接管道连接。

反冲洗系统8，包括反冲洗泵17、可移动式反冲洗管单元13，反冲洗泵通过管道与可移动式反冲洗管单元13连接。反冲洗泵17可采用干式泵形式，以清水舱22的水体为水源。可移动式反冲洗管单元13设置于转鼓过滤单元6外侧顶部位置，并与石墨烯改性亲水型固液分离网膜11相邻。

可移动式反冲洗管单元13上根据转鼓过滤单元的长度设有多个喷嘴9，保证全面覆盖石墨烯改性亲水型固液分离网膜11，保证实时反冲洗效果。

可移动式反冲洗管单元13设置电动轴向移动装置12，能够保持喷嘴9沿轴向的缓慢移动，保证喷嘴9的喷射面积，不留死角。

集油舱19设置在转鼓过滤单元6后端，用于承接经石墨烯改性的亲油型油水分离网膜11分离出来的油类污染物，集油舱19底部设置排油口20，用于及时排放。

驱动系统16设置于集油舱19后端，采用电机驱动减速箱形式，减速箱输出轴通过联轴器与转鼓过滤单元6的中心转轴连接，驱动转鼓过滤单元6转动，驱动系统16可按实际需求进行转速调整。

电控系统18包括电控柜18a、液位传感器23、压力传感器15，用于装置的自动运行和保护。

电控系统18的电控柜18a通过线缆与驱动系统16、反冲洗泵17等部件连接，在原水舱2设置液位传感器23，在反冲洗泵17出口管道设置压力传感器15，并分别与电控柜18a连接，用于实时自动监控和运行。

工作原理，打开电控柜18a输入工作程序并通电开始工作，将原水通过进水口1导入至原水舱2，经过原水舱2进入固液/油水分离舱7中设置的转鼓过滤单元6，通过设置在转鼓过滤单元6上的石墨烯改性亲水型固液分离网膜11和石墨烯改性的亲油型油水分离网膜14的作用下将油水和固液进行分离，分离后的水经过清水舱22底部的排水口21流出并收集，分离后的油经集油舱19收集并由排油口20收集，而原水中的固体颗粒会随着在反冲洗泵17的工作下将反冲洗水通过反冲洗管单元13以一定的压力冲向石墨烯改性亲水型固液分离网膜11，继而能够将固废形成滤渣液，经滤渣收集槽10、滤渣排放管道4、滤渣排放口3排出并收集。

以上所述，仅为本实施例较佳的具体实施方式，但本实施例的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实施例揭露的技术范围内，根据本实施例的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实施例的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种石墨烯基转鼓式精密过滤装置，包括进水口(1)、原水舱(2)、固液/油水分离舱(7)、集油舱(19)、反冲洗系统(8)、驱动系统(16)、电控系统(18)，其特征在于，所述进水口(1)与原水舱(2)连接，所述固液/油水分离舱(7)安装在所述原水舱(2)的顶部，所述固液/油水分离舱(7)上设有转鼓过滤单元(6)，所述转鼓过滤单元(6)的两侧均设有轴承支架总成(5)，所述转鼓过滤单元(6)的圆周面上设有固液分离网膜(11)，所述转鼓过滤单元(6)的顶部设有亲油型油水分离网膜(14)，所述固液/油水分离舱(7)的底部设有清水舱(22)，所述清水舱(22)的底部设有排水口(21)，所述转鼓过滤单元(6)的内侧开设有滤渣收集槽(10)，所述滤渣收集槽(10)的底部安装有滤渣排放管道(4)，所述滤渣排放管道的一端设有滤渣排放口(3)，所述反冲洗系统(8)包括反冲洗泵(17)和可移动式反冲洗管单元(13)，所述反冲洗泵(17)安装在原水舱(2)的一侧，所述反冲洗泵(17)与可移动式反冲洗管单元(13)连接，所述集油舱(19)设置在转鼓过滤单元(6)后端，所述集油舱(19)的底部设有排油口(20)，所述驱动系统(16)设置在集油舱(19)的后端，所述电控系统(18)包括电控柜(18a)、液位传感器(23)、压力传感器(15)，液位传感器(23)设置在原水舱(2)内，压力传感器(15)设置在反冲洗泵(17)出口端，所述电控柜(18a)与驱动系统(16)和反冲洗泵(17)电性连接。

2.根据权利要求1所述的一种石墨烯基转鼓式精密过滤装置，其特征在于，所述进水口(1)上连接有法兰管道，法兰管道与原水舱(2)连接。

3.根据权利要求1所述的一种石墨烯基转鼓式精密过滤装置，其特征在于，所述滤渣排放管道(4)位于轴承支架总成(5)中心位置。

4.根据权利要求1所述的一种石墨烯基转鼓式精密过滤装置，其特征在于，所述可移动式反冲洗管单元(13)上设有多个喷嘴(9)。

5.根据权利要求4所述的一种石墨烯基转鼓式精密过滤装置，其特征在于，所述可移动式反冲洗管单元(13)上设有电动轴向移动装置(12)，所述电动轴向移动装置(12)与喷嘴(9)相互配合。

6.根据权利要求1所述的一种石墨烯基转鼓式精密过滤装置，其特征在于，所述驱动系统(16)包括驱动电机，驱动电机安装在原水舱(2)上，驱动电机的输出轴上安装有减速箱，减速箱的输出轴上连接有连轴器，连轴器与转鼓过滤单元(6)的中心连接。