CN102085434A - 双曲面转碟密束纤维过滤系统 - Google Patents

Abstract

一种双曲面转碟密束纤维过滤系统，包括池体（1）、出水轴（6）、驱动装置（7）、过滤碟（8）、滤碟清洗装置（9）和排泥泵（10），出水轴（6）为中空心圆外等边六角形柱体，出水轴（6）的柱体上均匀设有过水孔（6-1），过水孔（6-1）的两侧设有支撑柱（6-2）；过滤碟（8）内嵌入支撑柱（6-2）并相对固定在出水轴（6）的圆周上，过滤碟（8）由等分圆周的六个扇形碟片（8-1）拼接而成，碟片（8-1）的径向截面呈截去上下锐角的菱形。本发明的过滤面面积提高15%以上，精细度提高40%左右，整套过滤系统的处理量增加15%以上，出水悬浮物浓度小于5mg/l；整个过滤系统的占地小、投资低，总装机功率低。

Description

双曲面转碟密束纤维过滤系统

技术领域

本发明涉及一种过滤系统，尤其是一种用于各种液体中悬浮物分离的过滤系统，具体的说是一种适用于大多数要求去除液体中悬浮固体物的双曲面转碟密束纤维过滤系统。

背景技术

目前，绝大多数污水及污染液都是经过一级处理或二级处理后排入下水道或者河流，用于饮用水、景观用水、绿地灌溉等用途还需要深度处理。现有技术中使用的常规滤池均存在如下的问题：滤池的滤料水平布置，设备的占地面积很大，反冲洗强度大，气水反冲不仅需要大功率水泵、鼓风机，还有气水两套较大直径的管阀系统。整套系统多而杂，投资高。自动控制系统极为庞大复杂。常规滤池冲洗前因穿透问题水质较差，冲洗后会因滤层中残存的清洗水对出水有影响。另外，水头损失高，能量损失大，运行费用高。因此现有的各种过滤设备不仅造价高、占地面积大，而且处理费用也很高。

在目前市场上也有纤维转盘滤池技术，即在横轴上安装多个立式滤盘组成的纤维滤布过滤器，该纤维滤布过滤器还存在以下不足：

1、该纤维滤布过滤器的纤维滤布在过滤工况下，植入的纤维呈倒伏状态，并且倒伏状态不一，纤维在滤盘的表面局部区域形成非常紧密的过滤面，而由于水流的影响致使局部区域形成的过滤面又很松散，造成过滤的不均匀性，过滤面的不均匀会导致固体颗粒物进入纤维层的基层，无法通过抽吸装置实现滤布的彻底清洗。

2、该纤维滤布过滤器过滤盘的过滤面为平面结构，受滤盘的表面积限制，过滤面积有限。

3、该纤维滤布过滤器仅设有滤布反抽吸装置，滤布反抽吸装置仅能抽吸纤维滤层表面的悬浮物，不能深入去除纤维根部及纤维底布的沉积物，沉积物日益沉积会迅速降低滤布的过滤能力，增加过滤系统的水头损失。

4、该纤维滤布过滤器的滤池仅仅设一个集泥斗和一套排泥系统，系统排泥抽吸的时间长且不均匀，容易造成过滤池的水体的强烈紊流，影响过滤池沉泥的效果，增大了滤布的污泥负荷。

5、该纤维滤布过滤器的排泥系统和滤布反抽吸装置共用一套管路，排泥系统工作的时间长，滤布反抽吸装置工作的时间短，两者长时间的同时工作系统的额外负荷增加，降低系统寿命。

发明内容

本发明的目的是针对现有过滤系统的不足，提供一种扩大过滤介质范围、提高过滤精细度和过滤能力、减少过滤系统的投资和运行能耗的双曲面转碟密束纤维过滤系统。

本发明的目的是通过以下技术方案解决的：

一种双曲面转碟密束纤维过滤系统，包括池体、出水轴、驱动装置、过滤碟、滤碟清洗装置和排泥泵，池体由过滤池、上升室和清水池组成，过滤池的外侧壁上设有进水口，过滤池通过内侧壁上设置的通水孔与上升室相连，上升室通过可调出水堰连通清水池，清水池的外侧壁上设有出水口，出水轴通过前侧的轴承座和后侧的回转支撑固定在过滤池内，出水轴的前端与通水孔封闭相连，驱动装置安装在过滤池的上方并通过链条与出水轴相连，过滤碟安装在出水轴上，滤碟清洗装置与过滤碟相连，排泥泵安装在过滤池的上方并与过滤池的底部相连，所述的出水轴为中空心圆外等边六角形柱体，出水轴的柱体上均匀设有过水孔，过水孔的两侧设有垂直于出水轴表面的支撑柱；所述的过滤碟内嵌入支撑柱并相对固定在出水轴的圆周上，过滤碟由等分圆周的六个扇形碟片拼接而成，碟片的径向截面呈截去上下锐角的菱形，碟片由滤碟骨架和密束纤维滤布组成，密束纤维滤布套装在滤碟骨架上；所述的密束纤维滤布由束状纤维对折编织到底布中制成，束状纤维由尼龙和腈纶混纺而成的纤维织成，束状纤维的顶部呈纤维絮状花，每根束状纤维的直径为0.3-2.0 mm。

所述的碟片菱形截面的钝角为120°-160°。

所述的滤碟清洗装置包括反抽吸泵、喷洗泵、连通管、清洗头和固定装置，反抽吸泵和喷洗泵固定在过滤池的上侧并分别通过连通管与清洗头相连，清洗头通过固定装置固定在相对应的过滤碟侧面，固定装置固定在过滤池的侧壁上。

所述的清洗头呈“V”形，清洗头包括反抽吸口和冲洗喷头，冲洗喷头位于反抽吸口的两侧。

所述的反抽吸口呈纺锤形，反抽吸口的口径由出水轴处至过滤碟的边缘逐渐增大。

所述的过滤池的底部设有两个集泥池，所述的集泥池呈锥斗型，集泥池通过连通管与排泥泵相连。

所述的链条由非金属材料制成。

本发明相比现有技术有如下优点：

1、本发明的双曲面过滤转碟，创新性的设计出双曲面的流线型过滤面，相同配置下其过滤面积较传统平面型转盘过滤面面积提高15%以上，整套过滤系统的处理量增加15%以上，过滤面积的提升，大大提升了系统的过滤能力。

2、本发明的双曲面过滤转碟的密束纤维滤布由束状纤维对折编织到底布中制成，束状纤维由尼龙和腈纶混纺而成的纤维织成，束状纤维的主要优点是在束状纤维的顶部也就是密束纤维滤布的表层形成密集纤维絮状花，这样能使密束纤维滤布的表面形成很精细而又紧密的表面滤层将介质中的各种固体悬浮物拦截在外面，同时束状纤维根部的空隙又能使过滤液经束状纤维茎间的间隙顺利通过密束纤维滤布并进入滤腔内排出，不但可以大大减少密束纤维滤布的阻力损失，而且能使过滤系统的精细度提高40%左右；另外可以根据不同的工况和出水要求选择不同束径和不同长度的束状纤维。

3、本发明的滤碟清洗装置设反抽吸系统和喷洗系统，反抽吸系统和喷洗系统交替工作，反抽吸系统抽吸密束纤维滤布表面悬浮物，喷洗喷头再利用高压水流彻底冲洗纤维根部和纤维底布悬浮物，使密束纤维滤布得到的彻底冲洗，延长了密束纤维滤布的寿命。

4、本发明的锥斗型集泥池，污泥沉淀效果显著，污泥在在池底的有效沉积减少了滤布上的污泥量，可延长密束纤维滤布的使用寿命，同时减少反抽吸和喷洗的频率；另外椎体型集泥池配套的双排泥系统，排泥快速有效，不会造成大的水体紊流，不会影响过滤池污泥沉淀效果。

5、本发明的双曲面转碟密束纤维过滤系统具有分离效率高、过滤连续性强、出水水质好、出水量稳定的优点，同时出水的悬浮物浓度小于5mg/l；整个过滤系统的占地小、投资低，总装机功率低。

附图说明

附图1为本发明双曲面转碟密束纤维过滤系统的结构示意图；

附图2为本发明双曲面转碟密束纤维过滤系统的侧面剖面图；

附图3为本发明双曲面转碟密束纤维过滤系统的出水轴及支撑柱剖面图；

附图4为本发明双曲面转碟密束纤维过滤系统的过滤盘截面图；

附图5为本发明双曲面转碟密束纤维过滤系统的密束纤维滤布结构示意图；

附图6为本发明双曲面转碟密束纤维过滤系统的清洗头结构图；

附图7为本发明双曲面转碟密束纤维过滤系统的清洗头仰视图。

其中：1—池体；2—过滤池；2-1—进水口；2-2—通水孔；3—上升室；4—清水池；4-1—出水口；5—可调出水堰；6—出水轴；6-1—过水孔；6-2—支撑柱；7—驱动装置；8—过滤碟；8-1—碟片；9—滤碟清洗装置；10—排泥泵；11—轴承座；12—回转支撑；13—链条；14—反抽吸泵；15—喷洗泵；16—连通管；17—清洗头；17-1—反抽吸口；17-2—冲洗喷头；18—固定装置；19—集泥池。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步的说明。

如图1-4所示：一种双曲面转碟密束纤维过滤系统，包括池体1、出水轴6、驱动装置7、过滤碟8、滤碟清洗装置9、排泥泵10和自控系统，池体1由过滤池2、上升室3和清水池4组成，过滤池2的外侧壁上设有进水口2-1，过滤池2通过内侧壁上设置的通水孔2-2与上升室3相连，上升室3通过可调出水堰5连通清水池4，调出水堰5用来调节控制水位落差的大小，清水池4的外侧壁上设有出水口4-1。出水轴6通过前侧的轴承座11和后侧的回转支撑12固定在过滤池2内，回转支撑12固定在过滤池2内的凸台上，轴承座11固定在通水孔2-2的周围，出水轴6的前端套入轴承座11内并与通水孔2-1封闭相连。出水轴6为中空心圆外等边六角形柱体，出水轴6的柱体上均匀设有过水孔6-1，过水孔6-1的两侧设有垂直于出水轴6表面的支撑柱6-2，支撑柱6-2的顶端设有螺纹，过滤碟8内嵌入支撑柱6-2并通过螺丝相对固定在出水轴6的圆周上，单套过滤系统中过滤碟8的个数由过滤的介质和过滤量来确定，过滤池2中的出水轴6上最多可以并排安装二十个过滤碟8。过滤碟8由等分圆周的六个扇形碟片8-1拼接而成，碟片8-1的径向截面呈截去上下锐角的菱形，碟片8-1菱形截面的钝角为120°-160°，该截面绕中空出水轴6的水平中轴线旋转360°，形成双曲面过滤转碟体。碟片8-1由滤碟骨架和密束纤维滤布组成，密束纤维滤布套装在滤碟骨架上；碟片8-1的滤碟骨架由聚丙烯或玻璃钢材料注塑成支撑框架，作为密束纤维滤布的支撑体；密束纤维滤布由束状纤维对折编织到底布中制成，束状纤维由尼龙和腈纶混纺而成的纤维织成，每根尼龙和腈纶混纺而成的纤维长度为20-50mm，束状纤维的顶部呈纤维絮状花，每根束状纤维的直径为0.3-2.0 mm。在实际使用中，可根据不同的工况和出水要求选择不同束径的束状纤维，束状纤维的主要优点是在束状纤维的顶部也就是滤布的表层形成了密集的纤维絮状花，束状纤维的根部与滤布编织的十分牢固，这样能使表面形成很精细的表面滤层将介质中的各种固体悬浮物拦截在外面，同时束状纤维根部的空隙又能使过滤液顺利通过密束纤维滤布并从过水孔6-1进入出水轴6中，不但可以大大减少滤布的阻力损失，而且能使过滤系统的精细度提高40%左右。

如图1-2、5-6所示，本发明双曲面转碟密束纤维过滤系统的驱动装置7安装在过滤池2的上方并通过非金属材料制成的链条13与出水轴6相连，链条13轻便可靠，传动效率高，并且具有自润滑的特性，不会被腐蚀。滤碟清洗装置9包括反抽吸泵14、喷洗泵15、连通管16、清洗头17、固定装置18以及电磁阀、止回阀，反抽吸泵14和喷洗泵15固定在过滤池2的上侧并分别通过连通管16以及电磁阀与清洗头17相连，其中连通管道、止回阀通过钢支架悬挂安装，清洗头17通过固定在过滤池2的侧壁上的固定装置18固定贴合在相对应的过滤碟8侧面。清洗头17呈“V”形，清洗头17的夹角范围为120°-160°，清洗头17的夹角始终与碟片8-1菱形截面的钝角大小相同；清洗头17包括反抽吸口17-1和冲洗喷头17-2，冲洗喷头17-2位于反抽吸口17-1的两侧，反抽吸口17-1呈纺锤形，反抽吸口17-1的口径由出水轴6处至过滤碟8的边缘逐渐增大。本发明的滤碟清洗装置9可进行反抽吸和喷洗两种功能，以确保双曲面密束纤维的清洗效果，提高过滤能力，延长使用寿命。在清洗过滤碟8上密束纤维滤布时，先通过反抽吸泵14吸掉密束纤维滤布表面的附着物，再启动喷水泵15喷洗束状纤维根部的附着物以达到彻底清洗的目的，同时密束纤维滤布的背面可以得到彻底清洗，无需拆卸密束纤维滤布。

如图1-2所示，本发明双曲面转碟密束纤维过滤系统的过滤池2底部设有两个锥斗型集泥池19，每个集泥池19通过连通管16与安装在过滤池2的上方对应的排泥泵10相连，用于排除集泥池19沉积的污泥。本发明的锥斗型集泥池19污泥沉淀效果显著，污泥在集泥池19池底的有效沉积减少了密束纤维滤布上的污泥量，可延长密束纤维滤布的使用寿命，同时减少反抽吸和喷洗的频率；当滤碟清洗装置9对过滤碟8上的密束纤维滤布进行反抽吸和喷洗结束后，自控系统开启排泥阀，启动排泥泵10进行排泥，当水位下降至有停排泥液位信号或自控系统设定的排泥系统运行时间到时，自控系统将关闭排泥泵10。本发明两个锥斗型集泥池19配套的两套排泥系统，排泥快速有效，不会造成大的水体紊流，不会影响过滤池污泥沉淀效果。

另外，本发明的双曲面转碟密束纤维过滤系统还配置了自控系统，自控系统由电控箱、PLC等电控元件组成，用于使滤碟清洗装置9和排泥系统实现自动化运行，并可以手动调整反抽吸的时间、间隔时间及排泥时间。在本发明中，随着密束纤维滤布上固体颗粒物堆积的增加，密束纤维滤布的水力阻力及进水口2-1与出水口4-1的水位差也会增加。一旦水头损失达到设计值，自控系统便会启动，通过装置在池体1上部的驱动装置7通过链条13带动出水轴6上的过滤碟8缓慢旋转，反抽吸泵14开启，污泥层通过清洗头17上的反抽吸口17-1从过滤碟8的表面去除，而过滤工艺保持运行而不中断。

本发明在使用时，待处理的污水或其他液体从进水口2-1进入过滤池2内，在经过过滤碟8的密束纤维滤布时待处理的污水或其他液体中的悬浮固体物被去除，截留的悬浮固体物留在密束纤维滤布上。过滤后的水从出水轴6上的过水孔6-1进入出水轴6内，并经过通水孔2-2进入上升室3内，经可调出水堰5调节后进入清水池4中，并从出水口4-1流入管道中。当密束纤维滤布上堆积固体污物时，过滤系统的水流阻力就会上升，这样导致过滤池2内的水位上升，当过滤池2内的水位上升至过滤池2内水位与待过滤水水位之间的水位差达到25cm时，过滤碟8的清洗工艺便将启动，即滤碟清洗装置9启动。在过滤系统低负荷运行时，过滤碟8的清洗也可以按时间控制启动（一般每隔2小时）。过滤系统中的驱动装置7通过链条13带动出水轴6上的过滤碟8按照1转/分钟的速度低速旋转，密束纤维滤布上堆积的固体污物通过滤碟清洗装置9中的反抽吸系统去除，然后再启动滤碟清洗装置9中的喷洗系统对密束纤维滤布进行喷洗。整个清洗过程大约持续3.5分钟，在清洗过程中过滤不中断。清洗过程中去除的污泥回流至前级工艺段（例如二次沉淀），沉淀在过滤池2内的固体物由排泥泵10按设定时间控制回流。排泥系统工作快速有效，不会造成大的水体紊流和影响过滤池2的污泥沉淀效果。

当本发明的双曲面转碟密束纤维过滤系统用于处理生活污水时，在过滤碟8的个数为9个，过滤碟8的菱形截面钝角为160°的情况下，每处理10000吨/天城市生活污水的技术参数如下： 

进水水质：SS≤20mg/l（正常运行二次沉池出水）；

出水水质：SS≤5mg/l，浊度≤3NTU，TP≤0.5mg/l；

平均滤速：10-12m³/h.m²；

水头损失：0.25-0.35m；

反抽吸泵：Q=30 m³/h，H=7-15m，N=2.2kw；

喷洗泵：Q=30 m³/h，H=7-15m，N=2.2kw；

驱动电机功率：0.55kw；

单碟有效过滤面积：S≥5.5m²；

系统占地面积：14 m²。

上面所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计构思前提下，本领域中普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变型和改进，均应落入本发明的保护范围，本发明请求保护的技术内容已经全部记载在权利要求书中。

Claims (7)

1.一种双曲面转碟密束纤维过滤系统，包括池体（1）、出水轴（6）、驱动装置（7）、过滤碟（8）、滤碟清洗装置（9）和排泥泵（10），池体（1）由过滤池（2）、上升室（3）和清水池（4）组成，过滤池（2）的外侧壁上设有进水口（2-1），过滤池（2）通过内侧壁上设置的通水孔（2-2）与上升室（3）相连，上升室（3）通过可调出水堰（5）连通清水池（4），清水池（4）的外侧壁上设有出水口（4-1），出水轴（6）通过前侧的轴承座（11）和后侧的回转支撑（12）固定在过滤池（2）内，出水轴（6）的前端与通水孔（2-1）封闭相连，驱动装置（7）安装在过滤池（2）的上方并通过链条（13）与出水轴（6）相连，过滤碟（8）安装在出水轴（6）上，滤碟清洗装置（9）与过滤碟（8）相连，排泥泵（10）安装在过滤池（2）的上方并与过滤池（2）的底部相连，其特征在于所述的出水轴（6）为中空心圆外等边六角形柱体，出水轴（6）的柱体上均匀设有过水孔（6-1），过水孔（6-1）的两侧设有垂直于出水轴（6）表面的支撑柱（6-2）；所述的过滤碟（8）内嵌入支撑柱（6-2）并相对固定在出水轴（6）的圆周上，过滤碟（8）由等分圆周的六个扇形碟片（8-1）拼接而成，碟片（8-1）的径向截面呈截去上下锐角的菱形，碟片（8-1）由滤碟骨架和密束纤维滤布组成，密束纤维滤布套装在滤碟骨架上；所述的密束纤维滤布由束状纤维对折编织到底布中制成，束状纤维由尼龙和腈纶混纺而成的纤维织成，束状纤维的顶部呈纤维絮状花，每根束状纤维的直径为0.3-2.0 mm。

2.根据权利要求1所述的双曲面转碟密束纤维过滤系统，其特征在于所述的碟片（8-1）菱形截面的钝角为120°-160°。

3.根据权利要求1所述的双曲面转碟密束纤维过滤系统，其特征在于所述的滤碟清洗装置（9）包括反抽吸泵（14）、喷洗泵（15）、连通管（16）、清洗头（17）和固定装置（18），反抽吸泵（14）和喷洗泵（15）固定在过滤池（2）的上侧并分别通过连通管（16）与清洗头（17）相连，清洗头（17）通过固定装置（18）固定在相对应的过滤碟（8）侧面，固定装置（18）固定在过滤池（2）的侧壁上。

4.根据权利要求3所述的双曲面转碟密束纤维过滤系统，其特征在于所述的清洗头（17）呈“V”形，清洗头（17）包括反抽吸口（17-1）和冲洗喷头（17-2），冲洗喷头（17-2）位于反抽吸口（17-1）的两侧。

5.根据权利要求4所述的双曲面转碟密束纤维过滤系统，其特征在于所述的反抽吸口（17-1）呈纺锤形，反抽吸口（17-1）的口径由出水轴（6）处至过滤碟（8）的边缘逐渐增大。

6.根据权利要求1所述的双曲面转碟密束纤维过滤系统，其特征在于所述的过滤池（2）的底部设有两个集泥池（19），所述的集泥池（19）呈锥斗型，集泥池（19）通过连通管（16）与排泥泵（8）相连。

7.根据权利要求1所述的双曲面转碟密束纤维过滤系统，其特征在于所述的链条（13）由非金属材料制成。

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