CN113198233B - 一种过滤管网板格栅 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种过滤管网板格栅，包括机架、过滤管组件、清渣组件、排渣组件和监测控制单元；所述机架包括总容纳壳，所述总容纳壳内固定有过滤壳，所述过滤壳内固定有通水斜板，所述通水斜板上具有多个上下贯通的通水孔；所述过滤管组件包括固定在所述过滤壳内且开口朝下的过滤管；固定式过滤管，减少了常规的滤网网面，降低了设备的成本；过滤管是固定式，没有驱动和链传动结构，避免运动磨损，提高了设备的运行稳定性，采用机械式的清渣结构，避免冲洗清渣，机械的清渣结构与网板是垂直剪切运动，对网板面的栅渣有很好的切割作用，可以有效防止栅渣聚集和缠绕，提高设备处理效率。
Description
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域，具体为一种过滤管网板格栅。
背景技术
为适应现在污水处理工艺不断提高的要求，预处理段的格栅也随着指标的提高而不断改进，网板格栅设备就是其中主要的设备之一，通过提供更好的截留效率，将污水中的栅渣高效分离，实现污水预处理的目的，保护污水处理后续工艺设备的稳定运行；
现有的网板格栅，无论是进口还是国产设备，普遍采用双侧链条驱动过滤网板组件进行回转运动，从污水中过滤栅渣；栅渣提升后通过重力、冲洗水、旋转毛刷的作用，栅渣被带入中间水槽，由于水和栅渣是混合状态，一般需要外置高脱水压榨机；网板格栅解决了传统格栅截留效率的问题，但是其本身综合功率相较传统格栅功率增大较多，同时冲洗水的用量较大，虽然使用了中水，但是由于水中杂质较多，冲洗***的稳定性和使用维护的都是十分明显的问题，如果使用过滤器就会增加设备成本；同时网板采用冲洗很难杜绝堵塞和缠绕问题，因此设计中还会增加清洗刷辊和高压清渣器等配置，这样的结果导致设备成本和总功率都进一步增加；
综上所述，网板格栅确实在除渣率方面相较传统耙齿格栅提高较大，但是设备功率、运行成本、设备成本、运行维护等多个方面都明显增加或提高，是典型的解决了工艺问题的同时新增了设备和维护问题；如何能利用网板高处理的优势，同时简化除渣工艺，从而降低设备复杂性，减少设备综合问题，包括减少或取消冲洗水，降低设备运行功率，解决渣水混合等设备问题；
通过多年对污水预处理设备运行过程中发生的问题进行逐项分析，网板格栅主要的问题和矛盾有三个方面，是其结构本身导致的，当原有的设计结构不能突破是其原设计本身固有的问题，像基因一样不可改变，从而导致后续各种问题层出不穷，设计通常是通过试错发现问题再解决问题，但是根源本身就是有问题的就无法通过外部技术解决问题，最好的办法就是改变原有的网板格栅的设计结构。
回到原点，网板格栅的设计初衷是通过网板的二维结构提供给格栅设备高截留率的要素，是一个高明的选择，网板格栅通过单面滤网结构降低了格栅的阻力系数，也是非常棒的设计，这样的设计在不改变渠道参数的情况下，理论上可以明显提高设备的单位处理量，那问题来了，为什么实际的使用过程中金属通孔网板处理水的效率并不是和理论数据一致，有时甚至更差；只有一个解释，网孔堵塞导致性能下降；为什么配置了多种清渣装置的情况下设备还是故障频出，抛开低价导致低质的情况，主要问题应该是网板的清渣方式。仔细对比可以发现，反冲洗是清洗网板的主要手段，但是污水中毛发和纤维较多时，利用水的动能反冲洗明显弱于机械毛刷的作用，从数据上也能明显区别，同样型号的设备利用反冲洗一般功率在5.5kW，但是采用机械毛刷的功率是1.5kW，不仅能耗相差数倍，效率上也是同样的情况，单独使用反冲洗清渣需要装置连续工作，但是同样的情况下，机械毛刷工作的时间连设备运行时间的一半都不到，这是一个很好的对比，给新设计新型设备提供了很好的方向和思路；
有了设计思路，同时网板本身没有问题，那一定是设备的结构设计需要改变，是非常重要的因素，原本的链驱动唯一核心的作用是提渣，解决链传动就解决了设备磨损、密封、清渣等多个常见问题。通过比对滑架、活塞、链板、刮板、螺旋板等多种结构后，最终通过采用过滤管结构进行设计。
发明内容
本发明的目的在于提供一种过滤管网板格栅，针对上述不足之处，设计一种具有强力清渣功能的滤管网板格栅。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种过滤管网板格栅，包括机架、过滤管组件、清渣组件、排渣组件和监测控制单元；
所述机架包括总容纳壳，所述总容纳壳内固定有过滤壳，所述过滤壳内固定有通水斜板，所述通水斜板上具有多个上下贯通的通水孔；
所述过滤壳左侧壁与所述总容纳壳左侧内壁之间形成进水仓，所述过滤壳右侧壁与所述总容纳壳右侧内壁之间形成出水仓；
所述过滤管组件包括固定在所述过滤壳内且开口朝下的过滤管，所述过滤管下端与所述通水孔一一对应进行密封配合；
所述过滤管侧壁具有过滤出水孔，所述过滤管顶部具有控制杆通孔，所述过滤壳顶部固定有清渣组件容纳壳，所述清渣组件包括固定在所述清渣组件容纳壳内的动力气缸，所述动力气缸的伸缩杆滑动配合在所述控制杆通孔内；
所述过滤管内滑动配合设有开口朝下的清渣滑筒，所述清渣滑筒上端与所述动力气缸的伸缩杆固定连接；
所述过滤管外侧滑动配合设有开口朝下的外清渣筒，所述外清渣筒下端内侧壁固定有清渣环，所述外清渣筒固定连接在所述动力气缸的伸缩杆上；
所述过滤壳左侧壁具有进水通口，所述过滤壳右侧壁具有排水通口，所述进水通口与所述过滤壳内位于所述通水斜板下方的部分相连通，所述排水通口与所述过滤壳内位于所述通水斜板上方的部分相连通；
所述监测控制单元包括固定在所述进水仓顶部的液位监测器，所述清渣组件容纳壳顶部固定设有空气动力压缩机和控制器，所述液位监测器用于监测所述进水仓内的液位信号，所述空气动力压缩机用于给所述动力气缸提供动力，所述液位监测器通过电信号与所述控制器相连，所述控制器根据所述液位监测器反馈的液位信号对所述动力气缸控制；
所述排渣组件包括固定在所述过滤壳内底部的排渣容纳壳，所述排渣容纳壳开口朝上且底部倾斜，所述排渣容纳壳底部靠近所述出水仓的一侧低于其另一侧，所述过滤壳右侧固定有排渣汇总壳体，所述排渣汇总壳体与所述排渣容纳壳较低一端相连通，所述排渣汇总壳体底部相连通固定有排渣管，所述排渣管上安装连接有排渣阀组；
所述排渣阀组包括检修安全阀和排渣气动阀，所述排渣气动阀安装在远离所述排渣汇总壳体一端。
优选地，所述通水斜板与水平夹角在20~50°；
说明：所述通水斜板倾斜一定的夹角，使得水流从所述通水孔进入所述过滤管内时更加通畅；
优选地，所述通水斜板靠近所述进水仓的一侧高于靠近所述出水仓的一侧；
说明：所述通水斜板的倾斜方向使得所述通水孔朝向水流通入的方向；
优选地，所述排渣容纳壳底部倾斜方向与所述通水斜板倾斜方向一致，所述排渣容纳壳底部倾斜角度在10~30°；
说明：所述排渣容纳壳底部倾斜一定的角度，使得渣水混合物排出时更加通畅，防止阻塞；
优选地，所述进水仓底部固定有进水导流板，所述进水导流板右端固定在所述过滤壳左侧壁上，所述进水导流板右端低于所述进水通口；
说明：所述进水导流板在水流通入时起到导向作用；
优选地，所述排渣气动阀连接处的排渣管与竖直方向具有一定夹角，夹角范围在25~90°；
说明：所述排渣气动阀连接处的排渣管与竖直方向具有一定夹角，这样设计首先便于排渣，防止堵塞，其次便于对接后续的脱水设备；
优选地，所述过滤出水孔为圆孔形或者条状通孔；
说明：不同形状的过滤出水孔对不同性质以及外观形状的栅渣过滤效果有着一定差异，根据实际应用场景进行选用；
优选地，所述过滤管沿所述通水斜板前后方向设置有多个，所述过滤管沿所述通水斜板左右方向设置有多排，且左右相邻的所述过滤管之间交错间隔排布；
说明：所述过滤管如此排列布置，使得水流通过时，对栅渣的拦截效果更好，左右相邻的所述过滤管之间交错间隔排布，使得相邻所述过滤管不易受到彼此的影响；
优选地，所述清渣滑筒下端内侧壁固定设有清渣环刀，所述清渣环刀下端具有刀刃；
说明：所述清渣环刀能够对所述过滤管内的栅渣起到更彻底的清除作用；
优选地，所述控制器采用PLC控制器或者单片机控制器；
说明：PLC控制器的梯形图编程更适合工业控制现场调试和维护的要求，单片机体积更小，成本更低。
本发明的过滤管网板格栅，过滤管是圆形的筒状结构，滤网可以是孔板型，也可以是栅条型；采用活塞式的机械清渣方式，滤网表面清渣剪切力大，清渣与清网同步完成；本设备单位能耗小，每万吨污水总功率能耗小于0.2kW/h；采用折流式截渣设计，截渣效率高，同时过滤网板采用单面过滤网，设备过滤损失小；采用截渣与除渣分离式设计，提高和强化了过滤网的处理效能，同时没有网板密封件，可最大程度的简化网板结构，降低制作成本；过滤网采用固定结构，设备工作时推渣杆运动，网板不动，因为没有了水下运动部件，避免了运动磨损，可以最大程度的提高设备的使用寿命；固定式的过滤板可最大程度的避免设备跑渣，原有的网板格栅采用密封件会因为磨损导致跑渣和漏渣现象的发生；双锥形的设计（注：前端进水口入口大，后端出水口出口大），可充分利用渠道的过水端面，提供设备最优的水力特性，实现较高的处理性能；采用多个过滤模块，通过自控可以实现最优的清渣效果和最低的工作能耗；实现了非标部件标准化，可有效降低设备的最终制作成本，同时降低了设备的制作周期。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.本发明通过固定式过滤管结构，由于不用提升，减少了常规网板格栅的滤网网面，减少了材料的使用量，降低了设备的成本；
2.过滤管结构是固定式结构，没有常规网板格栅的驱动和链传动结构，因此避免的运动磨损，提高了设备的运行稳定性；同时没有了链传动结构就不需要链板密封件，降低了设备的密封成本；
3.过滤管结构的网板本身不需要密封，减少了网板密封件的使用，降低运行风险的同时也降低了设备的成本；
4.采用机械式的清渣结构，避免了常规网板格栅的冲洗清渣，没有了冲洗水，直接降低了设备的运行成本，设备的制作成本和安装成本也大大降低；
5.机械的清渣结构与网板是垂直剪切运动，对网板面的栅渣有很好的切割作用，可以有效防止栅渣聚集和缠绕，提高设备的处理效率；
6.采用过滤阵列，可根据实际的栅渣富集量进行优化运行，避免了设备总的能耗损耗，起到节能的目的，同样的也减少了相关过滤组件的磨损，提高了设备的使用寿命；
7.单位能耗小，每万吨污水总功率能耗小于0.2kW/h。
附图说明
图1是本发明的主视图；
图2是图1的俯视图；
图3是图1的局部视图A；
图4是本发明中排渣阀组的结构示意图。
图中，10-机架、11-总容纳壳、111-进水仓、112-出水仓、12-过滤壳、120-通水斜板、1201-通水孔、122-进水通口、123-排水通口、13-清渣组件容纳壳、20-过滤管组件、21-过滤管、211-过滤出水孔、212-控制杆通孔、30-清渣组件、31-动力气缸、32-清渣滑筒、321-清渣环刀、33-外清渣筒、331-清渣环、40-排渣组件、41-排渣容纳壳、42-排渣汇总壳体、43-排渣管、44-排渣阀组、441-检修安全阀、442-排渣气动阀、50-监测控制单元、51-液位监测器、52-空气动力压缩机、53-控制器。
具体实施方式
下面结合图1-图4对本发明进行详细说明，为叙述方便，现对下文所说的方位规定如下：下文所说的上下左右前后方向与图1本身投影关系的上下左右前后方向一致。
实施例1：
一种过滤管网板格栅，如图1所示，包括机架10、过滤管组件20、清渣组件30、排渣组件40和监测控制单元50；
如图1所示，所述机架10包括总容纳壳11，所述总容纳壳11内固定有过滤壳12，所述过滤壳12内固定有通水斜板120，所述通水斜板120上具有多个上下贯通的通水孔1201；
所述通水斜板120与水平夹角为20°；
如图1所示，所述通水斜板120靠近所述进水仓111的一侧高于靠近所述出水仓112的一侧；
如图1所示，所述过滤壳12左侧壁与所述总容纳壳11左侧内壁之间形成进水仓111，所述过滤壳12右侧壁与所述总容纳壳11右侧内壁之间形成出水仓112；
如图1所示，所述过滤管组件20包括固定在所述过滤壳12内且开口朝下的过滤管21，所述过滤管21下端与所述通水孔1201一一对应进行密封配合；
如图3所示，所述过滤管21侧壁具有过滤出水孔211，所述过滤管21顶部具有控制杆通孔212，如图1所示，所述过滤壳12顶部固定有清渣组件容纳壳13，所述清渣组件30包括固定在所述清渣组件容纳壳13内的动力气缸31，所述动力气缸31的伸缩杆滑动配合在所述控制杆通孔212内；
所述过滤出水孔211为圆孔形通孔；
如图3所示，所述过滤管21内滑动配合设有开口朝下的清渣滑筒32，所述清渣滑筒32上端与所述动力气缸31的伸缩杆固定连接；
如图3所示，所述清渣滑筒32下端内侧壁固定设有清渣环刀321，所述清渣环刀321下端具有刀刃；
如图3所示，所述过滤管21外侧滑动配合设有开口朝下的外清渣筒33，所述外清渣筒33下端内侧壁固定有清渣环331，所述外清渣筒33固定连接在所述动力气缸31的伸缩杆上；
如图1所示，所述过滤壳12左侧壁具有进水通口122，所述过滤壳12右侧壁具有排水通口123，所述进水通口122与所述过滤壳12内位于所述通水斜板120下方的部分相连通，所述排水通口123与所述过滤壳12内位于所述通水斜板120上方的部分相连通；
如图1所示，所述进水仓111底部固定有进水导流板，所述进水导流板右端固定在所述过滤壳12左侧壁上，所述进水导流板右端低于所述进水通口122；
如图1所示，所述监测控制单元50包括固定在所述进水仓111顶部的液位监测器51，所述清渣组件容纳壳13顶部固定设有空气动力压缩机52和控制器53，所述液位监测器51用于监测所述进水仓111内的液位信号，所述空气动力压缩机52用于给所述动力气缸31提供动力，所述液位监测器51通过电信号与所述控制器53相连，所述控制器53根据所述液位监测器51反馈的液位信号对所述动力气缸31控制；
所述控制器53采用PLC控制器；
如图1所示，所述排渣组件40包括固定在所述过滤壳12内底部的排渣容纳壳41，所述排渣容纳壳41开口朝上且底部倾斜，所述排渣容纳壳41底部靠近所述出水仓112的一侧低于其另一侧，所述过滤壳12右侧固定有排渣汇总壳体42，所述排渣汇总壳体42与所述排渣容纳壳41较低一端相连通，所述排渣汇总壳体42底部相连通固定有排渣管43，所述排渣管43上安装连接有排渣阀组44；
如图1所示，所述排渣阀组44包括检修安全阀441和排渣气动阀442，所述排渣气动阀442安装在远离所述排渣汇总壳体42一端；
如图1所示，所述排渣容纳壳41底部倾斜方向与所述通水斜板120倾斜方向一致，所述排渣容纳壳41底部倾斜角度为10°；
如图4所示，所述排渣气动阀442连接处的排渣管43与竖直方向具有一定夹角，夹角范围为25°；
所述过滤管21沿所述通水斜板120前后方向设置有多个，所述过滤管21沿所述通水斜板120左右方向设置有多排，且左右相邻的所述过滤管21之间交错间隔排布。
实施例2：
与实施例1不同之处在于，所述所述通水斜板120与水平夹角为50°；
所述排渣容纳壳41底部倾斜角度为30°；
所述排渣气动阀442连接处的排渣管43与竖直方向具有一定夹角，夹角范围为90°；
所述过滤出水孔211为条状通孔；
所述控制器53采用单片机控制器。
实施例3：
与实施例1不同之处在于，所述所述通水斜板120与水平夹角为30°；
所述排渣容纳壳41底部倾斜角度为20°；
所述排渣气动阀442连接处的排渣管43与竖直方向具有一定夹角，夹角范围为45°；
所述过滤出水孔211为圆孔形通孔；
所述控制器53采用PLC控制器；
本发明在实际应用过程中，待处理水体从所述进水仓111中通入，所述进水仓111中的待处理水体通过所述进水通口122进入到所述过滤壳12内位于所述通水斜板120下方的部分，接着待处理水体通过所述通水孔1201进入到所述过滤管21内，所述过滤管21对待处理水体进行过滤作用后，过滤后的水体通过所述过滤出水孔211排出，过滤后的水体进入到所述过滤壳12内位于所述通水斜板120上方的部分，所述过滤壳12内经过滤后的水体通过所述排水通口123进入所述出水仓112中；
当所述过滤管21内被截留的栅渣富集到一定数量时，导致所述过滤管21前端的水位上升，也就是所述进水仓111中的水位上升，所述液位监测器51监测到液位升高后，将信号传递到所述控制器53，所述控制器53再对所述动力气缸31做出控制，所述动力气缸31的伸缩杆推动所述清渣滑筒32和所述外清渣筒33向下移动，将所述过滤管21内的栅渣推出，被推出的栅渣回落到所述排渣容纳壳41中；
开启所述排渣阀组44的检修安全阀441和排渣气动阀442，所述排渣容纳壳41中的渣水混合物进入到所述排渣汇总壳体42中，所述排渣汇总壳体42中的渣水混合物再通过所述排渣管43排出；
所述排渣管43排出的渣水混合物利用渣水分离器处理，栅渣被挤压脱水，滤水再回流入污水处理***；
上述实施例中的所述PLC控制器采用黄石市科威自控有限公司生产的型号为LP2-08M08R的PLC控制器；
上述实施例中的所述单片机控制器采用恩智浦半导体有限公司生产的型号为i.MX RT1170的控制器。
Claims (6)
1.一种过滤管网板格栅，其特征在于，包括机架(10)、过滤管组件(20)、清渣组件(30)、排渣组件(40)和监测控制单元(50)；
所述机架(10)包括总容纳壳(11)，所述总容纳壳(11)内固定有过滤壳(12)，所述过滤壳(12)内固定有通水斜板(120)，所述通水斜板(120)上具有多个上下贯通的通水孔(1201)；
所述过滤壳(12)左侧壁与所述总容纳壳(11)左侧内壁之间形成进水仓(111)，所述过滤壳(12)右侧壁与所述总容纳壳(11)右侧内壁之间形成出水仓(112)；
所述过滤管组件(20)包括固定在所述过滤壳(12)内且开口朝下的过滤管(21)，所述过滤管(21)下端与所述通水孔(1201)一一对应进行密封配合；
所述过滤管(21)侧壁具有过滤出水孔(211)，所述过滤管(21)顶部具有控制杆通孔(212)，所述过滤壳(12)顶部固定有清渣组件容纳壳(13)，所述清渣组件(30)包括固定在所述清渣组件容纳壳(13)内的动力气缸(31)，所述动力气缸(31)的伸缩杆滑动配合在所述控制杆通孔(212)内；
所述过滤管(21)内滑动配合设有开口朝下的清渣滑筒(32)，所述清渣滑筒(32)上端与所述动力气缸(31)的伸缩杆固定连接；
所述过滤管(21)外侧滑动配合设有开口朝下的外清渣筒(33)，所述外清渣筒(33)下端内侧壁固定有清渣环(331)，所述外清渣筒(33)固定连接在所述动力气缸(31)的伸缩杆上；
所述过滤壳(12)左侧壁具有进水通口(122)，所述过滤壳(12)右侧壁具有排水通口(123)，所述进水通口(122)与所述过滤壳(12)内位于所述通水斜板(120)下方的部分相连通，所述排水通口(123)与所述过滤壳(12)内位于所述通水斜板(120)上方的部分相连通；
所述监测控制单元(50)包括固定在所述进水仓(111)顶部的液位监测器(51)，所述清渣组件容纳壳(13)顶部固定设有空气动力压缩机(52)和控制器(53)，所述液位监测器(51)用于监测所述进水仓(111)内的液位信号，所述空气动力压缩机(52)用于给所述动力气缸(31)提供动力，所述液位监测器(51)通过电信号与所述控制器(53)相连，所述控制器(53)根据所述液位监测器(51)反馈的液位信号对所述动力气缸(31)控制；
所述排渣组件(40)包括固定在所述过滤壳(12)内底部的排渣容纳壳(41)，所述排渣容纳壳(41)开口朝上且底部倾斜，所述排渣容纳壳(41)底部靠近所述出水仓(112)的一侧低于其另一侧，所述过滤壳(12)右侧固定有排渣汇总壳体(42)，所述排渣汇总壳体(42)与所述排渣容纳壳(41)较低一端相连通，所述排渣汇总壳体(42)底部相连通固定有排渣管(43)，所述排渣管(43)上安装连接有排渣阀组(44)；
所述排渣阀组(44)包括检修安全阀(441)和排渣气动阀(442)，所述排渣气动阀(442)安装在远离所述排渣汇总壳体(42)一端；
所述清渣滑筒(32)下端内侧壁固定设有清渣环刀(321)，所述清渣环刀(321)下端具有刀刃；
所述通水斜板(120)与水平夹角在20～50°；
所述过滤管(21)沿所述通水斜板(120)前后方向设置有多个，所述过滤管(21)沿所述通水斜板(120)左右方向设置有多排，且左右相邻的所述过滤管(21)之间交错间隔排布。
2.根据权利要求1所述的一种过滤管网板格栅，其特征在于：所述通水斜板(120)靠近所述进水仓(111)的一侧高于靠近所述出水仓(112)的一侧。
3.根据权利要求1所述的一种过滤管网板格栅，其特征在于：所述排渣容纳壳(41)底部倾斜方向与所述通水斜板(120)倾斜方向一致，所述排渣容纳壳(41)底部倾斜角度在10～30°。
4.根据权利要求1所述的一种过滤管网板格栅，其特征在于：所述排渣气动阀(442)连接处的排渣管(43)与竖直方向具有一定夹角，夹角范围在25～90°。
5.根据权利要求1所述的一种过滤管网板格栅，其特征在于：所述过滤出水孔(211)为圆孔形或者条状通孔。
6.根据权利要求1所述的一种过滤管网板格栅，其特征在于：所述控制器(53)采用PLC控制器或者单片机控制器。
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