CN201840918U - 多级高效纤维过滤器 - Google Patents

Abstract

一种多级高效纤维过滤器，它主要包括主体、布水器、进水口、出水口、视镜、正洗进口、一级活动滤板、二级活动滤板、固定滤板、布气器、一级纤维束、二级纤维束、三级过滤及集水器、排气管等，其特征在于设在固定滤板和2个活动滤板上的两级滤元，其单丝为天然或人造纤维，丝径为1μm～1mm，一级和二级纤维束，以及集水器上的滤元，构成多级过滤***，并设有布水器使进水均匀布水，减少对纤维束的冲击，排气管排出罐体上方的空气，设有正洗进口。该多级高效纤维过滤器具有过滤时维纤滤料呈变孔隙分布、快速、截污容量大、过滤精度高、过滤周期长、滤元易于清洗、纤维束不易打结等优点。

Description

多级高效纤维过滤器 

技术领域

本实用新型涉及纤维过滤装置的改进，尤其涉及一种多级高效纤维过滤器，应用于水处理领域，具有更高的过滤精度的纤维过滤器。 

背景技术

现有的胶囊加压式纤维过滤装置，是一种能实现有序变空隙的理想滤层结构，但存在设备复杂，胶囊容易破裂，不易更换，过滤精度低等不足。短纤维制成纤维球，填装在过滤器内，主要缺点：纤维容易脱落、清洗不干净。以及现有纤维球过滤器存在的不足是：因纤维球是呈辐射状的球体，靠近球中心部位的纤维密实，反洗时无法疏松，截留的污物难于彻底清除；用气、水联合清洗时纤维球易流失，用机械搅拌清洗时纤维球易破碎，且不易洗，容易被油污染等不足。还有一种刷型纤维过滤器，即用纤维长丝制成纤维束，将一端挂在多孔管上，另一端悬空或部分悬挂在载体上，流体自纤维束悬空端进入滤层，从多孔一端流出。主要缺点为工作时和清洗时滤层密度相同，保证清洗效果就不能很好的保证过滤效果。现有的活动滤板水力压实纤维束过滤，过滤时在水力作用下，自动形成压实的滤层结构，实现过滤过程，反洗时在水力作用下，纤维滤层自动松散，使纤维滤料得以清洗，进入下一个生产周期。但是纤维束过长，任意部位弯曲，不容易形成有序变空隙的理想滤层结构，并且都属于一级过滤装置，过滤精度难以提高。现有纤维过滤器，很难观察罐体内的运行情况。 

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术存在的不足，提供一种多级高效纤维过滤器，具有更高的过滤精度、能观察罐体内的运行情况和操作方便的特点。 

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是： 

一种高效多级纤维过滤装置，它主要包括主体(1)、布水器(2)、进水口(3)、出水口(4)、视镜(5)、正洗进口(6)、一级活动滤板(7)、二级活动滤板(8)、固定滤板(9)、布气器(10)、一级纤维束(11)、二级纤维束(12)、三级过滤及集水器(13)、排气管(14)，其特征在于：设在固定滤板(9)和两个活动滤板(7)、(8)上的两级滤元，以及集水器(13)上的三级滤元，构成多级过滤***。设有布水器(2)使进水均匀布水，减少对纤维束的冲击，排气管(14)排出罐体上方的空气。所述的固定滤板(9)为上端封闭的筒体，其上布有孔和 纤维束固定孔，纤维束被压缩在此滤板上形成过滤层。所述的两个活动滤板(7)、(8)，其上布有孔和纤维束固定孔，压缩纤维束形成过滤层。所述的视镜(5)设置有两个在罐体侧方，方便观察罐体内的运行情况。 

采用纤维性能稳定，直径为微米级，过滤精度高，具有水流阻力小等水力学特点。为了克服现有的过滤材料不易清洗，制水周期短，水头损失大，滤料流失，滤速慢，截污容量小，过滤精度低等不足，本实用新型提供能均匀布水，纤维性能稳定，直径为微米级，过滤精度高，具有滤速快，截污容量大，水流阻力小等水力学特点，采用多级过滤和自动化程度高的高效纤维过滤器。 

所谓自压，是指不依靠其他装置，仅靠水流和纤维层相对运动产生的作用力实现对纤维层的压缩。实际上，长纤维丝的纵向刚度很小只要对纤维进行适当处理并保持适宜的装填密度，依靠滤层和水流之间产生的作用力，就完全可以将纤维层压缩。当水流自上向下通过纤维层时，纤维承受向下的纵向压力且越往下纤维所受的向下压力越大。由于纤维束是一种柔性滤料，当纵向压力足够大时就会产生弯曲，进而纤维层会整体下移，最下部纤维首先弯曲并被压缩，此弯曲、压缩的过程逐渐上移，直至作用力相互平衡。由于纤维层所受的纵向压力沿水流方向依次递增，所以纤维层沿水流方向被压缩弯曲的程度也依次增大，滤层孔隙率和过滤孔径沿水流方向由大到小分布，这样就达到了高效截留悬浮物的理想床层状态。 

纤维束过滤器的特点是截污容量大，过滤周期长，占地面积小。这种靠水和纤维之间的作用力自动调节过滤空隙率的过滤方式，经长时间的运行，纤维形成固定的弯曲轨道时，在运行的时候不再象刚开始运行那样慢慢的弯曲，而是直接按照弯曲的轨道弯曲，一次到位，不能实现在过滤的过程中变空隙率，这样会造成水头损失大，而且截污容量不能充分利用。 

多级高效纤维过滤器的滤料： 

1、采用软填料-纤维束作为滤元。纤维束过滤技术采用软填料-纤维束作为滤元，其滤料单丝直径可达几十微米甚至几微米，属微米级滤料(砂滤料属毫米级)，具有巨大的比表面积和表面自由能，增加了水中杂质颗粒与滤料的接触机会及滤料的吸附能力，大大提高了过滤效率和截污容量(d₅₀：80000m²/m³，而砂d₁₀₀₀：6000m²/m³)。化学稳定性好，过滤过程中不发生任何化学反应。 

2、无级变孔隙滤层。滤池运行时，滤料在水力作用下形成变孔隙滤层，滤层密度沿水流动方向由小到大，这样的结构即能充分发挥滤料的截污容量，又能更好地保证过滤出水的水质。 

3、密度可调，压缩过滤，放松清洗。纤维束滤料是用联接件固定在滤池内设置的上、下 滤板上的。其中下滤板固定，上滤板垂直可调，向下调时可增大滤层的密度，从而提高过滤出水水质，向上调时可降低滤层的密度，从而提高过滤出水流量。滤池运行时，纤维束滤料在水流作用下被压缩到一定的密度实现高精度过滤。滤池反冲洗时，纤维束滤料在反洗水和空气作用下被放松，可实现彻底清洗。 

4、纤维束滤料不掉毛、不流失、不缠绕、不纠缠、易清洗，正因如此，纤维束滤元寿命可达15年以上，期间不需补充，大大降低了运行成本，避免经常填补和定期更换滤料的麻烦，减轻了劳动强度，减少了停水检修的时间。 

多级高效纤维过滤器的滤层： 

过滤层数大于2层，可根据需要设置层数。 

纤维束过滤滤层是无级变孔隙滤层，这种形式的滤层截污能力强。传统的粒状滤料要实现变孔隙过滤，需采用不同比重、不同粒径的滤料进行级配。而纤维束滤料利用流体力学原理会自动形成滤料密度沿水流动方向由小到大变化的无级变孔隙滤层，这样的滤层结构即能充分发挥滤料的截污容量，又能保证过滤出水的水质。 

1、滤料密度 

不同于其它纤维滤料，纤维束滤层的密度可调解、可控制。纤维滤料为软性材料，滤层容易被压缩，可以通过调节滤层密度的方法调节过滤精度，但要防止滤层被无限制地压缩而使过滤水头损失增长过快。纤维束滤元的两端分别悬挂在过滤池上滤板和下滤板上，滤层密度不仅可调节而且可控制，可保持过滤流量在一个周期内比较稳定(流量衰减较缓慢)。 

2、处理效果好 

纤维束滤料属于微米级滤料(而砂滤属于毫米级滤料)，具有巨大的比表面积，单丝直径50微米纤维束滤层比表面积约80000m²/m³(而颗粒直径1毫米的砂滤料滤层约6000m²/m³)，对水中悬浮颗粒的捕获机率大幅提高，为提高出水水质奠定了基础。 

3、易清洗、不掉毛 

不同于其它纤维滤料，纤维束滤元不存在绑扎节点，清洗时处于完全放松状态，更容易清洗。而且由于纤维束滤元两端都悬挂在滤板上不会缠绕乱层，容许高强度气-水联合清洗，可保证清洗效果，防止滤层积泥。 

4、造价低、占地小、寿命长、运行成本低 

工程造价低于石英砂滤池。纤维束滤池的滤速可高达25米/时，是砂滤池的2～3倍，可大幅节约占地面积。纤维束滤池的清洗水耗一般1～3％，是砂滤池的1/2。纤维束滤料的使用寿命一般不低于10年。纤维束滤池运行成本(包括电耗、人工、折旧)＜0.1元/吨水。 

多级高效纤维过滤器的性能： 

过滤效率高：SS去除率92～100％； 

适用水质范围宽：SS11～1100mg/L 

过滤速度快：25～110m/h 

截污容量大：25～130kg/m³

过滤水头损失小：初始水头损失0.01～0.03Mpa 

占地面积小：砂滤的1/8～1/4 

吨水造价低：30～50元/吨/日 

自耗水率低：1～2.5％ 

不需更换滤元：滤元性能不衰减，滤料不流失，其连续使用寿命不低于15年。 

不脱落短纤维：滤元是由经过特殊处理的纤维长丝缠绕而成的束状滤元，运行及清洗时不会有短纤维脱落。 

滤元易清洗：清洗时滤元处于完全放松状态，采用气水合洗的方式可将滤料彻底清洗干净。 

附图说明

图1为多级高效纤维过滤器结构示意图 

图2为多级高效纤维过滤器过滤示意图 

图3为多级高效纤维过滤器反冲洗示意图 

图4为多级高效纤维过滤器集水器结构示意图 

图5为多级高效纤维过滤器集水器A向示意图 

图6为多级高效纤维过滤器布水器示意图 

以上图中： 

1-罐体        2-布水器       3-进水口            4-出水口   5-视镜 

6-正洗进口    7-一级活动滤板 8-二级活动滤板      9-固定滤板 10-布气器 

11-一级纤维束 12-二级纤维束  13-三级过滤及集水器 14-排气管 

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。 

我公司研发的新型多级高效纤维过滤器其特点如下： 

它主要包括主体(1)、布水器(2)、进水口(3)、出水口(4)、视镜(5)、正洗进口(6)、 一级活动滤板(7)、二级活动滤板(8)、固定滤板(9)、布气器(10)、一级纤维束(11)、二级纤维束(12)、三级过滤及集水器(13)、排气管(14)等，其特征在于：设在固定滤板(9)和2个活动滤板(7)、(8)上的两级滤元，以及集水器(13)上的三级滤元(滤元包裹在集水器上)，形成多级过滤***，并设有布水器(2)使进水均匀布水，减少对纤维束的冲击，排气管(14)排出罐体上方的空气。其特征在于设在固定滤板(9)和2个活动滤板(7)、(8)上的两级滤元，以及集水器上的三级滤元，其单丝为天然或人造纤维，丝径为1μm～1mm；一级和二级纤维束形成多级过滤，该集水器(13)滤元形成多级过滤***，并且易于清洗，以提高其过滤精度，过滤器内部设有布气装置，过滤器外部并设有排气管。该多级高效纤维过滤器具有过滤时维纤滤料呈变孔隙分布、快速、截污容量大、过滤精度高、过滤周期长、滤元易于清洗、纤维束不易打结等优点。 

为充分发挥多级纤维过滤技术的特点，采用独特的工艺过程实施过滤和反洗运行。过滤过程如图2所示，水流自上而下推动活动滤板(7)、(8)压实二层纤维，在活动滤板(7)、(8)与固定滤板(9)间实施第一级和二级过滤；滤出水经设置在集水器(13)上的第三级滤元实施第三级过滤，三级滤出水经滤元芯汇集于集水器(13)送出罐外。 

反洗如图3所示，反洗水由反洗水入口(4)进入，通过固定滤板(9)托起活动滤板(7)、(8)，拉直纤维束，配合压缩空气布气器(10)对一级、二级过滤层实施反洗，反冲水从出水口(4)进入罐体，使集水器(13)上的滤元清洗干净。并配有正洗进口(6)，从双向清洗滤元。 

实施例1 

纤维滤料经膨化处理的丙纶纤维，粒度(径)50μm，孔隙度72％(过滤状态)，比表面积10000(m²/m³)(过滤状态)，孔隙尺寸118.6μm，滤速≥30m/h，过滤精度(滤出水浊度)≯1NTU，截污容量4-5Kg/m³，过滤方式易实现深层过滤过程。 

实施例2 

多级高效纤维过滤器的工程应用 

(1)天然水的净化，作为工业给水和市政给水。结合其它水处理技术把江河、湖泊、水库、井水等天然水净化成锅炉用水、工业冷却水、自来水等。 

(2)污水深度处理，达到一级A标准排放。设置于常规二级污水处理***之后主要去除水中的悬浮物，结合投加药剂可去除部分COD、BOD、TP、TN等污染物。特别适合用于已建污水处理厂的升级改造，使出水达到一级A排放标准。与砂滤池相比节省占地、节省投资、节省运行成本。 

(3)污水深度处理，实现污水回用。 

Claims (4)

1.一种高效多级纤维过滤装置，它主要包括主体(1)、布水器(2)、进水口(3)、出水口(4)、视镜(5)、正洗进口(6)、一级活动滤板(7)、二级活动滤板(8)、固定滤板(9)、布气器(10)、一级纤维束(11)、二级纤维束(12)、三级过滤及集水器(13)、排气管(14)，其特征在于：

①设在固定滤板(9)和两个活动滤板(7)、(8)上的两级滤元，以及集水器(13)上的三级滤元，构成多级过滤***，

②设有布水器(2)使进水均匀布水，减少对纤维束的冲击，排气管(14)排出罐体上方的空气。

2.根据权利要求1所述的多级纤维过滤装置，其特征在于所述的固定滤板(9)为上端封闭的筒体，其上布有孔和纤维束固定孔。

3.根据权利要求1所述的多级纤维过滤装置，其特征在于所述的两个活动滤板(7)、(8)，其上布有孔和纤维束固定孔。

4.根据权利要求1所述的多级纤维过滤装置，其特征在于所述的视镜(5)设置有两个在罐体侧方。 

Images