技術(shù)領(lǐng)域
本實用新型涉及工業(yè)污水處理技術(shù)，尤其涉及一種自動形成密度梯度的高精度纖維布塊高效過濾器。
背景技術(shù)
十幾年來，專利申請人程中和潛心研究纖維深度過濾器，不斷地積累、不斷地創(chuàng)新，時至今日，從未放棄。其中發(fā)明“壓緊式高精度纖維球高效過濾器”(ZL 201210144989.4，CN：102657965)存在如下問題：
1、過濾與反洗始終是一對矛盾，為了提高過濾精度，必須壓緊纖維；然而，反洗又必須松開纖維。多年來，這對矛盾時至今日一直未處理好。將減速機(jī)、底座、攪拌軸、槳葉全部固定在一起，采用提升機(jī)牽引上升，下降則依靠自身重量，為了保證同心還設(shè)置了4根導(dǎo)向管。試驗證明：這種設(shè)計存在嚴(yán)重的問題，上升時還可以達(dá)到上止點，可是下降時就不是那么順利了，這是因為導(dǎo)向管先天性的無法定位穩(wěn)定導(dǎo)致不同心所致。
2、為了提高過濾精度及擴(kuò)大過濾范圍，人們一直在努力研究密度梯度，然而，時至今日還未見密度梯度的有關(guān)報道。
上述專利存在的問題，使其無法推廣。
實用新型內(nèi)容
本實用新型的目的就在于克服上述技術(shù)存在的缺點和不足，提供一種自動形成密度梯度的高精度纖維布塊高效過濾器。
本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的：
本實用新型對上述問題進(jìn)行了改革：
1、廢除減速機(jī)、底座、攪拌軸、槳葉固定在一起的升降設(shè)計；
2、實現(xiàn)纖維過濾器的自動形成密度梯度。
具體地說，
本過濾器由上封頭裝置、筒體裝置、下封頭、攪拌軸、纖維布塊和鋼管支撐架組成；
上封頭裝置、筒體裝置、下封頭和鋼管支撐架依次連接組成一個整體，在筒體裝置內(nèi)設(shè)置有攪拌軸和纖維布塊。
本實用新型具有下列優(yōu)點和積極效果：
1、過濾精度高，水質(zhì)可達(dá)到微濾水平；
2、過濾范圍大，可將初級過濾和深度(精密)過濾結(jié)合在同一臺過濾罐內(nèi)；
3、通用性強(qiáng)，適用于各類工業(yè)污水。
總之，本實用新型不僅適用于油田含油污水處理技術(shù)領(lǐng)域，也適用于印染污水、造紙污水、電鍍污水、醫(yī)藥污水、屠宰污水和皮革污水等多種工業(yè)污水處理技術(shù)領(lǐng)域。
附圖說明
圖1是本過濾器的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是上封頭裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3.1是下封頭裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3.2是圓錐形內(nèi)膽的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3.3是剛性支撐座的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4是下封頭裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖5是攪拌軸的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖6是形成密度梯度的說明圖。
圖中：
100—上封頭裝置，
101—上固定篩板， 102—上人孔，
103—反沖洗水出口法蘭， 104—攪拌軸密封套，
105—濾后水出口法蘭， 106—上封頭；
200—筒體裝置，
210—筒體，201—圓錐形內(nèi)膽，202—中間人孔，203—視鏡，
220—剛性支撐座裝置，
22A—箱體， 22B—小液壓缸，
221—活動鋼塊， 222—小液壓缸法蘭，
223—箱體法蘭， 224—上下筋板，
225—筒體加強(qiáng)板， 226—前進(jìn)油嘴，
227—后退油嘴， 228—連接螺桿，
229—小液壓桿；
300—下封頭裝置，
301—下活動篩板， 302—支撐鋼管，
303—支撐鋼管大法蘭， 304—排污口法蘭，
305—液壓缸大法蘭， 306—進(jìn)水口法蘭，
307—液壓缸， 308—下封頭；
400—攪拌軸裝置，
401—攪拌減速機(jī)， 402—空套凹型活節(jié)，
403—凸型活節(jié)， 404—軸用卡圈，
405—小平鍵， 406—篩板法蘭，
407—槳葉平鍵， 408—哈夫式攪拌槳葉，
409—攪拌軸；
500—纖維布塊；
600—鋼管支撐架。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖和實施例對本過濾器詳細(xì)說明：
一、過濾器
如圖1，本過濾器由上封頭裝置100、筒體裝置200、下封頭300、攪拌軸400、纖維布塊500和鋼管支撐架600組成；
上封頭裝置100、筒體裝置200、下封頭300和鋼管支撐架600依次連接組成一個整體，在筒體裝置200內(nèi)設(shè)置有攪拌軸400和纖維布塊500。
二、功能裝置
1、上封頭裝置100
如圖2，上封頭裝置100包括上固定篩板101、上人孔102、反沖洗水出口法蘭103、攪拌軸密封套104、濾后水出口法蘭105和上封頭106；
在上封頭106的下面連接有上固定篩板101，在上封頭106的周邊設(shè)置有上人孔102、反沖洗水出口法蘭103和濾后水出口法蘭105，在上封頭106中間的頂部設(shè)置有攪拌減速機(jī)401，在上封頭106中間的下部設(shè)置有攪拌軸密封套104；
上封頭106和攪拌軸密封套104及固定篩板101上下連接成一個整體。
2、筒體裝置200
如圖3.1、3.2，筒體裝置200包括筒體210、圓錐形內(nèi)膽201、中間人孔202、視鏡203和剛性支撐座裝置220；
其位置和連接關(guān)系是：
在筒體210內(nèi)設(shè)置有圓錐形內(nèi)膽201，在筒體210上的圓錐形內(nèi)膽201的下面的400-500mm處的圓周上等分3點設(shè)置有3組剛性支撐座裝置220，在筒體210的中間設(shè)置有中間人孔202和視鏡203。
如圖3.3，所述的剛性支撐座裝置220包括箱體22A、小液壓缸22B、活動鋼塊221、小液壓缸法蘭222、小箱體法蘭223、上下筋板224、筒體加強(qiáng)板225、前進(jìn)油嘴226、后退油嘴227、連接螺桿228和小液壓桿229；
其位置和連接關(guān)系是：
在箱體22A的左面設(shè)置有小箱體法蘭223，在箱體22A的右面設(shè)置有筒體加強(qiáng)板225，在箱體22A的上下面設(shè)置有上下筋板224，在箱體22A內(nèi)設(shè)置有活動鋼塊221；
在小液壓缸22B的右邊設(shè)置有小液壓缸法蘭222，在小液壓缸22B上設(shè)置有前進(jìn)油嘴226、后退油嘴227，在小液壓缸22B內(nèi)設(shè)置有小液壓桿229；
活動鋼塊221通過連接螺桿228和小液壓桿229連接；
小液壓缸22B的小液壓缸法蘭222與箱體22A的小箱體法蘭223采用螺栓連接，這樣就形成了剛性支撐座裝置220。
其工作機(jī)理是：
當(dāng)前進(jìn)油嘴226進(jìn)油時，活動鋼塊221前進(jìn)并伸入筒體210，下活動篩板301就定位在活動鋼塊221上，當(dāng)液壓缸307需要下行時，后退油嘴227進(jìn)油，活動鋼塊221向左移動，退出筒體210，這樣活動鋼塊221活動就很自由了。
在筒體210的中部圓周上設(shè)置有三組剛性支撐座220，其作用是支撐定位下活動篩板301，筒體裝置200的設(shè)置是過濾器的最大亮點，下活動篩板301的壓緊，接著松開，且剛性地定位在上止點下行400mm處，這一壓緊又一松開就自動形成了設(shè)計的密度梯度。
3、下封頭裝置300
如圖4，下封頭裝置300包括下活動篩板301、支撐鋼管302、支撐鋼管大法蘭303、排污口法蘭304、液壓缸大法蘭305、進(jìn)水口法蘭306、液壓缸307和下封頭308；
其位置和連接關(guān)系是：
在下封頭308左邊設(shè)置有進(jìn)水口法蘭306，在下封頭308右邊設(shè)置有排污口法蘭304，在下封頭的上邊設(shè)置有下活動篩板301，在下活動篩板301中間的上部設(shè)置有篩板法蘭406，在下活動篩板301中間的下部依次連接有支撐鋼管302、支撐鋼管大法蘭303、液壓缸大法蘭305和液壓缸307。
4、攪拌軸裝置400
如圖5，攪拌軸裝置400包括攪拌減速機(jī)401、空套凹型活節(jié)402、凸型十字活節(jié)403、軸用卡圈404、小平鍵405、篩板法蘭406、槳葉平鍵407、哈夫式攪拌槳葉408和攪拌軸409；
其位置和連接關(guān)系是：
攪拌軸409的上端穿過攪拌軸密封套104及攪拌減速機(jī)401的空套凹型活節(jié)402，空套凹型活節(jié)402的上端和凸型活節(jié)403離合連接；
凸型活節(jié)403和攪拌軸409通過平鍵405連接，凸型活節(jié)403的固定由下有攪拌軸409的止口和上有軸用卡圈404而鎖住；
哈夫式攪拌槳葉408與攪拌軸409的扭矩傳遞采用槳葉平鍵407固定，哈夫式攪拌槳葉408是采用螺栓連接，攪拌軸409的最下端與下活動篩板301連接是：攪拌軸409的下端有一凹槽，哈夫銅板法蘭405嵌入其中，然后，再與焊接在下活動篩板301的法蘭406采用螺栓連接。
5、纖維布塊500
纖維布塊500見程中和的發(fā)明專利“污水回用纖維布塊深度過濾器”(ZL 2004 1 0012642.X)和“纖維布塊海水淡化處理器”(ZL 2005 1 0019891.6)
人們一直在尋找一種不怕油、強(qiáng)度高、能耐磨、耐腐蝕、耐酸堿、化學(xué)穩(wěn)定性好、耐熱、不霉、不蛀、能反洗再生、并且在其結(jié)構(gòu)中含有親水性的強(qiáng)羥基,這就是說吸水性要特強(qiáng)的濾料。人們尋找了很久很久,也找了很多濾料,但都不理想。時至今日，本實用新型人找到并加以研制了一種新的濾料——纖維布塊500，這種新的纖維濾料，強(qiáng)度高、能反洗再生、使用壽命長。新濾料的材質(zhì)是由腈綸加天絲(Tencel)混紡而成，然后，用這種混紡纖維紡成粗紗、紗捻成線、線織成布、布縫成塊，這就形成了一種新的濾料——纖維布塊濾料。這種濾料不僅強(qiáng)度高，而且彈性好。由于彈性好，壓縮時密度增加，過濾精度高；松開時空隙增大，藏在里面的懸浮物、顆粒在其機(jī)械離心力的作用下很容易清洗干凈
6、鋼管支撐架600
鋼管支撐架600是本過濾器的支撐體。
三、工作原理
現(xiàn)有的精細(xì)過濾技術(shù)中多采用濾芯，尤其是采用微孔濾芯進(jìn)行過濾。
但現(xiàn)有技術(shù)中的濾芯，均存在不可反洗再生以及對進(jìn)水要求很高的不足。
本過濾器利用大的液壓缸307的活塞能提供靜壓的一個功能，對筒體210內(nèi)的纖維布塊500進(jìn)行有效地壓縮，使纖維布塊500在空間隨機(jī)形成三維微孔結(jié)構(gòu)，維孔孔徑沿濾液流向呈梯度分布，集表面、深層和精細(xì)過濾于一體，可截留不同粒徑的雜質(zhì)，過濾范圍之大(0.1～1000μm)是其它任何過濾器無法比擬的。
深層過濾的最大特點應(yīng)該具有一定深度的過濾梯度，過濾梯度取決于密度梯度。在反濾的條件下(由下至上過濾)，人們按粗、細(xì)從下至上排列，下部最粗、松，上部最細(xì)、密，這樣的排列人們把它稱為理想的密度梯度。然而，只要一反洗，這種人為的排列就會立即被打破。
本過濾器的密度梯度是自動形成的：
過濾器的密度梯度的自動形成是一個難題，因為24h后需要反洗就會打破這個密度梯度。本實用新型克服了這一難題，設(shè)計了自動形成密度梯度。
舉個例子加以說明：
有多臺汽車在十字路口等紅綠燈，綠燈亮?xí)r，汽車被放行，第一輛汽車過去了，接著第二輛汽車過去了，接著第三輛汽車也過去了……前面已經(jīng)留出了很大的空間，可是在后面的第八、第九、特別是第十輛汽車卻一動都未動。這種現(xiàn)象大家都很清楚，現(xiàn)在本實用新型用這種現(xiàn)象來描述一下自動形成密度梯度，見圖6。
(請將被壓緊在過濾器內(nèi)膽的纖維視為汽車，下活動篩板下行時視為開啟綠燈，當(dāng)下活動篩板停止時視為紅燈開啟，請觀察纖維的變化。)
圖6的左圖標(biāo)注筒體210直徑為：Ф1200mm；
底面積：1m2(約)；
圓錐形內(nèi)膽201的高度：800mm。
第一步：在筒體210內(nèi)裝填320kg纖維布塊500，液壓缸307上升至上止點。
說明：
1、此時圓錐形內(nèi)膽201內(nèi)的纖維布塊500的平均密度：400kg/m3；
2、圓錐形內(nèi)膽201的頂部與上固定篩板101焊接在一起，那么圓錐形內(nèi)膽201頂部的那部分纖維布塊500(大約有200mm高度)就會剛性接觸變形，也就是說這部分纖維布塊500沒有彈性了，會緊緊地貼服在圓錐形內(nèi)膽201的頂部。
3、圓錐形內(nèi)膽201頂部這部分纖維布塊500：400kg/m3×1m2×0.2m＝80Kg；
4、320kg-80kg＝240kg
第二步：關(guān)閉液壓系統(tǒng)，打開液壓缸307的進(jìn)出油閥門，讓液壓缸307自動下行，此時將3組剛性支撐座220的活動鋼221塊伸進(jìn)筒210體，當(dāng)液壓缸307下行至剛性支撐座220時就會停止在此處，見圖6中間圖。
說明：
1、液壓缸307下行400mm，那么圓錐形內(nèi)膽201的容積就會變大：1m2×1.2m＝1.2m3
2、圓錐形內(nèi)膽201頂部這部分纖維布塊500：這部分纖維布塊500的密度是大于400kg的，高度為200mm，而且緊緊地貼服在圓錐形內(nèi)膽201頂部是不會動的；
3、那么，當(dāng)液壓缸307下行的時候，能夠反彈移動的纖維布塊500的高度1200mm-200mm＝1000mm，大約320Kg-80Kg＝240Kg；
4、當(dāng)液壓缸307下行的時候，動作最快，得到釋放最大的纖維布塊500應(yīng)該就是靠近活動篩板的那部分纖維布塊500了，其它部分的纖維布塊500就要看下層的纖維布塊500的動作了，下層纖維布塊500動，它們才有機(jī)會動，由于是靠纖維布塊500的反彈力自然下動(很有規(guī)律的動)。什麼時候平衡呢？就是內(nèi)部的下行與纖維布塊500的變形程度相抵。
5、在1000mm高度的過濾的纖維布塊500體中平均密度：240÷1＝240kg
第三步：見圖6的右圖
按照上述松動的規(guī)律計算一下
1、高度：1000mm，密度：240kg/m3
2、靠近活動篩板的那部分纖維布塊500密度：240kg/m3÷2＝120kg/m3
3、離圓錐形內(nèi)膽201的頂部200mm處的這部分纖維布塊500的密度：240kg/m3+120kg/m3＝360kg/m3。
這樣就形成了密度梯度。有了密度梯度，才能實現(xiàn)過濾梯度，這是深層過濾的特點。
深層過濾是利用過濾介質(zhì)內(nèi)部間隙進(jìn)行過濾的過程，懸浮顆粒小于過濾介質(zhì)的孔隙，因此顆粒可以進(jìn)人較長而彎曲的孔隙而被截留，這一過程的特征是過濾作用產(chǎn)生于過濾介質(zhì)層內(nèi)部，同時每個孔隙具有從流經(jīng)它的懸浮液中截留顆粒的可能性。
四、本過濾器的操作
1、將清水灌滿過濾器，開啟濾后水出口法蘭105的閥門，排盡空氣；
2、關(guān)閉所有閥門，啟動液壓站液壓馬達(dá)使液壓缸307移動，當(dāng)液壓缸307移動至上止點后，啟動小液壓缸22B讓活動鋼塊221伸入筒體210，液壓站停止工作；
3、液壓站停止工作后，液壓缸307下行，當(dāng)下行至活動鋼塊221時，下活動篩板301便停留在此處(工作狀態(tài)點)；
4、打開進(jìn)水口法蘭306的閥門和濾后水出口法蘭105的閥門，過濾器開始工作；
5、過濾器運(yùn)行23小時后，開始反洗，洗滌時間15min；
6、反洗時，啟動液壓站，液壓缸307頂起，小液壓缸22B收回到位；
7、液壓缸307開始下行至下止點，打開反沖洗出口法蘭103的閥門，啟動過濾泵運(yùn)行3min；
8、過濾泵運(yùn)行時，開啟攪拌減速機(jī)401，運(yùn)行10min；
9、10min后，進(jìn)入過濾程序，從步驟2、3、4開始運(yùn)行。