一种纤维束过滤器及其使用方法
【专利摘要】本发明公开了一种纤维束过滤器及其使用方法，过滤器包括容器以及设置在容器内的滤芯，容器中设有螺旋状的水流通道，且螺旋方向垂直于纤维束延伸方向，一进水管和一出水管均设于容器，且分别设置开口连通水流通道，进水管开口和出水管开口分别设于水流通道沿螺旋方向的两端，且至少具有一对等流量的分别位于进水管和出水管的开口高度差异设置。本发明过滤器，通过特别的螺旋状的水流通道的设计，使得过滤过程既有平行于纤维束方向的深层过滤，又有垂直于纤维束方向的深层过滤，使用可有效提高过滤精度，同时延长水与纤维束滤芯的接触时间，提高过滤效果。另外，进水管和出水管上等流量开口的高度差异设置也有利于保证过滤面积。
【专利说明】一种纤维束过滤器及其使用方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种过滤设备及其使用方法。
【背景技术】
[0002]高效纤维束过滤器是一种结构先进、性能优良的压力式纤维过滤设备。它采用一种新型的束状软填料-纤维作为滤元，其滤料直径可达几十微米甚至几微米，并具有比表面积大，过滤阻力小等优点，解决了粒状滤料的过滤精度受滤料粒径限制等问题。微小的滤料直径，极大的增加了滤料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，从而提高了过滤效率和截污能力。但是现有设备存在如下的问题:即过滤方式单一，要么只有平行于纤维束方向的平行过滤，要么只有垂直于纤维束方向的垂直过滤，并且水在滤器中停留时间过短，因此与纤维束接触的时间也过短，导致接触不充分，过滤效果差。
【发明内容】
[0003]一种纤维束过滤器，包括容器以及设置在容器腔体内的滤芯，所述滤芯为由若干沿高度方向延伸的纤维所并列排布而成的纤维束，其特征是，所述容器中设有螺旋状的水流通道，水流通道由隔板构成，且螺旋方向垂直于纤维束的延伸方向，一进水管和一出水管均设于所述容器，且分别设置开口连通所述水流通道，进水管的所述开口和出水管的所述开口分别设于水流通道沿螺旋方向的两端，且至少具有一对等流量的分别位于进水管和出水管的所述开口高度差异设置。
[0004]所述开口由单个水孔或一组多个水孔构成。
[0005]优选的，所述进水管上至少设有连通水流通道底部的所述开口。
[0006]优选的，所述进水管上设置沿高度方向等间隔排列的若干水孔连通所述水流通道。
[0007]优选的，所述水流通道还连通一排水口，所述进水管、出水管以及排水口分别设置有控制阀，且所述出水管上还设置有一出水分析仪，所述排水口处还设置一排水分析仪。
[0008]优选的，所述进水管上还设置有进气管，进气管上也设置有所述控制阀。
[0009]优选的，所述纤维束过滤器还包括一控制器，且所述控制阀为自动阀门，控制器能够根据出水分析仪以及排水分析仪检测的水质数据调整控制阀的开闭及开度。
[0010]优选的，所述纤维束的下端相对于容器固定，上端固定在一活动板上，所述活动板能够在高度方向相对于容器移动，并在适当的高度静止从而拉紧或者放松纤维束。
[0011]优选的，所述水流通道由隔板螺旋围合而成，且所述活动板上设有与隔板形状相适配的螺旋槽，活动板能够通过所述螺旋槽垂直套设在隔板上沿高度方向移动，所述螺旋槽与隔板之间密封。
[0012]本发明还提供一种纤维束过滤器的使用方法，其特征是，包括如下步骤:
a、固定纤维束两端，关闭进气管控制阀和排水口的控制阀，打开进水管的控制阀，开始对容器进水，水在容器中沿螺旋状的水流通道流动，一方面在与纤维束高度垂直的方向运动，另一方面平行于纤维束高度方向运动，最后经过出水管的控制阀流出。
[0013]b、当运行一段时间后，纤维束吸附达到饱和状态，关闭出水管控制阀，同时打开进气管控制阀和排水口控制阀，冲洗过程中进气管控制阀和进水管控制阀交替打开，排水口控制阀也处于打开或关闭或有一定开度的状态，通过反复多次的气洗、水洗，纤维束滤芯中的杂质会通过排水口全部排出。
[0014]优选的，所述纤维束过滤器还包括一控制器，控制器能够根据出水分析仪及排水分析仪检测的水质数据控制作为自动阀门的各控制阀的开闭以及开度；当出水分析仪分析所检测的水指标超标，控制器会自动关闭出水管控制阀，同时打开进气管控制阀和排水口控制阀，冲洗过程中进气管控制阀和进水管控制阀交替打开，排水口控制阀也处于打开或关闭或有一定开度的状态，通过反复多次的气洗、水洗，纤维束滤料中的杂质会通过排水口全部排出，当排水分析仪分析所检测的排水指标与进水相当时，控制器会控制阀门停止清洗过程，此时，重新打开出水口控制阀，重新进入运行状态。
[0015]本发明所达到的有益效果:
1.本发明的纤维束过滤器，通过特别的螺旋状的水流通道的设计，使得过滤过程既有平行于纤维束方向的深层过滤，又有垂直于纤维束方向的深层过滤，有效地提高了过滤精度；同时螺旋状结构，还有利于延长水与纤维束滤芯的接触时间，提高过滤效果。另外，进水管和出水管上等流量开口的高度差异化设置也有利于形成与纤维束方向成一定夹角的水流，保证过滤面积。
[0016]2.水流通道覆盖纤维束在延伸方向的整个长度，则可以充分利用纤维束，提高利用率，降低成本，并可进一步延长水与纤维束滤芯的接触时间。
[0017]3.进水管上至少设置连通水流通道底部的开口，则底部进水有助于充分排出水流通道中的空气，提高过滤效率和增强过滤效果。也可以设计进水管开口为均匀分布在水管轴向的水孔，则进水可同时到达滤芯的各轴向位置，保证充分利用纤维束的各个部位。
[0018]4.设置排水口，以及分别用于控制进水、出水口以及排水的阀门，则可以根据水质情况，关闭排水控制阀，正常进行过滤，以及关闭出水控制阀，进行滤芯的冲洗，使纤维束达到疏松状态，以延长滤芯寿命和保持过滤效果。特别是可以设置进气管，采用气水合洗的方法，在气泡聚散和水力冲洗过程中，纤维束处于不断抖动状态，在水力和上升气泡的作用下，形成冲洗，有利于滤料的再生。
[0019]5.在出水口及排水口处分别设置有分析仪，可以自动检测水质，让操作人员及时获得水质情况进行采取正常过滤或进行清洗或停止清洗等措施。特别是采用控制器电连各分析仪及各控制阀，则控制器可根据分析仪的分析结果，控制阀门的开度，从而实现对正常工作和冲洗工作的自动控制，从而能够实现无人值守的操作，且分析仪数据可以存储，便于将来维护与改进。
[0020]6.在纤维束的上端通过外部机械力，实现对纤维束滤芯的竖向拉紧，规则排列，相对于传统仅通过水压挤压纤维束堆积的方式，有利于控制纤维堆积密度，能够提高过滤精度。且冲洗时也可以对纤维束放松，使其疏松，有利于保证清洗的效果。
[0021]7.设置与水流通道隔板密封配合的螺旋槽，则活动板无论是向上运动拉紧纤维束还是向下运动放松纤维束都能够保持与隔板的密封，防止隔板与容器的夹层中过水，提高过滤效率。
[0022]8.使用本发明纤维束过滤器进行过滤，可以同时实现垂直和平行纤维束的深层过滤，有效提高过滤精度，延长水与纤维束滤芯的接触时间，提高过滤效果。另外，通过对纤维束的冲洗，尤其是气水合洗，能达到延长纤维束寿命，提高过滤效果的目的。若进一步采用自动阀门和控制器，则能够自动控制，实现无人值守自动运行。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]图1是本发明过滤器在过滤运行状态的侧视图；
图2是本发明过滤器在清洗状态的侧视图；
图3是本发明过滤器螺旋水流通道的俯视图；
其中:2、容器，22、活动板，24、固定板，26、连杆，28、气缸，4、纤维束，42、纤维，5、进气管，54、进气阀，6、隔板，62、水流通道，7、进水管，72、进水口，74、进水阀，76、开口，8、出水管，82、出水口，84、出水阀，86、出水分析仪，88、开口，9、排水管，92、排水口，94、排水阀，96、排水分析仪。
【具体实施方式】
[0024]下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
[0025]如图1-3所示，一种纤维束过滤器，包括容器2以及设置在容器2腔体内的滤芯，滤芯为由若干沿高度方向延伸的纤维42所并列排布而成的纤维束4。容器2中设有螺旋状的水流通道62，且螺旋方向垂直于纤维束4的延伸方向，水流通道62由隔板6构成，且覆盖纤维束4在延伸方向的整个长度。容器2上还设有一进水口 72和一出水口 82、且分别连通水流通道62沿螺旋方向的两端，同时进水口 72连通水流通道62的位置在水流通道62的上部，出水口 82连通水流通道62的位置在水流通道62的下部。
[0026]具体的，纤维42为螺旋状立体弹性结构，在高度方向通过拉伸和挤压能调节纤维束4密度。纤维束4的下端相对于容器2固定，上端固定在一活动板22上，活动板22能够在高度方向相对于容器2移动，并在适当的高度静止从而拉紧纤维束4。因此上端的外部机械力实现对纤维束4滤芯的竖向拉紧，规则排列，控制纤维42堆积密度，能够提高过滤精度。更具体的，纤维束4下端固定于一固定板24，活动板22为多孔活动板，且与固定板24平行，活动板22通过若干连杆26连接一气缸28，气缸28工作即可带动活动板22在高度方向上下移动。更具体的，螺旋状隔板6的下端密封固定于固定板24，活动板22上则设有与隔板6截面形状相适配的螺旋槽，活动板22通过螺旋槽垂直套设在隔板6上能够沿高度方向移动，且螺旋槽与隔板6之间也密封设计。因此，活动板22无论是向上运动拉紧纤维束4还是向下运动放松纤维束4都能够保持与隔板6的密封，防止隔板6与容器2的夹层中过水，提闻过滤效率。
[0027]具体的，水流通道62沿螺旋方向的两端分别为外端和内端，进水口 72连通水流通道62的外端，出水口 82连通水流通道62的内端，且进水口 72连通水流通道62的位置在水流通道62的顶部，出水口 82连通水流通道62的位置在水流通道62的底部。水流在水流通道62 —方面由螺旋的外端向内端运动，另一方面也在重力作用下向下流动。
[0028]容器2中具体设置一进水管7在底部，且进水管7—端伸出容器2形成进水口 72，另一端向内伸入容器2后向上延伸开口在水流通道62的顶部，并通过该开口 76与水流通道62外端相通。容器2中设置一出水管8在顶部，且出水管8 一端垂直于纤维束4高度方向伸出容器2形成出水口 82，另一端在水流通道62的内端以平行于纤维束4高度方向向下延伸、开口在水流通道62底部，形成开口 88。进水管7的开口 76与出水管8的开口 88流量相当，形成以二者连线为对角线的较大矩形面积的过水范围。容器2中还设置一排水管9在底部，且排水管9 一端伸出容器2形成排水口 92，另一端平行于纤维束4高度方向向上延伸，开口在出水管8开口 88的相应位置，与水流通道62相通。进水口 72、出水口 82以及排水口 92各自设有控制阀，且具体分别是进水阀74、出水阀84和排水阀94。另外，进水口72连通水流通道62的管路上、具体是进水管7上还设置有进气管5和进气管5的控制阀即进气阀54，以便在进水中通入气体，来对纤维束4进行气水合洗，提高清洗质量和效果。出水口 82处设置有一出水分析仪86，用于检测、分析出水管8中水质并传输分析数据。排水口 92处设置有一排水分析仪96，用于检测、分析排水管9中水质并传输分析数据。
[0029]本实施例的纤维束过滤器，还包括一控制器(未图示)，当上述各控制阀为自动阀门时，控制器能够根据出水分析仪86分析的出水水质情况调节控制阀的开度，选择进行过滤或清洗；根据排水分析仪96分析的排水水质情况调节控制阀的开度，选择继续清洗或停止清洗，从而能够自动控制过滤和清洗的进程，实现无人值守自动运行。
[0030]虽然上述实施例中，进水管7的开口 76在进水管7顶端，出水管8的开口 88在底端，但是，并不对本发明开口的位置和具体包括的水孔数构成限制，例如在进水管7和出水管8的侧部分别设置开口 76、88，只要存在高度差，两开口的连线同样能与纤维束方向成一定夹角，从而保证过滤面积。又如可以在进水管7侧部上设置沿高度方向等间隔排列的若干水孔从而构成连通水流通道的开口 76，使得进水可从各水孔同时到达滤芯的各轴向位置，保证充分利用纤维束的各个部位。也可以在进水管7和出水管8侧部分别设置沿高度方向排列的流量不等的水孔从而构成各自连通水流通道的开口，只要等流量的开口在螺旋状隔板6展开的对角位置，则既能保证滤芯各轴向位置都能过水从而被充分利用，又可保证过滤面积。具体的，进水管7和出水管8的侧部分别排列多个水孔时，通过水孔孔径或排列密度，控制各自所构成开口的流量大小。另外当进水管底部设置水孔作为连通水流通道的开口 76的至少一部分时，进水从容器底部向上流动，有利于充分排出水流通道中的空气，提高过滤效率和增强过滤效果。
[0031]下面通过介绍上述实施例纤维束过滤器的使用方法来说明本发明过滤器的使用方法，具体包括如下步骤:
气缸28通过连杆26控制活动板22上升，使之拉紧纤维束4，关闭进气阀54和排水阀94，打开进水阀74，开始对容器2进水，水在容器2中沿螺旋状的水流通道62流动，一方面在与纤维束4高度垂直的方向运动，另一方面平行于纤维束4高度方向运动，最后经过出水阀84流出。过滤运行时，在水力作用下，纤维束4顺水流方向空隙由大逐渐变小，纤维42密度变大，形成理想的过滤层面。
[0032]当运行一段时间后，由于纤维束4吸附达到饱和状态，出水分析仪86检测到出水指标超标，此时控制器会关闭出水阀84，同时打开进气阀54和排水阀94，冲洗过程中进气阀54和进水阀74交替打开，排水阀94也处于打开或关闭或有一定开度的状态，通过反复多次的气洗、水洗，纤维束4滤芯中的杂质会通过排水口 92全部排出。
[0033]当冲洗进行一段时间后，排水分析仪96检测到排水指标与进水一样时，传送信息予控制器，控制器关闭进气阀54、进水阀74和排水阀94，冲洗结束。
[0034]需要说明的是，本发明所用控制器可选用本行业通用的结构，具体的，实施例中发明人选用西门子公司生产的牌号37-200 (3^226⑶的控制器。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种纤维束过滤器，包括容器以及设置在容器腔体内的滤芯，所述滤芯为由若干沿高度方向延伸的纤维所并列排布而成的纤维束，其特征是，所述容器中设有螺旋状的水流通道，水流通道由隔板构成，且螺旋方向垂直于纤维束的延伸方向，一进水管和一出水管均设于所述容器，且分别设置开口连通所述水流通道，进水管的所述开口和出水管的所述开口分别设于水流通道沿螺旋方向的两端，且至少具有一对等流量的分别位于进水管和出水管的所述开口高度差异设置。
2.根据权利要求1所述的一种纤维束过滤器，其特征是，所述进水管上至少设有连通水流通道底部的所述开口。
3.根据权利要求1所述的一种纤维束过滤器，其特征是，所述进水管上设置沿高度方向等间隔排列的若干水孔连通所述水流通道。
4.根据权利要求1所述的一种纤维束过滤器，其特征是，所述水流通道还连通一排水口，所述进水管、出水管以及排水口分别设置有控制阀，且所述出水管上还设置有一出水分析仪，所述排水口处还设置一排水分析仪。
5.根据权利要求4所述的一种纤维束过滤器，其特征是，所述进水管上还设置有进气管，进气管上也设置有所述控制阀。
6.根据权利要求5所述的一种纤维束过滤器，其特征是，还包括一控制器，且所述控制阀为自动阀门，控制器能够根据出水分析仪以及排水分析仪检测的水质数据调整控制阀的开闭及开度。
7.根据权利要求1所述的一种纤维束过滤器，其特征是，所述纤维束的下端相对于容器固定，上端固定在一活动板上，所述活动板能够在高度方向相对于容器移动，并在适当的高度静止从而拉紧或者放松纤维束。
8.根据权利要求7所述的一种纤维束过滤器，其特征是，所述水流通道由隔板螺旋围合而成，且所述活动板上设有与隔板形状相适配的螺旋槽，活动板能够通过所述螺旋槽垂直套设在隔板上沿高度方向移动，所述螺旋槽与隔板之间密封。
9.根据权利要求5所述的一种纤维束过滤器的使用方法，其特征是，包括如下步骤: a、固定纤维束两端，关闭进气管控制阀和排水口的控制阀，打开进水管的控制阀，开始对容器进水，水在容器中沿螺旋状的水流通道流动，一方面在与纤维束高度垂直的方向运动，另一方面平行于纤维束高度方向运动，最后经过出水管的控制阀流出； b、当运行一段时间后，纤维束吸附达到饱和状态，关闭出水管控制阀，同时打开进气管控制阀和排水口控制阀，冲洗过程中进气管控制阀和进水管控制阀交替打开，排水口控制阀也处于打开或关闭或有一定开度的状态，通过反复多次的气洗、水洗，纤维束滤芯中的杂质会通过排水口全部排出。
10.根据权利要求9所述的一种纤维束过滤器的使用方法，其特征是，所述纤维束过滤器还包括一控制器，控制器能够根据出水分析仪及排水分析仪检测的水质数据控制作为自动阀门的各控制阀的开闭以及开度；当出水分析仪分析所检测的水指标超标，控制器会自动关闭出水管控制阀，同时打开进气管控制阀和排水口控制阀，冲洗过程中进气管控制阀和进水管控制阀交替打开，排水口控制阀也处于打开或关闭或有一定开度的状态，通过反复多次的气洗、水洗，纤维束滤料中的杂质会通过排水口全部排出，当排水分析仪分析所检测的排水指标与进水相当时，控制器会控制阀门停止清洗过程，此时，重新打开出水口控制 阀，重新进入运行状态。
【文档编号】B01D24/46GK104307221SQ201410607473
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年11月3日 优先权日:2014年11月3日
【发明者】陈诗弢, 刘建辉, 吴雷, 黄玲玲 申请人:乾通环境科技(苏州)有限公司, 杭州富阳博纳水净化设备有限公司