专利名称：一种连续式纤维球过滤机及其过滤方法
技术领域：
本发明属于污水过滤技术领域，特别提供了一种连续纤维球过滤机及其过滤方法。
背景技术：
纤维球以纤维丝为原料用特殊工艺结扎而成。与用传统石英砂等刚性颗粒滤料构成的 滤床相比，用纤维球构成的滤床有下述特点-
纤维球过滤器是在容器内填装纤维球形成床层，由于纤维球个体较疏松，在床层中纤 维球之间的纤维丝可实现相互穿插，此时纤维球的个体特征己不重要，床层形成了一个整 体。在不加压力的床层中，纤维球受到的压力为过滤水流的流体阻力、纤维球自身的重力 以及截留悬浮物的重力之和(如果水流从上至下通过床层，该力在滤层中沿水流方向是依次 递增的).因纤维球具有一定弹性，在压力下滤层孔隙率和过滤孔径由大到小渐变分布，滤 料的比表面积由小到大渐变分布。这是一种过滤效率由低到高递增的理想过滤方式，直径 较大、容易滤除的悬浮物可被上层滤层截留，直径较小、不易滤除的悬浮物可被中层或下 层滤层截留。在整个滤层中，机械筛分和接触絮凝作用都得到充分发挥，从而实现较高的 滤速、截污容量和较好的出水水质。在受压的床层中，单位体积内的比表面积增多，空隙 率减低，空隙的尺寸变小，截留能力更强。
根据来水情况和出水水质要求不同，纤维球过滤器采用两种结构压紧式和非压紧式。
过滤器一般包括搅拌装置、滤料上拦截孔板、罐体、透水式压紧体、滤料下拦截孔 板、裙式支座、基础、滤料压紧装置、出水口、滤料、进水口。
压紧式过滤器过滤时，根据过滤精度和系统压差要求，调整压紧装置的压紧量，污水 由进水口进入，通过滤料上拦截孔板进入罐体后通过滤料得到过滤，滤料在水的作用下沉 积于滤料下拦截板，滤料依靠直接拦截、惯性拦截、表面吸附等机理去除水中的杂质，过 滤后的污水经过滤料下拦截板，由出水口排出。
当滤料污染到一定程度时，超过滤料的纳污量时，就要进行反冲洗。反冲洗时，压紧 装置升起透水式压紧体至预定高度，切换到反冲洗流程，出水口变为反冲洗水入口，进水 口变为反冲洗水出口，水流通过反冲洗水口自下而上与过滤相反的方向流经过滤器，同时 搅拌装置的桨叶不断旋转，使滤料上下翻转，进行反冲洗，污物从滤料上脱落进入水中， 由反冲洗水出口排除罐体外，流入污水池。反冲洗完毕后，切换到过滤流程，进入过滤状 态，进入下一个工作周期。
非压紧式过滤器在结构上取消了压紧装置，工作时除了没有压紧过程外，其余与压紧 式过滤器相同。
第三种结构设备由固定多孔板、活动孔板、纤维等组成。挤压装置分气囊式、人力、 机械三种。活动孔板可上下移动，过滤时使滤料顺水流方向孔隙由大逐渐变小，纤维密度 加大，其过滤过程既有纵向深层过滤，又有横向深层过滤，有效地提高过滤精度和过滤速 度。清洗时，使纤维达到疏松状态，同时采用气水合洗的方法，在气泡聚散和水力冲洗过 程中，纤维处于不断抖动状态，在向下水力和上升气泡的作用下使滤料再生。目前现有纤维球污水过滤技术存在以下不足因纤维球是呈辐射状球体，靠近球中心 部位的纤维密实，反冲洗时无法实现疏松，截留的污物难于彻底清除；
进口水质不同、出口水质要求不同时，是否压紧及压紧量不同不易控制；
不能连续处理，必须进行反冲洗，浪费时间；
不便于实施自动控制；
一般情况下可用原水进行反洗，耗水量为制水量的1-3%。 所以研制一种能解决上述问题实现连续过滤的纤维球过滤机具有重要意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种连续式纤维球过滤机及其过滤方法，在不停机进行反冲洗 的情况下实现过滤。
本发明的连续纤维球过滤机包括连续式纤维球过滤机主体、纤维球清洗系统、 纤维球回送系统；纤维球清洗系统的进料口焊接在连续式纤维球过滤机主体的下部， 纤维球回送系统的进料口要与纤维球清洗系统的出料口对齐，纤维球回送系统的卸料 器安装在连续式纤维球过滤机主体的上端面。
连续式纤维球过滤机主体包含纤维滤球、壳体、压紧输送螺旋机构、进出水装置 等；壳体上部为圆筒，下部为空心圆锥，二者焊接在一起。压紧输送螺旋机构用螺栓 安装在圆筒的上端面。进水装置焊接在压紧输送螺旋机构的螺旋叶片上部10-20厘米 处。出水装置焊接在空心圆锥的锥顶。纤维球作为滤料填充在壳体内。
纤维球清洗系统包括输送压榨气清螺旋输送机、水洗螺旋输送机；输送压榨气清 螺旋输送机的进料端外壳焊接在连续式纤维球过滤机主体的下部，出水装置的上面。 输送压榨气清螺旋输送机的出料口和水洗螺旋输送机的进料口要对正。
输送压榨气清螺旋输送机包括机壳、输送段螺旋、挤出污水段螺旋、气流清理段 螺旋、动力系统等；输送压榨气清螺旋输送机包括一体式机壳和装在机壳内的通轴。 气流清理段螺旋的螺距大于等于输送段螺旋叶片的螺距1. 1 2倍，输送段螺旋的螺 距大于等于挤出污水段螺旋的螺距L2 1.8倍。输送段螺旋叶片、挤出污水段螺旋 叶片、气流清理段螺旋叶片从进料端开始依次焊接在通轴上。动力系统安装在与进料 端相对那端的通轴上。输送段机壳上无孔，挤出污水段机壳上有小孔，孔径应保证让 水和滤渣通过，而被压縮的滤球不能通过，气流清理段机壳上有大孔，孔径应保证舒 展开的滤球不被气流吹出。脉动高压气流喷嘴用螺栓安装或焊接在气流清理段机壳 上，与机壳保持一定距离。
水洗螺旋输送机包括水洗螺旋输送机机壳、水洗输送螺旋、水洗螺旋输送机动力 系统；进出料装置和高压水喷头。水洗输送螺旋安装在水洗螺旋输送机机壳中，进出 料装置分别焊接在机壳两端，进料口向上开口，出料口向下开口，动力系统安装在出 料口一端的螺旋轴上，在中段机壳上开有通 L，高压水喷头用螺栓安装在中段机壳上。
纤维球回送系统包括风机、管路、卸料器等；卸料器用螺栓安装在连续式纤维球 过滤机主体的上端面，卸料器和风机之间用管路连接。纤维球回送系统的进料口和水洗螺旋输送机的出料口对正。
该纤维球连续式过滤机的按下述方式完成过滤污水自外部送入连续式过滤机内， 纤维球添加到机内。启动压紧输送机构和纤维球清理系统。纤维球被压紧输送螺旋压紧并 向下输送，污水进入纤维球组成的滤床，在初始阶段由于螺旋的搅动，过滤效果不明显。 污水继续下流，进入缓慢向下移动的被压紧滤层，开始被过滤，至底部被过滤的清水穿过 底部筛板被排出。纤维滤球在过滤中缓慢向下移动至底部，需清洗的滤球被输送压搾气清 螺旋输送机输送段螺旋送出过滤机外。在输送压榨气清螺旋输送机内，在压搾段由于螺距 縮小，纤维球被压缩，其中水和滤球上的部分滤渣被挤出，通过机壳上的孔，流出螺旋输 送机外。纤维球被继续前送，在脉冲气流冲洗阶段，螺旋螺距变大，纤维球舒展开，螺旋 翻转纤维球并接受脉动高压空气的清理，部分滤渣被空气吹出，通过机壳上的筛孔，排到 螺旋输送机外。滤球继续前进，落入水洗螺旋输送机的滤球在螺旋翻动下接受水流清洗， 洗净的滤球被纤维球回送系统送回过滤机内。
本发明的优点在于，过滤器具有独立的滤球清洗回送系统，可以实现连续过滤；增加 了脏污滤球压搾环节，在该环节滤球内大部分污水被挤出；增加了气流清理环节，在滤球 内污水被挤出的情况下，气流吹出的污泥更易于浓縮，因为其中的含水量显著减少；在压 搾和气流整理后，用气流再冲洗，更容易洗净滤球中心的密实部位；反冲洗的用水量减少； 调解压紧输送螺旋机构的转速和纤维球的供给量可以方便地调解滤床的压紧度；容易实现 自动控制。
图1为连续式纤维球过滤机原理图。其中，壳体1、压紧输送螺旋2、污水分布 管3、压紧输送螺旋电机4、压紧输送螺旋减速机构5、压紧输送螺旋轴6、机架7、 卸料器8、输送管9、脉动高压气流喷嘴IO、输送压榨气清螺旋输送机ll、高压水喷 头12、水洗螺旋输送机13、风机14、冲洗污水槽15、污泥槽16、挤出污水槽17、 出水管18、筛网19、纤维球20。
图2为输送压榨气清螺旋输送机原理图。其中，气流清理段机壳21、挤出污水段 机壳22、输送段螺旋23、挤出污水段螺旋24、气流清理段螺旋25、输送压榨气清螺 旋输送机动力系统26、纤维球出口27,机壳28，通轴29。
图3为水洗螺旋输送机原理图。其中，水洗螺旋输送机机壳30、水洗输送螺旋 31、纤维球进口32、水洗螺旋输送机动力系统33。
具体实施例方式
图1 图3为本发明的具体实施方式
。 实施例h
在图1中，机架7用螺栓安装在壳体1的上端面。压紧输送螺旋轴6用轴承座固定在 机架7上，与筒体l的中心线同心。压紧输送螺旋2焊接在压紧输送螺旋轴6上，螺旋不 少于两圈，螺旋总高度不大于壳体圆柱部分的五分之一，螺旋外径和壳体内表面之间的环 隙小于5mm，螺旋面上均布5mm的通孔。压紧输送螺旋电机4用螺双固定在机架7上。压紧输送螺旋减速机构5的主动轴和输出轴分别于分别与压紧输送螺旋电机4和压紧输送螺 旋轴6连接。
污水分布管3焊接在壳体1上。
卸料器8用螺栓固定在机架7上。输送管9用法兰盘分别于卸料器8和风机14连接。 在图2中，输送压搾气清螺旋输送机11的机壳和机壳1焊接在一起。脉动高压气 流喷嘴10用螺栓或焊接在气流清理段机壳21上。输送压榨气清螺旋输送机动力系统 26与输送压搾气清螺旋输送机11的通轴29连接。挤出污水槽17和污泥槽16与输送 压搾气清螺旋输送机11没有安装关系，但分别置于挤出污水段机壳22和气流清洗段 机壳21的下方。
各段螺距保持下述关系挤出污水段螺距〈输送段螺距〈气流清理段螺距。
挤出污水段机壳22上的孔径5-10mm;气流清理段机壳8-15ram。
在图3中，水洗螺旋输送机13与其它各装置无装配关系。但其纤维球进口 32与
输送压榨气清螺旋输送机11的纤维球出口 27对正。冲洗污水槽15置于水洗螺旋输
送机机壳28的孔区下部。水洗螺旋输送机动力系统33与水洗螺旋输送机13的水洗
输送螺旋31相连接。
实施例2:
在图1中，污水可以从下部进入，将污水分布管3安装在壳体1的圆锥和圆筒的连接 处，污水在向上浮动过程中得到过滤，清水从壳体l的上部溢出。
权利要求
1、一种连续式纤维球过滤机，包括连续式纤维球过滤机主体、纤维球清洗系统、纤维球回送系统；其特征在于，纤维球清洗系统的进料口焊接在连续式纤维球过滤机主体的下部，纤维球回送系统的进料口要与纤维球清洗系统的出料口对齐，纤维球回送系统的卸料器安装在连续式纤维球过滤机主体的上端面。
2、 按照权利要求1所述的连续式纤维球过滤机，其特征在于，连续 式纤维球过滤机主体包含纤维滤球(20)、壳体(1)、压紧输送螺旋机构(2)、进出水装置；壳体(1)上部为圆筒，下部为空心圆锥，二者焊接 在一起；压紧输送螺旋机构(2)用螺栓安装在圆筒的上端面，进水装置 焊接在压紧输送螺旋机构的螺旋叶片上部10-20厘米处，出水装置焊接 在空心圆锥的锥顶，纤维球作为滤料填充在壳体内。
3、 按照权利要求1所述的连续式纤维球过滤机，其特征在于，纤维 球清洗系统包括输送压榨气清螺旋输送机(4)、水洗螺旋输送机(13); 输送压榨气清螺旋输送机(4)的进料端外壳焊接在连续式纤维球过滤机 主体的下部，出水装置的上面；输送压搾气清螺旋输送机(4)的出料口 和水洗螺旋输送机(13)的进料口要对正。
4、 按照权利要求3所述的连续式纤维球过滤机，其特征在于，输送 压搾气清螺旋输送机(4)包括机壳(28)、输送段螺旋(23)、挤出污水 段螺旋(24)、气流清理段螺旋(25)、动力系统；输送压榨气清螺旋输 送机(4)包括机壳(28)和装在机壳内的通轴(29)，气流清理段螺旋 的螺距大于等于输送段螺旋叶片的螺距1.1 2倍，输送段螺旋的螺距大于 等于挤出污水段螺旋的螺距1.2 1.8倍；输送段螺旋叶片、挤出污水段 螺旋叶片、气流清理段螺旋叶片从进料端开始依次焊接在通轴(29)上; 动力系统安装在与进料端相对那端的通轴(29)上；输送段机壳上无孔， 挤出污水段机壳上有小孔，孔径应保证让水和滤渣通过，而被压縮的滤 球不能通过，气流清理段机壳上有大孔，孔径应保证舒展开的滤球不被 气流吹出；脉动高压气流喷嘴(10)用螺栓安装或焊接在气流清理段机 壳(21)上，与机壳保持一定距离。
5、 按照权利要求3所述的连续式纤维球过滤机，其特征在于，水洗螺旋输送机(13)包括水洗螺旋输送机机壳(30)、水洗输送螺旋(31)、 水洗螺旋输送机动力系统(33);进出料装置和高压水喷头(12)、水洗 输送螺旋(31)安装在水洗螺旋输送机机壳(30)中，进出料装置分别 焊接在水洗螺旋输送机机壳(30)两端，进料口向上开口，出料口向下 开口，动力系统安装在出料口一端的螺旋轴上，在中段机壳上开有通孔， 高压水喷头用螺栓安装在中段机壳上。
6、 按照权利要求1所述的连续式纤维球过滤机，其特征在于，纤维 球回送系统包括风机、管路、卸料器；卸料器(8)用螺栓安装在连续式 纤维球过滤机主体的上端面，卸料器(8)和风机之间用管路连接，纤维 球回送系统的进料口和水洗螺旋输送机的出料口对正。
7、 一种采用权利要求1所述连续纤维球过滤机过滤的方法，其特 征在于，污水自外部送入连续式过滤机内，纤维球添加到机内；启动压 紧输送机构和纤维球清理系统；纤维球被压紧输送螺旋压紧并向下输送， 污水进入纤维球组成的滤床；污水继续下流，进入缓慢向下移动的被压 紧滤层，开始被过滤，至底部被过滤的清水穿过底部筛板被排出；纤维 滤球在过滤中缓慢向下移动至底部，需清洗的滤球被输送压榨气清螺旋 输送机输送段螺旋送出过滤机外；其中水和滤球上的部分滤渣被挤出， 通过机壳上的孔，流出螺旋输送机外；纤维球被继续前送，在脉冲气流 冲洗阶段，螺旋螺距变大，纤维球舒展开，螺旋翻转纤维球并接受脉动 高压空气的清理，部分滤渣被空气吹出，通过机壳上的筛孔，排到螺旋 输送机外；滤球继续前进，落入水洗螺旋输送机的滤球在螺旋翻动下接 受水流清洗，洗净的滤球被纤维球回送系统送回过滤机内。
全文摘要
一种连续式纤维球过滤机及其过滤方法，属于污水过滤技术领域。连续式纤维球过滤机包括连续式纤维球过滤机主体、纤维球清洗系统、纤维球回送系统。纤维球清洗系统的进料口焊接在连续式纤维球过滤机主体的下部，纤维球回送系统的进料口要与纤维球清洗系统的出料口对齐，纤维球回送系统的卸料器安装在连续式纤维球过滤机主体的上端面。优点在于，过滤器具有独立的滤球清洗回送系统，可以实现连续过滤；增加了脏污滤球压榨环节，在该环节滤球内大部分污水被挤出；增加了气流清理环节，在滤球内污水被挤出的情况下，气流吹出的污泥更易于浓缩，在压榨和气流整理后，用气流进行冲洗，反冲洗的用水量减少；容易实现自动控制。
文档编号B01D24/12GK101306268SQ20081005717
公开日2008年11月19日 申请日期2008年1月30日 优先权日2008年1月30日
发明者白洪涛, 岚 邹 申请人:北京市农业机械研究所