专利名称：可变体积的截污纳污固液分离装置及其方法
技术领域：
本发明涉及固液分离技术领域，尤其涉及一种可变体积的截污纳污深层过 滤固液分离装置及其方法。
背景技术：
固液分离是水处理过程中必不可少的工艺过程，给水领域主要以沉淀和深 层过滤为主，而污水处理过程中固液分离方法主要有重力沉淀、气浮分离等。 重力沉淀方法的具体应用就是沉淀池、初沉池等，其主要不足有(1)沉淀池固 液分离效率低；(2)出水中含有悬浮固体，出水水质不理想，而且容易出现污 泥膨胀、污泥上浮现象，致使出水水质不稳定；(3)水力停留时间长，需要很 大的占地面积。气浮分离出水SS浓度较高，能耗大，出水不稳定，且设备复杂。
水处理中的过滤技术可以追溯到1820年James Simpson设计的一种慢速砂 滤池，从此开创了深层过滤理论与技术的研究。经过近200年的发展，深层过 滤技术已经取得非常大的进步，体现深层过滤技术水平的关键指标主要有截污 容量、过滤速率、压降损失、反冲洗能耗，这几项指标的研究贯穿深层过滤技 术的发展过程，也取得了非常大的进步，截污容量最大能达20kg/m3，过滤速率 最高30m/h左右，压降损失大于lm/m，反冲洗水量占滤出水的1%左右，气、 水联合冲洗，气流强度30L/s.m2,水流强度4 8 L/s.m2，且冲洗时间需12分钟 左右。
影响深层过滤技术的主要因素是过滤介质，当前使用的过滤介质主要是不同 特性的颗粒过滤介质、纤维材料，两者各有优势，颗粒过滤介质反冲洗容易、过 滤整体性较好，但由于颗粒介质比表面积小，则过滤速率小，截污容量小。而纤 维过滤介质比表面积大、容密度小，则过滤速率大，截污容量大，但反冲洗困难， 截留颗粒容易堆积在过滤介质表面，压降损失较大，且纤维束损失严重。
而弹性可压縮网状颗粒过滤介质综合颗粒介质与纤维材料介质的优点，弹 性可压縮网状颗粒过滤介质的深层过滤技术具有过滤速率高、截污量大、反冲 洗容易的特点。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种可变体积的截污纳污固液 分离装置及其方法。
可变体积的截污纳污固液分离装置包括分离装置壳体、升降轴、压縮筛网、
过滤介质、布水器、进水管、反冲洗布气器、进气管、出水管、轴升降驱动装 置，在分离装置壳体底部设有布水器、反冲洗布气器，布水器与进水管相连接， 反冲洗布气器与进气管相连接，布水器和反冲洗布气器上部填充有过滤介质， 过滤介质顶部加压縮筛网，压縮筛网与升降轴下端相连接，升降轴上端与分离 装置壳体顶部的轴升降驱动装置相连接。
所述的过滤介质的填充高度为1 2m，填充的过滤介质为弹性可压縮的网 状颗粒，过滤介质密度为0.85 1.1g/cm3，过滤介质长度为10 30 mm，过滤介 质的孔隙率大于93%，过滤介质的孔径为0.5 1咖。反冲洗布气器通过的气流 强度为10 15L/s.m2。升降轴的有效升降高度为过滤介质填充高度的0.8 0.9 倍。压縮筛网的网孔为3 25目。
可变体积的截污纳污固液分离方法是欲分离的固一液混合物从下至上或者 从上至下流过被压縮至自然填充高度60% 90%的过滤介质，随着截留固相的增 加，轴升降驱动装置驱动升降轴，升降轴提升压縮筛网，过滤介质高度逐渐增 加，过滤介质高度达到自然填充高度的90%时提升压缩网至最高位置，过滤介 质完全被松开，同时从进气管充入反冲洗气体，通入气体10 15分钟，反冲洗 完毕，再降低压縮网压缩过滤介质重新进入过滤。
本发明具有的有益效果
1) 过滤速率快，最大能达到45m/h;
2) 截污量大，本发明的方法能实现过滤介质间的缝隙及介质颗粒间的双重 截留，且截留空间能随过滤的进行而增加，最大截污量能大于40kg/m3;
3) 压降损失小，采用的是可压縮的弹性网状颗粒，且随着过滤进行而调整 滤床体积，每米滤床的压降损失小于0.7m;
4) 反冲洗彻底，反冲洗水量小，采用气、水联合反冲少，反冲洗的时候滤 床体积膨胀，实现完全的流化"沸腾"，截留的颗粒物完全从介质孔隙间脱落出来 让水流带走；
5) 装置操作简单，可完全实现自动控制。
附图是可变体积的截污纳污固液分离装置结构示意图。
图中分离装置壳体l、升降轴2、压縮筛网3、过滤介质4、布水器5、进 水口6、反冲洗布气器7、进气口8、出水口9、轴升降驱动装置IO。
具体实施例方式
如图所示，可变体积的截污纳污固液分离装置包括分离装置壳体l、升降轴
2、压縮筛网3、过滤介质4、布水器5、进水管6、反冲洗布气器7、进气管8、 出水管9、轴升降驱动装置10，在分离装置壳体底部设有布水器5、反冲洗布气 器7，布水器5与进水管6相连接，反冲洗布气器7与进气管8相连接，布水器 5和反冲洗布气器7上部填充有过滤介质4，过滤介质4顶部加压縮筛网3，压 縮筛网3与升降轴2下端相连接，升降轴2上端与分离装置壳体顶部的轴升降 驱动装置10相连接。
所述的过滤介质4的填充高度为1 2m，填充的过滤介质为弹性可压縮的 网状颗粒，过滤介质密度为0.85 1.1g/cm3，过滤介质长度为10 30咖，过滤 介质的孔隙率大于93%，过滤介质的孔径为0.5 lmm。反冲洗布气器通过的气 流强度为10 15L/s.m2。升降轴的有效升降高度为过滤介质填充高度的0.8 0.9 倍。压縮筛网的网孔为3 25目。
可变体积的截污纳污固液分离方法是欲分离的固—液混合物从下至上或者 从上至下流过被压縮至自然填充高度60% 90%的过滤介质，随着截留固相的增 加，轴升降驱动装置驱动升降轴，升降轴提升压縮筛网，过滤介质高度逐渐增 加，过滤介质高度达到自然填充高度的90%时提升压縮网至最高位置，过滤介 质完全被松开，同时从进气管充入反冲洗气体，通入气体10 15分钟，反冲洗 完毕，再降低压縮网压縮过滤介质重新进入过滤。
工作时，轴升降驱动装置带动升降轴向下移动压縮筛网，压縮筛网压紧过 滤介质。欲分离的固一液混合物从进水口进入布水器，流体经过布水器均匀的 由下至上流过过滤介质，由于过滤介质是具有网状的颗粒，孔隙率大于93%, 且被压紧，则固相物被过滤介质截留下来。随着过滤介质截留固相物的增加， 过滤阻力增加，则驱动升降轴，提升压縮筛网，滤床空间增加，过滤介质的依 靠本身弹性膨胀，扩大过滤介质孔隙，固相物的纳污空间增大，压降降低，继 续过滤。如此不断的提升压縮筛网，逐步增加纳污空间，具有过滤精度高、压 降损失小、滤速高、纳污量大等优点。
当过滤介质高度膨胀至自然堆积高度的90%时，进入反冲洗。反冲洗时， 压縮筛网被提升至最高位置，过滤介质完全松开，呈悬浮态分布在液体中。此 时，从进气管通入反冲洗气体，反冲洗气体由布气器均匀进入液体中，带动液 体与过滤介质剧烈翻滚，在翻滚过程中，被截留的固相物从过滤介质的孔隙中 脱落重新进入液体中，被液流与气流带走，经过压縮筛网从出水管被排出。反 冲洗10 15分钟，关闭进气管，降低压縮筛网，重新进入过滤。
本发明的过滤装置壳体整体形状并不局限于圆柱形，而可以是各种形状。
这是因为本发明的过滤部件是由网状颗粒介质构成，过滤介质对于壳体形状没 有任何影响。
过滤介质是具有弹性的可压縮网状颗粒，颗粒孔隙率大于93%,孔径小于 lmm，颗粒堆积密度小于lg/cm3，具有此特性的过滤介质具有如下优点第一、 过滤孔径可改变，可根据过滤需要改变滤床体积，控制过滤精度与纳污量；第 二，过滤介质堆积密度小，不需要另设过滤介质的承托部件，同时，较小的反 冲洗气流就能实现介质的翻滚；第三，能实现滤床自动膨胀；第四，网状颗粒 具有颗粒本身与颗粒间间隙的双重截污纳污作用，增加滤床的截污纳污能力。
本发明的压缩筛网形状由壳体横截面决定，尺寸略小于横截面面积，便于 上下移动，压縮筛网具有网眼形状，以截住过滤介质，但水流能顺利通过，同 时必须具有一定的强度，可加从中心向四周发散的加强筋。
所述的轴驱动装置，主要驱动升降轴上下移动，可以是手动、气动、机动 中的一种。而升降轴主要带动压縮筛网移动，同时承担过滤介质传递给压縮筛 网的反作用力，升降轴的有效升降高度主要基于这样的考虑过滤介质的最大 压縮比60%左右，即升降轴需下降过滤介质填充高度的0.4倍左右，而反冲洗时， 便于过滤介质的翻滚，则空间放天1.5倍，因此，轴的有效升降高度应在过滤介 质自然填充高度0.8 0.9倍间。
本发明的布水器可以是圆环式或排管式布水器，主要控制水流的分布，使 流体均布的流过过滤介质，避免只是过滤介质的局部截留固体相，局部纳污， 降低滤床整体的截污能力与纳污量。
本发明的反冲洗布气器采用均布的穿孔管，主要控制气流均匀的进入液体 中，不出现液体的过于剧烈的翻滚。
实施例1
过滤器筒体内径230mm，滤床高度lm，过滤介质为边长10 mm的立方体，颗 粒孔隙率93%，孔直径0.8mm，采用下进水，上出水，进水SS为250mg/L左右， 过滤速率35m/h，刚开始滤床高度被压縮至0.6m，滤出水SS小于19mg/L，连续 过滤5小时后反冲洗，反冲洗气流强度15L/s.m2，反冲洗时间12分钟重新进入 过滤。
实施例2
过滤器筒体内径230mm，滤床高度1.5m,过滤介质为边长30 mm的立方体， 颗粒孔隙率95%，孔直径lmm，采用上进水，下出水，进水SS为150mg/L左右， 过滤速率45m/h，刚开始滤床高度被压縮至2m，滤出水SS小于20mg/L,连续过 滤8小时反冲洗，反冲洗气流强度10L/s.m2,反冲洗时间12分钟，再进入过滤。
权利要求
1、一种可变体积的截污纳污固液分离装置，其特征在于包括分离装置壳体(1)、升降轴(2)、压缩筛网(3)、过滤介质(4)、布水器(5)、进水管(6)、反冲洗布气器(7)、进气管(8)、出水管(9)、轴升降驱动装置(10)，在分离装置壳体底部设有布水器(5)、反冲洗布气器(7)，布水器(5)与进水管(6)相连接，反冲洗布气器(7)与进气管(8)相连接，布水器(5)和反冲洗布气器(7)上部填充有过滤介质(4)，过滤介质(4)顶部加压缩筛网(3)，压缩筛网(3)与升降轴(2)下端相连接，升降轴(2)上端与分离装置壳体顶部的轴升降驱动装置(10)相连接。
2、 根据权利要求1所述的一种可变体积的截污纳污固液分离装置，其特征 在于，所述的过滤介质4的填充高度为1 2m，填充的过滤介质为弹性可压縮 的网状颗粒，过滤介质密度为0.85 1.1g/cm3，过滤介质长度为10 30 mm，过 滤介质的孔隙率大于93%，过滤介质的孔径为0.5 1 imn。
3、 根据权利要求1所述的一种可变体积的截污纳污固液分离装置，其特征 在于，所述的反冲洗布气器通过的气流强度为10 15L/s.m2。
4、 根据权利要求1所述的一种可变体积的截污纳污固液分离装置，其特征 在于，所述升降轴的有效升降高度为过滤介质填充高度的0.8 0.9倍。
5、 根据权利要求1所述的一种可变体积的截污纳污固液分离装置，其特征 在于，所述压縮筛网的网孔为3 25目。
6、 —种使用如权利要求1所述装置的可变体积的截污纳污固液分离方法，其 特征在于，欲分离的固一液混合物从下至上或者从上至下流过被压縮至自然填 充高度60% 90%的过滤介质，随着截留固相的增加，轴升降驱动装置驱动升降 轴，升降轴提升压縮筛网，过滤介质高度逐渐增加，过滤介质高度达到自然填 充高度的90%时提升压縮网至最高位置，过滤介质完全被松开，同时从进气管 充入反冲洗气体，通入气体10 15分钟，反冲洗完毕，再降低压縮网压縮过滤 介质重新进入过滤。
全文摘要
本发明公开了一种可变体积的截污纳污固液分离装置及其方法。欲分离的固—液混合物从下至上或者从上至下流过被压缩至自然填充高度60％～90％的过滤介质，随着截留固相的增加，轴升降驱动装置驱动升降轴，升降轴提升压缩筛网，过滤介质高度逐渐增加，过滤介质高度达到自然填充高度的90％时提升压缩网至最高位置，过滤介质完全被松开，同时从进气管充入反冲洗气体，通入气体10～15分钟，反冲洗完毕，再降低压缩网压缩过滤介质重新进入过滤。本发明过滤速率快，最大能达到45m/h，截污量大；压降损失小；反冲洗彻底，反冲洗水量小；装置操作简单，可完全实现自动控制。
文档编号B01D24/02GK101337138SQ20081006349
公开日2009年1月7日 申请日期2008年8月12日 优先权日2008年8月12日
发明者仝武刚, 徐国华, 徐灏龙 申请人:浙江省环境保护科学设计研究院