悬浮液澄清和过滤装置 |
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| 申请号 | CN201490001134.9 | 申请日 | 2014-05-30 | 公开(公告)号 | CN205999143U | 公开(公告)日 | 2017-03-08 |
| 申请人 | 恒誉国际(新加坡)私人有限公司; | 发明人 | 刘永言; 刘海燕; | ||||
| 摘要 | 本实用新型涉及一种悬浮液澄清和过滤装置，所述悬浮液澄清和过滤装置由旋液分离器、斜管沉降器、陶瓷 膜过滤 器及附属管路系统组成，其中，所述附属管路系统包括进料 泵 和 循环泵 ，悬浮液依次通过旋液分离器、斜管沉降器和陶瓷膜 过滤器 ，最后进入净液槽，完成整个液体 净化 过程。该装置将传统的旋液分离器、斜管沉降器和陶瓷膜元件有机组合，特别是将它们组成一个料液静压 力 传递的密封系统，泵的动力仅用于克服管路沿程阻力，料液静压力得到最充分利用，从而大大地减少泵动力消耗，实现节能目的。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种悬浮液澄清和过滤装置，所述悬浮液澄清和过滤装置由旋液分离器(4)、斜管沉降器(7)、陶瓷膜过滤器(12)及附属管路系统组成，其特征在于：所述附属管路系统包括进料泵(1)和循环泵(9)，所述旋液分离器(4)、所述斜管沉降器(7)和所述陶瓷膜过滤器(12)串联组合，悬浮液依次通过旋液分离器(4)、斜管沉降器(7)和陶瓷膜过滤器(12)，最后进入净液槽(15)，完成整个液体净化过程；所述旋液分离器(4)首先把大颗粒物沉降；所述斜管沉降器(7)的下部为布液区、锥体为污泥区，顶部为清液区，中部为斜管沉清区；所述陶瓷膜过滤器(12)内壁为极薄的氧化锆过滤层、外壁为高强度的氧化铝骨架层。 |
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| 说明书全文 | 悬浮液澄清和过滤装置技术领域背景技术[0003] 道尔顿澄清器：结构简单、占地大、沉清效率低、效果差； [0004] 砂滤器：结构简单、效率高，但过滤精度不高，需定期返洗，不能连续运行； [0005] 旋液分离器：结构简单、效率高、但只能分离较粗颗粒； [0006] 斜管沉降器：结构稍复杂、效率高、占地少、连续运行、但沉清精度不够； [0008] 陶瓷膜过滤器：是近十多年来新开发的膜过滤器，属错流过滤，过滤膜是氧化锆烧结而成，膜厚仅2～3μm，微孔径仅0.05μm，基体为α－Al2O3高温烧结而成，机械强度高、耐磨、分离精度高、工作压力高达3～6kg/cm2，通量大，返洗少，可长周期运行，但价格是上述过滤装置价格的 3～5倍，一次过滤率低(10～20％)，循环液流量大，动力消耗高，现广泛应用于化工、制药、食品、酿酒、水处理等行业。 [0010] 综合比较上述各种澄清、过滤方式的优缺点，本实用新型要解决的技术问题是：提供一种合理组合若干过滤设备，把它们各自的长处有机组合，组成一种应用范围广、过滤能力大、过滤精度高、系统内静压能得以利用、操作方便、能耗较低、投资性价比高的悬浮液澄清过滤装置。 [0011] 为解决上述技术问题，本实用新型装置由旋液分离器、斜管沉降器和陶瓷膜过滤器组成。悬浮液由进料泵打入进液管，料液沿切向方向进入旋液分离器，除去小颗粒物，分离后的粗清液进入斜管沉降器，旋液分离器分出较粗颗粒物落入旋液器下部锥斗区域，适时通过排渣阀排出；旋液分离器上方分离粗清液经料液管进入斜管沉降器下部，液体向上经过斜管和清液管，沉降的渣泥由排渣阀排出，澄清后的清液经清液管进入陶瓷膜过滤器。 [0012] 根据本实用新型，提供了一种悬浮液澄清和过滤装置，所述悬浮液澄清和过滤装置由旋液分离器、斜管沉降器、陶瓷膜过滤器及附属管路系统组成，其中，所述附属管路系统包括进料泵和循环泵，所述旋液分离器、所述斜管沉降器和所述陶瓷膜过滤器串联组合，悬浮液依次通过旋液分离器、斜管沉降器和陶瓷膜过滤器，最后进入净液槽，完成整个液体净化过程；所述旋液分离器首先把大颗粒物沉降；所述斜管沉降器的下部为布液区、锥体为污泥区，顶部为清液区，中部为斜管沉清区；所述陶瓷膜过滤器内壁为极薄的氧化锆过滤层、外壁为高强度的氧化铝骨架层。 [0013] 进一步地，所述悬浮液由进料泵通过进液管，沿切向方向送入旋液分离器；分离出渣料进入锥斗沉淀区域，渣料由排渣阀排除；旋液分离器上 方分离液经料液管进入斜管沉降器下部；液体向上经过斜管将细微粒沉降成渣泥；渣泥由排渣阀排出；澄清后的清液经清液管进入陶瓷膜过滤器。 [0014] 进一步地，在系统运行状态下，所述陶瓷膜过滤器出口浓缩液占进液量的80％～90％，通过循环泵、经循环液管、与来自旋液分离器的料液混合，并与料液一起进入斜管沉降器，进行沉降、澄清；从陶瓷膜过滤器透过的净化液，经净液管靠自身静压流进净液槽；排气管道及排气阀设置在清液管上。 [0015] 进一步地，所述斜管沉降器为密闭容器，工作压力为2kg/cm2～2.3kg/cm2，当陶瓷膜过滤器的过滤膜两侧的压差小于1kg/cm2时，净液槽的液面高于地面9m～11m。 [0016] 斜管沉降器的下部为布液区、锥体为污泥区，顶部为清液区，中部为斜管沉清区。斜管长为1m，倾角60°，高度约0.866m，相邻斜管的间距为b(用户选定)，则地心重力方向的斜管距离L＝b/cos60°＝2b。根据斯托克斯定律，颗粒的沉降速度Ws＝d2(rs－r)/18μ(m/s)。式中：d为颗粒直径(m)、rs为粒子重度(kg/m3)、r为清液重度(kg/m3)、μ为清液粘度(厘泊/9810)。 [0017] 在工程实践中，一般都按经验数据作设计依据，即斜管通道流量取9～11m3/m2·H，则清液上升速度约W＝2.5～3mm/s，斜管管径取25～50mm，管长1～1.2m，倾角60°。然后按处理料液量v计算需要的斜管尺寸或体积。若取清液上升速度为2.5mm/s，则沉降的粒子直径最大值为d＝(2.5×10－3×18μ/γs－γ)0.5。 [0018] 此装置属于一级二段循环式工艺流程，来自斜管沉降器的清液进入陶瓷膜过滤器，陶瓷膜过滤器浓缩液约占进液量的80～90％，浓缩液通过循环泵经循环液管重返斜管沉降器，与来自旋液分离器的料液混合，一起进入斜管沉降器进行沉降、澄清；陶瓷膜过滤器的净化液经净液管流入净液槽，在清液管上设置排气阀。在常规工艺中，动力消耗高于终端型的管式 过滤器，但本装置把整个系统密闭，使其压力能得以充分利用，从而能量消耗低于传统的敞口式工艺流程。 [0019] 陶瓷膜过滤器管内壁为极薄的氧化锆过滤层、外壁为高强度的氧化铝骨架层，膜管内外有1kg/cm2的压力差，从上口进入的原液，靠此压力差渗过陶瓷膜微孔，流至管外，得到净化清液。其膜壁的通量率约为进液量的10～20％，从陶瓷膜过滤器下口流出的液体因微粒浓度有所上升而被称为浓缩液，膜管内维持较高的流速2.5m/s以上，以冲刷掉富集于膜上的微粒，防止膜通量降低。由于密闭的斜管沉降器出液口有约2kg/cm2压力，在陶瓷膜璧两侧约有1kg/cm2压力差，流出过滤膜的净化液尚有1kg/cm2压力，靠此静压把净化液压入高于地面约10米的净液槽。循环液加压泵提供的压头仅用于过滤液克服陶瓷膜管通道及管路沿程阻力，使系统内的静压能得到利用，减少了能耗。附图说明 [0020] 下面结合附图对本实用新型作进一步说明： [0021] 图1为本实用新型一种悬浮液澄清和过滤装置示意图。 具体实施方式[0022] 选用旋液分离器+斜管沉降器+陶瓷膜过滤器串联组合流程，要点如图1所示：旋液分离器4首先把大颗粒物沉降；斜管沉降器7再通过斜管8把中细颗粒物沉降；陶瓷膜过滤器12流出的净化液，在高液流量下，陶瓷膜壁上不易沉积微粒，始终保持极高的过滤通量，大大减少了陶瓷膜的返洗频数、动力消耗及过滤设备的整体投资。 [0023] 具体实施时，首先对进入澄清过滤的原料液进行固相、液相含量分析，如料液重度、固体颗粒含量(mg/l)、颗粒粒径大致组成比例，根据流量、固液比、出液比等参数，选择制造厂家型号合适的旋液分离器4以及管路 阀门；再按斜管沉降器7的一般技术要求，设计其斜管8的面积、材料、结构；最后选取膜壳和膜元件组成的陶瓷膜过滤器12。举例说明如下。 [0024] 悬浮液：粗盐水(含NaCl约300g/l)约50m3/h(小时)，经添加辅料(纯碱、氯化钡等)处理后，需进一步澄清过滤以除去各类脏物、泥沙。固形物约占重量的1.5％。粗盐水比重约1.20，工作时间约12h/天，即工作流量100m3/h。 [0025] 处理量：v＝100m3/h [0026] 旋液分离器4选取：山东某厂生产XLCS－100B旋液器，参数为：流量V＝50～60m3/h台，P进＝3kg/cm2，阻力降△P＝0.28kg/cm2，P出＝2.7kg/cm2。 [0027] 斜管沉降器7选取：斜管澄清能力取10m3/m2·h，斜管面积F投影＝100/10＝10m2，F实际＝F投影/0.866＝11.54m2，扣除管壁占的厚度，取13m2，尺寸为长4m×宽3.25m×斜管高1.2m，斜管为正六角形峰窝状，管径40mm，下部进水区高1m，锥体污泥区高1.5m，中部斜管高1.2×0.866＝1.04m，顶部清液区高1.2m，总高4.74m。斜管内清液流速w＝v/f＝100/3600×10＝ 2.78×10－3m/s＝2.78mm/s，清液区流速W＝100/3600×13＝2.14×10－3m/s＝2.14mm/s。斜管沉降器7壳体要忍受3.2kg/cm2的内压力，它制成密闭容器，阀13在开停车时排气或进气用，正常工作时，用于排放系统内不凝性气体。 [0028] 陶瓷膜过滤器12选取：陶瓷膜通量约0.5m3/h·m2，本方案二组膜元件的过滤率可达20％，即进入陶瓷膜过滤器的液流量为500m3/h，陶瓷膜的面积为200m2，每台过滤器膜面积为50m2，需4台陶瓷膜过滤器即可。 [0031] 过滤净液槽离地高度h：出陶瓷膜过滤器12净液尚有2.1kg/cm2压力，它可以将比重1.2的盐水(浓缩液)抬举17.5m，因此，盐水高位槽上口可离地17m的高位，节省动力。 |
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