一種用於深度水處理的管道過濾器的製作方法

2024-03-25 22:00:05 1

本發明涉及一種管道過濾器，屬於環保技術領域，具體涉及一種用於深度水處理的管道過濾器。

背景技術：

現有的普通機械過濾器比較笨重，拆卸不便。並且，由於機械過濾器使用的大部分是石英砂、無煙煤、卵石層等傳統濾料，因而普遍存在過濾精度偏低的問題，基本無法滿足微米級以下的過濾需求。例如，授權實施例專利cn203736915u中涉及的一種機械過濾器的主體結構與傳統機械過濾器很相似，使用的濾料也是傳統的石英砂、無煙煤、卵石層以及錳礦等；再例如授權實施例專利cn205307970u中涉及的一種機械過濾器的主體結構設計是在使用傳統濾料的前提下進行的，儘管結構細節上有創新，但是主體結構仍然擺脫不了傳統過濾器的缺點。

除了機械過濾外，反滲透也是汙水處理的新方向。但是採用反滲透等膜技術成本偏高，而且工作效率偏低。

技術實現要素：

本發明主要目的是解決現有技術所存在的機械過濾器精度偏低等技術問題，提供了一種用於深度水處理的管道過濾器。該管道過濾器採用纖維素微球作為濾料，並設置了相應的用於容置濾料的腔體，能顯著提高過濾精度，並且降低了成本。

本發明還有一目的是解決現有機械過濾器所存在的比較笨重，拆卸不便等技術問題，提供了一種用於深度水處理的管道過濾器。該過濾器及過濾方法採用管道式結構，沒有複雜的管線及內部結構，體積小，尺寸可以隨水處理現場情況隨機調整，使用方便。

本發明的上述技術問題主要是通過下述技術方案得以解決的：

一種用於深度水處理的高精度管道過濾器，包括：帶有進水口和出水口的腔體，所述腔體上設置有用於向腔體內部投放濾料的濾料投放口以及與腔體內部相連的衝洗入口，所述進水口及出水口設置帶透水帽的布水板；並且，所用濾料為各種功能化的纖維素微球。

優選的，上述的一種用於深度水處理的高精度管道過濾器，所述濾料投放口配有盲板法蘭。

優選的，上述的一種用於深度水處理的高精度管道過濾器，衝洗入口配有衝洗入口法蘭，並且與腔體內部設置的衝洗管和篩管連接。

優選的，上述的一種用於深度水處理的高精度管道過濾器，所述腔體內部沿軸向設置篩管，所述篩管與衝洗入口相連。

優選的，上述的一種用於深度水處理的高精度管道過濾器，所述腔體為一管道結構，所述管道結構兩端設置有管道連接法蘭，所述進水口和出水口分別設置於管道的兩端。

優選的，上述的一種用於深度水處理的高精度管道過濾器，所述纖維素微球是具有彈性，耐酸鹼的微球；其直徑為2mm～10mm，比表面積為80～200m2/g，含水率為80％～99％。

優選的，上述的一種用於深度水處理的高精度管道過濾器，所述纖維素微球的製備工藝為：

溶液製作步驟，將纖維素在-15～-10℃條件下，溶解於鹼性水溶液中形成纖維素質量分數為1％～10％的纖維素溶液；

微球擠出步驟，將上述溶液以液滴形式擠到任意鹽水或者稀酸溶液中靜置形成微球；

鹼性去除步驟，用ph為中性的水浸泡洗滌微球多次，直到水的ph恢復中性。

優選的，上述的一種用於深度水處理的高精度管道過濾器，所述溶液製作步驟中，向纖維素溶液中混入高分子吸附材料和/或無機吸附劑材料。

優選的，上述的一種用於深度水處理的高精度管道過濾器，所述吸附材料包括殼聚糖、腐植酸、活性炭、金屬氧化物微納米粒子中。

因此，從上述方案可知，本發明涉及的過濾器是基於新型濾料的基本特徵來設計的，從結構上講，該過濾器相較於傳統的機械過濾器具有以下幾個明顯優勢：

1.體積小，例如同等處理量(40-50m3/h)的機械過濾器筒徑約為1600mm左右，而本過濾器的筒徑僅為273mm，相比之下，本過濾器重量縮減了6倍左右；

2.過濾器為管道式安裝，沒有複雜的管線及內部結構，故結構簡單，使用方便，且尺寸可以隨水處理現場情況隨機調整；

3.水頭損失極低，幾乎可以忽略，直接管道安裝，前端或者後端不需要設置緩存罐，因此不需要提升泵輸送至下一流程，可降低能耗及設備投資；

4.設備價格低廉，運行簡捷，性能突出，經濟耐用。

附圖說明

附圖1是本發明的結構示意圖；

附圖2是本發明的纖維素微球的示意圖，圖中纖維球的直徑大約為2～3mm。

圖中，1為進水口，2為變徑、3為dn250法蘭、4為透水冒、5為盲板法蘭、6為衝洗入口法蘭、7為填料口法蘭、8為布水板、9為篩管、10為衝洗管、11為筒體、12為纖維球填料。

具體實施方式

下面通過實施例，並結合附圖，對本發明的技術方案作進一步具體的說明。

實施例：

下面結合附圖1二維結構圖對本實施例的過濾器進行詳細描述。該設備主要由進水口1、變徑2、dn250法蘭3、透水冒4、盲板法蘭5、衝洗入口法蘭6、填料口法蘭7、布水板8、篩管9、衝洗管10、筒體11、纖維球填料12等部分組成。過濾器濾芯是通過以下方式實現的：按照所處置的汙水的特性以及各種微球的吸附特性，調整濾芯中各種纖維素微球所佔的質量百分比，混勻後直接填裝在本實施例設計的過濾器中，用於有深度過濾需求的水處理領域。

過濾器工作前，首先需要關閉進出水口閥門，再從帶有盲板法蘭5的投料口往料倉中投加纖維球填料12。濾芯被填填料滿並充滿水即可。濾芯填滿後封閉投料口盲板。當需要工作時，打開進出水閥門，汙水從進水口1進水，通過布水板8上的透水帽4進入料倉，汙水中微量的懸浮物、重金屬離子及其他汙染物，通過纖維素微球的充分吸附去除後，通過出水口布水板上的透水帽從出水口排出。

當纖維素微球吸附汙染物達到飽和狀態後，需要進行衝洗，衝洗時需先排出料倉中的水，關閉進出水口閥門，通過衝洗管10通入衝洗液，經過篩管9注滿過濾器腔體，浸泡一段時間後，打開出水口閥門，放出衝洗液，並用新鮮的自來水通過衝洗管10衝水，經過篩管9到腔體中衝洗數分鐘即可恢復濾芯的吸附活性。

本實施例的進出水口均可作為反洗入口。衝洗液優選質量分數為1％～20％的無機酸(鹽)或者有機酸(鹽)等溶液。在浸泡1～60min之後，放出過濾器內的液體，濾芯即可再次使用，濾芯內微球的循環使用次數為1～100次。

本實施例的纖維素微球優選直徑為2mm～10mm，比表面積為80～200m2/g，含水率為80％～99％，具有彈性，耐酸鹼的微球。

本實施例的纖維素微球製備方法為：將一定量的纖維素，在-15～-10℃條件下，溶解於鹼/尿素水溶液或者鹼/硫脲水溶液中形成纖維素質量分數為1％～10％的溶液，再將上述溶液通過機械擠出等手段，以液滴形式擠到任意鹽水或者稀酸溶液中，靜置後，取出微球，用ph為中性的自來水浸泡洗滌多次，直到自來水的ph恢復中性。

為了賦予纖維素微球多功能化，以纖維素微球為載體，本實施例在製備微球時，預先向上述纖維素溶液中混入粉末狀的各種高分子和/或無機吸附劑材料的一種或者多種，例如殼聚糖、腐植酸、活性炭、金屬氧化物微納米粒子等。

在深度水處理時，按照所處置水體中的各種汙染因子含量，以及所需要使用的各種纖維素微球針對不同汙染因子的飽和吸附容量qe，按照所處置的汙水的特性以及各種微球的吸附特性，調整濾芯中各種微球所佔的質量百分比，混勻後直接填裝在本發明設計的過濾器中即可使用，過濾精度為100～1000nm，使用溫度範圍為1～100℃；

本專利中使用的纖維素微球都是含有大量微納米孔洞結構的棉花小球，如果ss過高，就會容易堵塞孔洞；而後面衝洗步驟目的是為了活化已經飽和的材料，不僅限於衝洗掉汙泥，希望ss這一項能夠在前面權利要求書中體現出來，這樣也能突出「深度水處理」這個觀念。例如，當用於水體懸浮固體含量ss≤50mg/l的深度水處理。

下面給出本實施例涉及的過濾器的具體實施例。本實施例公開的一種低成本深度水處理的高精度管道過濾器長1102mm，主體直徑273mm，處理水量為40-50m3/h，主要由進水口(dn100)1、變徑(4〞×10〞)2、dn250法蘭3、透水冒4、盲板法蘭(dn250)5、衝洗入口法蘭(dn50)6、填料口法蘭(dn250)7、布水板8、篩管9、衝洗管10、筒體11、纖維球填料12等部分組成。

本實施例針對含cu2+(10mg/l)及cod(10mg/l)廢水深度處理問題示範過濾器濾芯的調配過程。濾芯材料通過選用兩種纖維素微球(殼聚糖/纖維素微球和活性炭/纖維素微球)調配質量百分比得到。殼聚糖/纖維素微球對cu2+的qe約為100mg/g，對cod的效果幾乎為零；而活性炭/纖維素微球對cod的qe約為100mg/g，而對cu2+的去除效果幾乎為零。則通過以下公式計算可得每小時處理廢水所需微球的質量：

式中m微球為所需微球的質量，q廢水為每小時廢水的流量，[c]0為cu2+或cod在廢水中的初始濃度，通過計算可得處理水量為40m3/h時，每小時需要消耗殼聚糖/纖維素微球和活性炭/纖維素微球各4kg，填料體積約8l，佔約30％過濾器容積。上述過濾器精度為100～1000nm，使用溫度範圍為5～100℃，微球直徑為2～3mm，耐酸鹼，有彈性，平均含水率為81％，比表面積約為90m2/g，造成的壓降小，易清洗，能循環使用10次以上。

本文中所描述的具體實施例僅僅是對本發明精神作舉例說明。本發明所屬技術領域的技術人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或採用類似的方式替代，但並不會偏離本發明的精神或者超越所附權利要求書所定義的範圍。