專利名稱：一種模塊化過濾裝置及其使用方法和用途的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明屬于環(huán)境工程技術(shù)領域，具體涉及一種去除水中雜質(zhì)的過濾裝置，及其在環(huán)保與重金屬沉淀的應急處理等方面的應用。
背景技術(shù)：
近幾年，我國頻發(fā)重大環(huán)境污染突發(fā)事件，尤其是重金屬污染事件。例如2005年廣東北江鎘污染事件，2009年山東臨沂砷污染事件以及2010年紫金礦業(yè)銅污染事件等。這些污染事件對城市供水安全造成了嚴重威脅。一旦突發(fā)這些污染事故，對社會、經(jīng)濟、環(huán)境造成的危害是難以徹底恢復的。目前就重金屬而言，最快速有效的應急方法為沉淀法。但是該方法卻存在固液分離的難題，若不盡快將重金屬沉淀從水體中分離出來，其一方面易受到水體PH的影響以致已經(jīng)沉淀下來的重金屬又回到水體中，另一方面若沉積到河流底泥中將面臨清淤這一巨大的工程。由此可見，在重金屬沉淀之后實現(xiàn)快速過濾是應急處理中最為關(guān)鍵的一步。過濾可有效去除污水中雜質(zhì)，實現(xiàn)固液分離，并且利于后續(xù)處理工作。此外，洪水、地震等突發(fā)自然災害對水體水質(zhì)有一定的影響，也面臨水中雜質(zhì)的快速去除，其中以濁度及金屬離子為主。有研究表明洪災使懸浮物質(zhì)增加、降低了水體透明度(盛建明，費至良，葛家春.洪災對湖泊生態(tài)環(huán)境的影響.南京林業(yè)大學學報，2000，M 112 115)，并且對水質(zhì)影響帶來重金屬離子的“滯后效應”(羅獻寶，文軍，駱東奇等.洪水脅迫因子對千島湖水質(zhì)的影響與風險評價研究.中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學報，2006，14 (3) :118 121)。有抽樣調(diào)查顯示地震后水質(zhì)不合格指標中濁度占比重較大，且存在鐵錳超標的現(xiàn)象 (陳志，岳蘊瑤，張婷等.地震后江油市水源水檢測結(jié)果分析.預防醫(yī)學情報雜志，2009， 25(9) 734 735)。過濾是一種行之有效的凈化水質(zhì)方法。在過濾技術(shù)中，傳統(tǒng)的過濾器為裝填濾料的直筒圓柱，其中最為關(guān)鍵的是濾料的選擇。就濾料而言，可分為以表層過濾為主的濾料，例如濾布、濾網(wǎng)、燒結(jié)材料、粉體等；和以深層過濾為主的濾料，例如固體顆?；蚨汤w維。 (方圖南，潘元奇.過濾基礎的理論與進展.化工設備與防腐[J]. 2001. 3 :2-7)目前關(guān)于重金屬的過濾裝置一般針對微量重金屬溶液，所用濾料多為與重金屬離子發(fā)生物理化學反應的材料。例如CN201020131025.2專利公開了一種陶瓷濾芯過濾器，該過濾器針對飲用水采用活性炭和銅鋅合金陶瓷濾芯管，通過物理作用去除重金屬離子；CN200810089706. 4專利發(fā)明了一種具有吸附功能的離子交換材料，該材料對重金屬離子的吸附容量為2-17meq/ go而專門針對重金屬沉淀的過濾裝置則少之又少。過濾重金屬沉淀需要僅通過物理截留作用將其固定下來的濾料，并且該濾料能同時取得較好的過濾速度與過濾效果，以適應應急處理的要求。另外，在過濾過程中經(jīng)常發(fā)生的短流現(xiàn)象也影響過濾效果，為此也需要對過濾裝置進行改進，一方面能使之與濾料更好地結(jié)合，另一面也能避免短流現(xiàn)象。

發(fā)明內(nèi)容
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本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種模塊化過濾裝置，這種模塊化過濾裝置可較好解決過濾速度與過濾效果的矛盾以及過濾過程中短流的問題。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明可采取下述技術(shù)方案本發(fā)明所述的模塊化過濾裝置由承水模塊(1)、過濾模塊O)、出水模塊(3)以及復合濾芯(4)構(gòu)成。具體構(gòu)件及連接方式承水模塊頂端為布水器(5)、上端為進水承水層 (6)、靠近底端為濾芯壓實卡栓(7)、最底端為外嵌合層(8)。過濾模塊上端為內(nèi)嵌合層(9)、 中間為濾芯承托壓實部件(10)、下端為外嵌合層(8)。濾芯承托壓實部件(10)由濾芯承托卡栓(11)和濾芯壓實卡栓(7)合二為一。過濾出水模塊(3)由內(nèi)嵌合層(9)、濾芯承托卡栓(11)、出水承水層(1 以及過濾出水口(1 組成。各模塊之間即由內(nèi)外嵌合層嵌合組裝成一體。復合濾芯(4)填充于內(nèi)外嵌合層所形成的內(nèi)腔。復合濾芯由表層過濾材料及深層過濾材料機械縫合而成，縫合線(14)恰與濾芯承托壓實部件卡栓內(nèi)側(cè)重合。復合濾芯表層過濾材料為聚丙烯(PP)濾布(15)，該材質(zhì)幾乎不吸濕，且耐酸堿以及一般有機溶劑。深層過濾材料為粘膠短纖維(16)，密度為1. 50 1. 52g/cm3。濾芯形狀與大小與過濾器內(nèi)腔相匹配(如圓形、方形等)。該裝置使用時在過濾出水模塊濾芯承托卡栓處放置一個復合濾芯，然后嵌合過濾模塊，再將第二個復合濾芯放置于另一過濾模塊承托卡栓處，隨后再嵌合過濾模塊。如此層層嵌合壓實濾芯，可靈活組合，直至所需要的過濾模塊數(shù)目。最后嵌合承水模塊。該裝置為下向流式，待過濾液由過濾裝置上端即承水層流入，并由過濾裝置下端即過濾出水口流出。該裝置針對不同的處理對象，可靈活調(diào)整過濾模塊，如對于重金屬沉淀過濾，根據(jù)重金屬屬性及濃度不同一般采取二至五個過濾模塊，對于一般懸浮物(如泥砂等)采用三至四個過濾模塊，對于污水生物處理中固體懸浮物SS深度處理一般采用三個過濾模塊。對重金屬銅沉淀進行過濾時，在pH = 8. 5、表面水力負荷為2. 36m3/(m2 -h)的條件下，重金屬銅溶液初始濃度低于200mg/L采用4層過濾模塊；初始濃度為200mg/L 500mg/ L采用5層過濾模塊；對重金屬鉛沉淀進行過濾，在pH = 9. 5、表面水力負荷為2. 36m3/ (m2 · h)的條件下，重金屬鉛溶液初始濃度低于250mg/L采用2層過濾模塊，在pH = 9. 5、 表面水力負荷為4. 72m3/ (m2 · h)的條件下，重金屬鉛溶液初始濃度低于250mg/L采用3層過濾模塊；對重金屬鎘沉淀進行過濾，在PH = 10. 5、表面水力負荷為2. 36m3/(m2 · h)的條件下，重金屬鎘溶液初始濃度低于250mg/L采用2層過濾模塊，在pH = 10. 5、表面水力負荷為4. 72m3/ (m2 -h)的條件下，重金屬鎘溶液初始濃度低于150mg/L采用2層過濾模塊，在表面水力負荷為2. 36m3/(m2 -h)的條件下，高嶺土懸浮液初始濁度為565度，采用4層過濾模塊。本發(fā)明彌補了現(xiàn)有裝置的不足，它的推廣和應用能達到極好的應急過濾效果，該模塊化過濾裝置優(yōu)點如下該過濾裝置采用模塊化設計，便于批量生產(chǎn)，易于拆卸、組裝、運輸，使用靈活，可根據(jù)實際情況調(diào)節(jié)過濾模塊數(shù)量，易于管理；該模塊化過濾裝置嵌層式設計在于通過復合濾芯縫合線將過濾材料主體部分緊密結(jié)合于內(nèi)外嵌合層的濾芯填裝腔內(nèi)，因而可有效避免短流。該模塊化過濾裝置所使用的濾芯將表層過濾與深層過濾結(jié)合起來，因此能同時取得較好的過濾速度與過濾效果，并且該濾料簡單易得、便于制作；
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該模塊化過濾裝置可不需配置專門反沖洗設施，模塊化的設計便于及時更換，而更換下來的模塊可另外進行清洗，使得操作簡單、省時。


圖1為模塊化過濾裝置剖面圖。其中(1)為承水模塊、O)為過濾模塊、(3)為出水模塊、⑷為復合濾芯、(5)為布水器、(13)為出水口。圖2為模塊化過濾裝置承水模塊剖面圖。其中(6)為進水承水層、(7)為濾芯壓實卡栓、(8)為外嵌合層。圖3為模塊化過濾裝置過濾模塊剖面圖。其中⑶為外嵌合層、(9)為內(nèi)嵌合層、 (10)為濾芯承托壓實部件。圖4為模塊化過濾裝置過濾出水模塊剖面圖。其中(9)為內(nèi)嵌合層、(11)為濾芯承托卡栓、(12)出水承水層、(13)出水口。圖5為復合濾芯俯視圖。其中(14)為縫合線。圖6為復合濾芯剖面圖。其中(14)為縫合線、(15)為聚丙烯濾布、(16)為粘膠短纖維。
具體實施例方式實施例1 模塊化過濾裝置模塊化過濾裝置如圖1所示，有機玻璃材質(zhì)，其內(nèi)徑為180mm、承水模塊高為 300mm、過濾模塊高為50mm、過濾出水模塊高150mm、出水口直徑為20mm。其中進水承水層高 270mm ；濾芯壓實卡栓上部高10mm、內(nèi)徑為155mm，下部高10mm、內(nèi)徑為180mm ；外嵌合層高度為10mm、內(nèi)徑為180mm ；內(nèi)嵌合層高度為10mm、內(nèi)徑為195mm ；濾芯承托壓實部件高30mm， 其內(nèi)徑尺寸同濾芯承托卡栓和濾芯壓實卡栓；出水承水層高100mm，內(nèi)徑為180mm。復合濾芯直徑與過濾裝置內(nèi)徑相同為180mm，厚度為30mm，其耐受pH為4 11。該模塊化過濾裝置可在表面負荷低于7. 08m3/(m2 · h)的條件下進行。實施例2 模塊化過濾裝置對重金屬銅沉淀的過濾在pH = 8. 5、表面水力負荷為2. 36m3/ (m2 -h)的條件下，重金屬銅溶液初始濃度分別為100mg/L、200mg/L、300mg/L、400mg/L、500mg/L，該裝置分別采用四個和五個過濾模塊進行過濾，每隔5min取樣并于過濾結(jié)束后取總濾液測定溶液中剩余重金屬含量，測定結(jié)果表明通過30min過濾，當采用合適數(shù)量的過濾模塊時重金屬沉淀去除率達90%以上。對于重金屬銅溶液初始濃度為100mg/L、200mg/L，采用四個過濾模塊時去除率分別為98. 69%, 95. 68%，對于重金屬銅溶液初始濃度為300mg/L、400mg/L、500mg/L采用五個過濾模塊時去除率分別為 99. 18%,92. 34%,90. 82%。表1四個過濾模塊對不同初始重金屬銅溶液沉淀過濾情況(pH = 8. 5、表面水力負荷為 2. 36m3/ (m2 · h))
權(quán)利要求
1.一種模塊化過濾裝置，其特征是由承水模塊(1)、過濾模塊O)、出水模塊(3)以及復合濾芯(4)構(gòu)成；承水模塊頂端為布水器( 、上端為進水承水層(6)、靠近底端為濾芯壓實卡栓(7)、最底端為外嵌合層(8)；過濾模塊上端為內(nèi)嵌合層(9)、中間為濾芯承托壓實部件(10)、下端為外嵌合層(8)，濾芯承托壓實部件(10)由濾芯承托卡栓(11)和濾芯壓實卡栓⑵合二為一；過濾出水模塊(3)由內(nèi)嵌合層(9)、濾芯承托卡栓(11)、出水承水層(12) 以及過濾出水口(1 組成；各模塊之間即由內(nèi)外嵌合層嵌合組裝成一體；復合濾芯(4)填充于內(nèi)外嵌合層所形成的內(nèi)腔。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種模塊化過濾裝置，其特征在于所述的復合濾芯由表層過濾材料及深層過濾材料機械縫合而成，縫合線(14)恰與濾芯承托壓實部件卡栓內(nèi)側(cè)重合；復合濾芯表層過濾材料為聚丙烯(PP)濾布(15)，該材質(zhì)幾乎不吸濕，且耐酸堿以及有機溶劑；深層過濾材料為粘膠短纖維(16)，密度為1. 50 1. 52g/cm3 ；濾芯形狀與大小與過濾器內(nèi)腔相匹配。
3.權(quán)利要求1所述的模塊化過濾裝置的用途，其特征是用于快速過濾水中雜質(zhì)以及廢水升級改造中SS的去除。
4.權(quán)利要求1所述的模塊化過濾裝置的使用方法，其特征是對重金屬沉淀過濾，采取二至五個過濾模塊，對懸浮物過濾采用三至四個過濾模塊，對污水生物處理中固體懸浮物 SS深度處理采用三個過濾模塊。
5.權(quán)利要求1所述的模塊化過濾裝置的使用方法，其特征是對重金屬銅沉淀進行過濾時，在PH = 8. 5、表面水力負荷為2. 36m3/(m2 · h)的條件下，重金屬銅溶液初始濃度低于 200mg/L采用4層過濾模塊；初始濃度為200mg/L 500mg/L采用5層過濾模塊；對重金屬鉛沉淀進行過濾，在PH = 9. 5、表面水力負荷為2. 36m3/(m2 · h)的條件下，重金屬鉛溶液初始濃度低于250mg/L采用2層過濾模塊，在pH = 9. 5、表面水力負荷為4. 72m3/(m2 · h)的條件下，重金屬鉛溶液初始濃度低于250mg/L采用3層過濾模塊；對重金屬鎘沉淀進行過濾，在PH = 10. 5、表面水力負荷為2. 36m3/(m2 · h)的條件下，重金屬鎘溶液初始濃度低于 250mg/L采用2層過濾模塊，在pH = 10. 5、表面水力負荷為4. 72m3/(m2 -h)的條件下，重金屬鎘溶液初始濃度低于150mg/L采用2層過濾模塊，在表面水力負荷為2. 36m3/(m2 · h)的條件下，高嶺土懸浮液初始濁度為565度，采用4層過濾模塊。
全文摘要
本發(fā)明屬于環(huán)境工程技術(shù)領域，具體涉及一種去除水中雜質(zhì)的過濾裝置，及其在環(huán)保與重金屬沉淀的應急處理等方面的應用。模塊化過濾裝置由承水模塊(1)、過濾模塊(2)、出水模塊(3)以及復合濾芯(4)構(gòu)成。該裝置用于快速過濾水中雜質(zhì)以及廢水升級改造中SS的去除，根據(jù)實際需要調(diào)節(jié)過濾模塊的數(shù)目，使用方便、靈活、應用范圍較廣，不需配置專門的反沖洗設備，方便及時更換、清洗。
文檔編號B01D37/00GK102389665SQ20111021540
公開日2012年3月28日 申請日期2011年7月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月29日
發(fā)明者李旭東, 楊陽, 謝翼飛, 譚周亮 申請人:中國科學院成都生物研究所