申請(qǐng)日2015.11.08
公開(kāi)(公告)日2016.04.20
IPC分類號(hào)C02F9/08
摘要
一種砂巖地?zé)?A style="TEXT-DECORATION: none" href="http://www.northcarolinalenders.com/">水處理的多功能一體化過(guò)濾元件組合裝置，由殼體，漿液口，超聲波發(fā)生器接口，曝氣口，膜組件支撐，膜組件，布液管，進(jìn)液口，出液口，自動(dòng)排氣口，旋流子，中心管，匯液管，人孔，曝氣管，超聲波震板，支腿組成;其特征是：旋流、超聲、平板微孔陶瓷膜，三種過(guò)濾元件有效和巧妙聯(lián)接，滿足功能和規(guī)范要求使用旋流、超聲和陶瓷膜版的攔截，一體化實(shí)現(xiàn)地?zé)崴腥芙鈿夂颓秩霘怏w的分離，在高濃度的氯離子環(huán)境中攔截對(duì)環(huán)境有害的固體顆粒物，新開(kāi)發(fā)的折疊膜濾芯，超大的過(guò)濾面積，相同的過(guò)濾面積下，過(guò)濾器體積更小，對(duì)場(chǎng)地要求小，折疊膜濾芯的安裝方便，對(duì)維護(hù)空間的要求大大降低，更適合用戶的操作現(xiàn)場(chǎng)需求。
權(quán)利要求書(shū)
1.一種砂巖地?zé)崴幚淼亩喙δ芤惑w化過(guò)濾元件組合裝置，是由殼體(1)，漿液口(2)，超聲波發(fā)生器接口(3)，曝氣口(4)，膜組件支撐(5)，膜組件(6)，布液管(7)，進(jìn)液口(8)，出液口(9)，自動(dòng)排氣口(10)，旋流子(11)，中心管(12)，匯液管(13)，人孔(14)，曝氣管(15)，超聲波震板(16)，支腿(17)組成;其特征在于：漿液口(2)、超聲波發(fā)生器接口(3)、曝氣口(4)、進(jìn)液口(8)、出液口(9)、自動(dòng)排氣口(10)、人孔(14)、支腿(17)與殼體(1)焊接在殼體(1)外部，膜組件支撐(5)與殼體(1)焊接連接在殼體(1)內(nèi)部，中心管(12)與匯液管(13)螺紋接口連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種砂巖地?zé)崴幚淼亩喙δ芤惑w化過(guò)濾元件組合裝置，其特征在于:中心管(12)與出液口(9)用法蘭螺栓連接，布液管(7)與進(jìn)液口(8)的內(nèi)部接管焊接連接，旋流子(11)與布液管(7)的支管口法蘭連接，曝氣口(4)的內(nèi)部接管與曝氣管(15)焊接連接，超聲波震板(16)的電纜經(jīng)超聲波發(fā)生器接口(3)穿出殼體(1)，采用經(jīng)兩側(cè)法蘭及壓蓋加壓夾持的水密封件，超聲波震板(16)可經(jīng)人孔(14)拆卸。
說(shuō)明書(shū)
砂巖地?zé)崴幚淼亩喙δ芤惑w化過(guò)濾元件組合裝置
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明用于地?zé)峥碧健⒌厍蚧瘜W(xué)、環(huán)保、等行業(yè)的分離，涉及一種脫氣、除雜、除油一體化裝置，尤其是一種針對(duì)砂巖地?zé)嵛菜毓嘞到y(tǒng)應(yīng)用、采用超聲波附加旋流脫氣、并耦合平板陶瓷膜過(guò)濾除雜、除油多功能一體化的裝置及方法，具體說(shuō)是一種砂巖地?zé)崴幚淼亩喙δ芤惑w化過(guò)濾元件組合裝置，屬于過(guò)濾、分離技術(shù)創(chuàng)新領(lǐng)域。
背景技術(shù)
在地?zé)崮軕?yīng)用中，先將地?zé)崴ㄟ^(guò)生產(chǎn)井提升到地面，提取熱能以后，再將尾水通過(guò)注入井回灌到地下原層位;將提取熱能后的地?zé)嵛菜毓嗟降叵拢菫榱吮３值叵滤ζ胶�，更重要的是，防止礦化度較高的地?zé)崴欧诺降乇硭�，引發(fā)環(huán)境污染，我國(guó)砂巖熱儲(chǔ)多為半固結(jié)狀態(tài)，并與泥巖呈互層分布，在熱能開(kāi)采的外部激勵(lì)條件下，不可避免地存在細(xì)顆粒物脫離地層的現(xiàn)場(chǎng);砂巖地?zé)嵛菜谐撕宣}分、膠體、顆粒、微生物外，輸送利用過(guò)程中不可避免有空氣及油分侵入，并溶解有很多其他氣體，比如溶解氧、二氧化碳、氮?dú)�、甲烷、硫化氫、天然氣等氣體，導(dǎo)致處理設(shè)備腐蝕，甚至在砂巖回灌中產(chǎn)生懸浮物堵塞、生物化學(xué)堵塞、化學(xué)沉淀堵塞、氣體堵塞、化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的粘粒膨脹和擴(kuò)散堵塞以及水層砂粒重組造成的物理堵塞，因而在砂巖回灌前須實(shí)現(xiàn)待回灌地?zé)嵛菜c固、油、氣的多相分離處理，因而近年來(lái)國(guó)內(nèi)開(kāi)展了砂巖回灌地?zé)嵛菜幚淼闹T多研究及形形色色的脫氣、除雜、除油方法及裝置。
目前已有的砂巖地?zé)峄毓辔菜摎�、除雜、除油處理方法及裝置都是獨(dú)立的設(shè)備經(jīng)系統(tǒng)集成，從而實(shí)現(xiàn)脫氣、除雜與除油的功能，但現(xiàn)有技術(shù)存在以下缺點(diǎn)：通常采用單獨(dú)的脫氣設(shè)備、過(guò)濾除雜設(shè)備及過(guò)濾除油設(shè)備，綜合運(yùn)用作系統(tǒng)集成，通過(guò)多級(jí)處理來(lái)實(shí)現(xiàn)脫氣、除雜、除油的功能，系統(tǒng)配置及設(shè)備投資高，工藝復(fù)雜，操作繁雜，占地空間大;過(guò)濾除雜通常采用砂濾、刮除式濾器及芯式濾器的組合過(guò)濾形式，通過(guò)逐級(jí)提高過(guò)濾精度的方式方可實(shí)現(xiàn)高精度過(guò)濾，砂濾只能實(shí)現(xiàn)粗過(guò)濾，易于透濾，反洗再生時(shí)間長(zhǎng)、需水量大;刮除式濾器及有些芯式濾器可實(shí)現(xiàn)在線反洗再生，但在高精度過(guò)濾時(shí)過(guò)濾通量較低，處理大流量液體時(shí)需要龐大的過(guò)濾面積方可滿足需求，且存在反洗操作時(shí)固體難以徹底剝離，反洗再生效果差的缺點(diǎn);有些芯式濾器的濾芯不可實(shí)現(xiàn)再生，顆粒細(xì)、固含量高時(shí)，使用一段時(shí)間后的濾網(wǎng)或?yàn)V芯便產(chǎn)生不可再生的堵塞，須經(jīng)常更換濾芯，導(dǎo)致成本增加。
過(guò)濾除油通常采用吸附除油的方式，采用核桃殼濾器或活性炭過(guò)濾器，填料的吸附性能隨過(guò)濾的進(jìn)行逐漸達(dá)到飽和，除油效率逐漸降低，吸附除油的效率受操作條件影響大，透濾嚴(yán)重，且反洗再生公用工程消耗大;過(guò)濾設(shè)備及過(guò)濾元件的材質(zhì)應(yīng)用，有其各自局限性;高溫、酸性，堿性或有機(jī)溶劑的腐蝕性工況、尤其在氯離子腐蝕工況下，材質(zhì)不能滿足腐蝕及溫度要求或設(shè)備投資高、過(guò)濾元件易于損耗，設(shè)備更換維護(hù)成本高。
發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述缺點(diǎn)和問(wèn)題，本設(shè)計(jì)綜合采用了旋流脫氣、超聲波脫氣及陶瓷平板膜過(guò)濾技術(shù)于一身的一種砂巖地?zé)崴幚淼亩喙δ芤惑w化過(guò)濾元件組合裝置：旋流脫氣是一種離心式分離技術(shù)，自1886年Marse的第一臺(tái)旋粉圓錐形旋風(fēng)分離器問(wèn)世以來(lái)，旋流分離技術(shù)已廣泛應(yīng)用于石油、化工、食品、造紙等行業(yè)，隨著旋流器應(yīng)用的日益廣泛，各種旋流分離技術(shù)及用于氣一液分離的旋流脫氣技術(shù)，已相繼發(fā)展了比較完善的分離理論、設(shè)計(jì)方法和應(yīng)用實(shí)踐，從而具有廣闊的使用前景，旋流脫氣是在離心力的作用下利用兩相間的密度差實(shí)現(xiàn)相間分離，分離實(shí)時(shí)快速，具有結(jié)構(gòu)體積小、分離效率高的優(yōu)點(diǎn)。
超聲波脫氣是超聲化學(xué)的重要領(lǐng)域之一，超聲波空化技術(shù)出現(xiàn)于20世紀(jì)初，應(yīng)用十分廣泛，在有機(jī)合成、聚合物降解、氣溶膠的凝聚、乳化和分散以及干燥、萃取等領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用。超生波脫氣與常規(guī)的化學(xué)試劑脫氣、減壓脫氣相比，具有能在常溫常壓條件下進(jìn)行且對(duì)環(huán)境清潔、價(jià)格低廉等特點(diǎn)，是一種最有前景的脫氣技術(shù)。
陶瓷膜是一種無(wú)機(jī)膜，多孔陶瓷構(gòu)成骨架，無(wú)機(jī)膜涂在陶瓷表面，陶瓷濾板其主體成份采用優(yōu)質(zhì)剛玉、莫來(lái)石，長(zhǎng)石，粘土等多種原料進(jìn)行科學(xué)配方，經(jīng)素?zé)�、粉碎、分�?jí)、成形、制膜等工序，通過(guò)高溫煅燒形成的一種立體網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)微濾膜;陶瓷膜元件具有機(jī)械強(qiáng)度高、耐酸、耐堿、耐高溫、耐腐蝕性強(qiáng)、再生能力強(qiáng)、兼顧除雜與除油功能等特點(diǎn)。它既能高速過(guò)濾截留污染物，又能通過(guò)反沖洗將污染物洗凈被反復(fù)使用，廣泛用于冶金、電力、化工、醫(yī)藥等工業(yè)循環(huán)水處理系統(tǒng)，是目前國(guó)內(nèi)外水處理系統(tǒng)非常先進(jìn)的一種新型過(guò)濾設(shè)備，雖然陶瓷膜已經(jīng)證明在工業(yè)污水凈化系統(tǒng)、生活污水密閉循環(huán)凈化水處理系統(tǒng)、飲用水深層處理等方面過(guò)濾效果極佳，但在砂巖地?zé)嵛菜幕毓嗵幚碇猩形从袘?yīng)用。
為了避免上述技術(shù)中存在的缺點(diǎn)和不足之處，本發(fā)明的目的是要提供一種針對(duì)砂巖地?zé)嵛菜毓嗵幚響?yīng)用的、具有組合過(guò)濾元件的、兼具脫氣/除雜/除油多功能的一種砂巖地?zé)崴幚淼亩喙δ芤惑w化過(guò)濾元件組合裝置，其采用旋流脫氣耦合超聲波震動(dòng)脫氣，并采用特殊的親水疏油的平板陶瓷膜過(guò)濾元件，過(guò)濾除雜的同時(shí)除去水中油分，實(shí)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)一體化、功能一體化，簡(jiǎn)化工藝、提高了處理功效，具有結(jié)構(gòu)緊湊、節(jié)省占地、節(jié)約設(shè)備成本、共用泵送動(dòng)力、易于反洗再生、節(jié)約能耗、壽命長(zhǎng)、操作維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。改變了現(xiàn)有裝置及方法中多級(jí)設(shè)備集成、工藝復(fù)雜，操作繁雜，系統(tǒng)配置及設(shè)備投資高，占地空間大，反洗再生公用工程消耗大或再生困難，壽命短及過(guò)濾元件更換頻繁等缺點(diǎn)。
采用超聲波在線同步清理膜板的方式，濾元外表面在超聲波的振動(dòng)清理下不易堵塞，壓差小，壓差上升慢;采用旋流子布液，進(jìn)液由旋流子底部旋流排出，增加液體攪動(dòng)，形成對(duì)陶瓷平板膜表面的沖刷，減少膜表面固體附著，實(shí)現(xiàn)膜表面實(shí)時(shí)在線清理;采用旋流子與陶瓷膜板式組件交錯(cuò)布置，旋流子下部插入膜組件布置空隙，降低設(shè)備高度，結(jié)構(gòu)更緊湊;采用超聲波脫氣與旋流脫氣一體化，在一個(gè)裝置中兩種方式脫氣同時(shí)實(shí)現(xiàn)，脫氣效率更高、更完全;陶瓷膜組件采用超聲波振動(dòng)清理、旋流布液沖刷清理、曝氣管曝氣清理一體化，在一個(gè)裝置中實(shí)現(xiàn)三種清理方法：超聲波波振動(dòng)清理、旋流布液沖刷清理為在過(guò)濾過(guò)程中同時(shí)在線實(shí)施，膜組件不易被固體附著，減小壓差，過(guò)濾壽命更長(zhǎng);曝氣管曝氣清理為在膜組件反洗過(guò)程中同步在線實(shí)施，膜組件清洗再生更徹底，脫氣、除雜、除油一體化，采用特殊的結(jié)構(gòu)形式，裝置緊湊、工藝簡(jiǎn)化、操作簡(jiǎn)單，空間小、效率高。
組合過(guò)濾元件的多功能一體化的工作方法，其特征在于包括以下步驟：
進(jìn)液、初脫氣：待處理液體由進(jìn)液口進(jìn)入殼體內(nèi)，進(jìn)而經(jīng)布液管分配，分別供液給旋流子的多個(gè)組件;具有一定密度差的液-氣兩相混合物，以一定的入口速度和壓力切向進(jìn)入旋流子，氣--液兩相受重力和離心力的綜合作用，邊旋轉(zhuǎn)邊向旋流腔的錐段螺旋運(yùn)動(dòng)，進(jìn)入圓錐段后內(nèi)徑逐漸縮小，液體旋轉(zhuǎn)速度逐步加快，在元件腔內(nèi)產(chǎn)生高速渦旋流場(chǎng)，渦流運(yùn)動(dòng)時(shí)液體徑向壓力不等，即中心附近壓力最低，形成低壓區(qū)，密度較小的氣泡徑向向壓力較低的中心處流動(dòng)，氣泡不斷聚合上升并最終從旋流子頂部的自動(dòng)排氣口10排出殼體;旋流腔邊壁處的壓力最高，密度較大的液體被驅(qū)向旋流子的邊壁并向下從旋流子11的底部開(kāi)口旋流排出。
過(guò)濾除雜、除油：經(jīng)旋流子布液的初脫氣液體自上而下、不斷充注，最終充滿殼體，液體在多組膜組件的過(guò)濾下，大分子的固體雜質(zhì)及油分被膜分離層截留，固體雜質(zhì)沉積于殼體的下封頭內(nèi)，油分逐漸緩慢上升并懸浮于殼體的上封頭內(nèi)，濾后液經(jīng)匯液管及中心管的匯集輸送，由出液口排出殼體;殼體中置于膜組件外側(cè)的未濾液體，經(jīng)初脫氣后尚有未脫盡的氣體，超聲波震板在液體中產(chǎn)生高振動(dòng)頻率彈性波，其頻率范圍一般在20kHz~10MHz之間，液體中的微小泡核會(huì)在超聲作用下被激活，表現(xiàn)為泡核的振蕩、生長(zhǎng)、收縮及崩潰等一系列動(dòng)力學(xué)過(guò)程，即所謂“超聲空化”現(xiàn)象，利用高強(qiáng)度的超聲波振動(dòng)產(chǎn)生的空化氣泡，在振蕩壓和定向擴(kuò)散的作用下不斷生長(zhǎng)，大的氣泡聚集和漂浮到液體表面崩潰，溶液中的氣體被進(jìn)一步脫除。
膜組件在線同步清理：膜組件外表面附著的固體雜質(zhì)，在超聲波震板的高頻振動(dòng)下不斷剝離;同時(shí)，待處理液在進(jìn)液過(guò)程中由旋流子底部旋流排出，增加液體攪動(dòng)，形成對(duì)陶瓷平板膜外表面的沖刷清理，減少膜表面固體附著，實(shí)現(xiàn)過(guò)濾中膜表面實(shí)時(shí)在線同步清理;裝置運(yùn)行一段時(shí)間后，膜組件的內(nèi)外差壓達(dá)到使用上限，裝置停止過(guò)濾，繼而進(jìn)行膜組件的反洗再生，濾后液由出液口倒灌反沖膜組件，進(jìn)行液體反清洗同時(shí)由曝氣口正向進(jìn)氣并經(jīng)曝氣管曝氣，以氣體搓洗清理清理膜組件外表面附著的固體;并且在反洗過(guò)程中，可以從出液口反向進(jìn)氣，以氣體反吹、由內(nèi)而外的清理膜組件上附著的固體。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，針對(duì)回灌砂巖地?zé)嵛菜娜蓦s特性，采用高精度的平板陶瓷膜過(guò)濾元件，其孔徑規(guī)格為0.8nm~0.2μm不等，過(guò)濾精度更高，涵蓋微濾、超濾甚至納濾;針對(duì)回灌砂巖地?zé)嵛菜拈_(kāi)采及回灌水量較大的特點(diǎn)，采用高過(guò)濾通量的平板陶瓷膜過(guò)濾元件，過(guò)濾面積為所有過(guò)濾板兩側(cè)的表面積之和，過(guò)濾面積大，過(guò)濾速度快，分離效率高，可達(dá)到99.5%甚至以上;針對(duì)回灌砂巖地?zé)嵛菜哪苄Ъ碍h(huán)保效益，采用多層結(jié)構(gòu)的平板陶瓷膜過(guò)濾元件，具有多孔支撐層、中間過(guò)渡層及膜分離層的三層結(jié)構(gòu)，膜的機(jī)械強(qiáng)度高、耐磨性能好，使用壽命長(zhǎng)，可達(dá)3~5年，不必經(jīng)常更換，降低經(jīng)濟(jì)投入;極大減少更換濾元?jiǎng)趧?dòng)，保證現(xiàn)場(chǎng)工作環(huán)境清潔環(huán)保;針對(duì)回灌砂巖地?zé)嵛菜娜蓦s粒徑特點(diǎn)，采用不對(duì)稱結(jié)構(gòu)的平板陶瓷膜過(guò)濾元件，整個(gè)陶瓷膜過(guò)濾元件的孔徑分布由支撐層到膜分離層逐漸減小，過(guò)濾方式為表面過(guò)濾，大分子物質(zhì)被膜分離層截留，小分子物質(zhì)透過(guò)膜分離層更易流出不易堵塞，再生能力強(qiáng)。
針對(duì)回灌砂巖地?zé)嵛菜暮托�，陶瓷膜元件采用親水疏油型的膜材料，因陶瓷膜本身就是一個(gè)篩子，大于微米級(jí)的油滴被膜擋住而分離，且膜材料選擇親水疏油型，當(dāng)油分子要通過(guò)微孔時(shí)，由于膜材料對(duì)油分子產(chǎn)生阻擋的范德瓦爾斯力，使油分子不能通過(guò)，被阻擋在膜外，從而實(shí)現(xiàn)油水分離;針對(duì)回灌砂巖地?zé)嵛菜母g特性，采用耐腐蝕性強(qiáng)的平板陶瓷膜過(guò)濾元件，耐酸、耐堿、尤其耐氯離子腐蝕，能夠應(yīng)用于幾乎所有腐蝕性工況，尤其應(yīng)用于氯離子腐蝕的工況，耐蝕性更好，性價(jià)比更高;針對(duì)回灌砂巖地?zé)嵛菜母邷靥匦�，采用的陶瓷膜平板濾元，耐溫性好，可滿足高溫工況的要求;針對(duì)砂巖地?zé)嵛菜毓鄷r(shí)對(duì)氣體脫除的嚴(yán)格要求，采用超聲波脫氣，在介質(zhì)中產(chǎn)生彈性波，其頻率范圍在20kHz~10MHz之間，高振動(dòng)頻率的超聲波振動(dòng)產(chǎn)生空化氣泡，在振蕩壓和定向擴(kuò)散的作用下不斷生長(zhǎng)，大的氣泡聚集和漂浮到液體表面崩潰，于是溶液中的氣體被脫除。
超聲脫氣能夠在常溫常壓條件下進(jìn)行，對(duì)環(huán)境清潔、價(jià)格低廉;針對(duì)砂巖地?zé)嵛菜毓鄷r(shí)對(duì)氣體脫除的嚴(yán)格要求，同時(shí)采用旋流子旋流脫氣，旋流子內(nèi)的高速渦旋流場(chǎng)中心形成低壓區(qū)，密度較小的氣泡以徑向向壓力較低的中心處流動(dòng)，氣泡不斷聚合上升從頂部排出，旋流場(chǎng)邊壁處的壓力最高，密度較大的液體被驅(qū)向邊壁并向下從底部流出，旋流脫氣是一種離心式分離技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)快速分離，具有結(jié)構(gòu)體積小、分離效率高的優(yōu)點(diǎn)，采用超聲波脫氣與旋流脫氣一體化的裝置及方法，在一個(gè)裝置中兩種方法同時(shí)實(shí)現(xiàn)，脫氣效率更高、更完全;對(duì)砂巖地?zé)嵛菜毓嗵幚淼拈L(zhǎng)周期運(yùn)行要求，采用超聲波在線同步清理膜板的方式，濾元外表面在超聲波的振動(dòng)清理下不易堵塞，壓差小，壓差上升慢。
針對(duì)砂巖地?zé)嵛菜毓嗵幚淼拈L(zhǎng)周期運(yùn)行要求，同時(shí)采用旋流子布液，進(jìn)液由旋流子底部旋流排出，增加液體攪動(dòng)，形成對(duì)陶瓷平板膜表面的沖刷，減少膜表面固體附著，實(shí)現(xiàn)膜表面實(shí)時(shí)在線清理;針對(duì)砂巖地?zé)嵛菜毓嗵幚淼拈L(zhǎng)周期運(yùn)行要求，并且采用曝氣結(jié)構(gòu)，在陶瓷平板膜組件下部設(shè)置曝氣管，在膜板定期反洗時(shí)作正向曝氣搓洗，膜板表面附著的固體清理更完全;
陶瓷膜組件采用超聲振波清理、旋流布液沖刷清理。
曝氣管曝氣清理的一體化的裝置及方法，在一個(gè)裝置中實(shí)現(xiàn)三種清理方法：超聲振波清理、旋流布液沖刷清理為過(guò)濾過(guò)程中同時(shí)在線實(shí)施，膜組件不易被固體附著，減小壓差，過(guò)濾壽命更長(zhǎng);曝氣管曝氣清理為膜組件反洗過(guò)程中同步在線實(shí)施，膜組件清洗再生更徹底，采用旋流子與陶瓷膜板式組件交錯(cuò)布置，旋流子下部插入膜組件布置空隙，降低設(shè)備高度，結(jié)構(gòu)更緊湊;采用自動(dòng)排氣閥排氣，排氣迅速及時(shí)，自動(dòng)化程度高。
針對(duì)回灌砂巖地?zé)嵛菜母g及含油、含氣、攜雜特性，采用旋流子、超聲震子、無(wú)機(jī)陶瓷膜的組合式過(guò)濾元件，并采用特殊的結(jié)構(gòu)形式，從而使該一體化裝置不僅兼具脫氣、除雜、除油的多種功能，并且裝置結(jié)構(gòu)緊湊、工藝簡(jiǎn)化、操作簡(jiǎn)單、空間小、效率高;采用氣液固三相分離的多管式懸液分離機(jī)，將地?zé)峋_(kāi)采上來(lái)的熱水先經(jīng)過(guò)固體，液體，氣體三相的分離，將預(yù)處理放置在換熱器之前，大大降低換熱器的堵塞可能，與現(xiàn)有的砂巖地?zé)嵛菜幚碓O(shè)備或系統(tǒng)，均是對(duì)回灌砂巖地?zé)嵛菜M(jìn)行脫氣、除雜、除油的分離處理，目的是為了去除回灌砂巖地?zé)嵛菜械臍怏w、過(guò)濾攔截固體雜質(zhì)及油分，使濾后地?zé)嵛菜匣毓嗟沫h(huán)保指標(biāo)、滿足回灌或后續(xù)工藝的需要，從而避免因砂巖地?zé)嵛菜闹苯优欧呕蚝刍毓嗨鶎?dǎo)致的地?zé)崮茉撮_(kāi)發(fā)弊害，避免諸如熱污染、水污染、土壤污染、放射性污染、地面沉降及誘發(fā)地震危害等，鑒于地?zé)豳Y源利用對(duì)促進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)具有重要意義，對(duì)城市治污減霾作用巨大，地?zé)豳Y源相關(guān)管理部門需要根據(jù)地?zé)衢_(kāi)發(fā)利用實(shí)際，制定流程簡(jiǎn)便、分工明確、監(jiān)管有力的地?zé)崮荛_(kāi)發(fā)利用項(xiàng)目管理辦法，簡(jiǎn)化審批辦法，提高行政效率，加強(qiáng)項(xiàng)目后續(xù)運(yùn)行及環(huán)境保護(hù)監(jiān)管，建立信息監(jiān)測(cè)體系，完善設(shè)備檢測(cè)認(rèn)證制度等，在涉及地?zé)豳Y源應(yīng)用政策制定、項(xiàng)目技術(shù)推廣會(huì)商時(shí)，給予積極支持，同時(shí)，政府相關(guān)部門也應(yīng)當(dāng)大力支持地?zé)豳Y源技術(shù)應(yīng)用，從政策、資金、技術(shù)推廣等方面;對(duì)從事干熱巖供熱技術(shù)研發(fā)的企業(yè)加大支持力度，不斷擴(kuò)大市場(chǎng)份額，為節(jié)能減排、治污減霾發(fā)揮更大的作用。
本發(fā)明創(chuàng)新要點(diǎn)是：在國(guó)內(nèi)首先采用氣液固三相分離管式懸液分離器在地?zé)崴到y(tǒng)上，自動(dòng)化過(guò)濾器采用塑料過(guò)濾濾芯，在耐氯離子腐蝕的情況下，改變了金屬濾芯對(duì)金屬的結(jié)垢清除難的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了有效的控制，提高了濾芯的使用壽命，本設(shè)計(jì)新開(kāi)發(fā)的折疊膜濾芯，超大的過(guò)濾面積，相同的過(guò)濾面積下，過(guò)濾器體積更小，對(duì)場(chǎng)地要求小，折疊膜濾芯的安裝方便，對(duì)維護(hù)空間的要求大大降低，更適合客戶的操作現(xiàn)場(chǎng)需求，結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：旋流、超聲、平板微孔陶瓷膜三種過(guò)濾元件有效和巧妙聯(lián)接，滿足功能和規(guī)范要求(參考附圖)，方法特點(diǎn)是：使用旋流、超聲和陶瓷膜版的攔截，一體化實(shí)現(xiàn)地?zé)崴腥芙鈿夂颓秩霘怏w的分離，在高濃度的氯離子環(huán)境中攔截對(duì)環(huán)境有害的固體顆粒物。
技術(shù)方案
一種砂巖地?zé)崴幚淼亩喙δ芤惑w化過(guò)濾元件組合裝置，是由殼體1，漿液口2，超聲波發(fā)生器接口3，曝氣口4，膜組件支撐5，膜組件6，布液管7，進(jìn)液口8，出液口9，自動(dòng)排氣口10，旋流子11，中心管12，匯液管13，人孔14，曝氣管15，超聲波震板16，支腿17組成;其特征在于：漿液口2、超聲波發(fā)生器接口3、曝氣口4、進(jìn)液口8、出液口9、自動(dòng)排氣口10、人孔14、支腿17與殼體1焊接在殼體1外部，膜組件支撐5與殼體1焊接連接在殼體1內(nèi)部，中心管12與匯液管13螺紋接口連接，中心管12與出液口9用法蘭螺栓連接，布液管7與進(jìn)液口8的內(nèi)部接管焊接連接，旋流子11與布液管7的支管口法蘭連接，曝氣口4的內(nèi)部接管與曝氣管15焊接連接，超聲波震板16的電纜經(jīng)超聲波發(fā)生器接口3穿出殼體1，采用經(jīng)兩側(cè)法蘭及壓蓋加壓夾持的水密封件以密封，超聲波震板16可經(jīng)人孔14拆卸。
且膜組件6底部以螺釘穿孔固定在平行支撐梁架上，梁架兩端隨整體部件吊裝壓扣在殼體的膜組件支撐5上;布液管7在上封頭內(nèi)部與進(jìn)液口8的殼體內(nèi)部接管焊接連接，作為可拆卸組件的旋流子11沿布液管7外沿、與布液管7的支管口以法蘭連接，旋流子11與膜組件6于平面空間上交錯(cuò)布置，且于立面空間上旋流子11高于膜組件6的位高;其曝氣組件的連接特征在于:曝氣口4的殼體內(nèi)部接管與盤(pán)管式曝氣管15以焊接或法蘭連接，曝氣管可以是固定式的，也可以是可拆卸式的;其超聲波振板組件的連接特征在于:超聲波震板16的電纜經(jīng)超聲波發(fā)生器接口3穿出殼體1，采用經(jīng)兩側(cè)法蘭及壓蓋加壓夾持的水密密封件以密封，超聲波震板16可經(jīng)人孔14拆卸，或在設(shè)備整體維護(hù)時(shí)經(jīng)由上封頭開(kāi)蓋拆卸。上、下兩層匯液管13均匯集至中心管12，集有氣液固三相分離管式懸液分離器的功能。
旋流子11、超聲波震板16、膜組件6三種過(guò)濾元件通過(guò)布液管7、中心管12，匯液管13以螺栓法蘭互通聯(lián)接，膜組件6為上下兩層平板微孔陶瓷膜，滿足功能和規(guī)范要求，以旋流子11、超聲波震板16和膜組件6陶瓷平板膜的攔截，一體化實(shí)現(xiàn)地?zé)崴腥芙鈿夂颓秩霘怏w的分離，膜組件6的濾后液排放口經(jīng)軟管螺紋口連接匯集在匯液管13上，膜組件6底部以螺釘穿孔固定在平行支撐梁架上，梁架兩端隨整體部件吊裝壓扣在殼體的膜組件支撐5上;布液管7在上封頭內(nèi)部與進(jìn)液口8的殼體內(nèi)部接管焊接連接，作為可拆卸組件的旋流子11沿布液管7外沿、與布液管7的支管口以法蘭連接，其連接法蘭位于盤(pán)管式布液管7的外緣及殼體上封頭內(nèi)部。
所述的旋流子11與膜組件6于平面空間上交錯(cuò)布置，且于立面空間上旋流子11高于膜組件6的位高;曝氣口4的殼體內(nèi)部接管與盤(pán)管式曝氣管15以焊接或法蘭連接，曝氣管可以是固定式的，也可以是可拆卸式的;超聲波震板16的電纜經(jīng)超聲波發(fā)生器接口穿出殼體1，采用經(jīng)兩側(cè)法蘭及壓蓋加壓夾持的水密密封件以密封，超聲波震板16可經(jīng)人孔14拆卸，上、下兩層匯液管13均匯集至中心管12，超聲波震板16的電纜經(jīng)超聲波發(fā)生器接口穿出殼體1，采用經(jīng)兩側(cè)法蘭及壓蓋加壓夾持的水密密封件以密封，超聲波震板16可經(jīng)人孔14拆卸，或在設(shè)備整體維護(hù)時(shí)經(jīng)由上封頭開(kāi)蓋拆卸。
殼體1包括上部封頭、下部封頭、筒體及設(shè)備法蘭;漿液口2安裝在裝置底部，當(dāng)過(guò)濾運(yùn)行結(jié)束或反清洗運(yùn)行時(shí)，供濾后漿液排放或清洗液排放之用;所述的超聲波發(fā)生器接口3為一段~150mm長(zhǎng)度的接管，超聲波震板16的接線以穿壁連接的方式與超聲波發(fā)生器3連接，超聲波發(fā)生器3是超聲波震板16的動(dòng)力及控制源;所述的曝氣口4為定壓氣體正向進(jìn)口，反清洗運(yùn)行時(shí)為陶瓷膜組件6的表面提供氣搓清洗功能;所述的膜組件支撐5為上、下兩層，兩層支撐件5以一定角度沿殼體1內(nèi)壁交錯(cuò)布置，互不干擾;所述的膜組件6為上、下兩層，兩層膜組件6圍繞中心管12以圓周方向交錯(cuò)布置，膜組件6為親水疏油陶瓷板式膜，提供液體除雜、除油的功能，且上下兩層膜組件支撐結(jié)構(gòu)為十字交錯(cuò)布置，以利于膜組件下落至殼體1底部。
所述的布液管7入口與進(jìn)液口8相連接，出口與旋流子11進(jìn)液口以螺栓法蘭相連，布液管7提供并分布進(jìn)液尾水給旋流子，布液管7為中空環(huán)形結(jié)構(gòu)，中心管12從其環(huán)形中心穿過(guò);所述的進(jìn)液口8為裝置的進(jìn)口，輸送待處理尾水至裝置內(nèi);所述的出液口9與中心管12相連接，經(jīng)膜組件6的陶瓷平板膜濾后除雜、除油的濾后尾水被中心管12最終匯集并經(jīng)出液口9排出，出液口9同時(shí)作為清洗液進(jìn)口及反吹氣入口，實(shí)現(xiàn)裝置的在線反洗，在線化學(xué)清洗、在線反吹清洗功能，所述的自動(dòng)排氣口10連接有自動(dòng)排氣閥，自動(dòng)排氣閥為浮球結(jié)構(gòu)，當(dāng)一體化裝置的上部空間存在氣體且達(dá)一定氣量時(shí)，浮球下降，自動(dòng)排氣閥迅速自動(dòng)開(kāi)啟排氣，當(dāng)排氣結(jié)束，浮球受液體浮力而上升，自動(dòng)排氣閥關(guān)閉。
所述的旋流子11的主體結(jié)構(gòu)由入口段、圓柱段旋流腔、錐段組成，錐段為單錐形式，具有一定密度差的液-氣兩相在離心力作用下，氣泡不斷聚合上升并最終從旋流子11的溢流口排出，液體被驅(qū)向旋流子邊壁并向下從旋流子11的底部開(kāi)口流出;所述的中心管12與膜組件6的匯液管13相連，將所有膜組的濾后液匯總并輸送;所述的匯液管13與中心管12相連接，是單個(gè)膜組件6中的所有陶瓷膜板濾后液的匯集輸送管，匯液管13為濾后液匯集支管，中心管12為濾后液匯集總管;所述的人孔14為裝置檢修孔;所述的曝氣管15與曝氣口4相連接，位于一體化裝置下部、膜組件的下方，為上側(cè)有多孔均布的盤(pán)管;所述的超聲波震板16位于一體化裝置下部、曝氣管15的下方，為長(zhǎng)方體形態(tài)，利用高強(qiáng)度的超聲波振動(dòng)產(chǎn)生空化氣泡，在振蕩壓和定向擴(kuò)散的作用下不斷生長(zhǎng)，大的氣泡聚集和漂浮到液體表面崩潰，從溶液被脫除;所述的支腿17提供一體化裝置的基礎(chǔ)支撐，數(shù)量為3~4個(gè)。
針對(duì)回灌砂巖地?zé)嵛菜哪苄Ъ碍h(huán)保效益，采用多層結(jié)構(gòu)的平板陶瓷膜過(guò)濾元件，具有多孔支撐層、中間過(guò)渡層及膜分離層的三層結(jié)構(gòu)，膜的機(jī)械強(qiáng)度高、耐磨性能好，使用壽命長(zhǎng)，可達(dá)3~5年，不必經(jīng)常更換，降低經(jīng)濟(jì)投入;極大減少更換濾元?jiǎng)趧?dòng)，保證現(xiàn)場(chǎng)工作環(huán)境清潔環(huán)保;回灌砂巖地?zé)嵛菜娜蓦s粒徑特點(diǎn)，采用不對(duì)稱結(jié)構(gòu)的平板陶瓷膜過(guò)濾元件，整個(gè)陶瓷膜過(guò)濾元件的孔徑分布由支撐層到膜分離層逐漸減小，過(guò)濾方式為表面過(guò)濾，大分子物質(zhì)被膜分離層截留，小分子物質(zhì)透過(guò)膜分離層更易流出不易堵塞，再生能力強(qiáng)。
針對(duì)砂巖地?zé)嵛菜毓嗵幚淼拈L(zhǎng)周期運(yùn)行要求，同時(shí)采用旋流子布液，進(jìn)液由旋流子底部旋流排出，增加液體攪動(dòng)，形成對(duì)陶瓷平板膜表面的沖刷，減少膜表面固體附著，實(shí)現(xiàn)膜表面實(shí)時(shí)在線清理;針對(duì)砂巖地?zé)嵛菜毓嗵幚淼拈L(zhǎng)周期運(yùn)行要求，并且采用曝氣結(jié)構(gòu)，在陶瓷平板膜組件下部設(shè)置曝氣管，在膜板定期反洗時(shí)作正向曝氣搓洗，膜板表面附著的固體清理更完全;
陶瓷膜組件采用超聲振波清理、旋流布液沖刷清理、曝氣管曝氣清理的一體化的裝置及方法，能夠在一個(gè)裝置中實(shí)現(xiàn)三種清理方法：即超聲振波清理、旋流布液沖刷清理為過(guò)濾過(guò)程中同時(shí)在線實(shí)施，膜組件不易被固體附著，減小壓差，過(guò)濾壽命更長(zhǎng);曝氣管曝氣清理為膜組件反洗過(guò)程中同步在線實(shí)施，膜組件的清洗再生更徹底，采用旋流子與陶瓷膜板式組件交錯(cuò)布置，旋流子下部插入膜組件布置空隙，降低設(shè)備高度，結(jié)構(gòu)更緊湊;采用自動(dòng)排氣閥排氣，排氣迅速及時(shí)，自動(dòng)化程度高。
針對(duì)回灌砂巖地?zé)嵛菜暮托�，陶瓷膜元件采用親水疏油型的膜材料，因陶瓷膜本身就是一個(gè)篩子，大于微米級(jí)的油滴被膜擋住而分離，且膜材料選擇親水疏油型，當(dāng)油分子要通過(guò)微孔時(shí)，由于膜材料對(duì)油分子產(chǎn)生阻擋的范德瓦爾斯力，使油分子不能通過(guò)，被阻擋在膜外，從而實(shí)現(xiàn)油水分離;針對(duì)回灌砂巖地?zé)嵛菜母g特性，采用耐腐蝕性強(qiáng)的平板陶瓷膜過(guò)濾元件，耐酸、耐堿、尤其耐氯離子腐蝕，能夠應(yīng)用于幾乎所有腐蝕性工況，尤其應(yīng)用于氯離子腐蝕的工況，耐蝕性更好，性價(jià)比更高;針對(duì)回灌砂巖地?zé)嵛菜母邷靥匦�，采用的陶瓷膜平板濾元，耐溫性好，可滿足高溫工況的要求;針對(duì)砂巖地?zé)嵛菜毓鄷r(shí)對(duì)氣體脫除的嚴(yán)格要求，采用超聲波脫氣，在介質(zhì)中產(chǎn)生彈性波，其頻率范圍在20kHz~10MHz之間，高振動(dòng)頻率的超聲波振動(dòng)產(chǎn)生空化氣泡，在振蕩壓和定向擴(kuò)散的作用下不斷生長(zhǎng)，大的氣泡聚集和漂浮到液體表面崩潰，于是溶液中的氣體被脫除，超聲脫氣能夠在常溫常壓條件下進(jìn)行，對(duì)環(huán)境清潔、價(jià)格低廉;針對(duì)砂巖地?zé)嵛菜毓鄷r(shí)對(duì)氣體脫除的嚴(yán)格要求，同時(shí)采用旋流子旋流脫氣，旋流子內(nèi)的高速渦旋流場(chǎng)中心形成低壓區(qū)，密度較小的氣泡以徑向向壓力較低的中心處流動(dòng)，氣泡不斷聚合上升從頂部排出，旋流場(chǎng)邊壁處的壓力最高，密度較大的液體被驅(qū)向邊壁并向下從底部流出，旋流脫氣是一種離心式分離技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)快速分離，具有結(jié)構(gòu)體積小、分離效率高的優(yōu)點(diǎn)，采用超聲波脫氣與旋流脫氣一體化的裝置及方法，在一個(gè)裝置中兩種方法同時(shí)實(shí)現(xiàn)，脫氣效率更高、更完全;對(duì)砂巖地?zé)嵛菜毓嗵幚淼拈L(zhǎng)周期運(yùn)行要求，采用超聲波在線同步清理膜板的方式，濾元外表面在超聲波的振動(dòng)清理下不易堵塞，壓差小，壓差上升慢。
針對(duì)砂巖地?zé)嵛菜毓嗵幚淼拈L(zhǎng)周期運(yùn)行要求，同時(shí)采用旋流子布液，進(jìn)液由旋流子底部旋流排出，增加液體攪動(dòng)，形成對(duì)陶瓷平板膜表面的沖刷，減少膜表面固體附著，實(shí)現(xiàn)膜表面實(shí)時(shí)在線清理;針對(duì)砂巖地?zé)嵛菜毓嗵幚淼拈L(zhǎng)周期運(yùn)行要求，并且采用曝氣結(jié)構(gòu)，在陶瓷平板膜組件下部設(shè)置曝氣管，在膜板定期反洗時(shí)作正向曝氣搓洗，膜板表面附著的固體清理更完全;
陶瓷膜組件采用超聲振波清理、旋流布液沖刷清理、曝氣管曝氣清理的一體化的裝置及方法，在一個(gè)裝置中實(shí)現(xiàn)三種清理方法：超聲振波清理、旋流布液沖刷清理為過(guò)濾過(guò)程中同時(shí)在線實(shí)施，膜組件不易被固體附著，減小壓差，過(guò)濾壽命更長(zhǎng);曝氣管曝氣清理為膜組件反洗過(guò)程中同步在線實(shí)施，膜組件清洗再生更徹底，采用旋流子與陶瓷膜板式組件交錯(cuò)布置，旋流子下部插入膜組件布置空隙，降低設(shè)備高度，結(jié)構(gòu)更緊湊;采用自動(dòng)排氣閥排氣，排氣迅速及時(shí)，自動(dòng)化程度高。
針對(duì)回灌砂巖地?zé)嵛菜母g及含油、含氣、攜雜特性，采用旋流子、超聲震子、無(wú)機(jī)陶瓷膜的組合式過(guò)濾元件，并采用特殊的結(jié)構(gòu)形式，從而使該一體化裝置不僅兼具脫氣、除雜、除油的多種功能，并且裝置結(jié)構(gòu)緊湊、工藝簡(jiǎn)化、操作簡(jiǎn)單、空間小、效率高;采用氣液固三相分離的多管式懸液分離機(jī)，將地?zé)峋_(kāi)采上來(lái)的熱水先經(jīng)過(guò)固體，液體，氣體三相的分離，將預(yù)處理放置在換熱器之前，大大降低換熱器的堵塞可能;針對(duì)回灌砂巖地?zé)嵛菜娜蓦s特性，采用高精度的平板陶瓷膜過(guò)濾元件，其孔徑規(guī)格為0.8nm~0.2μm不等，過(guò)濾精度更高，涵蓋微濾、超濾甚至納濾;針對(duì)回灌砂巖地?zé)嵛菜拈_(kāi)采及回灌水量較大的特點(diǎn)，采用高過(guò)濾通量的平板陶瓷膜過(guò)濾元件，過(guò)濾面積為所有過(guò)濾板兩側(cè)的表面積之和，過(guò)濾面積大，過(guò)濾速度快，分離效率高，可達(dá)到99.5%甚至以上;針對(duì)回灌砂巖地?zé)嵛菜哪苄Ъ碍h(huán)保效益，采用多層結(jié)構(gòu)的平板陶瓷膜過(guò)濾元件，具有多孔支撐層、中間過(guò)渡層及膜分離層的三層結(jié)構(gòu)，膜的機(jī)械強(qiáng)度高、耐磨性能好，使用壽命長(zhǎng)，可達(dá)3~5年，不必經(jīng)常更換，降低經(jīng)濟(jì)投入;極大減少更換濾元?jiǎng)趧?dòng)，保證現(xiàn)場(chǎng)工作環(huán)境清潔環(huán)保。
回灌砂巖地?zé)嵛菜娜蓦s粒徑特點(diǎn)，采用不對(duì)稱結(jié)構(gòu)的平板陶瓷膜過(guò)濾元件，整個(gè)陶瓷膜過(guò)濾元件的孔徑分布由支撐層到膜分離層逐漸減小，過(guò)濾方式為表面過(guò)濾，大分子物質(zhì)被膜分離層截留，小分子物質(zhì)透過(guò)膜分離層更易流出不易堵塞，再生能力強(qiáng)，在一個(gè)裝置中實(shí)現(xiàn)三種清理方法：超聲振波清理、旋流布液沖刷清理為過(guò)濾過(guò)程中同時(shí)在線實(shí)施，膜組件不易被固體附著，減小壓差，過(guò)濾壽命更長(zhǎng);曝氣管曝氣清理為膜組件反洗過(guò)程中同步在線實(shí)施，膜組件清洗再生更徹底，采用旋流子與陶瓷膜板式組件交錯(cuò)布置，旋流子下部插入膜組件布置空隙，降低設(shè)備高度，結(jié)構(gòu)更緊湊;采用自動(dòng)排氣閥排氣，排氣迅速及時(shí)，自動(dòng)化程度高。
該地?zé)嵯到y(tǒng)的過(guò)濾工藝說(shuō)明：從地?zé)峋樗偷牡臒崴斔偷焦苁綉乙悍蛛x器進(jìn)行氣液固三相分離，管式懸液分離器將地?zé)崴械?5um以上的固體泥沙、25um以下的細(xì)小顆粒，氣體等進(jìn)行三相分離后，進(jìn)入高效換熱器，進(jìn)行熱能的交換，地?zé)崴疁囟冉档秃筮M(jìn)行自動(dòng)過(guò)濾機(jī)組，進(jìn)行第二次過(guò)濾分離，其中由于溫度的降低，地?zé)崴畷?huì)有結(jié)垢物的析出，自動(dòng)化過(guò)濾器的過(guò)濾需過(guò)濾析出物，終端過(guò)濾器是保安過(guò)濾器，在自動(dòng)過(guò)濾器失效的情況下保證過(guò)濾結(jié)果。
有益效果是：在國(guó)內(nèi)首先采用氣液固三相分離管式懸液分離器在地?zé)崴到y(tǒng)上，自動(dòng)化過(guò)濾器采用塑料過(guò)濾濾芯，在耐氯離子腐蝕的情況下，改變了金屬濾芯對(duì)金屬的結(jié)垢清除難的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了有效的控制，提高了濾芯的使用壽命，新開(kāi)發(fā)的折疊膜濾芯，超大的過(guò)濾面積，相同的過(guò)濾面積下，過(guò)濾器體積更小，對(duì)場(chǎng)地要求小，折疊膜濾芯的安裝方便，對(duì)維護(hù)空間的要求大大降低，更適合客戶的操作現(xiàn)場(chǎng)需求，選用的三相分離機(jī)，從源頭上解決了篩分了固體顆粒，提高預(yù)處理工位的處理能力，降低了自動(dòng)過(guò)濾器的過(guò)濾負(fù)荷;可延長(zhǎng)自動(dòng)過(guò)濾器的工作周期，減少系統(tǒng)停車次數(shù)，提高設(shè)備的有效使用時(shí)間，明顯提高經(jīng)濟(jì)效益;氣液固三相分離的多管式懸液分離機(jī)，將地?zé)峋_(kāi)采上來(lái)的熱水先經(jīng)過(guò)固體，液體，氣體三相的分離，大大降低了換熱器的堵塞的現(xiàn)象，與其它在用工藝裝置相比，大大減少了終端過(guò)濾器濾芯的更換次數(shù)，降低了生產(chǎn)成本;可大幅降低操作工的勞動(dòng)強(qiáng)度;提高了設(shè)備安全性。
