一种绿色节能陶瓷膜过滤装置及方法与流程

1.本发明涉及一种绿色节能陶瓷膜过滤装置及方法，属过滤净化技术领域。


背景技术：

2.陶瓷膜过滤机构在液体物料分离、净化作业中有着广泛的应用，但在实际工作中发现，当前的陶瓷膜过滤设备往往结构相对复杂，且各零部件间的通用性、模块化相对较差，从而造成使用、操控及维护难度及成本均相对较高，设备维护及零部件更换作业难度大，同时易受到使用场地、过滤介质限制而仅能满足特定环境及物料分离过滤作业的需要，严重影响了使用的灵活性和通用性；另一方面在使用中，均不同程度过滤分离作业效率较低，且在分离过程中往往无法在不影响分离过滤作业正常进行情况下对陶瓷过滤膜进行高效清理净化作业，从而导致当前的陶瓷膜过滤设备均不同程度存在陶瓷膜清理时严重影响正常过滤分离作业，同时也导致因陶瓷膜清理作业效率差、清理不及时而进一步影响物料分离过滤效率，并因此导致陶瓷膜设备的使用寿命受到严重影响，增加了陶瓷膜过滤设备运行的使用及维护成本。
3.因此针对这一问题，迫切需要开发一种全新陶瓷膜过滤设备及过滤方法，以满足实际使用的需要。


技术实现要素：

4.为了解决现有技术上的不足，本发明提供一种绿色节能陶瓷膜过滤装置及方法。
5.一种绿色节能陶瓷膜过滤装置，包括承载机架、陶瓷过滤桶、蒸汽发生器、增压泵、负压泵、曝气泵、流量传感器、压力传感器及驱动系统，承载机架为轴向截面呈矩形的框架结构，且轴线与水平面垂直分布，陶瓷过滤桶若干，嵌于承载机架内并相互并联，且各陶瓷过滤桶轴线均与承载机架轴线平行分布，陶瓷过滤桶下端面设进料口，且进料口通过导流管与增压泵连通，陶瓷过滤桶上端面设出料口和一个排气口，且排气口与负压泵连通，陶瓷过滤桶侧表面设若干沿陶瓷过滤桶轴线均布排污口和至少一个进气口，且陶瓷过滤桶通过进气口与曝气泵连通，流量传感器、压力传感器均若干，且一个流量传感器和一个压力传感器构成一个检测组，陶瓷过滤桶的进料口、出料口、排气口、排污口及进气口处均设一个检测组，驱动系统和蒸汽发生器均与承载机架外表面连接，其中蒸汽发生器与曝气泵连通，驱动系统分别与陶瓷过滤桶、蒸汽发生器、增压泵、负压泵、曝气泵、流量传感器、压力传感器电气连接。
6.进一步的，所述的数据通讯电路包括基于fpga芯片为基础的中央处理器、滤波电路、信号放大电路、光电转换电路、光电隔离电路、串口通讯电路、无线数据通讯电路及数据缓存电路，所述基于fpga芯片为基础的中央处理器分别与光电转换电路、光电隔离电路、串口通讯电路、无线数据通讯电路电气连接，所述串口通讯电路、无线数据通讯电路通过滤波电路、信号放大电路与数据缓存电路电气连接，且滤波电路、信号放大电路另与基于fpga芯片为基础的中央处理器电气连接。
7.进一步的，所述的陶瓷过滤桶包括过滤腔、密封端盖、定位架、陶瓷过滤膜、曝气盘、刮板、射流口、清理驱动机构，所述过滤腔为横断面呈矩形的柱状腔体结构，其上端面及下端面分别设密封端盖，并与密封端盖构成密闭腔体结构，所述定位架至少一个，嵌于过滤腔内并于过滤腔同轴分布，所述定位架为横断面呈“h”字形槽状框架结构，所述定位架上端面及下端面位置均设一个排污口，所述陶瓷过滤膜数量与定位架数量一致，且每个定位架上端面的槽体内均设一个陶瓷过滤膜，且所述陶瓷过滤膜与定位架同轴分布，与定位架侧壁间通过定位机构连接，且陶瓷过滤膜下端面与定位架下端面间间距为0—10毫米，所述刮板共两个，并分别嵌于定位架槽体内，且两刮板对称分布在陶瓷过滤膜上端面及下端面两侧，所述刮板轴线与定位架侧壁垂直分布并与定位架上端面平行分布，所述刮板两端通过清理驱动机构与定位架侧壁内表面滑动连接，下端面与陶瓷过滤膜相抵并滑动连接，所述射流口并联，沿刮板轴线方向均布并通过导流管与曝气泵连通，所述曝气盘若干，嵌于定位架槽底内并环绕定位架轴线均布，且所述曝气盘位于陶瓷过滤膜下方，与陶瓷过滤膜下端面间间距至少10毫米，且曝气盘轴线与陶瓷过滤膜下端面呈15
°
—90
°
夹角，所述清理驱动机构与驱动系统电气连接。
8.进一步的，所述的定位架与过滤腔侧壁内表面通过滑槽滑动连接，且所述滑槽嵌于过滤腔侧壁内表面，所述定位架侧壁另设密封环，并通过密封环与过滤腔侧壁连接。
9.进一步的，所述的刮板包括弹性铰链、定位轴、清理板、滑块，所述定位轴两端通过弹性铰链与滑块铰接，且滑块另与清理驱动机构连接，所述清理板上端面包覆在定位轴外，并与定位轴轴线平行分布，所述清理板板面与陶瓷过滤膜呈30
°
—90
°
夹角，且清理板端面设倾角为15
°
—60
°
的坡口，所述清理板上另设若干透孔。
10.进一步的，所述的陶瓷过滤膜与定位架间通过弹性垫块连接，并与定位架侧壁内表面滑动连接。
11.进一步的，所述的增压泵、负压泵、曝气泵均与承载机架连接，其中所述曝气泵通过多通阀分别与负压泵及蒸汽发生器连通，所述多通阀与驱动系统电气连接。
12.一种绿色节能陶瓷膜过滤装置的过滤方法包括如下步骤：s1，系统装配，首先对承载机架、陶瓷过滤桶、蒸汽发生器、增压泵、负压泵、曝气泵、流量传感器、压力传感器及驱动系统进行组装装配，并通过承载机架进行安装定位，然后将增压泵与外部待净化物料供给系统连通，将陶瓷过滤桶的出料口与外部物料收集系统连通，将排污口与外部的收集分离系统连通，最后将驱动系统与外部供电系统及过滤净化生产线主控电路电气连接和组网连接，即可完成设备装配；s2，过滤净化，完成s1步骤后，即可进行过滤净化作业，在净化作业时，首先通过增压泵将待净化的物料进行增压，并从陶瓷过滤桶底部的进料口输送至陶瓷过滤桶内，并使物料在压力驱动下从下至上流动通过陶瓷过滤桶内的陶瓷过滤膜，同时通过负压泵在陶瓷过滤膜上方位置的陶瓷过滤桶内形成低压环境，通过陶瓷过滤膜上端面及下端面的压力差提高过滤作业的效率，同时从陶瓷过滤桶上端面排出并经过负压泵增压，然后通过曝气泵增压后通过曝气盘输送至陶瓷过滤膜下方的陶瓷过滤桶内，通过曝气气流进一步增加陶瓷过滤桶内陶瓷过滤膜上端面及下端面的压力差，提高净化分离作业的工作效率；s3,净化清理，在s2步骤净化作业中，首先通过驱动系统对曝气气流的压力、曝气频率进行调整，然后通过多通阀将蒸汽发生器和负压泵同时与曝气泵连通，由曝气泵对蒸
汽气流和负压泵增压后的气流进行混合，然后根据设定的曝气频率和压力驱动曝气泵对混合气流通过曝气盘产生的高压气流对陶瓷过滤膜进行冲击振动，对陶瓷过滤膜表面附着的污染物进行震荡清理，另一方面驱动清理驱动机构运行，通过清理驱动机构驱动刮板对陶瓷过滤膜上端面及下端面进行刮削净化，最后将净化后的污染和分离后的残留物通过排污泵进行集中排放，即可完成清理作业。
13.本发明一方面系统构成简单，通用性好，可有效满足与多种介质进行高效分离回收作业的需要，且分离回收作业效率高，设备结构集成化、模块化程度高；另一方面运行自动化、智能化程度好，分离过滤精度高，并可在不影响分离过滤作业的同时，实现多过滤设备进行清理净化作业，从而极大的提高了过滤作业的连续性、工作效率的同时，另有效的降低了设备运行维护作业的劳动强度和成本。
附图说明
14.下面结合附图和具体实施方式来详细说明本发明；图1为本发明系统结构示意图；图2为陶瓷过滤桶结构意图；图3为刮板结构示意图；图4为驱动系统电气原理结构示意图；图5为数据通讯电路电气原理结构示意图；图6为本发明方法流程示意图。
15.图中各标号：承载机架1、陶瓷过滤桶2、增压泵3、负压泵4、曝气泵5、流量传感器6、压力传感器7、驱动系统8、弹性垫块9、多通阀10、蒸汽发生器11、密封环20、过滤腔21、密封端盖22、定位架23、陶瓷过滤膜24、曝气盘25、刮板26、射流口27、清理驱动机构28、滑槽29、进料口201、出料口202、排气口203、排污口204、进气口205、弹性铰链261、定位轴262、清理板263、滑块264、坡口265、透孔266。
具体实施方式
16.为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于施工，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
17.如图1所示，一种绿色节能陶瓷膜过滤装置，包括承载机架1、陶瓷过滤桶2、蒸汽发生器11、增压泵3、负压泵4、曝气泵5、流量传感器6、压力传感器7及驱动系统8，承载机架1为轴向截面呈矩形的框架结构，且轴线与水平面垂直分布，陶瓷过滤桶2若干，嵌于承载机架1内并相互并联，且各陶瓷过滤桶2轴线均与承载机架1轴线平行分布，陶瓷过滤桶2下端面设进料口201，且进料口201通过导流管与增压泵3连通，陶瓷过滤桶2上端面设出料口202和一个排气口203，且排气口203与负压泵4连通，陶瓷过滤桶2侧表面设若干沿陶瓷过滤桶2轴线均布排污口204和至少一个进气口205，陶瓷过滤桶2通过进气口与205曝气泵5连通，流量传感器6、压力传感器7均若干，且一个流量传感器6和一个压力传感器7构成一个检测组，陶瓷过滤桶2的进料口201、出料口202、排气口203、排污口204及进气口205处均设一个检测组，蒸汽发生器11和驱动系统8与承载机架1外表面连接，其中蒸汽发生器11与曝气泵5连通，且驱动系统8与陶瓷过滤桶2、增压泵3、负压泵4、曝气泵5、流量传感器6、压力传感器7、蒸汽发
生器11电气连接。
18.如图4所示，本实施例中，所述驱动系统8包括物联网控制器、可编程控制器、pid运算电路、mos驱动电路、基于igbt模块为基础的电子开关电路、数据总线电路、数据通讯电路、分频时钟电路、功率放大电路、继电器控制电路、接线端子、操控界面，数据总线电路分别与物联网控制器、可编程控制器、pid运算电路、mos驱动电路、数据通讯电路及分频时钟电路电气连接， mos驱动电路另分别与基于igbt模块为基础的电子开关电路、功率放大电路、继电器控制电路、接线端子、操控界面电气连接，基于igbt模块为基础的电子开关电路另与继电器控制电路、接线端子、操控界面电气连接。
19.如图5所示，进一步优化的，所述的数据通讯电路包括基于fpga芯片为基础的中央处理器、滤波电路、信号放大电路、光电转换电路、光电隔离电路、串口通讯电路、无线数据通讯电路及数据缓存电路，所述基于fpga芯片为基础的中央处理器分别与光电转换电路、光电隔离电路、串口通讯电路、无线数据通讯电路电气连接，所述串口通讯电路、无线数据通讯电路通过滤波电路、信号放大电路与数据缓存电路电气连接，且滤波电路、信号放大电路另与基于fpga芯片为基础的中央处理器电气连接。
20.如图2所示，重点说明的，所述的陶瓷过滤桶2包括过滤腔21、密封端盖22、定位架23、陶瓷过滤膜24、曝气盘25、刮板26、射流口27、清理驱动机构28，所述过滤腔21为横断面呈矩形的柱状腔体结构，其上端面及下端面分别设密封端盖22，并与密封端盖22构成密闭腔体结构，所述定位架23至少一个，嵌于过滤腔21内并于过滤腔21同轴分布，所述定位架23为横断面呈“h”字形槽状框架结构，所述定位架23上端面及下端面位置均设一个排污口204，所述陶瓷过滤膜24数量与定位架23数量一致，且每个定位架23上端面的槽体内均设一个陶瓷过滤膜24，且所述陶瓷过滤膜24与定位架23同轴分布，与定位架23侧壁间通过定位机构连接，且陶瓷过滤膜24下端面与定位架23下端面间间距为0—10毫米，所述刮板26共两个，并分别嵌于定位架23槽体内，且两刮板26对称分布在陶瓷过滤膜24上端面及下端面两侧，所述刮板26轴线与定位架23侧壁垂直分布并与定位架23上端面平行分布，所述刮板26两端通过清理驱动机构28与定位架23侧壁内表面滑动连接，下端面与陶瓷过滤膜24相抵并滑动连接，所述射流口27并联，且沿刮板26轴线方向均布并通过导流管与曝气泵5连通，所述曝气盘25若干，嵌于定位架23槽底内并环绕定位架23轴线均布，且所述曝气盘25位于陶瓷过滤膜24下方，与陶瓷过滤膜24下端面间间距至少10毫米，且曝气盘25轴线与陶瓷过滤膜24下端面呈15
°
—90
°
夹角，所述清理驱动机构28与驱动系统8电气连接。
21.其中，所述的定位架23与过滤腔21侧壁内表面通过滑槽29滑动连接，且所述滑槽29嵌于过滤腔21侧壁内表面，所述定位架23侧壁另设密封环20，并通过密封环20与过滤腔21侧壁连接。
22.进一步优化的，所述清理驱动机构28为齿轮齿条机构、传动带机构、传动链条机构、液压伸缩机构、气压伸缩机构中的任意一种。
23.如图3所示，特别说明的，所述的刮板26包括弹性铰链261、定位轴262、清理板263、滑块264，所述定位轴262两端通过弹性铰链261与滑块264铰接，且滑块264另与清理驱动机构28连接，所述清理板263上端面包覆在定位轴262外，并与定位轴262轴线平行分布，所述清理板263板面与陶瓷过滤膜24呈30
°
—90
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夹角，且清理板263下端面设倾角为15
°
—60
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的坡口265，所述清理板263上另设若干透孔266。
24.其中，所述透孔266孔径为3—20毫米，且透孔266面积为清理板263面积的50%—90%。
25.如图2所示，进一步优化的，所述的陶瓷过滤膜24与定位架23间通过弹性垫块9连接，并与定位架23侧壁内表面滑动连接。
26.如图1所示，本实施例中，所述的增压泵3、负压泵4、曝气泵5均与承载机架1连接，其中所述曝气泵5与负压泵4间通过多通阀10连通，所述多通阀10与驱动系统8电气连接。
27.如图6所示，一种绿色节能陶瓷膜过滤装置的过滤方法包括如下步骤：s1，系统装配，首先对承载机架1、陶瓷过滤桶2、蒸汽发生器11、增压泵3、负压泵4、曝气泵5、流量传感器6、压力传感器7及驱动系统8进行组装装配，并通过承载机架1进行安装定位，然后将增压泵3与外部待净化物料供给系统连通，将陶瓷过滤桶2的出料口202与外部物料收集系统连通，将排污口204与外部的收集分离系统连通，最后将驱动系统8与外部供电系统及过滤净化生产线主控电路电气连接和组网连接，即可完成设备装配；s2，过滤净化，完成s1步骤后，即可进行过滤净化作业，在净化作业时，首先通过增压泵3将待净化的物料进行增压，并从陶瓷过滤桶2底部的进料口201输送至陶瓷过滤桶2内，并使物料在压力驱动下从下至上流动通过陶瓷过滤桶2内的陶瓷过滤膜24，同时通过负压泵4在陶瓷过滤膜24上方位置的陶瓷过滤桶2内形成低压环境，通过陶瓷过滤膜24上端面及下端面的压力差提高过滤作业的效率，同时从陶瓷过滤桶2上端面排出并经过负压泵4增压，然后通过曝气泵增压后通过曝气盘25输送至陶瓷过滤膜24下方的陶瓷过滤桶2内，通过曝气气流进一步增加陶瓷过滤桶2内陶瓷过滤膜24上端面及下端面的压力差，提高净化分离作业的工作效率；s3,净化清理，在s2步骤净化作业中，首先通过驱动系统8对曝气气流的压力、曝气频率进行调整，然后通过多通阀10将蒸汽发生器11和负压泵4同时与曝气泵5连通，由曝气泵5对蒸汽气流和负压泵4增压后的气流进行混合，然后根据设定的曝气频率和压力驱动曝气泵5对混合气流通过曝气盘25产生的高压气流对陶瓷过滤膜24进行冲击振动，对陶瓷过滤膜24表面附着的污染物进行震荡清理，另一方面驱动清理驱动机构28运行，通过清理驱动机构28驱动刮板26对陶瓷过滤膜24上端面及下端面进行刮削净化，最后将净化后的污染物和分离后的残留物通过排污泵进行集中排放，即可完成清理作业。
28.本实施例中，在进行s2和s3步骤中，曝气泵在运行时，在正常曝气作业时，驱动系统驱动曝气泵驱动压力为增压泵压力的1.5—5倍；在进行净化作业时，驱动系统驱动曝气泵驱动压力为增压泵压力的3—10倍，且单次曝气作业时间1—10秒，相邻两次曝气时间间隔为5—30秒。
29.此外，在s3步骤中，蒸汽与负压泵输送气体混合时，气流为蒸汽与负压泵输送气体中的任意一种，或两类气体以任意比例混合。
30.需要指出的，本发明在运行中，一方面利用陶瓷膜耐高温耐腐蚀特性采用高温高压蒸汽进行正向和反向清洗时间短，不产生二次污染，将此清洗方法整合到陶瓷膜错流过滤装置里从而实现绿色节能；另一方面在过滤过程中，可有效对过滤介质蒸发、挥发等产生的气体、液滴进行集中收集并再次返回至过滤设备中，从而实现对物料的回收利用，并减少废气、废液排放量。
31.本发明一方面系统构成简单，通用性好，可有效满足对多种介质进行高效分离回
收作业的需要，且分离回收作业效率高，设备结构集成化、模块化程度高；另一方面运行自动化、智能化程度好，分离过滤精度高，并可在不影响分离过滤作业的同时，实现对过滤设备进行清理净化作业，从而极大的提高了过滤作业的连续性、工作效率的同时，另有效的降低了设备运行维护作业的劳动强度和成本。
32.以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。