200T水处理π型全自动过滤器设计说明书 2

200T 水处理 型全自动过滤器设计说明书 学生 鲁家勇 机电与建筑工程学院 指导老师 宋玉明 江汉大学机电与建筑工程学院 1 课题来源 改革开放以来 随着我国经济的不断发展 生活水平和工业生产强度不 断提高 水需求量也随之急剧增长 城市水污染及水供需矛盾日益突出 已 经严重制约了城市经济的发展 并对城市居民的生活造成一定的影响 同时 由 于资金 技术等因素的限制 城市污水处理率仍然很低 在这样的大环境下 城市污水处理设施是现代化城市不可或缺的组成部分 建造城市污水处理厂 是解决城市水污染 缓解水资源紧张问题的一条有效途径 因此 研究新的 污水处理技术 采用高效率 低能耗 运行成本低 管理维护方便的工艺是 最佳方案 也是所有科研人员为之奋斗的目标 使人与自然更好的相处 也可 以使城市污水处理事业成为一种新兴工业 为经济发展献一份力 考虑到当今社会的实际情况 作为污水处理的研究方向 重点在于提高 出水水质 降低能耗 减小占地面积 简化管理方式 降低运行费用 无二 次污染等 这些即是重点也是难点 需要科研人员不断的交流努力 为此 在指导老师的引导下 我选择了此课题 2 过滤器的比较 在人们对环境问题认识越来越充分 对水污染问题的了解也越来越清晰的同时 对污水处理方式的关注也越来越多 因此 污水过滤设备的市场前景非常可观 由此也发展出了各式各样的污水处理过滤装置 下面 分别介绍和比较下几种 主流的污水过滤器 1 自清洗过滤器设备 自清洗过滤器即利用水压自我清洗 同时连续过滤的过滤器 是一种利用 多层不同的滤网直接拦截水中的杂质 再通过滤筒与吸污管的压力差 产生一个 吸力 形成一个吸污过程的污水处理装置 自清洗过滤器有很多类型 可以是立式 卧式 多联式 多单元式 内滤 式 外滤式等 多联过滤器采用多个过滤器并联的方式 其中的某一过滤器在 自清洗时 而其它的过滤器仍进行过滤 多单元指一个过滤器内具有多个滤网 滤网逐个清洗 各类自清洗过滤器的过滤过程为同一原理 主要的区别在于自 清洗方式 根据自清洗的方式可将自清洗过滤器分为三类 即吸污式 刷式 刮 式 反冲洗式 2 搅拌式过滤器 搅拌式过滤器主要用于含油污水处理 自清洗过滤器在处理含油污水时 往往会出现反冲洗憋压 水筛管堵塞 水质不合格等问题 这些问题主要 是由于被处理水质含油较多 导致污水粘度增大 反冲洗效果不好 直接 导致了出水水质不达标 搅拌式过滤器在滤罐内增加了齿状搅拌器 在过 滤器顶端增加了集油器 从而解决了滤料板结 冲洗空间不足等问题 主要特点 搅拌式过滤器有效解决了普通自洗过滤器存在的反冲洗憋 压 水筛管堵塞 滤料板结 水质不合格等问题 保证过滤后的水质 3 薄膜液体过滤器 在一定的压力作用下 待处理液体通过薄膜流动 液体中的悬浮物被拦 截在滤袋表面形成一层滤饼 当滤饼达到一定厚度后 控制器控制进料阀 关闭 出料阀打开 罐内液体迅速流出 在滤袋两侧形成压差 使滤饼剥 离 过滤器在 PLC 控制系统的控制下 可以实现进液 过滤 反冲和排污 的连续动作 主要特点 占地面积小 安装方便 自动化程度高 无需人工管理 能耗低 使用寿命高 过滤精度高 4 重力式过滤器 待滤液经过滤池自上而下地过滤 同时清水注入存水箱内贮存 水箱充 满后 水通过出水管进入清水池 滤层不断拦截悬浮物 造成滤层阻力逐 渐增加 从而促使虹吸管内的水位不断升高 当水位达到虹吸辅助管管口 时 水自该管中落下 通过抽气管借以带走虹吸下降管中的空气 当真空 度达到一定值时 便发生虹吸作用 这时水管中的水自下而上地通过滤层 对滤料进行反冲洗 当冲洗水箱水面下降至虹吸破坏管时 空气进入虹吸 管 破坏虹吸作用 滤池反冲洗结束 主要特点 过滤精度高 安全自动化 能耗低 运行费用低 管理方 便 无阀滤池免维护 没有磨损 3 本过滤器的工作原理及特点 污水由入口进入 首先经过粗滤网滤掉较大的颗粒杂质 然后经过细滤 网 在过滤过程中细滤网逐渐累积在水中的杂质 形成过滤杂质层 由于杂质 层累积在细滤网的内侧 因此在细滤网的内外两侧形成了压力差 当这个压差 达到预设值时 过滤器将开始自动清洗过程 并且此间不断流 然后反冲洗阀 打开 由液压活塞释放压力并将水排除 液压马达舱和吸污器内的压力大幅降 低 因此 通过吸嘴和液压马达舱外端产生了一个吸污过程 当水流经过液压 马达时 带动吸污器进行轴向运动并旋转 逐渐将污水排除 轴身运动与旋转 运动合成螺旋运动 可将整个滤网内外表面完全清洗干净 整个冲洗过程只需要 6 至 10 秒 反冲洗阀在冲洗结束时关闭 增加的水压 会使水力活塞回到其初始位置 过滤器开始准备下一个清洗周期 过滤后的水 由出口流出 其主要特点有 体积小 安装简单 无需外部能源 运行可靠 维护费用低 反冲洗时不断流 过滤精度低 4 主要技术特点 工作压力 0 2 1 6Mpa 过滤温度 0 98 工作温度 0 98 过滤精度 15 300 微米 粒径 反冲洗压力损失 0 02Mpa 过滤流量 25 1200m3 h 反冲洗时间 6 10 秒 主要构造 过滤器本体 粗细滤网 反冲洗控制器 反冲洗阀 马达舱 过滤舱 吸污器总成 排污口 进 出连接口 五 过滤器的总体设计 1 过滤筒的设计 1 过滤桶的结构设计 过滤桶是整个管道系统的主体部分 从桶上引出的有 5 个管道 桶底正中引出的滤后管 然后连接 S2 再接上 2 个阀门成品出口阀和取样 阀 桶底斜锥面引出排渣管 引出后分成 2 个方向 其中一个是反冲洗时使用的 排渣管 上面安装着排渣阀 另一个是循环过滤的循环管 通过流向控制阀和 单向阀 使压力过大时形成循环过滤 桶内靠壁处装有反冲洗管道 连接冲洗阀 之后分成 2 个方向 一个直接 连到水泵上 另一个接上余液出口阀 其作用是在过滤余液的过程中使管道以 及过滤桶的液体流出 桶顶的一个循环管道向上连接循环视筒和循环液出口阀门 连接到循环桶 底部 桶顶的另一个循环管道向上连接排气阀和压力表 然后接到循环桶顶部 以保持过滤桶以及循环筒压力的正常 0 2 1 6Mpa 2 计算内压筒壳体壁的厚度 已知 Pg 1 6MPa 由壁厚计算公式 c t ic PDP 2 其中 计算厚度 mm P 计算压力 Mpa c 焊接接头系数 材料的许用应力 t 在已知设计温度下 16MnR 的许用应力 在厚度为 6 16mm 时 170Mpa t 在厚度为 16 36mm 时 163Mpa t 已知焊接接头系数 85 0 假设 圆筒内径 D 1000mm 腐蚀裕量 C 2mm i2 材料的许用应力 170Mpa 厚度为 6 16 时 筒体厚度计算 t 1 6 1000 2 170 0 85 1 6 5 5mm c t ic PDP 2 5 5 2 7 5mm d 2 C 由钢材标准规格 圆整可得壁厚为10mm 2 吸污管的设计 当过滤器的压差达到预设值时 将开始自动清洗过程 清洗阀打开 清洗 室及吸污器内水压大幅度下降 通过过滤桶与吸污管的压力差 过滤器吸污管 与清洗室之间通过吸嘴产生一个吸力 形成一个吸污过程 同时 过滤器电力 马达带动吸污管沿轴向做螺旋运动 吸污器轴向运动与旋转运动的结合将整个 滤网内表面完全清洗干净 吸污器是过滤器的重要部件 它是空心结构 如图 在主体上按一定距离均 布着若干个吸污管 吸污管与一个排污阀相连 吸污器按照固定的转速做螺旋 运动 来处理整个滤网表面 吸污器的主轴旋转 因此主轴上的吸管在流体中 运动受到阻力作用 每个吸污组件开口的吸附力大小决定了排污运行时问及冲 净率 根据这个定量值 可以对排污时间及自清洗装置进行优化 从而使过滤 器过滤及排污达到最优效果 4 控制系统的设计 1 控制系统的选择 PLC Programmable Logic Controller 即可编程逻辑控制器 是一种数字运 算操作的电子装置 它采用可以编制程序的存储器 用来在其内部存储执行逻 辑运算 顺序运算 计时 计数和 算术运算等操作的指令 并能通过数字式或 模拟式的输入和输出 控制各种类型的机械或生产过程 PLC 及其有关的外围 设备都应按照易于与工业控制系统形成一个整体 易于扩展其功能的原则而设 计 PLC 技术代表了当今电气程序控制的最先进水平 通过 PLC 与各种单元自动 化装置以及现场总线 计算机网络系统 构成了车间和工厂自动化的完整体系 鉴于 PLC 控制系统具有实时性 高可靠性等优点 信号处理时间短 速度 快 系统配置简单灵活 安装简单 维修方便 因此 此过滤器选用 PLC 的控 制系统 2 流程图 6 6 结果与分析结果与分析 面对着日益变少的江河湖泊以及越来越多的污染 不得不说内心非常的沉重 尽管污水处理事业已经发展了几十年 但是与实际需求比较起来 还需要更多 的改进 来更加迎合社会与时代的发展 又作为一名机械设计专业的学生 为 环境事业出一份力更是自己的荣幸 当然 我们面对的挑战也非常严峻 很多国家污水处理事业已经非常发达 他们研发的产品往往能满足各方面的要求 但是如果我们自己不用有核心技术 便只能一直处于被动地位 这样下去容易出现 大者恒大 的现象