專利名稱：處理裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種具有粒子處理臺的處理裝置，用于處理流過該處理臺的液體。
粒子處理介質必須定期再生，這通常要求在現場沖洗介質時將處理裝置脫機，或者將處理介質運走進行再生或進行更換，這些都會使處理裝置在相當長的一段時間里不能進行工作。
根據本發明，一臺處理裝置包括一個內部裝有粒子處理介質處理臺并帶有一個待處理液體的入口和一個已處理液體的出口的外殼;一個流化裝置，此流化裝置與處理介質相連，用于將處理介質的粒子從處理臺移走，流化裝置包括一根帶有出口的供液管，它被用來從過濾臺的外面提供壓力液體，以及一根在供液管內的排料管，其端部有一入口并突出在供液管出口的外面，用于從處理臺排出液體和處理介質粒子;處理裝置還包括向處理臺頂部供應新的粒子處理介質的裝置。
這一流化裝置保證了處理介質粒子能夠有效地從處理臺上移走而不用與泵的葉輪相接觸。
從處理臺上移走的物質可以引向再生裝置，在再生裝置中，它被再生并重新使用，或可以被清除或在其他場合使用。例如，如果處理介質的粒子是可燃的，可以對含油水進行過濾和脫油處理，因此而增加了粒子的發熱量并使其能作為燃料使用。
因此有可能逐漸地從處理臺上移走粒子處理介質進行再生，同時處理裝置仍然在線。
適合于本發明的一種流化裝置公布在我們早期的美國專利US-A-4978251，4952099和4992006中。
如果供液管具有使液體渦漩的裝置，流化裝置的效果可以改善。
流化裝置最好安裝在靠近處理臺底部的位置，使得通過排料管移走的處理介質能夠由其上靠重力或壓力填補其因抽空產生的空間粒子所替換。以這種方式，處理介質將向下推進穿過處理臺，從而保證了處理臺全部被周期性地清洗。
這種處理裝置作為一種過濾裝置特別有效，其中的再生裝置是一分離器，用于將污染物與處理介質分離。
當過濾臺由于污染物而堵塞時，普通過濾機必須進行沖洗，這就需要從過濾臺排出液體，向過濾臺吹進使介質分解的空氣和向過濾臺注水以清除污染物。這不僅造成過濾裝置長時間不能工作，也導致水的浪費和部分過濾介質粒子的丟失。
本發明的處理裝置作為過濾機使用提供了過濾介質的迅速在線清洗。其優點是，由于清洗速度快，與普通過濾機相比顆粒容積不太重要，因而可以使用小粒度的過濾介質或淺的處理臺。通過排料管洗掉的過濾介質被凈化并能返回到原過濾臺或另一過濾臺。這就減少了過濾介質從系統中的凈流失量。由于注入流化裝置的液體的壓力分解了處理臺，不再需要向過濾機吹進空氣。通過使用本發明而實現的經常的清洗減小了溝流效應出現的機會。
用于將污染物與處理介質分離的分離器最好是一個水力漩流器。在某些工作狀態中，希望漩流器在過濾介質流經的出口能產生足夠的壓力，以便將清洗后的過濾介質帶回到過濾臺。如果需要，進入水力漩流器的過濾介質可以通過附加的高壓水水源進行增壓而進入水力漩流器的入口。根據過濾介質和污染物的相對粒度或比重，清洗后的過濾介質的出口可以是漩流器的下溢出口或上溢出口。
可選擇地，處理裝置可以是一個具有粒子離子交換樹脂的離子交換裝置，離子交換樹脂用于提供處理介質。
處理裝置可有一個位于處理臺之上的污水入口，使得污水在靠近外殼頂部的介質/液體交界面處與處理介質接觸。這樣，此裝置的處理能力取決于該交界面面積的大小。因此，要處理的液體的入口最好布置在處理臺的外表面，使得液體向內滲透過處理介質到達埋置在處理臺內的出口。在這種情況下，希望要處理液體的入口通到由外殼壁的內側和具有允許要處理液體流過但不允許粒子處理介質流過的網孔的第一篩網所確定的第一空間，以及通到與第二篩網相連的已處理液體的出口，第二篩網上具有允許已處理液體流過但不允許粒子處理介質流過的網孔。
這就使得要處理液體與處理介質之間的交界面面積增加而不加大外殼的直徑。這一點在占地面積非常寶貴的應用場合是很重要的，例如在產油平臺上。根據本發明的處理裝置的重量也小于具有相同處理能力的普通裝置。
外殼的制造費用主要取決于制造容器接嘴和端部的費用。本發明中的外殼長度的增加能夠增大其處理能力而不必改變直徑，通常這比通過增大直徑來增加能力要便宜。
外殼的內壁最好構成一個空的圓柱形內腔并且第一空間是一環狀空間，其內側具有由第一篩網構成的空的圓柱形內腔，用于安放粒子處理介質，第一篩網的內腔與外殼側壁同軸并且半徑小于外殼側壁的半徑;第二篩網包圍著與已處理液體出口相通的并沿圓筒軸線延伸的一個空間。
這種結構保證了在處理裝置內沒有滯流區，而滯流區會允許細菌的生長和繁殖。在其他裝置中用于填充滯流區的水泥和其他填充材料不再需要，這是另一個重量上的優點。
要處理液體的入口最好位于外殼的側壁上。然而，為了進一步增加介質/液體的交界面，要處理液體的一部分可通過位于外殼頂部的要處理液體的第二入口的注入外殼。
可選擇地，入口和出口可以互換，使得出口位于處理臺的外表面，從而使液體從埋置在處理臺內的入口向外滲透過處理介質。
可以有將再生的處理介質粒子運回到同一裝置的處理臺的裝置，這些裝置最好包括一根從分離器出口連到處理臺的返回管。這就保證了處理介質的直接再循環。
在一個處理系統中，許多處理裝置可以并聯連接。這樣的系統可按各種各樣的方式工作。例如，如果入流流量是可預知的，一臺或多臺處理裝置可在任何時候聯機，而一臺或多臺處理裝置可脫機用于處理介質的再生。然后，再生的處理介質可再循環到提取它們的處理裝置，或循環到一個不同的(例如開始為空的)處理裝置，然后裝有再生的處理介質的處理裝置便準備就緒可再次聯機工作。多處理裝置系統的使用也使污液入流量的波動能夠被很好適應。
根據本發明構造的處理裝置的例子將通過參考附圖來加以描述，其中

圖1是一過濾裝置的示意圖和其輔助線路圖;
圖2是第一例過濾裝置的剖分透視圖;
圖3是一個與圖2所示裝置相似的過濾裝置的軸剖面圖;
圖4是第二例過濾裝置的軸剖面圖;以及，圖5是第三例過濾裝置的軸剖面圖。
一臺過濾裝置包括一個外殼1，外殼1中裝填著粒子過濾介質2，例如沙子或金鋼砂。外殼1是一個壓力容器，通常至少在5×105Pa的壓力下工作。在外殼1的頂部裝有一個具有多個多孔的間隔布置入口3A的輸入總管3，并通過輸入管4向其供液，輸入管4向輸入總管3運送污染液體并由輸入閥門5所控制。在外殼1的底部裝有一個具有多個收集器6A的輸出總管6，總管6向輸出管7供液，其液流由輸出閥門8控制。
在正常使用中，輸入閥門5和輸出閥門8開啟，污染液體通過輸入管4進入，并通過總管3分灑在外殼頂部的周圍。液體向下滲透穿過捕捉污染物的過濾介質2。凈化的液體到達收集器6A并被導向輸出管7。
可選擇地，此過濾機可以按上流方式工作，此時污液輸入總管3位于處理臺的底部，而凈化的液體輸出總管位于處理臺的頂部。
如圖1-3所示，一臺流化裝置安裝在外殼1的底板上。此裝置有一液體輸出口10，輸出口10通過與輸入管4連接的供液管11被供以污液，用于清洗處理臺，其液流由閥門12控制。可以安裝一個附加的可選閥門13以便改變通過管11的液流速度。可選擇地，過濾后的液體也可作為清洗液體使用。排料管14位于供液管11之中并與其同軸，排料管止于突出在供液管之上的排料入口15處。通過排料管14的液流由閥門16控制。排料管14由閥門16控制。排料管14通向水力漩流器17并與漩流器的入口連接，漩流器的入口與漩流器的側壁相切。通過增壓管19和閥門20，高壓水水源18也與漩流器17的入口連接。漩流器17的底流出口由返回管21經過閥門22接回到污水輸入管4。頂流23為污染物提供了出口。
典型地，輸出口10有一個45mm的孔，而輸入口有一個25mm的孔。
雖然所示的流化裝置位于總管6之下，它同樣可以置于總管6之上。可以選擇流化裝置的高度，以便將收集到一定量的污染顆粒的那部分過濾介質運走，同時留下過濾臺的主要和大量的部分。
當想要清洗過濾介質時，關閉閥門5和8并打開閥門12，讓壓力水流流向供液管11并經過出口10進入過濾介質2。可以在供液管中使水產生渦漩。因此過濾介質2被流體化并通過排料管14的排料入口15向下運動，時入水力漩流器17。在已排走的過濾介質上方的過濾介質將在重力作用下而下降，并且依次被流化和通過排料管14移走。
可選擇地，也可以打開閥門5和8，流化裝置9可以不斷地，緩慢地移走過濾介質。這就使處理臺以一種慢的和受控的方式再循環，從而不必將過濾裝置脫機進行清洗操作。
在水力漩流器中，過濾介質和與其相連的污染物被引起渦漩。由于水源18提供的高壓水，這種渦漩運動被增強。渦漩運動將使污染物向漩流器的頂部移動，在頂部污染物通過上溢出口23被排出以便進一步處理。凈化的過濾介質粒子以及大部分液體在漩流器的內壁處在壓力作用下向下移動并通過下溢出口，這一壓力能迫使過濾介質粒子沿返回管21并經過輸入管4和總管3返回到外殼1中。
圖4中所示的第二例過濾裝置包括一個外殼1，外殼1具有圓柱形側壁28，其一端與中空的錐形基底29相連，另一端與一曲面上壁30相連。外殼1是典型的壓力容器，通常在至少5×105Pa的壓力下工作。
第一篩網31構成了其半徑小于側壁28半徑的空的圓柱形空間，第一篩網31安裝在外殼1中使得它與圓柱形壁28同軸。第一篩網31從錐形基底29沿側壁28的長度延伸，并且其下邊緣與錐形基底29連接，其上邊緣通過一空的截頭錐形定位環32與外殼1的側壁28連接。第一篩網31，定位環32和側壁28以及錐形基底29的上部基本上確定了環形空間33。
待過濾的污液的入口4安裝在側壁28上大約沿側壁軸向長度的中間位置，以便與空間33相通。溢流管34從入口4通向外殼1上壁30上的第二入口35。
沿著圓柱形側壁28軸線的主要部分延伸的是第二空間36，它由第二篩網37所包圍，第二篩網37的上端封閉，其下端與穿過錐形基底29延伸到外殼外面的已過濾液體出口7相通。
粒子過濾介質2充填在外殼中第一空間33和第二空間37之間的空間里，在外殼的頂部留有間隙。
第一篩網31和第二篩網37上具有許多孔，這些孔的尺寸使得允許污液和凈化液分別流過它們，但防止過濾介質的粒子流過。篩網31和37可以是楔形鋼絲篩網或是縫/隙，這些縫/隙徑向地向下傾斜，并且當待處理液體徑向地向內和向下流過縫/隙之間時，縫/隙防止過濾介質流過相鄰的縫/隙之間的間隙。
在水平剖面中，篩網31和37可以具有鋸齒形，因此進一步增加了對輸入或輸出液體的有效的處理介質橫斷面。
在外殼1的錐形基底29中，在過濾介質2的內部裝有一個流化裝置9，裝置9向下開口，其結構如前面例子中所描述。
與流化裝置9連接的管11和14在靠近外殼底部的位置延伸穿過一橫向進口38。通過這個進口38，流化裝置可以拆除以便維修和更換。
在使用，待過濾的污染液體通過污液入口4，35注入進外殼。經過第一入口4進入的液體充填進第一空間33，從空間33，液體流經第一篩網31進入過濾臺2。然后，當液體按圖4所示的箭頭方向流向第二空間36時，液體被過濾臺2所過濾。液體在通過出口7流出外殼之前，經過第二篩網37進入第二空間36。通過第二入口35進入的污染液體充填過濾臺2上方的間隙，并且在進入空間36和通過出口7流出外殼之前向下流經過濾臺2。
當想要清洗過濾介質時，參考前面例子中所描述的方法操作流化裝置9和水力漩流器17。
第三例過濾裝置如圖5所示。這個裝置與第二例裝置的不同之處在于流化裝置9的供液管11和排料管14沿圓柱形側壁28的軸線垂直地向上延伸，穿過第二篩網37并伸出到外殼1的曲面上壁的外面。這就允許篩網37和流化裝置9通過位于外殼頂部的進口39被拆除。
流動方向可以反轉，這樣應使入口4′在篩網37內與空間36相通。入口裝有溢流閥40和安全閥41。待處理液體通過第一篩網31徑向地向外流進第一空間33并通過出口7′流出。
過濾裝置可以裝有不止一臺流化裝置，每個流化裝置帶走不同品位的過濾介質。
雖然通過參考過濾裝置對本發明進行了描述，它同樣可以應用于離子交換裝置。在這種情況下，粒子過濾介質將由粒子離子交換樹脂代替，并且離子再生過程將代替分離器。
權利要求
1.一臺處理裝置包括一個內部裝有粒子處理介質處理臺(2)并有待處理液體進口(3，4)和已處理液體出口(6，7)的外殼(1)；一臺流化裝置(9)，此流化裝置與處理介質相連，用于將處理介質粒子從處理臺移走，流化裝置包括一個具有出口(10)的供液管(11)，它被用來從過濾臺的外面提供壓力液體，以及一個在供液管內的出料管(14)，其端部有一個進口(15)并突出在供液管出口的外面，用于從處理臺排出液體和處理介質粒子；處理裝置還包括向處理臺頂部提供新材料的裝置(21)。
2.根據權利要求1的處理裝置，其特征在于排料管(14)與用于再生處理介質的再生裝置(17)連接，因而使再生的處理介質能夠重新使用。
3.根據權利要求1或2的處理裝置，其特征在于供液管(11)具有使液體產生渦漩的裝置。
4.根據權利要求1-3中任何一個權利要求的處理裝置，其特征在于流化裝置(9)安裝在靠近處理臺(2)底部的位置，使得通過排料管(14)移走的處理介質能夠由其上靠重力或壓力落下填補其因抽空產生的空間粒子所替換。
5.根據權利要求2-4中任何一個權利要求的處理裝置，其特征在于處理裝置是過濾裝置并且再生裝置是用于將污染物與處理介質分離的分離器(17)。
6.根據權利要求5的處理裝置，其特征在于分離器是水力漩流器(17)。
7.根據權利要求6的處理裝置，其特征在于漩流器(17)在過濾介質流出的出口產生足夠大的壓力，以便將凈化的過濾介質送回到處理臺。
8.根據權利要求6或7的處理裝置，其特征在于進入漩流器(17)的過濾介質通過通向漩流器入口的附加高壓水水源而增壓。
9.根據權利要求1-4中任何一個權利要求的處理裝置，其特征在于處理裝置是離子交換裝置。
10.根據前述權利要求中的任何一個權利要求的處理裝置，其特征在于待處理液體的入口安裝在處理臺的外表面上，使得液體向內滲透通過處理介質到達埋置在處理臺內的出口。
11.根據權利要求10的處理裝置，其特征在于待處理液體的入口(4)通到由外殼(1)內壁和具有許多允許待處理液體通過但不允許粒子處理介質通過的網孔的第一篩網所確定的第一空間(33)，以及通到與第二篩網(37)相連的已處理液體出口(7)，第二篩網上具有許多允許已處理體通過但不允許粒子處理介質通過的網孔。
12.根據權利要求11的處理裝置，其特征在于外殼(1)的側壁(28)構成了一個空的圓柱形內腔并且第一空間(33)是一環形空間，其內側具有由第一篩網(31)構成的空的圓柱形內腔，用于安放粒子處理介質(2)，第一篩網(31)的內腔與側壁同軸，并且半徑小于側壁的半徑;第二篩網(37)包圍著與已處理液體出口(7)相通的、并沿圓柱筒軸線延伸的一個空間(36)。
13.根據權利要求10-12中任何一個權利要求的處理裝置，其特征在于待處理液體的入口(4)位于外殼的側壁(28)上。
14.根據權利要求13的處理裝置，其特征在于待處理液體的第二入口(35)位于外殼的頂部。
15.根據權利要求1-9中任何一個權利要求的處理裝置，其特征在于出口安裝在處理臺的外表面，使得液體從埋在處理臺中的入口向外滲透，通過處理介質。
16.根據權利要求15的處理裝置，其特征在于出口通到由外殼壁的內側和具有許多允許已處理液體通過但基本上不允許粒子處理介質通過的網孔的第一篩網所確定的第一空間，以及通到與第二篩網相連的入口，第二篩網上具有許多允許待處理液體通過，但不允許粒子處理介質通過的網孔。
17.根據權利要求16的處理裝置，其特征在于外殼的側壁構成了一個空的圓柱形內腔并且第一空間是一環形空間，其內側具有由第一篩網構成的空的圓柱形內腔，用于安放粒子處理介質，第一篩網的內腔與側壁同軸并且半徑小于側壁半徑;第二篩網包圍著與液體入口相通的并沿圓柱筒軸線延伸的一個空間。
18.根據權利要求15-17中任何一個權利要求的處理裝置，其特征在于出口位于外殼的側壁上。
19.根據權利要求2和權利要求3-18中任何一個權利要求的處理裝置，其特征在于裝有用于將再生的處理介質粒子運送回同一裝置的處理臺(2)的裝置(21)。
20.根據權利要求19的處理裝置，其特征在于將再生的處理介質粒子運送回同一裝置處理臺的裝置包括從再生裝置(17)的出口連到處理臺(2)的返回管(21)。
21.一個系統包括許多根據權利要求1-18中任何一個權利要求的、并聯的處理裝置。
全文摘要
一臺處理裝置，例如一臺過濾裝置包括裝有粒子處理介質的處理臺2。與處理介質粒子相連的流化裝置9用于從處理臺移走處理介質粒子進行再生。流化裝置9包括一具有出口10的供液管11，它被用來從過濾臺的外面提供壓力液體，以及包括一具有入口15的排料管14，入口15突出在供液管的出口10的外面。
文檔編號B01D29/62GK1087027SQ9311625
公開日1994年5月25日 申請日期1993年8月9日 優先權日1992年8月10日
發明者羅伯特·美爾維爾·史密斯, 約翰·愛德華·亞當斯, 杰姆斯·愛德華·代爾夫 申請人:莫普羅·托泰克有限公司