CN104138677B - 一种圆盘式压滤装置及压滤方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种圆盘式压滤装置，包括压力容器，所述压力容器底部设有送浆口和卸饼口，内腔设有滤芯集群和卸饼机构；所述滤芯集群由多块层叠设置的圆盘式滤芯以及排液管组成，所述排液管内腔通过沿其轴向设置的内隔板隔成两个腔室，所述两个腔室的壁上分别设有连通奇数层、偶数层圆盘式滤芯的排液孔；所述卸饼机构包括贯穿压力容器顶部的转轴，所述转轴位于压力容器外的一端与旋转驱动装置传动，位于压力容器内腔的一端通过框架连接有拨料器和刮饼器。本发明还公开了使用上述圆盘式压滤装置的压滤方法。本发明大为简化压滤机结构，造价低、无磨损、劳动强度低；提高脱水效果同时降低能耗。

Description

一种圆盘式压滤装置及压滤方法

技术领域

本发明涉及液-固分离技术领域，具体涉及一种圆盘式压滤装置及压滤方法。

背景技术

压滤机是一种固-液分离设备，其工作原理是：对滤浆施加一定压力，使滤液通过过滤介质与固体物料分离，根据结构不同，现有过滤机可分为：板框压滤机、厢式压滤机, 螺压脱水机和圆盘式加压过滤机。

板框压滤机规格小，其过滤面积只有30 ~ 40m²，泵的进浆压力只有0.6-0.8 Mpa，厢式压滤机过滤面积可到120m²进浆压力可达1.2-1.6 Mpa，但是存在拆装滤板劳动强度大、操作周期长、需人工卸滤饼、污染环境、滤饼含水高和提高进浆压力难度大的缺点。

螺压脱水机的脱水能力有限，对含固率大于0.5％的污泥只能浓缩到含固率10%左右。

圆盘式加压过滤机是将真空圆盘式过滤机装入一个卧式压力容器中，工作时，向压力容器内充以0.3MPa左右的压缩空气，圆盘式过滤机在此压力下进行过滤、脱水、卸料、滤饼输送等工序，整个生产过程都是在密闭的压力容器中进行，缺点是过滤压力低、滤饼含水高、结构复杂、控制点多、能耗高、造价贵。

以上几种压滤机都采用机械泵输送原料浆，机械泵存在磨损严重、能耗高、故障率高、价格贵和送浆压力低的缺点。

近年来，为适应节能，公开了大量高干度过滤机的专利，业已实施的典型有：

专利号为“201110078673.5”的中国发明专利公开了一种高干度过滤机及方法，釆用变滤室容积进行机械挤压，可将固含量<5％的浆料制成40％左右的滤饼；但是其结构复杂，部件加工精度要求高，磨损严重，设备笨重，造价高，而且在卸饼时要松开滤板，滤板的密封面容易沾上滤料，需逐片清理以避免影响密封效果，劳动强度大。

申请号为“201210289503.6”的发明专利申请公开了一种压滤机及其压滤方法，设有多块滤板，容纳物料的滤饼空间体积可变，且相邻滤板间设置密封圈，密封长度长，易泄漏，更换密封圈工作量大、费用高，而且在卸饼时要松开滤板，滤板的密封面易沾上滤料，需逐片清理以避免影响密封效果，劳动强度大；其压滤方法包括采用驱动泵进料过滤、采用压力为5Mpa的气体加压滤布进行压滤、采用高温气体烘干物料，要达到预定含水率，要多次重复上述步骤，控制系统复杂。

发明内容

本发明公开了一种圆盘式压滤装置及压滤方法，可以解决现有压滤机采用可变滤室容积结构，导致结构复杂、磨损严重、造价高，而且清理滤板工作劳动强度大的问题。

本发明通过以下技术方案实现：

一种圆盘式压滤装置，包括压力容器，所述压力容器底部设有送浆口和卸饼口，内腔设有滤芯集群和卸饼机构；所述滤芯集群由多块层叠设置的圆盘式滤芯以及竖直贯穿多块圆盘式滤芯的排液管组成，相邻的圆盘式滤芯之间留有间隔，所述排液管下端穿出压力容器底部，所述排液管内腔通过沿其轴向设置的内隔板隔成左、右两个腔室，所述两个腔室的壁上分别设有连通奇数层、偶数层圆盘式滤芯的左排液孔、右排液孔，穿出压力容器底部的两个腔室下端分别连接有左三通阀门和右三通阀门；所述卸饼机构包括贯穿压力容器顶部的转轴，所述转轴位于压力容器外的一端与旋转驱动装置传动，位于压力容器内腔的一端通过框架连接有拨料器和刮饼器，所述拨料器贴合压力容器内腔底部，所述刮饼器延伸至相邻的圆盘式滤芯之间，所述刮饼器上设有刀口接触圆盘式滤芯表面的刮刀。

所述圆盘式滤芯包括两块边部连接为一体、中部分别向外凸起形成空腔的圆形多孔板，以及包覆于圆形多孔板外壁的滤布，所述圆盘式滤芯的空腔中还设有多根两端分别连接两块圆形多孔板内壁的承压柱，所述多孔板和滤布上分别设有同心的、直径与排液管匹配的流液孔，通过流液孔套在排液管上，所述排液管位于每个圆盘式滤芯空腔的部分还套有两块分别贴合于两块圆形多孔板内壁的内垫圈；所述多孔板和滤布上还分别设有拉杆孔，与排液管平行的拉杆贯穿每块多孔板和滤布上的拉杆孔，所述拉杆两端分别连接有拉紧螺母；相邻的圆盘式滤芯之间的排液管上还套有外垫圈。

所述旋转驱动装置为通过上机架连接于压力容器顶面外壁的电动机，所述电动机的轴通过联轴器与转轴顶端连接，所述转轴转动连接于压力容器顶面，通过填料函密封。

所述框架从转轴水平延伸至压力容器内壁，再沿压力容器内壁竖直向下延伸至底部，然后向排液管水平延伸；所述拨料器安装在框架从压力容器内壁向排液管水平延伸的部分，所述刮饼器一端连接于框架沿压力容器内壁竖直向下延伸至底部的部分，另一端延伸至相邻的圆盘式滤芯之间；所述刮刀的上、下刀口分别接触相邻的两个圆盘式滤芯表面。

所述框架沿压力容器内壁竖直向下延伸至底部还连接有排料螺带。

所述卸饼口为一端从压力容器底部连通其内腔、另一端通过法兰连接有盲板的直通管；所述送浆口连通A三通阀门的第一端口，所述A三通阀门的第二端口连通直通管内腔，第三端口为回浆口。

所述左三通阀门和右三通阀门的第一端口分别连通排液管中的两个腔室，第二端口分别连通压缩空气或附以热空气，第三端口连通滤液排出口。

所述压力容器顶部还设有放气口，所述压力容器内壁还设有下饼环道。

使用上述圆盘式压滤装置的压滤方法，包括以下步骤：

a）采用送浆泵将原料浆送入圆盘式压滤装置的压力容器中，对原料浆进行一级脱水，形成滤饼，直到送浆泵的工作压力达到设定的阈值；

b）采用压力高于送浆泵阈值的流体介质对滤饼施加静压力，进行二级脱水；

c）保持排液管其中一个腔室的滤液排出口导通，向另一个腔室中送入压缩空气或附以热空气，吹脱滤饼孔隙中的水分，进行三级脱水；

d）将三级脱水后的滤饼排出。

另设一个注满原料浆的压浆罐，步骤b通过管道将压浆罐底部的出浆口连通圆盘式压滤装置的送浆口，然后从压浆罐顶部通入压力高于送浆泵阈值的流体介质，对圆盘式压滤装置中的滤饼施加静压力，进行二级脱水。

本发明与现有技术相比的优点在于：

一、釆用定滤室容积结构，使压滤机结构大为简化，造价低；

二、过滤作业在密闭的静设备中运行，无磨损，使用寿命长；

三、采用电机带动刮饼器和拨料器进行卸饼，不需要松开滤板，也不需要逐片清理滤板，劳动强度低；

四、采用三级脱水方式，先采用送浆泵将原料浆送入圆盘式压滤装置，加压到设定的送浆泵阈值，再采用压力高于送浆泵阈值的流体介质施加静压力，加压到设定的压浆罐阈值，再通过压缩空气或附以热空气吹脱滤饼中的水分，能降低对送浆泵的规格要求，也避免送浆泵在高负荷下产生的高故障率，在提高脱水效果的同时，有效降低能耗。

附图说明

图1为本发明的圆盘式压滤装置结构剖视图。

图2为图1的A-A剖视图。

图3为图1的m部分放大图。

图4为图1的n部分放大图。

图5为圆盘式滤芯的剖视及俯视结构示意图。

图6为二级压滤和吹脱的操作流程示意图。

图7为压浆罐结构示意图。

具体实施方式

滤饼可分为可压缩滤饼和不可压缩滤饼两种，对于可压缩滤饼，脱水效率是随过滤压力提高而提高，其极值可达5-8MPa；对于不可压缩滤饼，脱水效率亦随过滤压力提高，但极值只有0.8-1.2MPa。

实施例 1

如图1~5所示的一种圆盘式压滤装置，包括压力容器11，所述压力容器11底部设有送浆口和卸饼口17，所述卸饼口17为一端从压力容器11底部连通其内腔、另一端通过法兰连接有盲板的直通管；所述送浆口连通A三通阀门33的第一端口，所述A三通阀门33的第二端口连通直通管内腔，第三端口为回浆口。

所述压力容器11底部设有送浆口和卸饼口17，所述卸饼口17为一端从压力容内腔设有滤芯集群和卸饼机构；所述滤芯集群由多块层叠设置的圆盘式滤芯10以及竖直贯穿多块圆盘式滤芯10的排液管8组成，所述圆盘式滤芯10包括两块边部连接为一体、中部分别向外凸起形成空腔的圆形多孔板22，以及包覆于圆形多孔板22外壁的滤布21，所述圆盘式滤芯10的空腔中还设有多根两端分别连接两块圆形多孔板22内壁的承压柱23，所述多孔板22和滤布21上分别设有同心的、直径与排液管8匹配的流液孔26，通过流液孔26套在排液管8上，所述排液管8位于每个圆盘式滤芯10空腔的部分还套有两块分别贴合于两块圆形多孔板22内壁的内垫圈24，所述多孔板22和滤布21上还分别设有拉杆孔25，与排液管8平行的拉杆7贯穿每块多孔板22和滤布21上的拉杆孔25，所述拉杆7两端分别连接有拉紧螺母12，相邻的圆盘式滤芯10之间的排液管8上还套有外垫圈9，使得相邻的圆盘式滤芯10之间留有间隔；所述排液管8下端穿出压力容器11底部，所述排液管8内腔通过沿其轴向设置的内隔板15隔成左、右两个腔室，所述两个腔室的壁上分别设有连通奇数层、偶数层圆盘式滤芯10的左排液孔6-1、右排液孔6-2，穿出压力容器11底部的两个腔室下端分别连接有左三通阀门16-1和右三通阀门16-2，所述左三通阀门16-1和右三通阀门16-2的第一端口分别连通排液管8中的两个腔室，第二端口分别连通压缩空气或附以热空气，第三端口连通滤液排出口；所述卸饼机构包括贯穿压力容器11顶部的转轴3，所述转轴3位于压力容器11外的一端与旋转驱动装置1传动，所述旋转驱动装置1为通过上机架2连接于压力容器11顶面外壁的电动机，所述电动机的轴通过联轴器与转轴3顶端连接，所述转轴3转动连接于压力容器11顶面，通过填料函4密封；所述转轴3位于压力容器11内腔的一端通过框架5连接有拨料器14和刮饼器19，所述框架5从转轴3水平延伸至压力容器11内壁，再沿压力容器11内壁竖直向下延伸至底部，然后向排液管8水平延伸；所述拨料器14安装在框架5从压力容器11内壁向排液管8水平延伸的部分，贴合压力容器11内腔底部，所述刮饼器19一端连接于框架5沿压力容器11内壁竖直向下延伸至底部的部分，另一端延伸至相邻的圆盘式滤芯10之间；所述刮饼器19上设有上、下刀口分别接触相邻的两个圆盘式滤芯10表面的所述刮刀20；所述框架5沿压力容器11内壁竖直向下延伸至底部还连接有排料螺带27；所述压力容器11顶部还设有放气口39，所述压力容器11内壁还设有下饼环道18。

如图6所示使用上述圆盘式压滤装置压滤含水98~95％的污泥的方法，污泥滤饼可压缩，包括以下步骤：

a）另设一个压浆罐30，压浆罐30顶部设有压浆罐排气口31、流体介质入口32、安全阀37、压力计38和注浆阀41，底部设有出浆口40，所述压力容器11的送桨口分别通过送浆阀门35连通送浆泵29出口、通过压浆阀门36连通出浆口40，所述A三通阀门33的第三端口连通原料浆罐28；采用送浆泵29将含水98~95％的污泥从原料浆罐28分别送入压力容器11和压浆罐30中，当压浆罐30注满时，关闭压浆罐30的注浆阀41、压浆罐排气口31和压浆阀门36，当压力容器11注满时，关闭压力容器11的放气口39以及排液管8两个腔室下方的左三通阀门16-1和右三通阀门16-2的第二端口，打开左三通阀门16-1和右三通阀门16-2的第三端口排出滤液，继续向压力容器11输送含水98~95％的污泥，进行较低压力的一级脱水，在圆盘式滤芯10的滤布21上逐渐形成滤饼，随着滤饼厚度的逐渐增加，过滤所需压力也逐渐增加，当送浆泵29的工作压力达到0.6MPa的阈值时，可获得含水率78~75%的滤饼，左三通阀门16-1和右三通阀门16-2第三端口没有或只有微量的滤液排出，关闭送浆泵29和浆阀门35；

b）打开压浆罐30底部连通圆盘式压滤装置的A三通阀门33第二端口管道上的压浆阀门36，从压浆罐30顶部流体介质入口32通入5-8MP的压缩空气，通过压缩空气的静压将压浆罐30中的含水98~95％的污泥压入压力容器11，进行二级脱水，得到含水率62~60%的滤饼，左三通阀门16-1和右三通阀门16-2第三端口没有或只有微量的滤液排出，关闭压浆阀门36、流体介质入口32、压力容器11的送桨口，打开压力容器11的放气口39和A三通阀门33的第三端口，使压力容器11中未过滤的污泥流回原料浆罐28；

c）关闭放气口39和A三通阀门33的第三端口；再关闭左三通阀门16-1第三端口和右三通阀门16-2的第二端口，从左三通阀门16-1第二端口通入0.4-1MPa的压缩空气，压缩空气经排液管8左侧腔室上的左排液孔6-1进入奇数层圆盘式滤芯10内腔，再透过多孔板22和滤布21将污泥滤饼孔隙中的水分吹脱，再将偶数层圆盘式滤芯10上的污泥滤饼孔隙中的水分吹脱，然后进入偶数层圆盘式滤芯10内腔，经右侧腔室上的右排液孔6-2，从右侧腔室下方的右三通阀门16-2第三端口排出，实现三级脱水，为提高三级脱水效果，可分别从左侧和右侧腔室下方交替通入压缩空气，从相对侧排出，采用热空气进行吹脱的脱水效果更好；经三级脱水后的污泥滤饼的含水量可达59~56％，相比传统的压滤机加工出的含水量85％的污泥滤饼，能耗还可以减少66%；

d）关闭左三通阀门16-1和右三通阀门16-2的第二端口，打开卸饼口17的盲板，启动电动机1带动固定在框架5上的刮饼器19、刮刀20、排料螺带27、拨料器14转动，将圆盘式滤芯10的滤布21上的膏状污泥滤饼刮下后拨往卸饼口17外排；加工周期缩短至1一2h，与一般人工卸料压滤机相比，可提高劳动生产率在2 -5倍以上。

实施例 2

含水85％二氧化硅浆料的压滤方法，二氧化硅滤饼不可压缩，压浆罐30中通入的是1Mpa的水，压浆罐30内腔设有如图7所示的套在流体介质入口32上的胶囊34。

其余实施如实施例1。

一级脱水得到的二氧化硅滤饼含水率75%左右，二级脱水得到的二氧化硅滤饼含水率70%左右，三级脱水后的二氧化硅滤饼含水量可达50%以下，相比传统压滤机加工出的含水量65％的二氧化硅滤饼，能耗还可以减少30％。

Claims (10)

1.一种圆盘式压滤装置，包括压力容器（11），其特征在于：所述压力容器（11）底部设有送浆口和卸饼口（17），内腔设有滤芯集群和卸饼机构；所述滤芯集群由多块层叠设置的圆盘式滤芯（10）以及竖直贯穿多块圆盘式滤芯（10）的排液管（8）组成，相邻的圆盘式滤芯（10）之间留有间隔，所述排液管（8）下端穿出压力容器（11）底部，所述排液管（8）内腔通过沿其轴向设置的内隔板（15）隔成左、右两个腔室，所述两个腔室的壁上分别设有连通奇数层、偶数层圆盘式滤芯（10）的左排液孔（6-1）、右排液孔（6-2），穿出压力容器（11）底部的两个腔室下端分别连接有左三通阀门（16-1）和右三通阀门（16-2）；所述卸饼机构包括贯穿压力容器（11）顶部的转轴（3），所述转轴（3）位于压力容器（11）外的一端与旋转驱动装置（1）传动，位于压力容器（11）内腔的一端通过框架（5）连接有拨料器（14）和刮饼器（19），所述拨料器（14）贴合压力容器（11）内腔底部，所述刮饼器（19）延伸至相邻的圆盘式滤芯（10）之间，所述刮饼器（19）上设有刀口接触圆盘式滤芯（10）表面的刮刀（20）。

2.如权利要求1所述的一种圆盘式压滤装置，其特征在于：所述圆盘式滤芯（10）包括两块边部连接为一体、中部分别向外凸起形成空腔的圆形多孔板（22），以及包覆于圆形多孔板（22）外壁的滤布（21），所述圆盘式滤芯（10）的空腔中还设有多根两端分别连接两块圆形多孔板（22）内壁的承压柱（23），所述多孔板（22）和滤布（21）上分别设有同心的、直径与排液管（8）匹配的流液孔（26），通过流液孔（26）套在排液管（8）上，所述排液管（8）位于每个圆盘式滤芯（10）空腔的部分还套有两块分别贴合于两块圆形多孔板（22）内壁的内垫圈（24）；所述多孔板（22）和滤布（21）上还分别设有拉杆孔（25），与排液管（8）平行的拉杆（7）贯穿每块多孔板（22）和滤布（21）上的拉杆孔（25），所述拉杆（7）两端分别连接有拉紧螺母（12）；相邻的圆盘式滤芯（10）之间的排液管（8）上还套有外垫圈（9）。

3.如权利要求1所述的一种圆盘式压滤装置，其特征在于：所述旋转驱动装置（1）为通过上机架（2）连接于压力容器（11）顶面外壁的电动机，所述电动机的轴通过联轴器与转轴（3）顶端连接，所述转轴（3）转动连接于压力容器（11）顶面，通过填料函（4）密封。

4.如权利要求1所述的一种圆盘式压滤装置，其特征在于：所述框架（5）从转轴（3）水平延伸至压力容器（11）内壁，再沿压力容器（11）内壁竖直向下延伸至底部，然后向排液管（8）水平延伸；所述拨料器（14）安装在框架（5）从压力容器（11）内壁向排液管（8）水平延伸的部分，所述刮饼器（19）一端连接于框架（5）沿压力容器（11）内壁竖直向下延伸至底部的部分，另一端延伸至相邻的圆盘式滤芯（10）之间；所述刮刀（20）的上、下刀口分别接触相邻的两个圆盘式滤芯（10）表面。

5.如权利要求4所述的一种圆盘式压滤装置，其特征在于：所述框架（5）沿压力容器（11）内壁竖直向下延伸至底部还连接有排料螺带（27）。

6.如权利要求1所述的一种圆盘式压滤装置，其特征在于：所述卸饼口（17）为一端从压力容器（11）底部连通其内腔、另一端通过法兰连接有盲板的直通管；所述送浆口连通A三通阀门（33）的第一端口，所述A三通阀门（33）的第二端口连通直通管内腔，第三端口为回浆口。

7.如权利要求1所述的一种圆盘式压滤装置，其特征在于：所述左三通阀门（16-1）和右三通阀门（16-2）的第一端口分别连通排液管（8）中的两个腔室，第二端口分别连通压缩空气或附以热空气，第三端口连通滤液排出口。

8. 如权利要求1所述的一种圆盘式压滤装置，其特征在于：所述压力容器（11）顶部还设有放气口（39），所述压力容器（11）内壁还设有下饼环道（18）。

9.使用如权1~8任一项所述圆盘式压滤装置的压滤方法，其特征在于包括以下步骤：

a）采用送浆泵将原料浆送入圆盘式压滤装置的压力容器（11）中，对原料浆进行一级脱水，形成滤饼，直到送浆泵的工作压力达到设定的阈值；

b）采用压力高于送浆泵阈值的流体介质对滤饼施加静压力，进行二级脱水；

c）保持排液管（8）其中一个腔室的滤液排出口导通，向另一个腔室中送入压缩空气或附以热空气，吹脱滤饼孔隙中的水分，进行三级脱水；

d）将三级脱水后的滤饼排出。

10.如权利要求9所述的压滤方法，其特征在于：另设一个注满原料浆的压浆罐（30），步骤b通过管道将压浆罐（30）底部的出浆口（40）连通圆盘式压滤装置的送浆口，然后从压浆罐（30）顶部通入压力高于送浆泵阈值的流体介质，对圆盘式压滤装置中的滤饼施加静压力，进行二级脱水。