CN114288723A - 用于压滤机的模组式加热隔膜滤板及其加热方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种用于压滤机的模组式加热隔膜滤板及其加热方法,可导入热流体入滤板对滤室内拟过滤的物料加热,降低物料的黏滞性以利于过滤作业的进行,亦可于压滤脱水作业的过滤行程终了对滤室抽真空使物料内水体的蒸发温度降低,借滤板导入的热量于低温状态完成滤室内物料的干燥除水目的。
Description
技术领域
本发明属于固液分离技术领域，具体涉及用于压滤机的模组式加热隔膜滤板及其加热方法。
背景技术
压滤机所过滤物料若为中度可压缩性或疏水性物料,一般而言脱水性良好；若所过滤物料为高度可缩性物料及亲水性物料其脱水性将大幅降低；若所过滤物料为生物污泥,因其内含生物黏膜表面容易附着水份,一般机械力无法分离,即使先加混凝药剂调理污泥再进行脱水作业实务上其脱水泥饼最低含水率均高于80％,即使长时间施加压力其含水率仍无法降低,不利于脱水泥饼的后续处置。
现有压滤机针对高度可压缩性物料及粒径微小的亲水性胶体,如生物类有机污泥其脱水性能不佳。本案发明人鉴于现有装置的缺失,希望能提供一创新的装置以提升现有装置的效果,因而计出一种压滤机用的模组式加热滤板。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于压滤机的模组式加热隔膜滤板及其加热方法，在过滤作业进行的同时于传统压滤机的滤板导入热量,降低物料的黏滞性而利于过作业的进行,并于滤室加压过滤行程的末段滤液流量达到最低时停止物料进流脱水程序将滤室抽真空,使滤室内物料内含水份的蒸发温度降低,再借助滤板内导入的热量对物料加温使水份蒸发脱水达到物料干燥的目的。
本发明的技术方案为：
一种用于压滤机的模组式加热隔膜滤板，用于压滤式脱水机，用以对压滤机滤室内拟过滤物料加热，使物料升温以降低黏滞性而利于过滤，该模组式加热隔膜滤板包括:
一膜片基板，为一平板其板表面中间热流浸润区上布设平行等距的导水沟并于平板表面四个角落等距设置滤液导管，该导水沟走向为沿平行重力方向布置，各导水沟下方以一分水道连接，导水沟上方以集水道相接，分水道与集水道平行布置此两者又与导水沟成正交布置，分水道于基板下方框底面钻设导热流孔用以导引热流体入基板，集水道于基板上方框顶面钻设集热流孔用以收集沿导水沟轴向垂直往上流动的热流体排出膜片基板，两者装于板框承压面的对角位置，以避免升热升流短流，使板面热流浸润区各处的热值处于均温状态,膜片基板上方板框承压面中央装设导压流管及导压分流管用以导引压力流体注入膜片基板；
一膜片导热层，为导热薄板材质完全覆盖并贴紧膜片基板的板面，大小与膜片基板一样重合配置，使膜片导热层与膜片基板的导水沟间形成独立的导水管道，导引热流体沿此垂直导水沟向上位移，用以传递热值至滤室内拟过滤的物料达到物料加热的目的；
一弹性集料框，为一平板件以弹性体材质制成,并贴紧膜片导热层的板面，大小与膜片导热层一样重合配置,其中央凹陷部为滤室过滤区用以容纳拟过滤物，四周为四方框平板面，板面四个角偶设置滤液导流孔并连通至滤液导流管用以收集滤室过滤区导引而来的滤液；
一滤布，为一纤维编织物，全面覆盖于膜片基板、膜片导热层、弹性集料框所组装成的导热板体板面上，用以截留拟过滤物料内的颗粒使滤液穿透滤布，达到固液分离的目的。
进一步，该组合体为在膜片基板的两面依序将膜片导热层、弹性集料框组装成一体，此三者板面四个角偶均等距设置滤液导流管，该导流管的轴心线重合配置，使滤液流入此通道排出模组式加热隔膜滤板,且弹性集料框中心凹陷的滤室过滤区与膜片基板的热流浸润区重合配置。
进一步，弹性集料框的滤室过滤区底面与滤布接触处均布支撑锥点该锥点间形成导水渠道，导引滤液沿导水渠道及滤液导流孔流出组合式加热隔膜滤板。
进一步，其进行脱水作业滤室过滤区内物料的内含固形物承受并吸收弹性集料框膨胀的全部正压力，而物料间的液体则因真空泵浦的吸引呈负压状态，使物料仍能持续进行真空低温脱水程序。
进一步，弹性集料框及其所注入的呈压力状态的压力流体均为导热性佳的物质，可将膜片基板注入的热流体内含热值以隔水间接加热方式经膜片导热层及弹性集料框传导至滤室过滤区对其内的物料进行加温及逆压脱水程序。
一种用于压滤机的模组式加热隔膜滤板的恒温热压式加热方法，所述压力流体热流体以不同加压泵浦加压及不同管路导引注入膜片基板,压力流体注入膜片导热层与弹性集料框间的密闭空间推挤弹性集料框膨胀对滤室内物料加压,此压力流体并推挤膜片导热层贴紧膜片基板；热流体自膜片基板的导热流孔注入膜片基板与膜片导热层间的热流浸润区,由热流浸润区上的导水沟导引使热流体于热流浸润区均匀流动,热流浸润区每一处受热均匀,达到模组式加压隔膜滤板内部滤室过滤区内部物料均温加压过滤的目的。
进一步，压力流体及热流体为两道完全互独立流体,其注入膜片基板的时间也完全独立,可依制程需要任意组合搭配,而有最大适用性。
采用上述技术方案的本发明能够带来如下有益效果：
(一).采用模组式设计,制造工艺简单,组装维修容易:模组式加热滤板的组成元件可用一般制具制成不需专用制具就能轻易组装,维修时亦可将损坏元件更换而不需整片更换,其维修简便成本低廉,更具经济效益。
(二).物料适用围广,改善流动性不佳、胶体类不易脱水物料的脱水性:
模组式加热滤板注入热流体对滤室内物料加温降低黏滞性而利于脱水作业,并将滤室抽真空再对物料加温蒸发达到进一步的干燥脱水效果。
(三).模组式加热滤板的热源可采用余热达到节能的目的:滤室抽真空使得物料蒸发温度低于常压下水的蒸发温度,因此一般工厂内的多余废热均可回收使用降低能耗,达到节能减碳的目的。
(四).密闭状态热传导方式低温干燥,蒸发的气体可予以集中处理,避免臭味的逸散,且以低温加热干燥生物类污泥不易死亡而分解腐败产生臭气。
(五).物料贴紧导热层进行热传导,其热传导效率高:于加温热传导过程中物料随时承受进料压力或膜片逆压的正压力随时贴紧加热层,使加热层的热值以最短路径传递给滤室内物料,因此有最佳的热传效率。
附图说明
图1为本发明用于压滤机模组式加热滤板的外观正视图。
图2为图1中剖面线2-2的示意图；
图3为图1中剖面线3-3的示意图；
图4为图1中剖面线4-4的示意图；
图5为图1中剖面线1-1的示意图；
图6为图2中视图VIEW:1的放大示意图；
图7为图3中视图VIEW:2的放大示意图；
图8为图3中视图VIEW:3的放大示意图；
图9为图2中视图VIEW:4的放大示意图；
图10为本发明模组式加热滤板的基板外观正视图；
图11为图10中剖面线2-2的示意图；
图12为图10中剖面线3-3的示意图；
图13为图10中剖面线4-4的示意图；
图14为图10中剖面线1-1的示意图；
图15为图11中视图VIEW:5的放大示意图；
图16为图10中视图VIEW:6的放大示意图；
图17为图10中视图VIEW:8的放大示意图；
图18为图10中视图VIEW:7的放大示意图；
图19为本发明模组式加热滤板的集料框外观正视图；
图20为图19中剖面线2-2的示意图；
图21为图19中剖面线3-3的示意图；
图22为图19中剖面线4-4的示意图；
图23为图19中剖面线1-1的示意图；
图24为图20中视图VIEW:9的放大示意图；
图25为图21中视图VIEW:10的放大示意图；
图26为图22中视图VIEW:11的放大示意图；
图27为图23中视图VIEW:12的放大示意图；
图28为本发明模组式加热滤板的电热基板外观正视图；
图29为图28中剖面线2-2的示意图；
图30为图28中剖面线3-3的示意图；
图31为图28中剖面线4-4的示意图；
图32为图28中剖面线1-1的示意图；
图33为图29中视图VIEW:13的放大示意图；
图34为图28中视图VIEW:14的放大示意图；
图35为图28中视图VIEW:15的放大示意图；
图36为本发明用于压滤机的模组式加热膜片滤板的外观正视图；
图37为图36中剖面线1-1的示意图；
图38为图36中剖面线2-2的示意图；
图39为图36中视图VIEW:17的放大示意图；
图40为图36中视图VIEW:16的放大示意图；
图41为图37中视图VIEW:18的放大示意图；
图42为图37中视图VIEW:19的放大示意图；
图43为图38中视图VIEW:20的放大示意图；
图44为图38中视图VIEW:21的放大示意图；
图45为本发明模组式加热膜片滤板的膜片基板外观正视图；
图46为图45中剖面线1-1的示意图；
图47为本发明模组式加热滤板实施物料加压加温的过滤作业流程示意图；
图48为本发明模组式加热膜片滤板实施膜片逆压及物料加压加温的过滤作业流程示意图；
图49为本发明模组式加热膜片滤板实施膜片逆压、滤室抽真空及滤室加温的干燥作业流程示意图。
图中，1-基板、2-导热层、3-导水层、4-集料框、5-导水沟、6-滤液集水渠、7-滤板支撑锥、8-夹具、9-夹具螺帽、10-滤液导管、11-导泥管、12-锁固螺丝、13-牙套、14-支撑肋、15-板框承压面、16-支撑面、17-热流浸润区、18-导热流孔、19-分水道、20-热流贯流孔、21-集水道、22-集热流孔、23-滤液贯流孔、24-滤液导流孔、25-物料过滤区、26-电热基板、27-膜片基板、28-膜片导热层、29-弹性集料框、30-滤液导流孔、31-滤室过滤区32-支撑锥点、33-导水渠道、34-导压流管、35-导压分流管、36-模组式加热膜片滤板、37-模组式加热滤板、38-滤布、40-滤液、41-加热单元、42-热流循环泵浦、43-热流体、44-滤液收集槽、45-热升流、46-储水槽、47-膜片加压泵浦、48-膜片、49-加压流体、50-定位孔、51-压力流体、52-滤室、53-真空泵浦、54-阻断阀。
如图1至图9及图47所示，本发明用于压滤机的模组式加热隔膜滤板的模组式加热滤板37其由基板1、导热层2、导水层3及集料框4所组成；当其组装时于基板1的两面依序将导热层2、导水层3、集料框4的四面对齐组装，此基板1、导热层2、导水层3、集料框4四者的板面四个角偶等距设置的滤液导流管10的轴心线重合配置，其滤板中心的导泥管11亦重合配置。板框承压面15上等距设置的定位孔50穿入锁固螺丝12锁紧基板1上植入的牙套13使此四者基板1、导热层2、导水层3及集料框4锁固成一体,滤板中心的导泥管11套入夹具8并套上夹具螺帽9锁紧成一体。锁固成一体的模组式加热滤板7区隔成热流浸润区17及物料过滤区25,热流浸润区17为基板1与支撑肋间14所形成的区域,该区域具有平行的导水沟5,热流体43自导热流孔18注入基板1循此导水沟5垂直向上位移,将热流体43所携带的热值传递至物料过滤区25；集料框4中心镂空的部位与导水层3的物料过滤区25区隔成滤室52用以容纳物料39进行过滤作业,当其组装完成后集料框滤室52与基板1的热流浸润区17及导水层3的物料过滤区25重合配置。
如图10至图18所示为本发明用于压滤机的模组式加热隔膜滤板的模组式加热滤板37的基板1,将板面中央刻制具有数道平行的支撑肋14,支撑肋14间形成导引热流体43的导水沟5,该区域定义为热流浸润区17；热流浸润区17四周为板框承压面15用以承受滤室52闭锁时锁模压力,承压面15其上等距装设定位孔50该孔内植入牙套,基板1中央开设导泥管11用以导引物料39至各滤室52进行脱水作业。
如图10至图18所示基板1并于平板表面四个角落等距设置滤液导管10，热流浸润区17的导水沟5走向为沿平行重力方向布置，各导水沟5下方以一分水道19连接，导水沟5上方以集水道21相接，分水道19与集水道21平行布置此两者又与导水沟5成正交布置，分水道19于基板1下方框底面钻设导热流孔18用以导引热流体43入基板1，集水道21于基板1上方框顶面钻设集热流孔22用以收集沿导水沟5轴向垂直往上流动的热流体43排出基板1，两者装于滤板框面15的对角位置，以避免热升流体45短流，使板面热流浸润区17各处的热值处于均温装态。
基板1条状支撑肋14亦可制成为粒状支撑点,其所形成的支撑面，使热升流45与导热层2有更大热交换面积，以加速热流传递，同时点状支撑点，代表流路截面积更大，流动阻力有效降低，可避免短流发生，使热流浸润区17的板面热值均匀避免滤室52内物料受热温度不一的状况发生。
如图19至图27所示为本发明用于压滤机的模组式加热隔膜滤板的模组式加热滤板37的集料框1,一薄板件内部镂空为滤室52用以容纳拟过滤物料39，四周仅留四方框，板面四个角偶设置滤液导流管10与基板1上的滤液导流管10重合配置，集料框4与导水层3的接触面位置镂刻滤液集水渠6，该滤液集水渠6连通至滤液导流管10用以收集导水层3导引而来的滤液40,并排出模组式加热滤板37。
与基板1相贴的导热层2导热薄板材质完全覆盖并贴紧基板1的板面，其大小与基板1一样,其上配设的滤液导管10、导泥管11及定位孔50与基板1上相同的孔洞重合配置，使导热层2与基板1的导水沟5间形成独立的导水管道，导引热流体43沿此垂直导水沟5向上位移，用以传递热流至滤室52内拟过滤的物料达到物料加热的目的。
如图41所示本发明模组式加热滤板37的导水层3，一网状结构，置于集料外框4与导热层2间其上配设的滤液导管10、导泥管11及定位孔50与基板1上相同的孔洞重合配置，使导热层2与，以其网格间的空隙导引滤液40于穿透滤布38后沿此空隙流向滤液集水渠6及滤液导管10而快速排出模组式加热滤板37,导水层3的承压面15涂胶防止滤液40漏出模组式加热滤板37。
如图47至图49当模组式加热滤板37于进行加压脱水程序时,物料39经原料泵浦加压注入滤室52,滤室的过滤内压将导热层2强制压向基板1的支撑肋14两者并贴紧,使其内的导水沟5彼此间完全隔绝,令热升流45于导水沟5内顺流向上位移,消除热升流45流向隔临导水沟5的短流状况发生,使滤室52内每一处承接的热值趋于相同达到滤室52均温的目的。
当停止加压物料39入滤室52,针对不容易过滤的物料39则此时滤室52内物料其含水率仍甚高,并未成固态,此时加热层2将承受热流体43的内压,因为滤室52内无固态泥饼的承压,将使导热层2膨胀因此无法贴紧基板1的支撑肋14,将使各导水沟5间连通,热流体43将循最短路径流向集热流孔22,使热流浸润区17各处温度不均一,此时可采用模组式加热膜片滤板36,将压力流体51注入膜片基板27使弹性集料框29受压膨胀对滤室52内物料39施压,此压力同时反向将导热层2压向膜片基板27的支撑肋14两者并贴紧,使其内的导水沟5彼此间完全隔绝,令热升流45于导水沟5内顺流向上位移,消除热升流45流向隔临导水沟5的短流状况发生,使滤室52内每一处承接的热值趋于相同达到滤室52均温的目的。
当模组式加热膜片滤板36注入压力流体51的同时,热流体43仍同步注入膜片基板27,弹性集料框29及其所注入的呈压力状态的压力流体51均为导热性佳的物质，可将膜片基板27注入的热值以隔水加热方式经膜片导热层28及弹性集料框29传导至滤室52内,对其内的物料39进行加温及逆压脱水程
如图36至图46所示为本发明用于压滤机的模组式加热隔膜滤板的模组式加热膜片滤板36,将模组式加热滤板37的集料框29以弹性体材料制成,再导入压力流体51对滤室52内过滤区31的弹性膜片加压,使其变形对滤室52内物料39及导热层2加压。集料框29的滤室过滤区31底面与滤布38接触处均布支撑锥点32该锥点间形成导水渠道33，导引滤液40沿导水渠道33及滤液导流孔30流出模组式加热膜片滤板36，可取代导水层3的设置,并于膜片基板27装设导压管34及与导液管34呈正交配置的导压分流管35将压力流体51导引注入弹性集料框29与膜片导热层28的间隙,对弹性材质的集料框29加压，使其受压形变对滤室52内物料39加压达到进一部脱水的目的。
如图28至图35所示,为简化模组式加热滤板37的元件,可将基板1、导热层2及导水层3整合成单一电热基板26,电热基板26可通电生热,其外型尺寸与基板1相同,其上的物料过滤区25其结构与模组式加热滤板37的基板1上热流浸润区17相同,电热基板26上钻设滤液贯流孔23及滤液导流孔24与滤液导流管10相通,可将穿透滤布38的滤液40排出电热基板26。
如图47至图49所示本发明于进行压滤机物料脱水作业时,首先将模组式加热膜片滤板36、模组式加热滤板37闭合,物料39加压注入滤室52进行脱水程序并使导热层2承受物料39的压力贴紧基板1的热流体浸润区17,与此同时热流体43经热流循环泵浦42的抽蓄后加压注入基板1,于基板1热流浸润区17形成热升流45将热流体43内的热值经导热层2传递给滤室52内物料39对其加温以降低物料39的黏滞性并提高物料39的流动性而利于过滤作业的进行,交换热值的热流体43于交换热值后温降流回加热单元41重新加热升温再注入基板1对滤室52内物料39加温,如此热流体43周而复始循环流动进出基板1进行滤室52加温作业直到脱水作业程序完成为止。
物料39加压注入滤室52进行脱水作业至滤液40排出量甚微后停止加压入料脱水程序,进入逆压加温脱水程序,热流体43仍然持续注入基板1对滤室内物料39加温,膜片加压泵浦47抽蓄储水槽46内的压力流体51注入膜片基板27,经膜片基板27上设置的导压流管34及导压分流管35的导引,将弹性集料框29于滤室过滤区31部位的膜片48加压膨胀变形挤压滤室52内物料39,进一步将物料39水份借膜片机械正压力挤出滤室52而进一步降低滤室52内物料39的水份。
随着膜片逆压的进行滤室内物料的含水量持续降低而形成固态,由于固态物料具钢性性质不会向四周流动,此时滤室内物料的固形物将承担膜片逆压的正压力,因此物料间的水份则不会承受到膜片逆压的正压力,膜片逆压至水份不再流出滤室52时关闭阻断阀4,将滤液40排出通道闭锁使滤室52与外界环境隔绝,接着启动真空泵浦40,对滤室40抽真空使滤室52内压降低,物料内水份随着外在压力的降低其蒸发温度随的下降,再借膜片基板27内热升流45的加温使物料39内的水份蒸发成水蒸气,再被真空泵浦53吸出滤室52达到干燥脱水作业的目的。
Claims (7)
1.一种用于压滤机的模组式加热隔膜滤板，用于压滤式脱水机，用以对压滤机滤室内拟过滤物料加热，使物料升温以降低黏滞性而利于过滤，其特征在于，该模组式加热隔膜滤板包括:
一膜片基板(27)，为一平板其板表面中间热流浸润区(17)上布设平行等距的导水沟(5)并于平板表面四个角落等距设置滤液导管(10)，该导水沟(5)走向为沿平行重力方向布置，各导水沟(5)下方以一分水道(19)连接，导水沟(5)上方以集水道(21)相接，分水道(19)与集水道(21)平行布置此两者又与导水沟(5)成正交布置，分水道(19)于基板(1)下方框底面钻设导热流孔(18)用以导引热流体(43)入基板(1)，集水道(21)于基板(1)上方框顶面钻设集热流孔(22)用以收集沿导水沟(5)轴向垂直往上流动的热流体(43)排出膜片基板(27)，两者装于板框承压面(15)的对角位置，以避免升热升流(45)短流，使板面热流浸润区(17)各处的热值处于均温状态,膜片基板(27)上方板框承压面(15)中央装设导压流管(34)及导压分流管(35)用以导引压力流体(51)注入膜片基板(27)；
一膜片导热层(28)，为导热薄板材质完全覆盖并贴紧膜片基板(27)的板面，大小与膜片基板(27)一样重合配置，使膜片导热层(28)与膜片基板(27)的导水沟(5)间形成独立的导水管道，导引热流体(43)沿此垂直导水沟(5)向上位移，用以传递热值至滤室内拟过滤的物料达到物料加热的目的；
一弹性集料框(29)，为一平板件以弹性体材质制成,并贴紧膜片导热层(28)的板面，大小与膜片导热层(28)一样重合配置,其中央凹陷部为滤室过滤区(31)用以容纳拟过滤物，四周为四方框平板面，板面四个角偶设置滤液导流孔(30)并连通至滤液导流管(10)用以收集滤室过滤区(31)导引而来的滤液；
一滤布(38)，为一纤维编织物，全面覆盖于膜片基板(27)、膜片导热层(28)、弹性集料框(29)所组装成的导热板体板面上，用以截留拟过滤物料内的颗粒使滤液穿透滤布，达到固液分离的目的。
2.根据权利要求1所述的用于压滤机的模组式加热隔膜滤板，其特征在于：该组合体为在膜片基板(27)的两面依序将膜片导热层(28)、弹性集料框(29)组装成一体，此三者(27)(28)(29)板面四个角偶均等距设置滤液导流管(10)，该导流管(10)的轴心线重合配置，使滤液(40)流入此通道排出模组式加热隔膜滤板(37),且弹性集料框(28)中心凹陷的滤室过滤区(31)与膜片基板(27)的热流浸润区(17)重合配置。
3.根据权利要求1所述的用于压滤机的模组式加热隔膜滤板，其特征在于：弹性集料框(28)的滤室过滤区(31)底面与滤布(38)接触处均布支撑锥点(32)该锥点间形成导水渠道(33)，导引滤液(40)沿导水渠道(33)及滤液导流孔(30)流出组合式加热隔膜滤板(36)。
4.根据权利要求1所述的用于压滤机的模组式加热隔膜滤板，其特征在于：其进行脱水作业滤室过滤区(31)内物料(39)的内含固形物承受并吸收弹性集料框(29)膨胀的全部正压力，而物料(39)间的液体则因真空泵浦的吸引呈负压状态，使物料(39)仍能持续进行真空低温脱水程序。
5.根据权利要求1所述的用于压滤机的模组式加热隔膜滤板，其特征在于：弹性集料框(29)及其所注入的呈压力状态的压力流体(51)均为导热性佳的物质，可将膜片基板(27)注入的热流体(43)内含热值以隔水间接加热方式经膜片导热层(28)及弹性集料框(29)传导至滤室过滤区(31)对其内的物料(39)进行加温及逆压脱水程序。
6.一种如权1所述的用于压滤机的模组式加热隔膜滤板的恒温热压式加热方法，其特征在于：所述压力流体(51)及热流体(43)以不同加压泵浦加压及不同管路导引注入膜片基板(27),压力流体(51)注入膜片导热层(28)与弹性集料框(29)间的密闭空间推挤弹性集料框(29)膨胀对滤室内物料加压,此压力流体(51)并推挤膜片导热层(28)贴紧膜片基板(27)；热流体(43)自膜片基板(27)的导热流孔(18)注入膜片基板(27)与膜片导热层(28)间的热流浸润区(28),由热流浸润区(28)上的导水沟导引使热流体(43)于热流浸润区(17)均匀流动,热流浸润区每一处受热均匀,达到模组式加压隔膜滤板(36)内部滤室过滤区(31)内部物料均温加压过滤的目的。
7.根据权利要求6所述的用于压滤机的模组式加热隔膜滤板的恒温热压式加热方法，其特征在于：压力流体(51)及热流体为两道完全互独立流体,其注入膜片基板(27)的时间也完全独立,可依制程需要任意组合搭配,而有最大适用性。
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