CN114307283A - 用于压滤机的低温压滤干燥方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种压滤机的低温压滤干燥方法及装置,热流体导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,并于压滤脱水作业的过滤行程终了对滤室抽真空降压使物料内水体的蒸发温度降低,借助滤板导入的热量于低温状态完成滤室内物料之干燥去水目的。

Description

用于压滤机的低温压滤干燥方法及装置

技术领域

本发明属于压滤机技术领域，具体涉及一种于工业界中广泛运用于流体状浆料的用于压滤机的低温压滤干燥方法及装置。

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,借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,不利于脱水泥饼之后端处置。

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,盼能提供一创新的装置以增进现有装置的效果,乃潜心研习终设计出一种压滤机用的低温压滤干燥方法及装置。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。

发明内容

本发明提供一种用于压滤机的低温压滤干燥方法及装置，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。

未达成以上目的，本发明采用的技术方案为：

一种用于压滤机的低温压滤干燥装置,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，该装置包括:

一污泥浓缩装置，于其内污泥与调理药剂混合成易于脱水的混凝污泥,以污泥浓缩装置的机械力将泥中大部份自由水排除脱水成高浓度的胶体状无法流动的浓缩污泥；

一调质槽，为一槽体内置搅拌机及加热盘管,浓缩污泥排入调质槽添加调质水经搅拌机搅拌成污泥加压泵浦可抽蓄流动的胶体污泥,调质槽与加热压滤机间以污泥加压泵浦及管线连接,调质槽与加热单元间以调质槽加温泵浦及管线连接,用以导入热流体对胶体污泥加热后加压注入加热压滤机进行脱水作业；

一加热压滤机,内置模组式加热滤板及模组式加热膜片滤板,两者以交叉方式配置,加热单元与模组式加热滤板组间以管线相接此管线上配置热流循环泵浦导引热流体对压滤机内胶体污泥加温,加热单元与模组式加热膜片滤板间以管线相接此管线上配置膜片逆压泵浦导引热流体对压滤机内胶体污泥进行逆压脱水作业,此模组式加热滤板及模组式加热膜片滤板两者并连通管线至滤液槽及冷凝器,将滤室内胶体污泥脱水干燥使含水率降至最低；

一加热单元,为一贮槽内置加热元件及热流体,热源可为电能、蒸气,对槽内的热流体加温后导引入加热压滤机及调质槽进行加温作业；

一真空发生单元,内含真空泵浦、气液分离槽、冷凝液槽,真空泵浦与加热压滤机间以滤液排放管线相接,此管线上设置冷凝器,冷凝器与真空泵浦间设置气液分离槽,气液分离槽与滤液槽间设置冷凝液槽,予以将压滤机滤室抽蓄成负压状态,使压滤机内的物料可借负压而低温蒸发,并借气液分离槽、冷凝液槽,将冷凝器对滤室产生的蒸气冷凝成液态的冷凝水予以排除；

一蒸气冷凝单元,内含冷凝器、冷却水槽及冷却散热塔,冷凝器与冷却水槽间设置冷却水循环泵浦导引冷却水入冷凝器将流经其内的蒸气予以降温凝结成液体,冷凝器与冷却塔间以管线相连,将升温的冷却水导引入冷却散热塔散热将于冷凝器所吸收的热量排出,冷却水温降后流入冷却水槽,再经冷却水循环泵浦加压注入冷凝器循环实施滤室产生的蒸气的冷凝作业。

一种用于压滤机的节能式低温压滤干燥装置,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，该装置包括:

一污泥浓缩装置，于其内污泥与调理药剂混合成易于脱水的混凝污泥,以污泥浓缩装置的机械力将泥中大部份自由水排除脱水成高浓度的胶体状无法流动的浓缩污泥；

一调质槽，为一槽体内置搅拌机及加热盘管,浓缩污泥(排入调质槽添加调质水经搅拌机搅拌成污泥加压泵浦可抽蓄流动的胶体污泥,调质槽与加热压滤机间以污泥加压泵浦及管线连接,调质槽与加热单元间以调质槽加温泵浦及管线连接,用以导入热流体对胶体污泥加热后加压注入加热压滤机进行脱水作业；

一加热压滤机,内置模组式加热滤板及模组式加热膜片滤板,两者以交叉方式配置,加热单元与模组式加热滤板组间以管线相接此管线上配置热流循环泵浦导引热流体对压滤机内胶体污泥加温,加热单元与模组式加热膜片滤板间以管线相接此管线上配置膜片逆压泵浦导引热流体对压滤机内胶体污泥进行逆压脱水作业,此模组式加热滤板及模组式加热膜片滤板两者并连通管线至滤液槽及冷凝器,将滤室内胶体污泥脱水干燥使含水率降至最低；

一冷媒压缩机组,设置于气液分离槽与加热压滤机间以管线相连接,冷媒压缩机组的冷排衔接气液分离槽入口,经加热压滤机排出的蒸气及冷凝液再经冷排内的冷媒冷凝程序使残余水蒸气降至最低,冷媒压缩机的热排与热流体槽以管线衔接,该管线上设置热流体加温泵浦用以将槽内的流体循环进出冷媒压缩机的热排交换出冷排所吸收的热值,热流体槽与调质槽间以管线连接,该管线上设置调质槽加温泵浦将槽内的升温热流体注入调质槽实施加热程序,温降后流回热流体槽构成一密闭循环回路；

一真空发生单元,内含真空泵浦、气液分离槽、冷凝液槽,真空泵浦与加热压滤机间以滤液排放管线相接,此管线上设置冷媒压缩机组,冷媒压缩机组与真空泵浦间设置气液分离槽,气液分离槽与滤液槽间设置冷凝液槽,予以将压滤机滤室抽蓄成负压状态,使压滤机内的物料可借负压而低温蒸发,并借气液分离槽、冷凝液槽,将冷媒压缩机组的冷排对滤室产生的蒸气冷凝成液态的冷凝水予以排除。

进一步，所述冷媒压缩机组的冷排内的凝缩冷媒对流经冷排的水蒸气予以降温冷凝成水,以冷媒压缩机组的热排将冷排所吸收的热量排出对热流体槽内的热流体加温,用以对加热压滤机及调质槽内污泥加温,由于冷媒压缩机组的制冷及产热能力为单纯电热元件的数倍因此可得到节能的效果。

一种用于压滤机的低温压滤干燥方法,该方法包括:

一污泥调理浓缩程序，于污泥浓缩装置内污泥(与混凝药剂混合形成易于脱水的调理污泥,借污泥浓缩装置的物理机械力去除调理污泥内大部份自由水,成为无法流动的浓缩污泥；

一污泥调质预热程序，浓缩污泥排入调质槽于其内与定量的调质水混合后再以机械力强制搅拌成额定含水率的得以流动的胶体污泥,于其间同步以加热单元的热流体对胶体污泥加温后,以污泥加压泵浦加压注入加热压滤机进行污泥脱水作业；

一污泥加压加温脱水程序,胶体污泥以机械力加压注入加热压滤机进行脱水作业产生的滤液穿透滤布排入滤液槽,加热单元的热流体连续循环注入模组式加热滤板组以对滤室内胶体污泥加温,改善胶体污泥内水体的流动性；

一污泥逆压加温脱水程序,待加压脱水程序的滤液排出量降至最低时停止污泥加压泵浦的作动,启动膜片逆压泵浦抽蓄加热单元的热流体入模组式加热膜片滤板,使其膜片膨胀挤压滤室内胶体污泥进一步去除内含水份,于此同时模组加热滤板组仍持续注入热流体对其内的胶体污泥加温；

一滤室负压加热蒸发脱水程序,待逆压脱水程序的滤液排出量降至最低时,启动真空泵浦对滤室抽真空降低滤室内压,使滤室内胶体污泥的水份的蒸发温度降低,借模组式加热滤板组注入热流体对滤室加热的热值使其蒸发成水蒸气排出加热压滤机达到脱水干燥的成效；

一蒸气冷凝程序,真空泵浦吸出水蒸气流经冷凝器被其内流通的冷却液冷却降温,冷凝成冷凝液,此冷凝液于气液分离槽完成气液分离程序,残余气体被真空泵浦吸出排入大气或经废气处理装置再处理,冷凝液沉降入气液分离槽底部待累积一定液位再排入冷凝液槽贮留至额定量排除；

一循环冷却液散热程序,与蒸气冷凝程序同步发生,冷却水经冷却水循环泵浦抽蓄注入冷凝器进行热交换程序,将流通冷凝器的水蒸气冷凝成液体,经冷凝器热交换后吸热升温的冷却水再流入散热冷却塔强制散热入大气,温降后的冷却水再流回冷却水槽,循环进行冷却液的散热程序,上述各程序依序连续运转以达污泥的低温压滤干燥脱水的目的。

一种用于压滤机的高热传效率低温压滤干燥装置,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，该装置包括:

一污泥浓缩装置，于其内污泥与调理药剂混合成易于脱水的混凝污泥,以污泥浓缩装置的机械力将泥中大部份自由水排除脱水成高浓度的胶体状无法流动的浓缩污泥；

一调质槽，为一槽体内置搅拌机及加热盘管,浓缩污泥排入调质槽添加调质水经搅拌机搅拌成污泥加压泵浦可抽蓄流动的胶体污泥,调质槽与加热压滤机间以污泥加压泵浦及管线连接,调质槽与加热单元间以调质槽加温泵浦及管线连接,用以导入热流体对胶体污泥加热后加压注入加热压滤机进行脱水作业；

一加热压滤机,内置模组式加热滤板及模组式加热膜片滤板,两者以交叉方式配置,加热单元与模组式加热滤板组间以管线相接此管线上配置热流循环泵浦导引热流体对压滤机内胶体污泥加温,加热单元与模组式加热膜片滤板间以管线相接此管线上配置膜片逆压泵浦导引热流体对压滤机内胶体污泥进行逆压脱水作业,此模组式加热滤板及模组式加热膜片滤板两者并连通管线至滤液槽及冷凝器,将滤室内胶体污泥脱水干燥使含水率降至最低；

一加热单元,为一贮槽内置加热元件及热流体,热源可为电能、蒸气,对槽内的热流体加温后导引入加热压滤机进行加温作业；

一真空发生单元,内含真空泵浦、气液分离槽、冷凝液槽,真空泵浦与加热压滤机间以滤液排放管线相接,此管线上设置冷凝器与冷媒压缩机组,冷媒压缩机组与真空泵浦间设置气液分离槽,气液分离槽与滤液槽间设置冷凝液槽,予以将压滤机滤室抽蓄成负压状态,使压滤机内的物料可借负压而低温蒸发,并借气液分离槽、冷凝液槽,将冷凝器对滤室产生的蒸气冷凝成液态的冷凝水予以排除；

一蒸气冷凝单元,内含冷凝器、冷却水槽及冷却散热塔,冷凝器与冷却水槽间设置冷却水循环泵浦导引冷却水入冷凝器将流经其内的蒸气予以降温凝结成液体,冷凝器与冷却塔间以管线相连,将升温的冷却水导引入冷却散热塔散热将于冷凝器所吸收的热量排出,冷却水温降后流入冷却水槽,再经冷却水循环泵浦加压注入冷凝器循环实施滤室产生的蒸气的冷凝作业。

一冷媒压缩机组,设置于冷凝器与气液分离槽间以管线连接,冷媒压缩机组的冷排衔接冷凝器的出口,冷媒压缩机的热排与热流体槽以管线衔接,该管线上设置热流体加温泵浦用以将槽内的流体循环进出冷媒压缩机的热排交换出冷排所吸收的热值,热流体槽与调质槽间以管线连接,该管线上设置调质槽加温泵浦将槽内的升温热流体注入调质槽实施加热程序,温降后流回热流体槽构成一密闭循环回路。

进一步，经冷凝器冷凝程序后的残余蒸气再导入冷媒压缩机的冷排以其内冷媒将残余的水蒸气量冷凝至最低后再导入气液分离槽,以冷媒压缩机组的热排将冷排吸收的热量排出对热流体槽内的热流体加温,再以此升温的热流体对调质槽内污泥加温,使真空泵浦抽气量降至最低达到滤室内压同步降低,有最大热传效率及能量回收节能的目的。

采用上述技术方案的本发明能够达成以下有益效果：

(一).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的效果。

(二).热源可采用余热或冷媒压缩机而达到节能的目的:滤室抽真空使得物料蒸发温度低于常压状况下水的蒸发温度,因此一般工厂内的多余废热均可回收使用降低能耗,另外采用冷媒压缩机产热及制冷能源效率高,可达到节能减碳的目的。

(三).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。

附图说明

图1为本发明用于压滤机的低温压滤干燥方法及装置的流程示意图；

图2为本发明用于压滤机的节能式低温压滤干燥方法及装置的流程示意图；

图3为本发明用于压滤机的高热传效率低温压滤干燥方法及装置的流程示意图。

图中，1-污泥、2-污泥浓缩机、3-浓缩污泥、4-浓缩机滤液、5-调质水、6-调质槽、7-污泥加压泵浦、8-模组式加热滤板、9-模组式加热膜片滤板、10-热升流、11-热压流体、12-滤布、13-加热单元、14-热流循环泵浦、15-热流体、16-膜片逆压泵浦、17-调质槽加温泵浦、18-冷凝器、19-气液分离槽、20-冷凝液槽、21-真空泵浦、22-蒸气阻断阀、23-滤液阻断阀、24-气液分离槽底阀、25-冷凝液排放阀、26-冷却水槽、27-冷却散热塔、28-冷却水循环泵浦、29-滤液槽、30-调质水泵浦、31-调质水、32-冷排、33-热排、34-冷媒压缩机、35-热流体槽、36-热流体加温泵浦、37-加热压滤机、38-胶体污泥、39-滤液。

具体实施方式

如图1所示本发明用于压滤机的低温压滤干燥装置由污泥浓缩装置2、调质槽6、加热压滤机37、加热单元13、真空发生单元包括气液分离槽19、冷凝液槽20和真空泵浦21及蒸气冷凝单元包括冷凝器18、冷却水槽26和冷却散热塔27所组成。

当其组装时以加热压滤机37为本体，加热压滤机37与污泥浓缩装置2间置入调质槽6,调质槽6连接管线至加热单元13该管线上设置调质槽加温泵浦17,调质槽6连接管线至加热压滤机37该管线上设置污泥加压泵浦7,污泥浓缩装置2连接管线导引滤液4至滤液槽29,污泥浓缩装置2产出的浓缩污泥3以重力方式排放至调质槽6；加热压滤机37与加热单元13以管线相接,其中热流循环泵浦14衔接至模组式加热滤板8及模组式加热膜片滤板9的热流体注入孔再接回流管导引热流体15回去加热单元13,膜片逆压泵浦16则衔接至加热膜片滤板9的逆压注入孔以导引热压流体11对滤室施压；加热压滤机37的滤液39排放管线与冷凝器18及滤液槽29相连接,其中与滤液槽29衔接的管线设置滤液阻断阀23,与冷凝器18；衔接的管线设置蒸气阻断阀22；冷凝器18与真空泵浦21以管线相接,该管线上装设气液分离槽19,气液分离槽19衔接管线至冷凝液槽20；气液分离槽19与冷凝液槽20间设置冷凝液底阀24；冷凝液槽20与滤液槽29间设置冷凝液排放阀25；冷凝器18与冷却水槽26间设置管线连通,并于该管线上设置冷却水循环泵浦28导引冷却水入冷凝器18执行蒸气冷凝作业,冷凝器18再衔接管线至冷却散热塔27,将升温的冷却水于冷却散热塔27散热后重力流回冷却水槽26,整体构成密闭循环回路,实施污泥压滤脱水及干燥程序。

如图1所示为本发明用于低温压滤干燥装置的污泥浓缩装置1，于其内污泥2与调理药剂混合成易于脱水的混凝污泥,再以机械力将泥中大部份自由水排除脱水成高浓度的胶体状无法流动的浓缩污泥3,该污泥浓缩装置2目前常用为滤带式污泥浓缩机、离心机、叠螺式脱水机等机种。

调质槽6，为一槽体内置搅拌机及加热盘管的空筒槽,浓缩污泥3排入调质槽6添加调质水31经搅拌机搅拌成污泥加压泵浦7可抽蓄流动的胶体污泥38,调质槽6与加热压滤机27间以污泥加压泵浦7及管线连接，调质槽6与加热单元13间以调质槽加温泵浦17及管线连接,用以导入热流体15对胶体污泥38加热后加压注入加热压滤机37进行脱水作业。

加热压滤机37,内置模组式加热滤板8及模组式加热膜片滤板9,两者以交叉方式配置(该滤板型式可参考专利申请号110105241所示),加热单元13与模组式加热滤板组8、9间以管线相接此管线上配置热流循环泵浦14导引热流体15对压滤机内胶体污泥38加温，加热单元13与模组式加热膜片滤板9间以管线相接此管线上配置膜片逆压泵浦16导引热流体15对压滤机内胶体污泥38进行逆压脱水作业,此两者并连通管线至滤液槽29及冷凝器18,将滤室内胶体污泥38脱水干燥使含水率降至最低；

加热单元13,为一贮槽内置加热元件及热流体15,热源可为电能、蒸气,对槽内的热流体15加温后导引入加热压滤机37及调质槽6进行加温作业。

真空发生单元,内含真空泵浦21、气液分离槽19、冷凝液槽20,真空泵浦21与加热压滤机37间以滤液排放管线相接,此管线上设置冷凝器18,冷凝器18与真空泵浦21间设置气液分离槽19,气液分离槽19与滤液槽29间设置冷凝液槽20,予以将压滤机滤室抽蓄成负压状态,使压滤机内的胶体污泥38内水份可藉负压而低温蒸发,并藉气液分离槽19、冷凝液槽20,将冷凝器18对滤室产生的蒸气冷凝成液态的冷凝水予以排除。

蒸气冷凝单元,内含冷凝器18、冷却水槽26及冷却散热塔27,冷凝器18与冷却水槽26间设置冷却水循环泵浦28导引冷却水入冷凝器18将流经其内的蒸气予以降温凝结成液体,冷凝器18与冷却塔27间以管线相连,将升温的冷却水导引入冷却散热塔27散热将于冷凝器18吸收的热量排出,冷却水温降后流入冷却水槽26,再经冷却水循环泵浦28加压注入冷凝器18循环实施加温滤室产生的水蒸气的冷凝作业。

一般压滤式污泥脱水机若所过滤物料为生物污泥,因为生物黏膜表面容易附着水份,藉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78％,即使长时间施加压力其含水率仍无法降低,不利于脱水泥饼之后端处置。一般污水处理场经过废水处理单元处理后浓缩池的污泥其浓度约1-2％,若直接加压注入进行脱水作业,当滤室泥饼厚度累积至2-3mm左右将形成不易透水的黏膜此时泥饼层的透水速度将大符衰减,至泥饼累积至5mm左右滤液将不再排出。影响压滤机的脱水作业的操作因子为污泥性质、污泥浓度及过滤压力,其中污泥性质可用加入调理药剂将微小胶羽颗粒絮凝形成大型调理污泥团块,使污泥团块间的自由水可快速排除；另外污泥压滤脱水速度与污泥浓度成整比,污泥浓度越高于压滤脱水作业时需穿透泥饼层的水体就越少,依理论值污泥浓度提高n倍,则压滤脱水时间约可缩2n倍,为提高压滤前污泥浓度,本发明采用污泥浓缩机2将已调理好的混凝污泥藉污泥浓缩装置2的机械力脱水成无法流动的浓缩污泥3,后再添加适量调质水31搅拌成恰巧可以流动的胶体污泥38,此胶体污泥38的含水率适巧为胶体污泥38可以被污泥加压泵浦7抽动汲入加热压滤机37；另外胶体污泥38的黏滞性也会影响加热压滤机37的过滤速度,因此于调质槽6调整浓缩污泥3的流动性的同时对调质槽6内的胶体污泥38加温以改善流动污泥中水份的流动性而利于压滤脱水作业。

经调质且升温后的胶体污泥38经污泥加压泵浦7的加压后注入加热压滤机37进行压滤脱水作业,加热压滤机37的模组式加热滤板8、9注入热流体15对滤室内的胶体污泥38加热维持恒温,待正向加压作业不再排出时,停止污泥加压泵浦7运作,注入热流体15入模组式加热膜片滤板9以膨胀的膜片反向挤压滤室内胶体污泥38,使其内含水份降至最低。

机械力压榨脱水针对纯生物类污泥其含水率降至78％几乎达到极限无法再降,此时若要再降含水率只有改变物理力量的施加方式,于此本发明采用负压低温加热干燥方式,将胶体污泥38的含水率降至最低。水份的蒸发温度与大气压力成正比,当压力降至15kpa时水的蒸发温度降至54℃,本发明将压滤机抽真空使滤室内压降至15kpa以下,模组式加热滤板8、9导入90℃以下热流体15对滤室内胶体污泥38加温使水份蒸发成水蒸气,再被真空泵浦21排出加热压滤机37达到污泥的干燥脱水的目的。

压滤机滤室的真空度越高,则水蒸发温度越低其怯水效果越佳,而真空度取决于真空泵浦21的水蒸气的排气量,排气量越高真空度越高,提高滤室真空度简易且经济方法,将水蒸气先经过冷凝程序降低水蒸气含量,则在真空泵浦21排气量为常数的状况下降低蒸气入流量将有效提升及保持压滤机滤室的真空压力。

滤室内的水蒸气被真空泵浦21吸引通过冷凝器18与其内的低温循环冷却水热交换,水蒸气温降凝结成冷凝水于气液分离槽19水气分离,残余水蒸气被真空泵浦21吸引排出压滤机,冷凝水沉降于气液分离槽19槽底再定期排放至冷凝液槽20,待冷凝液槽20内水体累积一定液位再排至滤液槽29,通过冷凝器18的冷却水温升再流至冷却散热塔27与大气强制热交换,其内含热值排入大气使冷却水温降流回冷却水槽26,再流向冷凝器18循环将水蒸气冷凝怯水,达成于单一压滤机完成压滤脱水及干燥的目的。

如图1所示本发明使用于压滤机的低温压滤干燥的方法,该方法包括:

一污泥调理浓缩程序，于污泥浓缩装置2内污泥1与混凝药剂混合形成易于脱水的调理污泥,藉污泥浓缩装置2的物理机械力去除调理污泥内大部份自由水,成为无法流动的浓缩污泥3；

一污泥调质预热程序，浓缩污泥3排入调质槽6于其内与定量的调质水31混合后再以机械力强制搅拌成额定含水率的得以流动的胶体污泥38,于其间同步以加热单元13的热流体15对胶体污泥38加温后,再以污泥加压泵浦7加压注入加热压滤机37进行污泥脱水作业；

一污泥加压加温脱水程序,胶体污泥38以机械力加压注入加热压滤机37进行脱水作业产生的滤液38穿透滤布12排入滤液槽29,加热单元13的热流体15连续循环注入模组式加热滤板组8、9以对滤室内胶体污泥38加温,改善胶体污泥38内水体的流动性；

一污泥逆压加温脱水程序,待加压脱水程序的滤液排出量降至最低时停止污泥加压泵浦7的作动,启动膜片逆压泵浦16抽蓄加热单元15的热流体15入模组式加热膜片滤板9,使其膜片膨胀挤压滤室内胶体污泥38进一步去除内含水份,与此程序模组加热滤板组8、9持续注入热流体15对其内的胶体污泥38加温；

一滤室负压加热蒸发脱水程序，待逆压脱水程序的滤液排出量降至最低时,启动真空泵浦21对滤室抽真空降低滤室内压,使滤室内胶体污泥38的水份的蒸发温度降低,藉模组式加热滤板组8、9注入热流体15对滤室加热的热值使其蒸发成水蒸气排出加热压滤机37达到脱水干燥的成效；

一蒸气冷凝程序,真空泵浦21吸出水蒸气流经冷凝器18被其内流通的冷却液冷却降温,冷凝成冷凝液,此冷凝液于气液分离槽19完成气液分离程序,残余气体被真空泵浦21吸出排入大气或废气处理装置,冷凝液沉降入气液分离槽19底部待累积一定液位再排入冷凝液槽20贮留至额定量排除；

一循环冷却液散热程序,与蒸气冷凝程序同步发生,冷却水经冷却水循环泵浦28抽蓄注入冷凝器18进行热交换程序,将流通冷凝器18的水蒸气冷凝成液体,经冷凝器18热交换后吸热升温的冷却水再流入散热冷却塔27强制散热入大气,温降后的冷却水再流回冷却水槽26,循环进行冷却液的散热程序,上述程序依序连续运转以达到污泥的低温压滤脱水干燥的目的。

在现有的干燥方法里，大抵均是在常压状况下将含有水体的湿物料直接加热至沸点使其沸腾而快速脱水干燥，其热源不外乎是电能及燃烧燃料产生的氧化放热能量，这些热源均须经人为作为方能产生，均以消耗燃料的方式来产生热能，除了使地球的资源日益枯竭并因二氧化碳的大量排放造成大气的温室效应，迩来的气候异常均来自于此，且其能源的使用效率亦不高并非长久理想的能源供给方式。然而我们仔细思考这些燃料如何产生的呢？其实追根究底得知燃料由地球上的有机生物所转换而成的，而生物的能量来源就是太阳的辐射能，太阳的辐射能被植物所吸收利用而储存于生物体内，同样太阳的辐射能亦同步对地表、大气、海洋同步加温而将辐射能储存于其内，因此与其从燃烧燃料获取间接的化学能，不如直接从大气、或海洋获取太阳能，本发明另外思考将直接从滤室蒸发的水蒸气及常温大气中获取热能，将其转换为烘干溼物料所需的热能。

一般冷媒压缩机34一驱动冷媒循环流动的致冷元件，冷媒可因外周热量变化而产生相变态的物质，如水、氨、Freon均是，当冷媒压缩机34运转时冷媒循环流动，冷媒在冷排32吸收热量而于热排33释放热能，如果冷媒为Freon-11则其蒸发温度远低于大气温度因此常温大气的热能可经由冷排32递给冷媒，使冷媒能吸热产生相变态，其中于冷排32处每1Kw的冷媒压缩机34运转所驱动的冷媒可吸热4020Kcal/hr，而于热排33处可散出的热能为4880Kcal/hr，其中冷排32所吸收的热能为大气环境的热能而热排33处所散出的热能为冷媒所吸收的大气环境热能加上冷媒压缩机34作功产生的热能，因此每1Kw的冷媒压缩机作功可产生8900Kcal/hr的热能变化，而每1Kw的电能若直接以电阻产热仅有860Kcal/hr，因此本发明可利用此现象以低耗电能的冷媒压缩机34驱动冷媒吸收大气环境中的热能产生数倍的热能以干燥物料。

如图2所示本发明用于压滤机的节能式低温压滤干燥的方法，其中,以冷媒压缩机34取代加热单元13及散热冷却塔27的设置,冷媒压缩机34的冷排32衔接真空泵浦(21使滤室产生的水蒸气与冷排内流通的冷媒产生热交换,冷媒吸收水蒸气的热能升温相变化为气态流向热排33,经冷媒压缩机34的压缩升温,热流体加温泵浦36抽蓄热流体槽35内的流体流经热排33吸收再加压升温蒸气态的冷媒使其散热凝缩为液态冷媒再流向冷排32,如此周而复始用热排33排出的热值加温热流体15对加热压滤机37的物料循环加温,并以冷排32的冷媒吸收滤室排出蒸气的热值冷凝成液态而排出压滤机,达到节能减碳实施污泥低温干燥的目的。

滤室内的水份的蒸发温度取决于滤室的内压,内压压力愈低水体的蒸发温度愈低,当水体的蒸发温度愈低,则加热热流体15与水体蒸发温度的温度差值越大,则使单位时间内热传的热值量越高,使得滤室内水体接受的热值升高,将使单位时间的蒸发水量有效增加,有效缩短每一操作循环时间。如图1所示的低温压滤干燥方法其所使用的冷凝蒸气的冷却水于冷却散热塔27的冷却媒体为大气,其散热后的冷却水其最终温度仍大于大气温度,会造成冷凝器18所能冷凝的蒸气量会被大气环境影响,使得连带真空泵浦21的需要排气量跟着改变,若需排除的蒸气量增大将使滤室内压随的上升,造成滤室内水体蒸发温度上升,使加热滤室的热流体15与水体蒸发温度的温度差值缩小,则使单位时间内热传的热值量降低,滤室内水体接受的热值降低,造成单位时间的蒸发水量大符降低,拉长每一操作循环时间。

如图3所示的高热传效率低温压滤干燥方法,使用冷媒压缩机34的冷媒为蒸气当冷凝冷却水可以将蒸气温降至0℃以上,而且其温度可设定使得真空泵浦21的排气量可受控制不被大气环境影响,使每一操作循环时间趋于一致,由于使用冷媒压缩机34；的冷媒为当蒸气冷凝冷却水其温度低,可使滤室内压达到真空泵浦21的最低值,而使滤室水体的蒸发温度降至最低,加热的热流体15与蒸发温度的温差极大化,加大热传效率而有效缩短滤室内水体的蒸发脱水时间,由于真空泵浦21的价格高昂,为有效降低设备的成本,可以先将蒸气以大气为冷媒的冷凝器18、冷却散热塔27等散热装置先冷凝后,再导入冷媒压缩机组34,如此由于大部份能量已被冷凝器18吸收,使冷媒压缩机组34需冷凝蒸气量降低,连带设备的操作功率大符降低更符经济效用。

如图3所示为本发明用于压滤机的高热传效率低温压滤干燥方法及装置,于冷凝器18出口端设置冷媒压缩机34并以管线与气液分离槽19连接，冷媒压缩机34的冷排32再衔接冷凝器18的出口,经冷凝器18冷凝后的残余蒸气及冷凝液再经冷排32内的冷媒的冷凝程序使残余水气降至最低后,残余的蒸气及冷凝水排至气液分离槽19进行气液分离程序。冷排32所吸受的热量于冷媒压缩机34的热排33将热量散出,以热流体加温泵浦36抽取热流体槽35内的流体循环进出热排33将冷媒吸收的热值及冷媒压缩机34压缩作功的能量传递给此循环的流体,此温升后的热流体再以调质槽加温泵浦17抽蓄入调质槽6进行加温程序,经热交换程序,将热量传递给调质槽6内的胶体污泥38后温降流出调质槽6再流回热流体槽35进行加温程序,如此周而复始进行蒸气进一步冷凝减量及能量回收加热调质槽6内物料的目的。

Claims (6)

1.一种用于压滤机的低温压滤干燥装置,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，该装置包括:

一污泥浓缩装置(1)，于其内污泥(2)与调理药剂混合成易于脱水的混凝污泥,以污泥浓缩装置(1)的机械力将泥中大部份自由水排除脱水成高浓度的胶体状无法流动的浓缩污泥(3)；

一调质槽(6)，为一槽体内置搅拌机及加热盘管,浓缩污泥(3)排入调质槽(6)添加调质水(31)经搅拌机搅拌成污泥加压泵浦(7)可抽蓄流动的胶体污泥(38),调质槽(6)与加热压滤机(27)间以污泥加压泵浦(7)及管线连接,调质槽(6)与加热单元(13)间以调质槽加温泵浦(17)及管线连接,用以导入热流体(15)对胶体污泥(38)加热后加压注入加热压滤机(37)进行脱水作业；

一加热压滤机(37),内置模组式加热滤板(8)及模组式加热膜片滤板(9),两者以交叉方式配置,加热单元(13)与模组式加热滤板组(8)(9)间以管线相接此管线上配置热流循环泵浦(14)导引热流体(15)对压滤机内胶体污泥(3)加温,加热单元(13)与模组式加热膜片滤板(9)间以管线相接此管线上配置膜片逆压泵浦(16)导引热流体(15)对压滤机内胶体污泥(38)进行逆压脱水作业,此模组式加热滤板(8)及模组式加热膜片滤板(9)两者并连通管线至滤液槽(29)及冷凝器(18),将滤室内胶体污泥(38)脱水干燥使含水率降至最低；

一加热单元(13),为一贮槽内置加热元件及热流体(15),热源可为电能、蒸气,对槽内的热流体(15)加温后导引入加热压滤机(37)及调质槽(6)进行加温作业；

一真空发生单元,内含真空泵浦(21)、气液分离槽(19)、冷凝液槽(20),真空泵浦(21)与加热压滤机(37)间以滤液排放管线相接,此管线上设置冷凝器(18),冷凝器(18)与真空泵浦(21)间设置气液分离槽(19),气液分离槽(19)与滤液槽(29)间设置冷凝液槽(20),予以将压滤机滤室抽蓄成负压状态,使压滤机内的物料可借负压而低温蒸发,并借气液分离槽(19)、冷凝液槽(20),将冷凝器(18)对滤室产生的蒸气冷凝成液态的冷凝水予以排除；

一蒸气冷凝单元,内含冷凝器(18)、冷却水槽(26)及冷却散热塔(27),冷凝器(18)与冷却水槽(26)间设置冷却水循环泵浦(28)导引冷却水入冷凝器(18)将流经其内的蒸气予以降温凝结成液体,冷凝器(18)与冷却塔(27)间以管线相连,将升温的冷却水导引入冷却散热塔(27)散热将于冷凝器(18)所吸收的热量排出,冷却水温降后流入冷却水槽(26),再经冷却水循环泵浦(28)加压注入冷凝器(18)循环实施滤室产生的蒸气的冷凝作业。

2.一种用于压滤机的节能式低温压滤干燥装置,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，该装置包括:

一污泥浓缩装置(1)，于其内污泥(2)与调理药剂混合成易于脱水的混凝污泥,以污泥浓缩装置(1)的机械力将泥中大部份自由水排除脱水成高浓度的胶体状无法流动的浓缩污泥(3)；

一调质槽(6)，为一槽体内置搅拌机及加热盘管,浓缩污泥(3)排入调质槽(6)添加调质水(31)经搅拌机搅拌成污泥加压泵浦(7)可抽蓄流动的胶体污泥(38),调质槽(6)与加热压滤机(27)间以污泥加压泵浦(7)及管线连接,调质槽(6)与加热单元(13)间以调质槽加温泵浦(17)及管线连接,用以导入热流体(15)对胶体污泥(38)加热后加压注入加热压滤机(37)进行脱水作业；

一加热压滤机(37),内置模组式加热滤板(8)及模组式加热膜片滤板(9),两者以交叉方式配置,加热单元(13)与模组式加热滤板组(8)(9)间以管线相接此管线上配置热流循环泵浦(14)导引热流体(15)对压滤机内胶体污泥(3)加温,加热单元(13)与模组式加热膜片滤板(9)间以管线相接此管线上配置膜片逆压泵浦(16)导引热流体(15)对压滤机内胶体污泥(38)进行逆压脱水作业,此模组式加热滤板(8)及模组式加热膜片滤板(9)两者并连通管线至滤液槽(29)及冷凝器(18),将滤室内胶体污泥(38)脱水干燥使含水率降至最低；

一冷媒压缩机组(34),设置于气液分离槽(19)与加热压滤机(37)间以管线相连接,冷媒压缩机组(34)的冷排(32)衔接气液分离槽(19)入口,经加热压滤机(37)排出的蒸气及冷凝液再经冷排(32)内的冷媒冷凝程序使残余水蒸气降至最低,冷媒压缩机(34)的热排(33)与热流体槽(35)以管线衔接,该管线上设置热流体加温泵浦(36)用以将槽内的流体循环进出冷媒压缩机(34)的热排(33)交换出冷排(32)所吸收的热值,热流体槽(35)与调质槽(6)间以管线连接,该管线上设置调质槽加温泵浦(17)将槽内的升温热流体注入调质槽(6)实施加热程序,温降后流回热流体槽(35)构成一密闭循环回路；

一真空发生单元,内含真空泵浦(21)、气液分离槽(19)、冷凝液槽(20),真空泵浦(21)与加热压滤机(37)间以滤液排放管线相接,此管线上设置冷媒压缩机组(34),冷媒压缩机组(34)与真空泵浦(21)间设置气液分离槽(19),气液分离槽(19)与滤液槽(29)间设置冷凝液槽(20),予以将压滤机滤室抽蓄成负压状态,使压滤机内的物料可借负压而低温蒸发,并借气液分离槽(19)、冷凝液槽(20),将冷媒压缩机组(34)的冷排(32)对滤室产生的蒸气冷凝成液态的冷凝水予以排除。

3.根据权利要求2所述的用于压滤机的节能式低温压滤干燥装置,其特征在于：所述冷媒压缩机组(34)的冷排(32)内的凝缩冷媒对流经冷排(32)的水蒸气予以降温冷凝成水,以冷媒压缩机组(34)的热排(33)将冷排(32)所吸收的热量排出对热流体槽(36)内的热流体(15)加温,用以对加热压滤机(37)及调质槽(6)内污泥(1)加温,由于冷媒压缩机组(37)的制冷及产热能力为单纯电热元件的数倍因此可得到节能的效果。

4.一种用于压滤机的低温压滤干燥方法,其特征在于，该方法包括:

一污泥调理浓缩程序，于污泥浓缩装置(2)内污泥(1)与混凝药剂混合形成易于脱水的调理污泥,借污泥浓缩装置(2)的物理机械力去除调理污泥内大部份自由水,成为无法流动的浓缩污泥(3)；

一污泥调质预热程序，浓缩污泥(3)排入调质槽(6)于其内与定量的调质水(31)混合后再以机械力强制搅拌成额定含水率的得以流动的胶体污泥(38),于其间同步以加热单元(13)的热流体(15)对胶体污泥(38)加温后,以污泥加压泵浦(7)加压注入加热压滤机(37)进行污泥脱水作业；

一污泥加压加温脱水程序,胶体污泥(38)以机械力加压注入加热压滤机(37)进行脱水作业产生的滤液(38)穿透滤布(12)排入滤液槽(29),加热单元(13)的热流体(15)连续循环注入模组式加热滤板组(8)(9)以对滤室内胶体污泥(38)加温,改善胶体污泥(38)内水体的流动性；

一污泥逆压加温脱水程序,待加压脱水程序的滤液排出量降至最低时停止污泥加压泵浦(7)的作动,启动膜片逆压泵浦(16)抽蓄加热单元(15)的热流体(15)入模组式加热膜片滤板(9),使其膜片膨胀挤压滤室内胶体污泥(38)进一步去除内含水份,于此同时模组加热滤板组(8)(9)仍持续注入热流体(15)对其内的胶体污泥(38)加温；

一滤室负压加热蒸发脱水程序,待逆压脱水程序的滤液排出量降至最低时,启动真空泵浦(21)对滤室抽真空降低滤室内压,使滤室内胶体污泥(38)的水份的蒸发温度降低,借模组式加热滤板组(8)(9)注入热流体(15)对滤室加热的热值使其蒸发成水蒸气排出加热压滤机(37)达到脱水干燥的成效；

一蒸气冷凝程序,真空泵浦(21)吸出水蒸气流经冷凝器(18)被其内流通的冷却液冷却降温,冷凝成冷凝液,此冷凝液于气液分离槽(19)完成气液分离程序,残余气体被真空泵浦(21)吸出排入大气或经废气处理装置再处理,冷凝液沉降入气液分离槽(19)底部待累积一定液位再排入冷凝液槽(20)贮留至额定量排除；

一循环冷却液散热程序,与蒸气冷凝程序同步发生,冷却水经冷却水循环泵浦(28)抽蓄注入冷凝器(18)进行热交换程序,将流通冷凝器(18)的水蒸气冷凝成液体,经冷凝器(18)热交换后吸热升温的冷却水再流入散热冷却塔(27)强制散热入大气,温降后的冷却水再流回冷却水槽(26),循环进行冷却液的散热程序,上述各程序依序连续运转以达污泥的低温压滤干燥脱水的目的。

5.一种用于压滤机的高热传效率低温压滤干燥装置,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，该装置包括:

一污泥浓缩装置(1)，于其内污泥(2)与调理药剂混合成易于脱水的混凝污泥,以污泥浓缩装置(1)的机械力将泥中大部份自由水排除脱水成高浓度的胶体状无法流动的浓缩污泥(3)；

一调质槽(6)，为一槽体内置搅拌机及加热盘管,浓缩污泥(3)排入调质槽(6)添加调质水(31)经搅拌机搅拌成污泥加压泵浦(7)可抽蓄流动的胶体污泥(38),调质槽(6)与加热压滤机(27)间以污泥加压泵浦(7)及管线连接,调质槽(6)与加热单元(13)间以调质槽加温泵浦(17)及管线连接,用以导入热流体(15)对胶体污泥(38)加热后加压注入加热压滤机(37)进行脱水作业；

一加热压滤机(37),内置模组式加热滤板(8)及模组式加热膜片滤板(9),两者以交叉方式配置,加热单元(13)与模组式加热滤板组(8)(9)间以管线相接此管线上配置热流循环泵浦(14)导引热流体(15)对压滤机内胶体污泥(3)加温,加热单元(13)与模组式加热膜片滤板(9)间以管线相接此管线上配置膜片逆压泵浦(16)导引热流体(15)对压滤机内胶体污泥(38)进行逆压脱水作业,此模组式加热滤板(8)及模组式加热膜片滤板(9)两者并连通管线至滤液槽(29)及冷凝器(18),将滤室内胶体污泥(38)脱水干燥使含水率降至最低；

一加热单元(13),为一贮槽内置加热元件及热流体(15),热源可为电能、蒸气,对槽内的热流体(15)加温后导引入加热压滤机(37)进行加温作业；

一真空发生单元,内含真空泵浦(21)、气液分离槽(19)、冷凝液槽(20),真空泵浦(21)与加热压滤机(37)间以滤液排放管线相接,此管线上设置冷凝器(18)与冷媒压缩机组(34),冷媒压缩机组(34)与真空泵浦(21)间设置气液分离槽(19),气液分离槽(19)与滤液槽(29)间设置冷凝液槽(20),予以将压滤机滤室抽蓄成负压状态,使压滤机内的物料可借负压而低温蒸发,并借气液分离槽(19)、冷凝液槽(20),将冷凝器(18)对滤室产生的蒸气冷凝成液态的冷凝水予以排除；

一蒸气冷凝单元,内含冷凝器(18)、冷却水槽(26)及冷却散热塔(27),冷凝器(18)与冷却水槽(26)间设置冷却水循环泵浦(28)导引冷却水入冷凝器(18)将流经其内的蒸气予以降温凝结成液体,冷凝器(18)与冷却塔(27)间以管线相连,将升温的冷却水导引入冷却散热塔(27)散热将于冷凝器(18)所吸收的热量排出,冷却水温降后流入冷却水槽(26),再经冷却水循环泵浦(28)加压注入冷凝器(18)循环实施滤室产生的蒸气的冷凝作业。

一冷媒压缩机组(34),设置于冷凝器(18)与气液分离槽(19)间以管线连接,冷媒压缩机组(34)的冷排(32)衔接冷凝器(18)的出口,冷媒压缩机(34)的热排(33)与热流体槽(35)以管线衔接,该管线上设置热流体加温泵浦(36)用以将槽内的流体循环进出冷媒压缩机(34)的热排(33)交换出冷排(32)所吸收的热值,热流体槽(35)与调质槽(6)间以管线连接,该管线上设置调质槽加温泵浦(17)将槽内的升温热流体注入调质槽(6)实施加热程序,温降后流回热流体槽(35)构成一密闭循环回路。

6.根据权利要求5所述的用于压滤机的高热传效率低温压滤干燥装置,其特征在于：经冷凝器(18)冷凝程序后的残余蒸气再导入冷媒压缩机(34)的冷排(32)以其内冷媒将残余的水蒸气量冷凝至最低后再导入气液分离槽(19),以冷媒压缩机组(34)的热排(33)将冷排(32)吸收的热量排出对热流体槽(36)内的热流体(15)加温,再以此升温的热流体对调质槽(6)内污泥(1)加温,使真空泵浦(21)抽气量降至最低达到滤室内压同步降低,有最大热传效率及能量回收节能的目的。

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