CN1164434A - 溶气式快速加压过滤脱水方法及装置 - Google Patents

Abstract

一种使呈流体状之污泥于加压过滤污泥脱水机进行脱水作业时能快速去除污泥中水分的方法及装置。是于流入的污泥水中混入溶气饱和水及压缩空气，使污泥水溶气达到饱和状态且内部含有许多气泡孔隙后再压入加压过滤脱水机，藉污泥水中之气泡孔隙及污泥中之水份穿透泥饼层所析出之微小气泡而于泥饼内形成许多排水孔隙而能加速污泥中水份穿透泥饼之速率，可有效提高脱水速率，降低污泥脱水时间。

Description

溶气式快速加压过滤脱水方法及装置

本发明涉及一种处理污泥的方法及装置，特别是一种溶气式快速加压过滤脱水方法及装置。

人类现代化的发展及工业成长的结果，使环境品质日益恶化，为防患环境之污染废水于排放前之处理实有其必要，而废水之处理无可避免地产生污泥问题，随着废水量之增加污泥量亦随之增加，若不加以处理而任意弃置于环境中势必造成二次污染，为利于污泥之最终处置，污泥之处理益形重要，而污泥处理之最终目的在于减量化，使处理后之污泥体积减少，相对降低最终处置费用，如搬运、焚化或土地掩埋之费用。

目前市面上较常用之脱水方法有机械式的加压过滤法、离心法及带压过滤法，其中以带压过滤法之污泥处理量最大，但其调理药剂之使用量亦最大，离心法之污泥处理量则略低于带压过滤法，此两种操作方法均为连续式但其脱水处理后泥饼中水份含量较高，而加压过滤法操作方式为批次式，但是其调理药剂使用量最低，某些场合甚至不必使用，加压过滤法处理过后之泥饼中水份最低，可达到直接焚化要求，而其他两种脱水方法所压榨出来之泥饼，水份含量高无法直接焚化。加压过滤法对于难于脱水之污泥亦能脱水，加压过滤法是机械污泥脱水方法中，唯一能产生干泥饼适合于某些地点之填土要求之方法，随环保法规益形严格其发展空间亦愈广。如图3所示，习用加压过滤污泥脱水机是于平行排水滤板28间置放逆洗滤板27，彼此之间并以进泥孔道35相通，排水滤板28外缘则以滤布26包裹，当进行加压过滤操作时，全部排水滤板28及逆洗滤板27以油压方式闭合，污泥水1经由排水滤板28所开设孔道，藉高压泵将污泥水1持续送入过滤室36，以高压泵将污泥1持续压入过滤室36使污泥1中之水分穿透滤布26而沿排水滤板28上之排水孔道33流出，达到固液分离效果，此加压步骤持续一段时间，污泥水1于过滤室36内水份渐失而成为固状泥饼，最后开启排水滤板28将泥饼卸除，完成一操作循环。经过几个批次脱水作业后滤布26孔隙会被污泥颗粒楔入而堵塞，此时必须进行滤布26之清洗作业，使滤布26恢复原有过滤能力。习用加压过滤污泥脱水机仍有若干无法克服之缺陷，其有如下之缺点：

1、污泥压榨脱水形成泥饼时间太长，使得单位时间污泥处理量太小：习用之加压过滤污泥脱水机以污泥水1于过滤室36内加压使水份穿透滤布26达到固液分离效果，随加压时间之延伸沉积于滤布26上之泥饼34厚度渐增，且泥饼34中之导水孔隙亦因泥饼34渐趋致密而渐渐被污泥水1中之微小悬浮微粒填塞而渐渐堵塞，使得水份穿透滤布26与泥饼34所形成过滤介质之阻力渐增，使污泥水1中水份穿透泥饼34之速率不断衰减，且随泥饼34厚度之递增透水速率亦相对降低，此时污泥水1需以高压且需长时间模式压入过滤室36使得每一压滤脱水循环之操作时间较长，造成单位时间污泥处理量太小。

2、泥饼34卸除不易，滤布26清洗较难且清洗频率较高：泥饼34于过滤室36形成后由于污泥水1系以高压方式压向滤布26，因此污泥颗粒极易楔入滤布26，使形成之泥饼34极易附着于滤布26表面，当打开排水滤板28时泥饼34往往无法藉重力与滤布26分离而需以人工挖除或加装其他机械式除泥设施，而污泥颗粒因以高压状态楔入滤布26因此滤布26清洗时间较长且清洗压力及频率亦需较高耗费能源颇巨。

本发明的目的在于提供一种溶气式快速加压过滤脱水方法及装置，使呈流体状之污泥于过滤污泥脱水机进行脱水作业时能快速脱水，从而有效提高脱水处理效率，并使清洗滤布的工作变得比较容易。

本发明的技术方案是：

一种溶气式快速加压过滤脱水方法，其特征在于：污泥水1于加压进入加压过滤脱水机前预先与已析出微小气泡之溶气饱和水38及压缩空气6混合后再加入未解压之溶气饱和水38，使其成为内部充满微小气泡且溶气呈饱和状态之溶气饱和污泥水5后压入加压过滤脱水机之过滤室36，溶气饱和污泥水5中固形物和微小气泡沉积于滤布26上形成泥饼层30，此溶气饱和污泥水38所形成的泥饼层30为类似海棉体之多孔介质使溶气饱和水38能迅速穿越泥饼层30，再藉溶气饱和水38穿透泥饼层30析出的气泡及气态压缩空气6之压力导引此微形气泡扩大并连通，使泥饼层30能随时保持多孔结构而有利于脱水作业进行，此溶气饱和水38之溶气析出量随着泥饼层30之沉积厚度而增加，可使污泥水17中之水份穿透泥饼层10之速率能趋于常数，于泥饼层30充满整个过滤室36时导入溶气饱和液压水29对泥饼34施压使其体积收缩以进一步脱除泥饼34因毛细管现象存在而难以脱除之水份，于此，泥饼34承受溶气饱和液压水29之压力体积收缩，泥饼34中之残余水份被压向排水滤板28，于溶气饱和液压水29对泥饼34施压之时，溶气饱和液压水29中之气态压缩空气17穿越滤布26后于钻入泥饼34内将泥饼34内之残余水份压往排水板28，且压缩空气17于泥饼34内穿刺许多微孔再导引溶气饱和水38穿越泥饼层30解压析出气泡，使泥饼34中水份能快速流向排水滤板28，于此滤布26以气态压缩空气17穿刺出许多微孔后导引溶气饱和水38穿透，当溶气饱和水38于穿透滤布26孔隙时由于溶气析出之膨胀压力及气态压缩空气6之加压，使得楔入滤布26孔隙之杂质能被冲除，而能保持滤布26畅通并使泥饼8易于剥除。

所述的溶气式快速加压过滤脱水方法，其特征在于：其中溶气饱和液压水29系由溶气呈饱和状态之溶气饱和水38与压缩空气17混合而成，压缩空气17以气态均匀分布于溶气饱和液压水29中，且溶气饱和液压水29呈高压状态。

所述的溶气式快速加压过滤脱水方法，其特征在于：当溶气饱和污泥水5注入加压过滤脱水机时，切换阀16关闭，排水阀23开启；当溶气饱和液压水29注入加压过滤脱水机时，污泥泵4停止运转，切换阀16开启，排水阀23关闭。

一种容气式快速加压过滤脱水装置，其特征在于：该装置系于污泥泵4之出水管路连接导液管11，污泥泵4吸入端之导液管11上装设减压阀9，污泥泵4吐出端之导液管11上装设节液阀10，污泥泵4吸入端之导泥管2上装设一逆止阀3，导气管7与导液管11介于其间插入导泥管2，导气管7上再装设一节气阀8，污泥泵4出口端最终连接至加压过滤脱水机之进泥孔道35，与污泥泵4并列之加压溶气泵14之出入管路连通导气管18，导气管18上装设节气阀19、20，加压溶气泵14之吐出端连接一溶气筒15，此溶气筒15系具相当容积之密闭筒，溶气筒15吐出端以导液管11与污泥泵4相通，以逆洗管25与加压过滤脱水机相连，依溶气饱和液压水29流动方向于逆洗管25上依序插入二次导气管20与排水管24，并于二次导气管20与导液管11间之逆洗管25上设一切换阀16，于排水管24上设一排水阀23，于二次导气管22上装设一节气阀21，构成完整封闭回路。

本发明的效果是：

本发明之溶气式快速加压过滤脱水方法及装置于污泥水1加压进入加压过滤脱水机前预先与已析出微小气泡之溶气饱和水38及压缩空气6混合后再加入未解压之溶气饱和水38，使其成为内部充份微小气泡且溶气呈饱和状态之溶气饱和污泥水5后压入加压过滤脱水机之过滤室36，此溶气饱和水38所形成的泥饼层30为类似海棉体之多孔介质，使溶气饱和水38能迅速穿越泥饼层30，再藉溶气饱和水38穿透泥饼层30析出之气泡，使泥饼层30能随时保持多孔结构，而有利于脱水作业进行，再于充满整个过滤室36时导入溶气饱和液压水29对泥饼34施压使其体积收缩以进一步脱除泥饼34毛细管现象存在而难以脱除之水分，使加压过滤脱水作业能快速进行，且泥饼34中水份含量可有效降低及泥饼34各处之水份含量趋于一致而均质化，且利用溶气饱和水38穿透滤布4孔隙时由于递减的压力析出之膨胀气泡，将滤布26孔隙夹杂之杂质冲除而使滤布26孔隙能保持畅通，且使泥饼34不易与滤布26粘附而利于泥饼脱除。

为能更了解本发明之目的，原理，功效，及其特征兹配合图示说明于后。

图示简单说明

图1系本发明之溶气式快速加压过滤脱水装置之滤板压榨脱水示意图。

图2系本发明之溶气式快速加压过滤脱水装置之反向液压脱水示意图。

图3系习用之加压过滤污泥脱水机之滤板压榨脱水示意图。

图4系习用之加压过滤污泥脱水机之滤布逆向清洗示意图。

如图1所示本发明之溶气式快速加压过滤脱水方法及装置系于污泥泵4吸入端及吐出端同时连接可导引溶气饱和水38之导液管11，污泥泵4吸入端导液管11上装设减压阀9，污泥泵4吐出端之导液管11上装设节液阀10，污泥泵4吸入端之导泥管2上装设一逆止阀3，导气管7与导液管11介于其间插入导泥管2，导气管7上再装设一可调整压缩空气流量之节气阀8，污泥泵4吐出端则连接至加压过滤脱水机之进泥孔道35；溶气饱和水38系由溶气装置制造产生，该装置系于加压溶气泵14之吸入端及吐出端连通导气管18，导气管18上装设节气阀19、20，加压溶气泵14之吐出端则连接一溶气筒15，此溶气筒15系具相当容积之密闭筒，提供压缩空气17溶于清水12所需的溶合时间，溶气筒15之出口端以导液管11与污泥泵4流动管路连接，以逆洗管25与加压过滤脱水机相连，逆洗管25上依溶气饱和液压水29流动方向依序插入二次导气管22与排水管24，其中二次导气管22与导液管11间之逆洗管25上设一切换阀16，而排水管24设一排水阀23，二次导气管22上设一节气阀21，构成完整封闭回路。

根据物理学上之亨利定律得知：流体之饱和溶气量随着流体所承受之压力而呈线性比例相对提高，当压缩空气17自加压溶气泵14之吸入端及吐出端导入与清水12混合并被压入溶气筒15时，由于加压溶气泵14吐出侧系呈高压状态，压缩空气17于高压状态下逐渐溶于清水12中，溶气筒15以清水12于其内停留时间作为清水12达到饱和溶气量所需的溶和时间，使清水12于流出溶气筒15后达到饱和溶气状态，以形成溶气饱和水38，当加压过滤脱水机抽入污泥水1进行压榨脱水作业时，此溶气饱和水38导入污泥泵4与污泥水1混合，其中导入污泥泵4吸入侧之溶气饱和水38于经过减压阀9时压力降低析出许多微小气泡，此减压之溶气饱和水38于通入导泥管2后旋即被污泥泵4搅动而使微小气泡均匀分布于污泥水1中，由于气体溶于水须有足够的压力与溶和时间，此小气泡于流入加压过滤脱水机之过滤室36后，因停留时间有限而未能完全溶于水仍能保有大量之微小气泡，使得污泥水1内部含大量之微小气泡孔隙成为类似海棉体之乳状液，导入污泥泵4吐出侧之溶气饱和水38因未解压且因污泥泵4吐出侧呈高压状态因此溶入之气体并未析出而使此溶气饱和水38均匀分布于污泥水1中，污泥水1与溶气饱和水38于通过污泥泵4后成为溶气呈饱和状态且内部含大量气泡孔隙之溶气饱和污泥水5，而于污泥泵4吸入侧导泥管1导入之压缩空气6因污泥水1已成饱和溶气状态遂以气态方式均匀分布于饱和污泥水5中，此溶气饱和污泥水5以高压状态沿进泥孔道35流入过滤室36，并于过滤室36造成高压状态，溶气饱和污泥水5中之水份开始穿透滤布26而污泥颗粒则沉积于滤布26表面形成泥饼层30，由于溶气饱和污泥水5系呈海棉状含大量气泡之乳状液，其于滤布26表面沉积之泥饼层30亦含大量微小气泡孔隙，使污泥水1中的水份能有更多排水孔隙穿透泥饼层30，此泥饼层30中之气泡孔隙会因压滤室36之高过滤压力而日渐致密，使溶气饱和污泥水5中之溶气饱和水38穿透泥饼层30时有压力损失，导致溶气饱和水38愈往滤布26移动其压力损失愈大使析出气泡愈多，由于微小气泡的膨胀遂于泥饼层30之孔隙致密处再形成许多微小孔隙，再加上气态压缩空气6之压力导引而扩大连通此孔隙，而使泥饼层30内之孔隙度能自动恢复，藉此自动析出之气泡使泥饼层30仍能随时维持多孔结构，而使得溶气饱和水38穿透泥饼层30速率能快速且稳定，当泥饼层30愈增厚时则溶气饱和水38压损愈高则其溶气析出量亦相对升高，使得溶气饱和水38穿透泥饼层30之速率能趋于常数，由于压缩空气6连续的加入污泥水1中因此溶气析出所形成的孔隙可持续保有，但其存在之位置处于变动状态，当溶气饱和水38通过泥饼层30并开始穿透滤布26时，溶气饱和水38中之溶气加速析出，于通过滤布26时，所有气体完全析出至常大气压之饱和溶气量，当溶气饱和水38于穿透滤布26孔隙时由于溶气析出之膨胀压力及气态压缩空气6之加压，使得楔入滤布26孔隙之杂质能被冲除，而能保持滤布26畅通并使泥饼8易于剥除，随压滤作业之进行，泥饼层30扩充占满整个过滤室36遂渐渐形成固状泥饼34，此时泥饼层30内之污泥固形物含量增高，泥饼层30内之气泡孔隙渐被压缩，泥饼34内水份以毛细管现象存在，此时溶气饱和水38乃以扩散方式穿透泥饼层30，且因泥饼30内可形成气泡孔隙之空间降低，溶气饱和水38穿透泥饼层30之阻力陡增，溶气饱和水38过滤速率大为降低，此时，泥饼层30内的水份分布并不平均，其中靠近滤布26界面的泥饼层30内所含水量较低，而远离滤布26界面之泥饼层30含水量较高，此现象须经长时间加压过滤方能形成含水率均一的泥饼34，为加速脱除泥饼34中之残余水分，此时停止污泥水1压入加压过滤脱水机，以溶气饱和液压水29沿逆洗管25通入逆洗滤板27对过滤室36内之泥饼34施压，泥饼34承受溶气饱和液压水29之压力体积收缩，使得泥饼34中之残余水份被压向排水滤板28，使泥饼34得以进一步脱水固形化，于溶气饱和液压水29对泥饼34施压之同时，溶气饱和液压水29中之气态压缩空气17穿越滤布26后并钻入泥饼34内将泥饼34内之残余水份压往排水滤板28，且压缩空气17于泥饼34内穿刺许多微孔再导引溶气饱和水38穿越泥饼层30解压析出气泡，使泥饼34中水份能快速流向排水滤板28，经溶气饱和液压水29对泥饼34施压后，泥饼34于过滤室36内体积收缩，泥饼34内水份被排除而脱水固形化，而滤布26由于气态压缩空气17穿刺出许多微孔后导引溶气饱和水38穿透，当溶气饱和水38于穿透滤布26孔隙时由于溶气析出之膨胀压力及气态压缩空气6之加压，使得楔入滤布26孔隙之杂质能被冲除，而能保持滤布26畅通并使泥饼8易于剥除。

Claims (4)

1、一种溶气式快速加压过滤脱水方法，其特征在于：污泥水(1)于加压进入加压过滤脱水机前预先与已析出微小气泡之溶气饱和水(38)及压缩空气(6)混合后再加入未解压之溶气饱和水(38)，使其成为内部充满微小气泡且溶气呈饱和状态之溶气饱和污泥水(5)后压入加压过滤脱水机之过滤室(36)，溶气饱和污泥水(5)中固形物和微小气泡沉积于滤布(26)上形成泥饼层(30)，此溶气饱和污泥水(38)所形成的泥饼层(30)为类似海棉体之多孔介质使溶气饱和水(38)能迅速穿越泥饼层(30)，再藉溶气饱和水(38)穿透泥饼层(30)析出的气泡及气态压缩空气(6)之压力导引此微形气泡扩大并连通，使泥饼层(30)能随时保持多孔结构而有利于脱水作业进行，此溶气饱和水(38)之溶气析出量随着泥饼层(30)之沉积厚度而增加，可使污泥水(17)中之水份穿透泥饼层(10)之速率能趋于常数，于泥饼层(30)充满整个过滤室(36)时导入溶气饱和液压水(29)对泥饼(34)施压使其体积收缩以进一步脱除泥饼(34)因毛细管现象存在而难以脱除之水份，于此，泥饼(34)承受溶气饱和液压水(29)之压力体积收缩，泥饼(34)中之残余水份被压向排水滤板(28)，于溶气饱和液压水(29)对泥饼(34)施压之时，溶气饱和液压水(29)中之气态压缩空气(17)穿越滤布(26)后于钻入泥饼(34)内将泥饼(34)内之残余水份压往排水板(28)，且压缩空气(17)于泥饼(34)内穿刺许多微孔再导引溶气饱和水(38)穿越泥饼层(30)解压析出气泡，使泥饼(34)中水份能快速流向排水滤板(28)，于此滤布(26)以气态压缩空气(17)穿刺出许多微孔后导引溶气饱和水(38)穿透，当溶气饱和水(38)于穿透滤布(26)孔隙时由于溶气析出之膨胀压力及气态压缩空气(6)之加压，使得楔入滤布(26)孔隙之杂质能被冲除，而能保持滤布(26)畅通并使泥饼(8)易于剥除。

2、根据权利要求1所述的溶气式快速加压过滤脱水方法，其特征在于：其中溶气饱和液压水(29)系由溶气呈饱和状态之溶气饱和水(38)与压缩空气(17)混合而成，压缩空气(17)以气态均匀分布于溶气饱和液压水(29)中，且溶气饱和液压水(29)呈高压状态。

3、根据权利要求1所述的溶气式快速加压过滤脱水方法，其特征在于：当溶气饱和污泥水(5)注入加压过滤脱水机时，切换阀(16)关闭，排水阀(23)开启；当溶气饱和液压水(29)注入加压过滤脱水机时，污泥泵(4)停止运转，切换阀(16)开启，排水阀(23)关闭。

4、一种溶气式快速加压过滤脱水装置，其特征在于：该装置系于污泥泵(4)之出水管路连接导液管(11)，污泥泵(4)吸入端之导液管(11)上装设减压阀(9)，污泥泵(4)吐出端之导液管(11)上装设节液阀(10)，污泥泵(4)吸入端之导泥管(2)上装设一逆止阀(3)，导气管(7)与导液管(11)介于其间插入导泥管(2)，导气管(7)上再装设一节气阀(8)，污泥泵(4)出口端最终连接至加压过滤脱水机之进泥孔道(35)，与污泥泵(4)并列之加压溶气泵(14)之出入管路连通导气管(18)，导气管(18)上装设节气阀(19)、(20)，加压溶气泵(14)之吐出端连接一溶气筒(15)，此溶气筒(15)系具相当容积之密闭筒，溶气筒(15)吐出端以导液管(11)与污泥泵(4)相通，以逆洗管(25)与加压过滤脱水机相连，依溶气饱和液压水(29)流动方向于逆洗管(25)上依序插入二次导气管(20)与排水管(24)，并于二次导气管(20)与导液管(11)间之逆洗管(25)上设一切换阀(16)，于排水管(24)上设一排水阀(23)，于二次导气管(22)上装设一节气阀(21)，构成完整封闭回路。

Images