TWI692371B

TWI692371B - 利用熱泵與蒸汽壓縮機功能之壓濾乾燥設備

Info

Publication number: TWI692371B
Application number: TW108132150A
Authority: TW
Inventors: 呂明旺; 宋隆欽
Original assignee: 台灣卜力斯股份有限公司
Priority date: 2019-09-06
Filing date: 2019-09-06
Publication date: 2020-05-01
Also published as: TW202110519A

Abstract

一種利用熱泵與蒸汽壓縮機功能之壓濾乾燥設備，包含有壓濾機、熱泵以及蒸汽壓縮機，壓濾機上跨置有位移重疊併靠之複數板框，各板框之濾室設有污泥入口與排污水孔，並且濾室連通外部之熱氣管路，利用蒸汽壓縮機與熱氣管路輸送熱氣進入相對板框，以加熱各濾室內之污泥漿，而溫廢氣則通過排氣管路與熱泵之第一熱交換器排出，以加熱提高空氣管路內之空氣溫度，並利用熱水管路與第二熱交換器再次加熱提高空氣溫度，然後蒸汽壓縮機將空氣再壓縮加熱為熱氣，以持續供應熱氣加熱濾室內部污泥成為污泥餅，而達到熱能回收利用，更有效節省熱能，並且降低設備成本，方便操作控制，符合環保需求。

Description

利用熱泵與蒸汽壓縮機功能之壓濾乾燥設備

本發明係有關於一種壓濾乾燥設備，尤指一種利用熱泵與蒸汽壓縮機功能之壓濾乾燥設備。

按，目前壓濾單元式污泥及其他各種濾料壓濾機，係在機台軌道上放置複數組可活動位移分開及重疊併靠之壓濾單元，各壓濾單元具有兩側濾室及相通污泥入口，在兩側濾室各覆置有濾布，並使兩側濾布經由污泥入口相連通。

實際進行壓濾污泥過程中，全部壓濾單元與濾布重疊併靠，則兩兩濾布外周閉合，同時利用泵浦將含水之污泥抽取送入壓濾單元之污泥入口及各濾布內，並且持續進行擠壓，使污水透過濾布及排污水孔流出，而污泥則被濾布包在濾室內，達到擠壓脫水目的。惟，此種單純擠壓脫水方式只能達到含水率60~86%之污泥乾燥度，無法更有效縮減污泥體積及佔地空間，並且後續搬運及再處理成本昂貴。

為改良上述單純擠壓脫水方式之缺失，現今已針對壓濾機之壓濾單元內部增設熱氣加熱結構，使污泥所含之水分氣化成水蒸汽，並且配合真空泵浦往外抽送排放，以提高污泥乾燥度。惟，此種壓濾機必須配合大型真空泵浦，並且壓濾單元加熱結構須使用大量的熱能，相對的增加了壓濾作業成本，而且真空泵浦只是將水蒸汽直接往外排放，以致浪費熱能資源。因此要如何解決上述問題，即為此行業相關業者所亟欲研究之課題所在。

本發明之主要目的在於，利用熱氣加熱壓濾機之各濾室內部污泥，而排出溫廢氣，再配合熱泵與溫廢氣加熱提高空氣管路內之空氣溫度，並利用熱水管路與第二熱交換器再次加熱提高空氣溫度，然後蒸汽壓縮機將空氣再壓縮加熱為熱氣，以持續供應熱氣加熱濾室內部污泥成為污泥餅，而達到熱能回收利用，更有效節省熱能，並且降低設備成本，方便操作控制，符合環保需求。

為達上述目的，本發明之壓濾乾燥設備包含有壓濾機、熱泵以及蒸汽壓縮機，其中：該壓濾機之機架上跨置有依序受控橫向位移重疊併靠之複數板框，各板框內部彼此併靠形成濾室，各濾室分別設有污泥入口與排污水孔，供對應連通外部之污泥漿管路、排污水管路，使污泥漿充滿於各板框之濾室進行擠壓脫水，且至少部份濾室連通外部之熱氣管路，使熱氣通過熱氣管路進入濾室加熱污泥漿，然後經由排氣管路排出溫廢氣；該熱泵具有壓縮機，以循環壓送冷媒通過冷凝器與蒸發器，蒸發器產生乾燥空氣送入空氣管路，空氣管路依序通過第一熱交換器與第二熱交換器，且壓濾機之排氣管路通過第一熱交換器，而冷凝器連接有熱水管路，熱水管路循環通過冷凝器、第二熱交換器與熱水槽；該蒸汽壓縮機之入口連接於空氣管路出口，而蒸汽壓縮機之出口連接於壓濾機之熱氣管路入口；藉上，熱氣管路輸送熱氣進入相對板框，以加熱各濾室內之污泥漿，而溫廢氣則通過排氣管路與第一熱交換器，以加熱提高空氣管路內之空氣溫度，並利用熱水管路與第二熱交換器再加熱提高空氣管路內之空氣溫度，然後蒸汽壓縮機將空氣管路之空氣再壓縮加熱為熱氣，以持續供應熱氣加熱濾室內部污泥成為污泥餅。

前述之壓濾乾燥設備，其中該熱氣管路連通相對濾室一側之排污水孔。

前述之壓濾乾燥設備，其中該排氣管路連通相對濾室另一側之排污水孔。

前述之壓濾乾燥設備，其中該熱水管路連接有熱水泵與水源。

前述之壓濾乾燥設備，其中該各板框之濾室連接有外部之淘洗管路，淘洗管路連接有淘洗水槽與淘洗水泵，且淘洗管路分接於熱水管路。

前述之壓濾乾燥設備，其中該各板框兩面各設有膜片，且各板框兩面連接有外部之氣壓管路，氣壓管路連接有壓縮空氣源與調壓閥，將壓縮空氣輸入板框內，以往外撐張各膜片膨脹擠壓濾室內部之污泥漿。

前述之壓濾乾燥設備，其中該氣壓管路出口連接於污泥入口。

前述之壓濾乾燥設備，其中該氣壓管路與熱氣管路之間連接有吹氣管路，使壓縮空氣通過吹氣管路、熱氣管路與濾室，以氣壓吹動污泥漿內部水分。

1‧‧‧壓濾機

11‧‧‧機架

12‧‧‧板框

121‧‧‧板體

122‧‧‧膜片

123‧‧‧濾室

1231‧‧‧濾室孔

124‧‧‧污泥入口

125‧‧‧排污水孔

126‧‧‧支件

127‧‧‧進熱氣孔

128‧‧‧排氣孔

129‧‧‧氣壓孔

13‧‧‧濾布

14‧‧‧固定座

15‧‧‧活動座

151‧‧‧油壓缸

16‧‧‧排污水管路

161‧‧‧控制閥

17‧‧‧熱氣管路

18‧‧‧排氣管路

181‧‧‧控制閥

2‧‧‧污泥漿管路

21‧‧‧污泥漿槽

22‧‧‧污泥漿泵

23‧‧‧控制閥

3‧‧‧氣壓管路

31‧‧‧壓縮空氣源

32‧‧‧輕壓管路

33‧‧‧重壓管路

34‧‧‧控制閥

35‧‧‧調壓閥

36‧‧‧控制閥

37‧‧‧出口

38‧‧‧控制閥

39‧‧‧控制閥

4‧‧‧吹氣管路

41‧‧‧控制閥

5‧‧‧淘洗管路

51‧‧‧淘洗水槽

52‧‧‧淘洗水泵

53‧‧‧控制閥

54‧‧‧淘洗水管

6‧‧‧熱泵

61‧‧‧壓縮機

62‧‧‧冷凝器

63‧‧‧蒸發器

64‧‧‧第一熱交換器

65‧‧‧第二熱交換器

66‧‧‧空氣管路

67‧‧‧熱水管路

671‧‧‧水源

672‧‧‧控制閥

68‧‧‧熱水槽

69‧‧‧熱水泵

7‧‧‧蒸汽壓縮機

71‧‧‧入口

72‧‧‧出口

73‧‧‧控制閥

8‧‧‧污泥漿

81‧‧‧污泥餅

第一圖係本發明壓濾乾燥設備之配置圖。

第二圖係本發明壓濾機驅動各板框併靠之剖視圖。

第三圖係本發明壓濾機第一種板框之立體圖。

第四圖係本發明壓濾機第二種板框之立體圖。

第五圖係本發明壓濾乾燥設備進行擠壓污泥漿之動作圖。

第六圖係本發明壓濾機進行擠壓污泥漿之剖面圖。

第七圖係本發明壓濾乾燥設備進行氣壓撐張膜片擠壓污泥漿之動作圖。

第八圖係本發明壓濾機進行氣壓撐張膜片擠壓污泥漿之剖面圖。

第九圖係本發明壓濾乾燥設備進行氣壓吹氣之動作圖。

第十圖係本發明壓濾乾燥設備進行淘洗污泥漿之動作圖。

第十一圖係本發明壓濾乾燥設備進行熱氣烘乾污泥之動作圖。

第十二圖係本發明壓濾機進行熱氣烘乾污泥之剖面圖。

有關本發明為達成上述目的，所採用之技術手段及其功效，茲舉出可行實施例，並且配合圖式說明如下：首先，請參閱第一圖至第五圖所示，由圖中可清楚看出，本發明之壓濾乾燥設備包含有壓濾機1、污泥漿管路2、氣壓管路3 、吹氣管路4、淘洗管路5、熱泵6以及蒸汽壓縮機7，其中：

該壓濾機1之機架11軌道上跨置有兩種受控橫向位移重疊併靠之複數板框12，並且配合固定座14、活動座15及油壓缸151施力強制定位，各板框12兩面彼此併靠形成內部濾室123，各板框12在板體121兩面包覆設有膜片122與濾布13，並且固定有兩側相對支件126，各濾室123設有污泥入口124與排污水孔125之濾室孔1231，供對應連通外部之污泥漿管路2、排污水管路16與控制閥161，並且濾室孔1231可依需求設為連通或阻隔於排污水孔125，使污泥漿8(參閱第六圖)充滿於各板框12之濾室123進行擠壓脫水，而至少部份板框12兩面濾室123設有進熱氣孔127或排氣孔128，以分別連通外部之熱氣管路17、排氣管路18，且熱氣管路17連通相對濾室123一側之排污水孔125與濾室孔1231，而排氣管路18連通相對濾室123另一側之排污水孔125與濾室孔1231，使熱氣通過熱氣管路17進入濾室123加熱污泥漿8，然後經由排氣管路18與控制閥181排出溫廢氣。

該污泥漿管路2連接有污泥漿槽21、污泥漿泵22與控制閥23，以輸送污泥漿8進入壓濾機1之各污泥入口124。

該氣壓管路3由外部連接於各板框12之板體121兩面之氣壓孔129，氣壓管路3連接有壓縮空氣源31、控制閥34、36與調壓閥35，將壓縮空氣經由輕壓管路32或重壓管路33輸入板框12內，以往外撐張各膜片122膨脹擠壓濾室123內部之污泥漿8，而氣壓管路3之出口37可連接有排氣用控制閥38，並且另外可經由控制閥39連接於污泥入口124另一端。

該吹氣管路4連接於氣壓管路3與熱氣管路17之間，使壓縮空氣通過吹氣管路4、控制閥41、熱氣管路17與濾室123，以氣壓吹動污泥漿8內部水分。

該淘洗管路5由外部連接於各板框12之濾室123，淘洗管路5連接有淘洗水槽51、淘洗水泵52與控制閥53，且淘洗管路5分接有淘洗水管54，以引入冷水或熱水。

該熱泵6具有壓縮機61，以循環壓送冷媒通過冷凝器62與蒸發器63，蒸發器63產生乾燥空氣送入空氣管路66，空氣管路66依序通過第一熱交換器64與第二熱交換器65，且壓濾機1之排氣管路18通過第一熱交換器64，而冷凝器62連接有熱水管路67，熱水管路67連接有熱水泵69、水源671與控制閥672，熱水管路67循環通過冷凝器62、第二熱交換器65與熱水槽68，且熱水管路67分接淘洗水管54。

該蒸汽壓縮機7之入口71連接於熱泵6之空氣管路66出口，而蒸汽壓縮機7之出口72以控制閥73連接於壓濾機1之熱氣管路17入口。

本發明之壓濾乾燥設備在實際運作時，請參閱第一圖至第四圖所示，壓濾機1驅控活動座15朝左推動各板框12位移，使全部板框12與其濾布13重疊併靠，且兩兩相鄰濾布13外周閉合。請參閱第五圖及第六圖所示，利用污泥漿管路2與污泥漿泵22將污泥漿8輸入壓濾機1之各污泥入口124，且污泥漿泵22持續推動污泥漿8充滿各板框12之濾室123進行擠壓脫水，使污泥漿8之含水率逐漸降低，且污水透過濾布13、排污水孔125、排污水管路16及其控制閥161流出，而污泥則被濾布13包在濾室123內。

當壓濾機1持續擠壓污泥漿8排出大半的污水時，請參閱第七圖與第八圖所示，利用氣壓管路3將壓縮空氣經由輕壓管路32、調壓閥35與控制閥34輸入各板框12內，以往外撐張各膜片122膨脹擠壓濾室123內部之污泥漿8，使污泥漿8平均分佈於濾室123內，隨即將壓縮空氣改為通過吹氣管路4(參閱第九圖)、控制閥41、熱氣管路17與濾室123，以氣壓吹動污泥漿8內部水分形成孔隙後，再關閉氣壓管路3。然後啟動淘洗管路5與淘洗水泵52(參閱第十圖)，使淘洗水通過各板框12之濾室123內部污泥漿8，以淘洗出污泥漿8所含有的鹽類雜質，並經由排污水管路16流入淘洗水槽51內。此時，再如第七圖與第八圖所示，利用氣壓管路3將壓縮空氣經由重壓管路33與控制閥36輸入板框12內，以更大力往外撐張各膜片122膨脹擠壓濾室123內部之污泥漿8，隨即壓縮空氣再通過吹氣管路4(參閱第九圖)、控制閥41、熱氣管路17與濾室123，以氣壓吹動污泥漿8內部水分形成孔隙，以更容易接續進行熱氣乾燥處理。

本發明之壓濾乾燥設備在實際運作時，係適時啟動熱泵6與蒸汽壓縮機7運轉產生熱氣，如第三圖、第四圖、第十一圖與第十二圖所示，利用熱氣管路17輸送熱氣進入相對板框12與進熱氣孔127，以加熱各濾室123內之污泥漿8，而熱氣接觸污泥漿8後則成為溫廢氣，再通過排氣管路18、排氣孔128與第一熱交換器64排出，以加熱提高空氣管路66內之空氣溫度，並利用熱水管路67與第二熱交換器65再加熱提高空氣管路66內之空氣溫度，然後蒸汽壓縮機7將空氣管路66之空氣再壓縮加熱為熱氣，以持續供應熱氣加熱濾室123內部污泥成為污泥餅81，而達到熱能回收利用，更有效節省熱能，並且降低設備成本，方便操作控制，符合環保需求。最後壓濾機1打開活動座15，以拉送夾具朝右逐一夾拉打開各板框12及濾布13，使各板框12位移分開，以由各濾室123中卸落已脫水之污泥餅81。

以上所舉實施例僅用為方便說明本發明，而並非加以限制，在不離本發明精神範疇，熟悉此一行業技藝人士所可作之各種簡易變化與修飾，均仍應含括於以下申請專利範圍中。