TWI758102B - 壓濾機之低溫壓濾乾燥方法及裝置 - Google Patents
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Abstract
本發明係有關一種壓濾機上裝設模組式加熱濾板,導入熱流體入濾板對濾室內擬過濾之物料加熱,降低物料之黏滯性以利於過濾作業之進行,並於壓濾脫水作業之過濾行程終了對濾室抽真空降壓使物料內水體之蒸發溫度降低,藉濾板導入之熱量於低溫狀態完成濾室內物料之乾燥去水目的者。
Description
壓濾機於工業界中廣泛運用於流體狀漿料之固液分離製程,該機種係一相當低廉且成熟之技術。
壓濾機所過濾物料若為中度可壓縮性或疏水性物料,一般而言脫水性良好;若所過濾物料為高度可縮性物料及親水性物料其脫水性將大幅降低;若所過濾物料為生物污泥,因其內含生物黏膜表面容易附著水份,藉一般機械力無法分離,即使先加混凝藥劑調理污泥再進行脫水作業實務上其脫水泥餅最低含水率均高於80%,即使長時間施加壓力其含水率仍無法降低,不利於脫水泥餅之後端處置。
習用壓濾機針對高度可壓縮性物料及粒徑微小之親水性膠體,如生物類有機污泥其脫水性能不佳。本發明人鑑於習用裝置之缺失,盼能提供一創新之裝置以增進習用裝置之效果,乃潛心研習終設計出一種壓濾機用之低溫壓濾乾燥方法及裝置。在過濾作業進行之同時於傳統壓濾機之濾板導入熱量,降低物料之黏滯性而利於過作業之進行,並於濾室加壓過濾行程之末段濾液流量達到最低時停止物料進流脫水程序將濾室抽真空,使濾室內物料內含水份之蒸發溫度降低,再藉濾板內導入之熱量對物料加溫使水份蒸發脫水達到物料乾燥之目的者。
為使 貴審查委員能更了解本發明構造組成,原理,流程、功效、實施方式及其特徵茲配合圖示說明於後。
如圖1所示本發明之壓濾機之低溫壓濾乾燥裝置由污泥濃縮裝置(2)、調質槽(6)、加熱壓濾機(37)、加熱單元(13)、真空發生單元(19)(20)(21)及蒸氣冷凝單元(18)(26)(27)所組成。
當其組裝時以加熱壓濾機(37)為本體,加熱壓濾機(37)與污泥濃縮裝置(2)間置入調質槽(6),調質槽(6)連接管線至加熱單元(13)該管線上設置調質槽加溫泵浦(17),調質槽(6)連接管線至加熱壓濾機(37)該管線上設置污泥加壓泵浦(7),污泥濃縮裝置(2)連接管線導引濾液(4)至濾液槽(29),污泥濃縮裝置(2)產出之濃縮污泥(3)以重力方式排放至調質槽(6);加熱壓濾機(37)與加熱單元(13)以管線相接,其中熱流循環泵浦(14)銜接至模組式加熱濾板(8)及模組式加熱膜片濾板(9)之熱流體注入孔再接迴流管導引熱流體(15)回去加熱單元(13),膜片逆壓泵浦(16)則銜接至加熱膜片濾板(9)之逆壓注入孔以導引熱壓流體(11)對濾室施壓;加熱壓濾機(37)之濾液(39)排放管線與冷凝器(18)及濾液槽(29)相連接,其中與濾液槽(29)銜接之管線設置濾液阻斷閥(23),與冷凝器(18)銜接之管線設置蒸氣阻斷閥(22);冷凝器(18)與真空泵浦(21)以管線相接,該管線上裝設氣液分離槽(19),氣液分離槽(19)銜接管線至冷凝液槽(20),氣液分離槽(19)與冷凝液槽(20)間設置冷凝液底閥(24),冷凝液槽(20)與濾液槽(29)間設置冷凝液排放閥(25);冷凝器(18)與冷卻水槽(26)間設置管線連通,並於該管線上設置冷卻水循環泵浦(28)導引冷卻水入冷凝器(18)執行蒸氣冷凝作業,冷凝器(18)再銜接管線至冷卻散熱塔(27),將昇溫之冷卻水於冷卻散熱塔(27)散熱後重力流回冷卻水槽(26),整體構成密閉循環迴路,實施污泥壓濾脫水及乾燥程序者。
如圖1所示本發明之之低溫壓濾乾燥裝置之污泥濃縮裝置(1),係一種於其內污泥(2)與調理藥劑混合成易於脫水之混凝污泥,再以機械力將泥中大部份自由水排除脫水成高濃度之膠體狀無法流動之濃縮污泥(3),該污泥濃縮裝置(2)目前常用者為濾帶式污泥濃縮機、離心機、疊螺式脫水機等機種。
調質槽(6),為一槽體內置攪拌機及加熱盤管之空筒槽,濃縮污泥(3)排入調質槽(6)添加調質水(31)經攪拌機攪拌成污泥加壓泵浦(7)可抽蓄流動之膠體污泥(38),調質槽(6)與加熱壓濾機(27)間以污泥加壓泵浦(7)及管線連接,調質槽(6)與加熱單元(13)間以調質槽加溫泵浦(17)及管線連接,用以導入熱流體(15)對膠體污泥(38)加熱後加壓注入加熱壓濾機(37)進行脫水作業者。
加熱壓濾機(37),內置模組式加熱濾板(8)及模組式加熱膜片濾板(9),兩者以交叉方式配置(該濾板型式可參考專利申請號110105241所示),加熱單元(13)與模組式加熱濾板組(8)(9)間以管線相接此管線上配置熱流循環泵浦(14)導引熱流體(15)對壓濾機內膠體污泥(38)加溫,加熱單元(13)與模組式加熱膜片濾板(9)間以管線相接此管線上配置膜片逆壓泵浦(16)導引熱流體(15)對壓濾機內膠體污泥(38)進行逆壓脫水作業,此兩者並連通管線至濾液槽(29)及冷凝器(18),將濾室內膠體污泥(38)脫水乾燥使含水率降至最低;加熱單元(13),為一貯槽內置加熱元件及熱流體(15),熱源可為電能、蒸氣等等,對槽內之熱流體(15)加溫後導引入加熱壓濾機(37)及調質槽(6)進行加溫作業者。
真空發生單元,內含真空泵浦(21)、氣液分離槽(19)、冷凝液槽(20),真空泵浦(21)與加熱壓濾機(37)間以濾液排放管線相接,此管線上設置冷凝器(18),冷凝器(18)與真空泵浦(21)間設置氣液分離槽(19),氣液分離槽(19)與濾液槽(29)間設置冷凝液槽(20),予以將壓濾機濾室抽蓄成負壓狀態者,使壓濾機內之膠體污泥(38)內水份可藉負壓而低溫蒸發,並藉氣液分離槽(19)、冷凝液槽(20),將冷凝器(18)對濾室產生之蒸氣冷凝成液態之冷凝水予以排除者。
蒸氣冷凝單元,內含冷凝器(18)、冷卻水槽(26)及冷卻散熱塔(27),冷凝器(18)與冷卻水槽(26)間設置冷卻水循環泵浦(28)導引冷卻水入冷凝器(18)將流經其內之蒸氣予以降溫凝結成液體,冷凝器(18)與冷卻塔(27)間以管線相連,將昇溫之冷卻水導引入冷卻散熱塔(27)散熱將於冷凝器(18)吸收之熱量排出,冷卻水溫降後流入冷卻水槽(26),再經冷卻
水循環泵浦(28)加壓注入冷凝器(18)循環實施加溫濾室產生之水蒸氣之冷凝作業者。
一般壓濾式污泥脫水機若所過濾物料為生物污泥,因為生物黏膜表面容易附著水份,藉一般機械力無法分離,即使先加混凝藥劑調理污泥再進行脫水作業實務上其脫水泥餅最低含水率均高於78%,即使長時間施加壓力其含水率仍無法降低,不利於脫水泥餅之後端處置。一般污水處理場經過廢水處理單元處理後濃縮池之污泥其濃度約1-2%,若直接加壓注入進行脫水作業,當濾室泥餅厚度累積至2-3mm左右將形成不易透水之黏膜此時泥餅層之透水速度將大符衰減,至泥餅累積至5mm左右濾液將不再排出。影響壓濾機之脫水作業之操作因子為污泥性質、污泥濃度及過濾壓力,其中污泥性質可用加入調理藥劑將微小膠羽顆粒絮凝形成大型調理污泥團塊,使污泥團塊間之自由水可快速排除者;另外污泥壓濾脫水速度與污泥濃度成整比,污泥濃度越高於壓濾脫水作業時需穿透泥餅層之水體就越少,依理論值污泥濃度提高n倍,則壓濾脫水時間約可縮2n倍,為提高壓濾前污泥濃度,本發明採用污泥濃縮機(2)將已調理好之混凝污泥藉污泥濃縮裝置(2)之機械力脫水成無法流動之濃縮污泥(3),後再添加適量調質水(31)攪拌成恰巧可以流動之膠體污泥(38),此膠體污泥(38)之含水率適巧為膠體污泥(38)可以被污泥加壓泵浦(7)抽動汲入加熱壓濾機(37);另外膠體污泥(38)之黏滯性也會影響加熱壓濾機(37)之過濾速度,因此於調質槽(6)調整濃縮污泥(3)之流動性之同時對調質槽(6)內之膠體污泥(38)加溫以改善流動污泥中水份之流動性而利於壓濾脫水作業。
經調質且昇溫後之膠體污泥(38)經污泥加壓泵浦(7)之加壓後注入加熱壓濾機(37)進行壓濾脫水作業,加熱壓濾機(37)之模組式加熱濾板(8)(9)注入熱流體(15)對濾室內之膠體污泥(38)加熱維持恆溫,俟正向加壓作業不再排出時,停止污泥加壓泵浦(7)運作,注入熱流體(15)入模組式加熱膜片濾板(9)以膨脹之膜片反向擠壓濾室內膠體污泥(38),使其內含水份降至最低。
機械力壓榨脫水針對純生物類污泥其含水率降至78%幾乎達到極限無法再降,此時若要再降含水率只有改變物理力量之施加方式,於此
本發明採用負壓低溫加熱乾燥方式,將膠體污泥(38)之含水率降至最低。水份之蒸發溫度與大氣壓力成正比,當壓力降至15kpa時水之蒸發溫度降至54℃,本發明將壓濾機抽真空使濾室內壓降至15kpa以下,模組式加熱濾板(8)(9)導入90℃以下熱流體(15)對濾室內膠體污泥(38)加溫使水份蒸發成水蒸氣,再被真空泵浦(21)排出加熱壓濾機(37)達到污泥之乾燥脫水之目的者。
壓濾機濾室之真空度越高,則水蒸發溫度越低其怯水效果越佳,而真空度取決於真空泵浦(21)之水蒸氣之排氣量,排氣量越高真空度越高,提高濾室真空度簡易且經濟方法,將水蒸氣先經過冷凝程序降低水蒸氣含量,則在真空泵浦(21)排氣量為常數之狀況下降低蒸氣入流量將有效提昇及保持壓濾機濾室之真空壓力。
濾室內之水蒸氣被真空泵浦(21)吸引通過冷凝器(18)與其內之低溫循環冷卻水熱交換,水蒸氣溫降凝結成冷凝水於氣液分離槽(19)水氣分離,殘餘水蒸氣被真空泵浦(21)吸引排出壓濾機,冷凝水沉降於氣液分離槽(19)槽底再定期排放至冷凝液槽(20),俟冷凝液槽(20)內水體累積一定液位再排至濾液槽(29),通過冷凝器(18)之冷卻水溫昇再流至冷卻散熱塔(27)與大氣強制熱交換,其內含熱值排入大氣使冷卻水溫降流回冷卻水槽(26),再流向冷凝器(18)循環將水蒸氣冷凝怯水,達成於單一壓濾機完成壓濾脫水及乾燥之目的者。
如圖1所示本發明使用於壓濾機之低溫壓濾乾燥之方法,該方法包括:一污泥調理濃縮程序,於污泥濃縮裝置(2)內污泥(1)與混凝藥劑混合形成易於脫水之調理污泥,藉污泥濃縮裝置(2)之物理機械力去除調理污泥內大部份自由水,成為無法流動之濃縮污泥(3);一污泥調質預熱程序,濃縮污泥(3)排入調質槽(6)於其內與定量之調質水(31)混合後再以機械力強制攪拌成額定含水率之得以流動之膠體污泥(38),於其間同步以加熱單元(13)之熱流體(15)對膠體污泥(38)加溫後,再以污泥加壓泵浦(7)加壓注入加熱壓濾機(37)進行污泥脫水作業;
一污泥加壓加溫脫水程序,膠體污泥(38)以機械力加壓注入加熱壓濾機(37)進行脫水作業產生之濾液(38)穿透濾布(12)排入濾液槽(29),加熱單元(13)之熱流體(15)連續循環注入模組式加熱濾板組(8)(9)以對濾室內膠體污泥(38)加溫,改善膠體污泥(38)內水體之流動性者;一污泥逆壓加溫脫水程序,俟加壓脫水程序之濾液排出量降至最低時停止污泥加壓泵浦(7)之作動,啟動膜片逆壓泵浦(16)抽蓄加熱單元(15)之熱流體(15)入模組式加熱膜片濾板(9),使其膜片膨脹擠壓濾室內膠體污泥(38)進一步去除內含水份,與此程序模組加熱濾板組(8)(9)仍持續注入熱流體(15)對其內之膠體污泥(38)加溫;一濾室負壓加熱蒸發脫水程序,俟逆壓脫水程序之濾液排出量降至最低時,啟動真空泵浦(21)對濾室抽真空降低濾室內壓,使濾室內膠體污泥(38)之水份之蒸發溫度降低,藉模組式加熱濾板組(8)(9)注入熱流體(15)對濾室加熱之熱值使其蒸發成水蒸氣排出加熱壓濾機(37)達到脫水乾燥之成效者;一蒸氣冷凝程序,真空泵浦(21)吸出水蒸氣流經冷凝器(18)被其內流通之冷卻液冷卻降溫,冷凝成冷凝液,此冷凝液於氣液分離槽(19)完成氣液分離程序,殘餘氣體被真空泵浦(21)吸出排入大氣或廢氣處理裝置,冷凝液沉降入氣液分離槽(19)底部待累積一定液位再排入冷凝液槽(20)貯留至額定量排除;一循環冷卻液散熱程序,與蒸氣冷凝程序同步發生,冷卻水經冷卻水循環泵浦(28)抽蓄注入冷凝器(18)進行熱交換程序,將流通冷凝器(18)之水蒸氣冷凝成液體,經冷凝器(18)熱交換後吸熱昇溫之冷卻水再流入散熱冷卻塔(27)強制散熱入大氣,溫降後之冷卻水再流回冷卻水槽(26),循環進行冷卻液之散熱程序,上述程序係依序連續運轉以達到污泥之低溫壓濾脫水乾燥之目的者。
在現有之乾燥方法裏,大抵均是在常壓狀況下將含有水體之濕物料直接加熱至沸點使其沸騰而快速脫水乾燥,其熱源不外乎是電能及燃燒燃料產生之氧化放熱能量,這些熱源均須經人為作為方能產生,均係以消耗燃料的方式來產生熱能,除了使地球之資源日益枯竭並因二氧化碳之大量排放造成大氣之溫室效應,邇來之氣候異常均來自於
此,且其能源之使用效率亦不高並非長久理想的能源供給方式。然而我們仔細思考這些燃料係如何產生的呢?其實追根究底得知燃料係由地球上之有機生物所轉換而成的,而生物之能量來源就是太陽之輻射能,太陽之輻射能被植物所吸收利用而儲存於生物體內,同樣太陽之輻射能亦同步對地表、大氣、海洋同步加溫而將輻射能儲存於其內,因此與其從燃燒燃料獲取間接之化學能,不如直接從大氣、或海洋獲取太陽能,本發明另外思考將直接從濾室蒸發之水蒸氣及常溫大氣中獲取熱能,將其轉換為烘乾溼物料所需之熱能。
一般冷媒壓縮機(34)係一驅動冷媒循環流動之致冷元件,冷媒係可因外周熱量變化而產生相變態之物質,如水、氨、Freon均是,當冷媒壓縮機(34)運轉時冷媒循環流動,冷媒在冷排(32)吸收熱量而於熱排(33)釋放熱能,如果冷媒為Freon-11則其蒸發溫度遠低於大氣溫度因此常溫大氣之熱能可經由冷排(32)遞給冷媒,使冷媒能吸熱產生相變態,其中於冷排(32)處每1Kw之冷媒壓縮機(34)運轉所驅動之冷媒可吸熱4020kcal/hr,而於熱排(33)處可散出之熱能為4880kcal/hr,其中冷排(32)所吸收之熱能為大氣環境之熱能而熱排(33)處所散出之熱能為冷媒所吸收之大氣環境熱能加上冷媒壓縮機(34)作功產生之熱能,因此每1kw之冷媒壓縮機(34)作功可產生8900kcal/hr之熱能變化,而每1kw之電能若直接以電阻產熱僅有860kcal/hr,因此本發明可利用此現象以低耗電能之冷媒壓縮機(34)驅動冷媒吸收大氣環境中之熱能產生數倍之熱能以乾燥物料。
如圖2所示本發明使用於壓濾機之節能式低溫壓濾乾燥之方法,其中,以冷媒壓縮機(34)取代加熱單元(13)及散熱冷卻塔(27)之設置,冷媒壓縮機(34)之冷排(32)銜接真空泵浦(21)使濾室產生之水蒸氣與冷排內流通之冷媒產生熱交換,冷媒吸收水蒸氣之熱能昇溫相變化為氣態流向熱排(33),經冷媒壓縮機(34)之壓縮昇溫,熱流體加溫泵浦(36)抽蓄熱流體槽(35)內之流體流經熱排(33)吸收再加壓昇溫蒸氣態之冷媒使其散熱凝縮為液態冷媒再流向冷排(32),如此週而複始用熱排(33)排出之熱值加溫熱流體(15)對加熱壓濾機(37)之物料循環加溫,並以冷排
(32)之冷媒吸收濾室排出蒸氣之熱值冷凝成液態而排出壓濾機,達到節能減碳實施污泥低溫乾燥之目的者。
濾室內之水份之蒸發溫度取決於濾室之內壓,內壓壓力愈低水體之蒸發溫度愈低,當水體之蒸發溫度愈低,則加熱熱流體(15)與水體蒸發溫度之溫度差值越大,則使單位時間內熱傳之熱值量越高,使得濾室內水體接受的熱值昇高,將使單位時間之蒸發水量有效增加,有效縮短每一操作循環時間。如圖1所示之低溫壓濾乾燥方法其所使用的冷凝蒸氣之冷卻水於冷卻散熱塔(27)之冷卻媒體為大氣,其散熱後之冷卻水其最終溫度仍大於大氣溫度,會造成冷凝器(18)所能冷凝之蒸氣量會被大氣環境影響,使得連帶真空泵浦(21)之需要排氣量跟著改變,若需排除之蒸氣量增大將使濾室內壓隨之上昇,造成濾室內水體蒸發溫度上昇,使加熱濾室之熱流體(15)與水體蒸發溫度之溫度差值縮小,則使單位時間內熱傳之熱值量降低,濾室內水體接受的熱值降低,造成單位時間之蒸發水量大符降低,拉長每一操作循環時間。
如圖3所示之高熱傳效率低溫壓濾乾燥方法,使用冷媒壓縮機(34)之冷媒為蒸氣當冷凝冷卻水可以將蒸氣溫降至0℃以上,而且其溫度可設定使得真空泵浦(21)之排氣量可受控制不被大氣環境影響,使每一操作循環時間趨於一致,由於使用冷媒壓縮機(34)之冷媒為當蒸氣冷凝冷卻水其溫度低,可使濾室內壓達到真空泵浦(21)之最低值,而使濾室水體之蒸發溫度降至最低,加熱之熱流體(15)與蒸發溫度之溫差極大化,加大熱傳效率而有效縮短濾室內水體之蒸發脫水時間,由於真空泵浦(21)之價格高昂,為有效降低設備之成本,可以先將蒸氣以大氣為冷媒之冷凝器(18)、冷卻散熱塔(27)等散熱裝置先冷凝後,再導入冷媒壓縮機組(34),如此由於大部份能量已被冷凝器(18)吸收,使冷媒壓縮機組(34)需冷凝蒸氣量降低,連帶設備之操作功率大符降低更符經濟效用者。
如圖3所示之高熱傳效率低溫壓濾乾燥方法及裝置,於冷凝器(18)出口端設置冷媒壓縮機(34)並以管線與氣液分離槽(19)連接,冷媒壓縮機(34)之冷排(32)再銜接冷凝器(18)之出口,經冷凝器(18)冷凝後之殘餘蒸氣及冷凝液再經冷排(32)內之冷媒之冷凝程序使殘餘水氣降至
最低後,殘餘之蒸氣及冷凝水排至氣液分離槽(19)進行氣液分離程序。冷排(32)所吸受之熱量於冷媒壓縮機(34)之熱排(33)將熱量散出,以熱流體加溫泵浦(36)抽取熱流體槽(35)內之流體循環進出熱排(33)將冷媒吸收之熱值及冷媒壓縮機(34)壓縮作功之能量傳遞給此循環之流體,此溫昇後之熱流體再以調質槽加溫泵浦(17)抽蓄入調質槽(6)進行加溫程序,經熱交換程序,將熱量傳遞給調質槽(6)內之膠體污泥(38)後溫降流出調質槽(6)再流回熱流體槽(35)進行加溫程序,如此週而復始進行蒸氣進一步冷凝減量及能量回收加熱調質槽(6)內物料之目的者。
(1):污泥
(2):污泥濃縮機
(3):濃縮污泥
(4):濃縮機濾液
(5):調質水
(6):調質槽
(7):污泥加壓泵浦
(8):模組式加熱濾板
(9):模組式加熱膜片濾板
(10):熱昇流
(11):熱壓流體
(12):濾布
(13):加熱單元
(14):熱流循環泵浦
(15):熱流體
(16):膜片逆壓泵浦
(17):調質槽加溫泵浦
(18):冷凝器
(19):氣液分離槽
(20):冷凝液槽
(21):真空泵浦
(22):蒸氣阻斷閥
(23):濾液阻斷閥
(24):氣液分離槽底閥
(25):冷凝液排放閥
(26):冷卻水槽
(27):冷卻散熱塔
(28):冷卻水循環泵浦
(29):濾液槽
(30):調質水泵浦
(31):調質水
(32):冷排
(33):熱排
(34):冷媒壓縮機
(35):熱流體槽
(36):熱流體加溫泵浦
(37):加熱壓濾機
(38):膠體污泥
(39):濾液
圖1.係本發明之用於壓濾機之低溫壓濾乾燥方法及裝置之流程示意圖。
圖2. 係本發明之用於壓濾機之節能式低溫壓濾乾燥方法及裝置之流程示意圖。
圖3.係本發明之用於壓濾機之高熱傳效率低溫壓濾乾燥方法及裝置之流程示意圖。
如圖1所示本發明之壓濾機之低溫壓濾乾燥方法及裝置於進行壓濾機污泥乾燥脫水作業時,污泥濃縮裝置(2)啟動,污泥(1)及調理藥劑同步注入污泥濃縮機(2),將污泥中水份去除大部份,脫水之濾液(4)排放至濾液槽(29),脫水所得之濃縮污泥(3)藉重力排入調質槽(6),加入定量調質水(31)入調質槽(6)以機械強制攪拌力攪拌成可流動之膠體污泥(38),機械攪拌之同時調質槽加熱泵浦(17)導引熱流體(15)入調質槽(6)對內之膠體污泥(38)加溫,並以污泥加壓泵浦(7)加壓注入加熱壓濾機(37)進行脫水程序。
膠體污泥(38)注入加熱壓濾機(37)前壓濾機濾室先閉鎖承接污泥進行脫水作業,過濾出之濾液(39)流至濾液槽(29)管線上之濾液阻斷閥(23)開啟,蒸氣阻斷閥(22)關閉,於進料加壓脫水之同時熱流循環泵浦(14)抽送熱流體(15)入加熱壓濾機(37)對濾室加溫,流出模組式加熱濾板組溫降之熱流體流入加熱單元(13)再加溫進行連續物料加溫程序;俟濾液(39)排出量降至最低停止污泥加壓泵浦(7)運轉,膜片逆壓泵浦(16)啟動抽蓄加熱單元(13)內之熱流體(15)注入模組式加熱膜片濾板(9)進行膜片反向逆壓脫水,使濾室內污泥之含水率進一步降低,俟膜片逆壓擠出水份降至最低,啟動真空乾燥程序。
此時真空泵浦(21)對濾室抽氣使內壓降低,同步對濾室之加溫使其內含水份蒸發成水蒸氣排出加熱壓濾機(37),此水蒸氣藉著冷凝器(18)之冷凝成為冷凝液,該氣液混合液於氣液分離槽(19)完成氣液分離,殘餘水氣被真空泵浦(21)吸引排出壓濾機,沉降於氣液分離槽(19)之冷凝液待累積一定數量,打開冷凝液底閥(24)排入冷凝液槽(20),俟達到設定液位高度,打開冷凝液排放閥(24)再排入濾液槽(29),真空泵浦(21)濾液(4)排放管路上的蒸氣阻斷閥(22)開啟,濾液阻斷閥(23)關閉。
進行真空低溫乾燥程序之同時,冷卻水以冷卻水循環泵浦(28)抽蓄注入冷凝器(18)吸收水蒸氣熱量後再流入冷卻散熱塔(27)將所吸收之熱量排至大氣環境,此溫降後之冷卻水流回冷卻水槽(26),再被冷卻水循
環泵浦(28)抽蓄注入冷凝器(18)週而復始實施蒸氣冷凝之作業程序,構成一個整體密閉之處理循環程序者。
綜上所述本發明具有如下特徵:
(一).物料適用圍廣,改善流動性不佳、膠體類不易脫水物料之脫水性:模組式加熱濾板注入熱流體(15)對濾室內物料加溫降低黏滯性而利於脫水作業,並將濾室抽真空再對物料加溫蒸發達到進一步之乾燥脫水之效果者。
(二).熱源可採用餘熱或冷媒壓縮機而達到節能之目的者:濾室抽真空使得物料蒸發溫度低於常壓狀況下水的蒸發溫度,因此一般工廠內之多餘廢熱均可回收使用降低能耗,另外採用冷媒壓縮機產熱及制冷能源效率高,可達到節能減碳之目的者。
上述之使用於壓濾機之低溫壓濾乾燥之方法及裝置,藉助對濾板注入熱流體對濾室內物料加溫提高流動性改善脫水效率,並對濾室抽真空進行低溫乾燥脫水程序,使不易過濾物料之料餅含水率可進一步降低,達到單機合併脫水及乾燥之功能,其成效卓著功能完善,為甚具實用性產品。
本發明觀念創新可克服習用裝置缺失,可將不易過濾之物料於壓濾機內同時達到脫水及乾燥之功能,爰依法提出申請,尚祈 貴 審查委員能惠予審查,並早日賜準本案專利為禱。
(1):污泥
(2):污泥濃縮機
(3):濃縮污泥
(4):濃縮機濾液
(5):調質水
(6):調質槽
(7):污泥加壓泵浦
(8):模組式加熱濾板
(9):模組式加熱膜片濾板
(10):熱昇流
(11):熱壓流體
(12):濾布
(13):加熱單元
(14):熱流循環泵浦
(15):熱流體
(16):膜片逆壓泵浦
(17):調質槽加溫泵浦
(18):冷凝器
(19):氣液分離槽
(20):冷凝液槽
(21):真空泵浦
(22):蒸氣阻斷閥
(23):濾液阻斷閥
(24):氣液分離槽底閥
(25):冷凝液排放閥
(26):冷卻水槽
(27):冷卻散熱塔
(28):冷卻水循環泵浦
(29):濾液槽
(30):調質水泵浦
(31):調質水
Claims (6)
- 一種使用於壓濾機之低溫壓濾乾燥之裝置,用於壓濾式脫水機,用以對壓濾機濾室內擬過濾物料加熱,使物料昇溫以降低黏滯性而利於過濾,該裝置包括:一污泥濃縮裝置(1),於其內污泥(2)與調理藥劑混合成易於脫水之混凝污泥,以污泥濃縮裝置(1)之機械力將泥中大部份自由水排除脫水成高濃度之膠體狀無法流動之濃縮污泥(3);一調質槽(6),為一槽體內置攪拌機及加熱盤管,濃縮污泥(3)排入調質槽(6)添加調質水(31)經攪拌機攪拌成污泥加壓泵浦(7)可抽蓄流動之膠體污泥(38),調質槽(6)與加熱壓濾機(27)間以污泥加壓泵浦(7)及管線連接,調質槽(6)與加熱單元(13)間以調質槽加溫泵浦(17)及管線連接,用以導入熱流體(15)對膠體污泥(38)加熱後加壓注入加熱壓濾機(37)進行脫水作業者;一加熱壓濾機(37),內置模組式加熱濾板(8)及模組式加熱膜片濾板(9),兩者以交叉方式配置,加熱單元(13)與模組式加熱濾板組(8)(9)間以管線相接此管線上配置熱流循環泵浦(14)導引熱流體(15)對壓濾機內膠體污泥(3)加溫,加熱單元(13)與模組式加熱膜片濾板(9)間以管線相接此管線上配置膜片逆壓泵浦(16)導引熱流體(15)對壓濾機內膠體污泥(38)進行逆壓脫水作業,此模組式加熱濾板(8)及模組式加熱膜片濾板(9)兩者並連通管線至濾液槽(29)及冷凝器(18),將濾室內膠體污泥(38)脫水乾燥使含水率降至最低;一加熱單元(13),為一貯槽內置加熱元件及熱流體(15),熱源可為電能、蒸氣等等,對槽內之熱流體(15)加溫後導引入加熱壓濾機(37)及調質槽(6)進行加溫作業者;一真空發生單元,內含真空泵浦(21)、氣液分離槽(19)、冷凝液槽(20),真空泵浦(21)與加熱壓濾機(37)間以濾液排放管線相接,此管線上設置冷凝器(18),冷凝器(18)與真空泵浦(21)間設置氣液分離槽(19),氣液分離槽(19)與濾液槽(29)間設置冷凝液槽(20),予以將壓濾機濾室抽蓄成負壓狀態者,使壓濾機內之物料可藉負壓而低溫蒸發,並藉氣液分 離槽(19)、冷凝液槽(20),將冷凝器(18)對濾室產生之蒸氣冷凝成液態之冷凝水予以排除者;一蒸氣冷凝單元,內含冷凝器(18)、冷卻水槽(26)及冷卻散熱塔(27),冷凝器(18)與冷卻水槽(26)間設置冷卻水循環泵浦(28)導引冷卻水入冷凝器(18)將流經其內之蒸氣予以降溫凝結成液體,冷凝器(18)與冷卻塔(27)間以管線相連,將昇溫之冷卻水導引入冷卻散熱塔(27)散熱將於冷凝器(18)所吸收之熱量排出,冷卻水溫降後流入冷卻水槽(26),再經冷卻水循環泵浦(28)加壓注入冷凝器(18)循環實施濾室產生之蒸氣之冷凝作業者。
- 一種使用於壓濾機之節能式低溫壓濾乾燥之裝置,用於壓濾式脫水機,用以對壓濾機濾室內擬過濾物料加熱,使物料昇溫以降低黏滯性而利於過濾,該裝置包括:一污泥濃縮裝置(1),於其內污泥(2)與調理藥劑混合成易於脫水之混凝污泥,以污泥濃縮裝置(1)之機械力將泥中大部份自由水排除脫水成高濃度之膠體狀無法流動之濃縮污泥(3);一調質槽(6),為一槽體內置攪拌機及加熱盤管,濃縮污泥(3)排入調質槽(6)添加調質水(31)經攪拌機攪拌成污泥加壓泵浦(7)可抽蓄流動之膠體污泥(38),調質槽(6)與加熱壓濾機(27)間以污泥加壓泵浦(7)及管線連接,調質槽(6)與加熱單元(13)間以調質槽加溫泵浦(17)及管線連接,用以導入熱流體(15)對膠體污泥(38)加熱後加壓注入加熱壓濾機(37)進行脫水作業者;一加熱壓濾機(37),內置模組式加熱濾板(8)及模組式加熱膜片濾板(9),兩者以交叉方式配置,加熱單元(13)與模組式加熱濾板組(8)(9)間以管線相接此管線上配置熱流循環泵浦(14)導引熱流體(15)對壓濾機內膠體污泥(3)加溫,加熱單元(13)與模組式加熱膜片濾板(9)間以管線相接此管線上配置膜片逆壓泵浦(16)導引熱流體(15)對壓濾機內膠體污泥(38)進行逆壓脫水作業,此模組式加熱濾板(8)及模組式加熱膜片濾板(9)兩者並連通管線至濾液槽(29)及冷凝器(18),將濾室內膠體污泥(38)脫水乾燥使含水率降至最低; 一冷媒壓縮機組(34),設置於氣液分離槽(19)與加熱壓濾機(37)間以管線相連接,冷媒壓縮機組(34)之冷排(32)銜接氣液分離槽(19)入口,經加熱壓濾機(37)排出之蒸氣及冷凝液再經冷排(32)內之冷媒冷凝程序使殘餘水蒸氣降至最低,冷媒壓縮機(34)之熱排(33)與熱流體槽(35)以管線銜接,該管線上設置熱流體加溫泵浦(36)用以將槽內之流體循環進出冷媒壓縮機(34)之熱排(33)交換出冷排(32)所吸收之熱值,熱流體槽(35)與調質槽(6)間以管線連接,該管線上設置調質槽加溫泵浦(17)將槽內之昇溫熱流體注入調質槽(6)實施加熱程序,溫降後流回熱流體槽(35)構成一密閉循環迴路者;一真空發生單元,內含真空泵浦(21)、氣液分離槽(19)、冷凝液槽(20),真空泵浦(21)與加熱壓濾機(37)間以濾液排放管線相接,此管線上設置冷媒壓縮機組(34),冷媒壓縮機組(34)與真空泵浦(21)間設置氣液分離槽(19),氣液分離槽(19)與濾液槽(29)間設置冷凝液槽(20),予以將壓濾機濾室抽蓄成負壓狀態者,使壓濾機內之物料可藉負壓而低溫蒸發,並藉氣液分離槽(19)、冷凝液槽(20),將冷媒壓縮機組(34)之冷排(32)對濾室產生之蒸氣冷凝成液態之冷凝水予以排除者。
- 如申請專利範圍第2項所述使用於壓濾機之節能式低溫壓濾乾燥之裝置,其中,冷媒壓縮機組(34)之冷排(32)內之凝縮冷媒對流經冷排(32)之水蒸氣予以降溫冷凝成水,以冷媒壓縮機組(34)之熱排(33)將冷排(32)所吸收之熱量排出對熱流體槽(36)內之熱流體(15)加溫,用以對加熱壓濾機(37)及調質槽(6)內污泥(1)加溫,由於冷媒壓縮機組(37)之制冷及產熱能力為單純電熱元件之數倍因此可得到節能之效果者。
- 一種使用於壓濾機之低溫壓濾乾燥之方法,該方法包括:一污泥調理濃縮程序,於污泥濃縮裝置(2)內污泥(1)與混凝藥劑混合形成易於脫水之調理污泥,藉污泥濃縮裝置(2)之物理機械力去除調理污泥內大部份自由水,成為無法流動之濃縮污泥(3);一污泥調質預熱程序,濃縮污泥(3)排入調質槽(6)於其內與定量之調質水(31)混合後再以機械力強制攪拌成額定含水率之得以流動之膠體污泥(38),於其間同步以加熱單元(13)之熱流體(15)對膠體污泥(38) 加溫後,以污泥加壓泵浦(7)加壓注入加熱壓濾機(37)進行污泥脫水作業;一污泥加壓加溫脫水程序,膠體污泥(38)以機械力加壓注入加熱壓濾機(37)進行脫水作業產生之濾液(38)穿透濾布(12)排入濾液槽(29),加熱單元(13)之熱流體(15)連續循環注入模組式加熱濾板組(8)(9)以對濾室內膠體污泥(38)加溫,改善膠體污泥(38)內水體之流動性者;一污泥逆壓加溫脫水程序,俟加壓脫水程序之濾液排出量降至最低時停止污泥加壓泵浦(7)之作動,啟動膜片逆壓泵浦(16)抽蓄加熱單元(15)之熱流體(15)入模組式加熱膜片濾板(9),使其膜片膨脹擠壓濾室內膠體污泥(38)進一步去除內含水份,於此同時模組加熱濾板組(8)(9)仍持續注入熱流體(15)對其內之膠體污泥(38)加溫;一濾室負壓加熱蒸發脫水程序,俟逆壓脫水程序之濾液排出量降至最低時,啟動真空泵浦(21)對濾室抽真空降低濾室內壓,使濾室內膠體污泥(38)之水份之蒸發溫度降低,藉模組式加熱濾板組(8)(9)注入熱流體(15)對濾室加熱之熱值使其蒸發成水蒸氣排出加熱壓濾機(37)達到脫水乾燥之成效者;一蒸氣冷凝程序,真空泵浦(21)吸出水蒸氣流經冷凝器(18)被其內流通之冷卻液冷卻降溫,冷凝成冷凝液,此冷凝液於氣液分離槽(19)完成氣液分離程序,殘餘氣體被真空泵浦(21)吸出排入大氣或經廢氣處理裝置再處理,冷凝液沉降入氣液分離槽(19)底部待累積一定液位再排入冷凝液槽(20)貯留至額定量排除;一循環冷卻液散熱程序,與蒸氣冷凝程序同步發生,冷卻水經冷卻水循環泵浦(28)抽蓄注入冷凝器(18)進行熱交換程序,將流通冷凝器(18)之水蒸氣冷凝成液體,經冷凝器(18)熱交換後吸熱昇溫之冷卻水再流入散熱冷卻塔(27)強制散熱入大氣,溫降後之冷卻水再流回冷卻水槽(26),循環進行冷卻液之散熱程序,上述各程序係依序連續運轉以達污泥之低溫壓濾乾燥脫水之目的者。
- 一種使用於壓濾機之高熱傳效率低溫壓濾乾燥之裝置,用於壓濾式脫水機,用以對壓濾機濾室內擬過濾物料加熱,使物料昇溫以降低黏滯性而利於過濾,該裝置包括: 一污泥濃縮裝置(1),於其內污泥(2)與調理藥劑混合成易於脫水之混凝污泥,以污泥濃縮裝置(1)之機械力將泥中大部份自由水排除脫水成高濃度之膠體狀無法流動之濃縮污泥(3);一調質槽(6),為一槽體內置攪拌機及加熱盤管,濃縮污泥(3)排入調質槽(6)添加調質水(31)經攪拌機攪拌成污泥加壓泵浦(7)可抽蓄流動之膠體污泥(38),調質槽(6)與加熱壓濾機(27)間以污泥加壓泵浦(7)及管線連接,調質槽(6)與加熱單元(13)間以調質槽加溫泵浦(17)及管線連接,用以導入熱流體(15)對膠體污泥(38)加熱後加壓注入加熱壓濾機(37)進行脫水作業者;一加熱壓濾機(37),內置模組式加熱濾板(8)及模組式加熱膜片濾板(9),兩者以交叉方式配置,加熱單元(13)與模組式加熱濾板組(8)(9)間以管線相接此管線上配置熱流循環泵浦(14)導引熱流體(15)對壓濾機內膠體污泥(3)加溫,加熱單元(13)與模組式加熱膜片濾板(9)間以管線相接此管線上配置膜片逆壓泵浦(16)導引熱流體(15)對壓濾機內膠體污泥(38)進行逆壓脫水作業,此模組式加熱濾板(8)及模組式加熱膜片濾板(9)兩者並連通管線至濾液槽(29)及冷凝器(18),將濾室內膠體污泥(38)脫水乾燥使含水率降至最低;一加熱單元(13),為一貯槽內置加熱元件及熱流體(15),熱源可為電能、蒸氣等等,對槽內之熱流體(15)加溫後導引入加熱壓濾機(37)進行加溫作業者;一真空發生單元,內含真空泵浦(21)、氣液分離槽(19)、冷凝液槽(20),真空泵浦(21)與加熱壓濾機(37)間以濾液排放管線相接,此管線上設置冷凝器(18)與冷媒壓縮機組(34),冷媒壓縮機組(34)與真空泵浦(21)間設置氣液分離槽(19),氣液分離槽(19)與濾液槽(29)間設置冷凝液槽(20),予以將壓濾機濾室抽蓄成負壓狀態者,使壓濾機內之物料可藉負壓而低溫蒸發,並藉氣液分離槽(19)、冷凝液槽(20),將冷凝器(18)對濾室產生之蒸氣冷凝成液態之冷凝水予以排除者;一蒸氣冷凝單元,內含冷凝器(18)、冷卻水槽(26)及冷卻散熱塔(27),冷凝器(18)與冷卻水槽(26)間設置冷卻水循環泵浦(28)導引冷卻水入冷凝器(18)將流經其內之蒸氣予以降溫凝結成液體,冷凝器(18)與冷卻 塔(27)間以管線相連,將昇溫之冷卻水導引入冷卻散熱塔(27)散熱將於冷凝器(18)所吸收之熱量排出,冷卻水溫降後流入冷卻水槽(26),再經冷卻水循環泵浦(28)加壓注入冷凝器(18)循環實施濾室產生之蒸氣之冷凝作業者;一冷媒壓縮機組(34),設置於冷凝器(18)與氣液分離槽(19)間以管線連接,冷媒壓縮機組(34)之冷排(32)銜接冷凝器(18)之出口,冷媒壓縮機(34)之熱排(33)與熱流體槽(35)以管線銜接,該管線上設置熱流體加溫泵浦(36)用以將槽內之流體循環進出冷媒壓縮機(34)之熱排(33)交換出冷排(32)所吸收之熱值,熱流體槽(35)與調質槽(6)間以管線連接,該管線上設置調質槽加溫泵浦(17)將槽內之昇溫熱流體注入調質槽(6)實施加熱程序,溫降後流回熱流體槽(35)構成一密閉循環迴路者。
- 如申請專利範圍第5項所述使用於壓濾機之高熱傳效率低溫壓濾乾燥之裝置,其中,經冷凝器(18)冷凝程序後之殘餘蒸氣再導入冷媒壓縮機(34)之冷排(32)以其內冷媒將殘餘之水蒸氣量冷凝至最低後再導入氣液分離槽(19),以冷媒壓縮機組(34)之熱排(33)將冷排(32)吸收之熱量排出對熱流體槽(36)內之熱流體(15)加溫,再以此昇溫之熱流體對調質槽(6)內污泥(1)加溫,使真空泵浦(21)抽氣量降至最低達到濾室內壓同步降低,有最大熱傳效率及能量回收節能之目的者。
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EP1088580B1 (de) * | 1999-10-02 | 2003-12-17 | Lenser Filtration GmbH & Co. | Verfahren zur Trocknung von in Filterkammern einer Filterpresse aufgebauten Filterkuchen sowie Filterpresse zur Durchführung des Verfahrens |
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2021
- 2021-02-22 TW TW110106053A patent/TWI758102B/zh active
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