專利名稱：溶氣式快速加壓過濾脫水方法及裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種處理污泥的方法及裝置，特別是一種溶氣式快速加壓過濾脫水方法及裝置。
人類現代化的發展及工業成長的結果，使環境品質日益惡化，為防患環境之污染廢水于排放前之處理實有其必要，而廢水之處理無可避免地產生污泥問題，隨著廢水量之增加污泥量亦隨之增加，若不加以處理而任意棄置于環境中勢必造成二次污染，為利于污泥之最終處置，污泥之處理益形重要，而污泥處理之最終目的在于減量化，使處理后之污泥體積減少，相對降低最終處置費用，如搬運、焚化或土地掩埋之費用。
目前市面上較常用之脫水方法有機械式的加壓過濾法、離心法及帶壓過濾法，其中以帶壓過濾法之污泥處理量最大，但其調理藥劑之使用量亦最大，離心法之污泥處理量則略低于帶壓過濾法，此兩種操作方法均為連續式但其脫水處理后泥餅中水份含量較高，而加壓過濾法操作方式為批次式，但是其調理藥劑使用量最低，某些場合甚至不必使用，加壓過濾法處理過后之泥餅中水份最低，可達到直接焚化要求，而其他兩種脫水方法所壓榨出來之泥餅，水份含量高無法直接焚化。加壓過濾法對于難于脫水之污泥亦能脫水，加壓過濾法是機械污泥脫水方法中，唯一能產生干泥餅適合于某些地點之填土要求之方法，隨環保法規益形嚴格其發展空間亦愈廣。如圖3所示，習用加壓過濾污泥脫水機是于平行排水濾板28間置放逆洗濾板27，彼此之間并以進泥孔道35相通，排水濾板28外緣則以濾布26包裹，當進行加壓過濾操作時，全部排水濾板28及逆洗濾板27以油壓方式閉合，污泥水1經由排水濾板28所開設孔道，藉高壓泵將污泥水1持續送入過濾室36，以高壓泵將污泥1持續壓入過濾室36使污泥1中之水分穿透濾布26而沿排水濾板28上之排水孔道33流出，達到固液分離效果，此加壓步驟持續一段時間，污泥水1于過濾室36內水份漸失而成為固狀泥餅，最后開啟排水濾板28將泥餅卸除，完成一操作循環。經過幾個批次脫水作業后濾布26孔隙會被污泥顆粒楔入而堵塞，此時必須進行濾布26之清洗作業，使濾布26恢復原有過濾能力。習用加壓過濾污泥脫水機仍有若干無法克服之缺陷，其有如下之缺點1、污泥壓榨脫水形成泥餅時間太長，使得單位時間污泥處理量太小習用之加壓過濾污泥脫水機以污泥水1于過濾室36內加壓使水份穿透濾布26達到固液分離效果，隨加壓時間之延伸沉積于濾布26上之泥餅34厚度漸增，且泥餅34中之導水孔隙亦因泥餅34漸趨致密而漸漸被污泥水1中之微小懸浮微粒填塞而漸漸堵塞，使得水份穿透濾布26與泥餅34所形成過濾介質之阻力漸增，使污泥水1中水份穿透泥餅34之速率不斷衰減，且隨泥餅34厚度之遞增透水速率亦相對降低，此時污泥水1需以高壓且需長時間模式壓入過濾室36使得每一壓濾脫水循環之操作時間較長，造成單位時間污泥處理量太小。
2、泥餅34卸除不易，濾布26清洗較難且清洗頻率較高泥餅34于過濾室36形成后由于污泥水1系以高壓方式壓向濾布26，因此污泥顆粒極易楔入濾布26，使形成之泥餅34極易附著于濾布26表面，當打開排水濾板28時泥餅34往往無法藉重力與濾布26分離而需以人工挖除或加裝其他機械式除泥設施，而污泥顆粒因以高壓狀態楔入濾布26因此濾布26清洗時間較長且清洗壓力及頻率亦需較高耗費能源頗巨。
本發明的目的在于提供一種溶氣式快速加壓過濾脫水方法及裝置，使呈流體狀之污泥于過濾污泥脫水機進行脫水作業時能快速脫水，從而有效提高脫水處理效率，并使清洗濾布的工作變得比較容易。
本發明的技術方案是一種溶氣式快速加壓過濾脫水方法，其特征在于污泥水1于加壓進入加壓過濾脫水機前預先與已析出微小氣泡之溶氣飽和水38及壓縮空氣6混合后再加入未解壓之溶氣飽和水38，使其成為內部充滿微小氣泡且溶氣呈飽和狀態之溶氣飽和污泥水5后壓入加壓過濾脫水機之過濾室36，溶氣飽和污泥水5中固形物和微小氣泡沉積于濾布26上形成泥餅層30，此溶氣飽和污泥水38所形成的泥餅層30為類似海棉體之多孔介質使溶氣飽和水38能迅速穿越泥餅層30，再藉溶氣飽和水38穿透泥餅層30析出的氣泡及氣態壓縮空氣6之壓力導引此微形氣泡擴大并連通，使泥餅層30能隨時保持多孔結構而有利于脫水作業進行，此溶氣飽和水38之溶氣析出量隨著泥餅層30之沉積厚度而增加，可使污泥水17中之水份穿透泥餅層10之速率能趨于常數，于泥餅層30充滿整個過濾室36時導入溶氣飽和液壓水29對泥餅34施壓使其體積收縮以進一步脫除泥餅34因毛細管現象存在而難以脫除之水份，于此，泥餅34承受溶氣飽和液壓水29之壓力體積收縮，泥餅34中之殘余水份被壓向排水濾板28，于溶氣飽和液壓水29對泥餅34施壓之時，溶氣飽和液壓水29中之氣態壓縮空氣17穿越濾布26后于鉆入泥餅34內將泥餅34內之殘余水份壓往排水板28，且壓縮空氣17于泥餅34內穿刺許多微孔再導引溶氣飽和水38穿越泥餅層30解壓析出氣泡，使泥餅34中水份能快速流向排水濾板28，于此濾布26以氣態壓縮空氣17穿刺出許多微孔后導引溶氣飽和水38穿透，當溶氣飽和水38于穿透濾布26孔隙時由于溶氣析出之膨脹壓力及氣態壓縮空氣6之加壓，使得楔入濾布26孔隙之雜質能被沖除，而能保持濾布26暢通并使泥餅8易于剝除。
所述的溶氣式快速加壓過濾脫水方法，其特征在于其中溶氣飽和液壓水29系由溶氣呈飽和狀態之溶氣飽和水38與壓縮空氣17混合而成，壓縮空氣17以氣態均勻分布于溶氣飽和液壓水29中，且溶氣飽和液壓水29呈高壓狀態。
所述的溶氣式快速加壓過濾脫水方法，其特征在于當溶氣飽和污泥水5注入加壓過濾脫水機時，切換閥16關閉，排水閥23開啟；當溶氣飽和液壓水29注入加壓過濾脫水機時，污泥泵4停止運轉，切換閥16開啟，排水閥23關閉。
一種容氣式快速加壓過濾脫水裝置，其特征在于該裝置系于污泥泵4之出水管路連接導液管11，污泥泵4吸入端之導液管11上裝設減壓閥9，污泥泵4吐出端之導液管11上裝設節液閥10，污泥泵4吸入端之導泥管2上裝設一逆止閥3，導氣管7與導液管11介于其間插入導泥管2，導氣管7上再裝設一節氣閥8，污泥泵4出口端最終連接至加壓過濾脫水機之進泥孔道35，與污泥泵4并列之加壓溶氣泵14之出入管路連通導氣管18，導氣管18上裝設節氣閥19、20，加壓溶氣泵14之吐出端連接一溶氣筒15，此溶氣筒15系具相當容積之密閉筒，溶氣筒15吐出端以導液管11與污泥泵4相通，以逆洗管25與加壓過濾脫水機相連，依溶氣飽和液壓水29流動方向于逆洗管25上依序插入二次導氣管20與排水管24，并于二次導氣管20與導液管11間之逆洗管25上設一切換閥16，于排水管24上設一排水閥23，于二次導氣管22上裝設一節氣閥21，構成完整封閉回路。
本發明的效果是本發明之溶氣式快速加壓過濾脫水方法及裝置于污泥水1加壓進入加壓過濾脫水機前預先與已析出微小氣泡之溶氣飽和水38及壓縮空氣6混合后再加入未解壓之溶氣飽和水38，使其成為內部充份微小氣泡且溶氣呈飽和狀態之溶氣飽和污泥水5后壓入加壓過濾脫水機之過濾室36，此溶氣飽和水38所形成的泥餅層30為類似海棉體之多孔介質，使溶氣飽和水38能迅速穿越泥餅層30，再藉溶氣飽和水38穿透泥餅層30析出之氣泡，使泥餅層30能隨時保持多孔結構，而有利于脫水作業進行，再于充滿整個過濾室36時導入溶氣飽和液壓水29對泥餅34施壓使其體積收縮以進一步脫除泥餅34毛細管現象存在而難以脫除之水分，使加壓過濾脫水作業能快速進行，且泥餅34中水份含量可有效降低及泥餅34各處之水份含量趨于一致而均質化，且利用溶氣飽和水38穿透濾布4孔隙時由于遞減的壓力析出之膨脹氣泡，將濾布26孔隙夾雜之雜質沖除而使濾布26孔隙能保持暢通，且使泥餅34不易與濾布26粘附而利于泥餅脫除。
為能更了解本發明之目的，原理，功效，及其特征茲配合圖示說明于后。
圖示簡單說明
圖1系本發明之溶氣式快速加壓過濾脫水裝置之濾板壓榨脫水示意圖。
圖2系本發明之溶氣式快速加壓過濾脫水裝置之反向液壓脫水示意圖。
圖3系習用之加壓過濾污泥脫水機之濾板壓榨脫水示意圖。
圖4系習用之加壓過濾污泥脫水機之濾布逆向清洗示意圖。
如圖1所示本發明之溶氣式快速加壓過濾脫水方法及裝置系于污泥泵4吸入端及吐出端同時連接可導引溶氣飽和水38之導液管11，污泥泵4吸入端導液管11上裝設減壓閥9，污泥泵4吐出端之導液管11上裝設節液閥10，污泥泵4吸入端之導泥管2上裝設一逆止閥3，導氣管7與導液管11介于其間插入導泥管2，導氣管7上再裝設一可調整壓縮空氣流量之節氣閥8，污泥泵4吐出端則連接至加壓過濾脫水機之進泥孔道35；溶氣飽和水38系由溶氣裝置制造產生，該裝置系于加壓溶氣泵14之吸入端及吐出端連通導氣管18，導氣管18上裝設節氣閥19、20，加壓溶氣泵14之吐出端則連接一溶氣筒15，此溶氣筒15系具相當容積之密閉筒，提供壓縮空氣17溶于清水12所需的溶合時間，溶氣筒15之出口端以導液管11與污泥泵4流動管路連接，以逆洗管25與加壓過濾脫水機相連，逆洗管25上依溶氣飽和液壓水29流動方向依序插入二次導氣管22與排水管24，其中二次導氣管22與導液管11間之逆洗管25上設一切換閥16，而排水管24設一排水閥23，二次導氣管22上設一節氣閥21，構成完整封閉回路。
根據物理學上之亨利定律得知流體之飽和溶氣量隨著流體所承受之壓力而呈線性比例相對提高，當壓縮空氣17自加壓溶氣泵14之吸入端及吐出端導入與清水12混合并被壓入溶氣筒15時，由于加壓溶氣泵14吐出側系呈高壓狀態，壓縮空氣17于高壓狀態下逐漸溶于清水12中，溶氣筒15以清水12于其內停留時間作為清水12達到飽和溶氣量所需的溶和時間，使清水12于流出溶氣筒15后達到飽和溶氣狀態，以形成溶氣飽和水38，當加壓過濾脫水機抽入污泥水1進行壓榨脫水作業時，此溶氣飽和水38導入污泥泵4與污泥水1混合，其中導入污泥泵4吸入側之溶氣飽和水38于經過減壓閥9時壓力降低析出許多微小氣泡，此減壓之溶氣飽和水38于通入導泥管2后旋即被污泥泵4攪動而使微小氣泡均勻分布于污泥水1中，由于氣體溶于水須有足夠的壓力與溶和時間，此小氣泡于流入加壓過濾脫水機之過濾室36后，因停留時間有限而未能完全溶于水仍能保有大量之微小氣泡，使得污泥水1內部含大量之微小氣泡孔隙成為類似海棉體之乳狀液，導入污泥泵4吐出側之溶氣飽和水38因未解壓且因污泥泵4吐出側呈高壓狀態因此溶入之氣體并未析出而使此溶氣飽和水38均勻分布于污泥水1中，污泥水1與溶氣飽和水38于通過污泥泵4后成為溶氣呈飽和狀態且內部含大量氣泡孔隙之溶氣飽和污泥水5，而于污泥泵4吸入側導泥管1導入之壓縮空氣6因污泥水1已成飽和溶氣狀態遂以氣態方式均勻分布于飽和污泥水5中，此溶氣飽和污泥水5以高壓狀態沿進泥孔道35流入過濾室36，并于過濾室36造成高壓狀態，溶氣飽和污泥水5中之水份開始穿透濾布26而污泥顆粒則沉積于濾布26表面形成泥餅層30，由于溶氣飽和污泥水5系呈海棉狀含大量氣泡之乳狀液，其于濾布26表面沉積之泥餅層30亦含大量微小氣泡孔隙，使污泥水1中的水份能有更多排水孔隙穿透泥餅層30，此泥餅層30中之氣泡孔隙會因壓濾室36之高過濾壓力而日漸致密，使溶氣飽和污泥水5中之溶氣飽和水38穿透泥餅層30時有壓力損失，導致溶氣飽和水38愈往濾布26移動其壓力損失愈大使析出氣泡愈多，由于微小氣泡的膨脹遂于泥餅層30之孔隙致密處再形成許多微小孔隙，再加上氣態壓縮空氣6之壓力導引而擴大連通此孔隙，而使泥餅層30內之孔隙度能自動恢復，藉此自動析出之氣泡使泥餅層30仍能隨時維持多孔結構，而使得溶氣飽和水38穿透泥餅層30速率能快速且穩定，當泥餅層30愈增厚時則溶氣飽和水38壓損愈高則其溶氣析出量亦相對升高，使得溶氣飽和水38穿透泥餅層30之速率能趨于常數，由于壓縮空氣6連續的加入污泥水1中因此溶氣析出所形成的孔隙可持續保有，但其存在之位置處于變動狀態，當溶氣飽和水38通過泥餅層30并開始穿透濾布26時，溶氣飽和水38中之溶氣加速析出，于通過濾布26時，所有氣體完全析出至常大氣壓之飽和溶氣量，當溶氣飽和水38于穿透濾布26孔隙時由于溶氣析出之膨脹壓力及氣態壓縮空氣6之加壓，使得楔入濾布26孔隙之雜質能被沖除，而能保持濾布26暢通并使泥餅8易于剝除，隨壓濾作業之進行，泥餅層30擴充占滿整個過濾室36遂漸漸形成固狀泥餅34，此時泥餅層30內之污泥固形物含量增高，泥餅層30內之氣泡孔隙漸被壓縮，泥餅34內水份以毛細管現象存在，此時溶氣飽和水38乃以擴散方式穿透泥餅層30，且因泥餅30內可形成氣泡孔隙之空間降低，溶氣飽和水38穿透泥餅層30之阻力陡增，溶氣飽和水38過濾速率大為降低，此時，泥餅層30內的水份分布并不平均，其中靠近濾布26界面的泥餅層30內所含水量較低，而遠離濾布26界面之泥餅層30含水量較高，此現象須經長時間加壓過濾方能形成含水率均一的泥餅34，為加速脫除泥餅34中之殘余水分，此時停止污泥水1壓入加壓過濾脫水機，以溶氣飽和液壓水29沿逆洗管25通入逆洗濾板27對過濾室36內之泥餅34施壓，泥餅34承受溶氣飽和液壓水29之壓力體積收縮，使得泥餅34中之殘余水份被壓向排水濾板28，使泥餅34得以進一步脫水固形化，于溶氣飽和液壓水29對泥餅34施壓之同時，溶氣飽和液壓水29中之氣態壓縮空氣17穿越濾布26后并鉆入泥餅34內將泥餅34內之殘余水份壓往排水濾板28，且壓縮空氣17于泥餅34內穿刺許多微孔再導引溶氣飽和水38穿越泥餅層30解壓析出氣泡，使泥餅34中水份能快速流向排水濾板28，經溶氣飽和液壓水29對泥餅34施壓后，泥餅34于過濾室36內體積收縮，泥餅34內水份被排除而脫水固形化，而濾布26由于氣態壓縮空氣17穿刺出許多微孔后導引溶氣飽和水38穿透，當溶氣飽和水38于穿透濾布26孔隙時由于溶氣析出之膨脹壓力及氣態壓縮空氣6之加壓，使得楔入濾布26孔隙之雜質能被沖除，而能保持濾布26暢通并使泥餅8易于剝除。
權利要求
1.一種溶氣式快速加壓過濾脫水方法，其特征在于污泥水(1)于加壓進入加壓過濾脫水機前預先與已析出微小氣泡之溶氣飽和水(38)及壓縮空氣(6)混合后再加入未解壓之溶氣飽和水(38)，使其成為內部充滿微小氣泡且溶氣呈飽和狀態之溶氣飽和污泥水(5)后壓入加壓過濾脫水機之過濾室(36)，溶氣飽和污泥水(5)中固形物和微小氣泡沉積于濾布(26)上形成泥餅層(30)，此溶氣飽和污泥水(38)所形成的泥餅層(30)為類似海棉體之多孔介質使溶氣飽和水(38)能迅速穿越泥餅層(30)，再藉溶氣飽和水(38)穿透泥餅層(30)析出的氣泡及氣態壓縮空氣(6)之壓力導引此微形氣泡擴大并連通，使泥餅層(30)能隨時保持多孔結構而有利于脫水作業進行，此溶氣飽和水(38)之溶氣析出量隨著泥餅層(30)之沉積厚度而增加，可使污泥水(17)中之水份穿透泥餅層(10)之速率能趨于常數，于泥餅層(30)充滿整個過濾室(36)時導入溶氣飽和液壓水(29)對泥餅(34)施壓使其體積收縮以進一步脫除泥餅(34)因毛細管現象存在而難以脫除之水份，于此，泥餅(34)承受溶氣飽和液壓水(29)之壓力體積收縮，泥餅(34)中之殘余水份被壓向排水濾板(28)，于溶氣飽和液壓水(29)對泥餅(34)施壓之時，溶氣飽和液壓水(29)中之氣態壓縮空氣(17)穿越濾布(26)后于鉆入泥餅(34)內將泥餅(34)內之殘余水份壓往排水板(28)，且壓縮空氣(17)于泥餅(34)內穿刺許多微孔再導引溶氣飽和水(38)穿越泥餅層(30)解壓析出氣泡，使泥餅(34)中水份能快速流向排水濾板(28)，于此濾布(26)以氣態壓縮空氣(17)穿刺出許多微孔后導引溶氣飽和水(38)穿透，當溶氣飽和水(38)于穿透濾布(26)孔隙時由于溶氣析出之膨脹壓力及氣態壓縮空氣(6)之加壓，使得楔入濾布(26)孔隙之雜質能被沖除，而能保持濾布(26)暢通并使泥餅(8)易于剝除。
2.根據權利要求1所述的溶氣式快速加壓過濾脫水方法，其特征在于其中溶氣飽和液壓水(29)系由溶氣呈飽和狀態之溶氣飽和水(38)與壓縮空氣(17)混合而成，壓縮空氣(17)以氣態均勻分布于溶氣飽和液壓水(29)中，且溶氣飽和液壓水(29)呈高壓狀態。
3.根據權利要求1所述的溶氣式快速加壓過濾脫水方法，其特征在于當溶氣飽和污泥水(5)注入加壓過濾脫水機時，切換閥(16)關閉，排水閥(23)開啟；當溶氣飽和液壓水(29)注入加壓過濾脫水機時，污泥泵(4)停止運轉，切換閥(16)開啟，排水閥(23)關閉。
4.一種溶氣式快速加壓過濾脫水裝置，其特征在于該裝置系于污泥泵(4)之出水管路連接導液管(11)，污泥泵(4)吸入端之導液管(11)上裝設減壓閥(9)，污泥泵(4)吐出端之導液管(11)上裝設節液閥(10)，污泥泵(4)吸入端之導泥管(2)上裝設一逆止閥(3)，導氣管(7)與導液管(11)介于其間插入導泥管(2)，導氣管(7)上再裝設一節氣閥(8)，污泥泵(4)出口端最終連接至加壓過濾脫水機之進泥孔道(35)，與污泥泵(4)并列之加壓溶氣泵(14)之出入管路連通導氣管(18)，導氣管(18)上裝設節氣閥(19)、(20)，加壓溶氣泵(14)之吐出端連接一溶氣筒(15)，此溶氣筒(15)系具相當容積之密閉筒，溶氣筒(15)吐出端以導液管(11)與污泥泵(4)相通，以逆洗管(25)與加壓過濾脫水機相連，依溶氣飽和液壓水(29)流動方向于逆洗管(25)上依序插入二次導氣管(20)與排水管(24)，并于二次導氣管(20)與導液管(11)間之逆洗管(25)上設一切換閥(16)，于排水管(24)上設一排水閥(23)，于二次導氣管(22)上裝設一節氣閥(21)，構成完整封閉回路。
全文摘要
一種使呈流體狀之污泥于加壓過濾污泥脫水機進行脫水作業時能快速去除污泥中水分的方法及裝置。是于流入的污泥水中混入溶氣飽和水及壓縮空氣，使污泥水溶氣達到飽和狀態且內部含有許多氣泡孔隙后再壓入加壓過濾脫水機，藉污泥水中之氣泡孔隙及污泥中之水份穿透泥餅層所析出之微小氣泡而于泥餅內形成許多排水孔隙而能加速污泥中水份穿透泥餅之速率，可有效提高脫水速率，降低污泥脫水時間。
文檔編號B01D37/00GK1164434SQ96104950
公開日1997年11月12日 申請日期1996年5月2日 優先權日1996年5月2日
發明者張日養 申請人:張日養