申请日2017.03.23
公开(公告)日2017.07.07
IPC分类号B01D25/12; C02F11/12; C02F11/14
摘要
本发明公开了一种压滤单元。该压滤单元包括第一过滤板、第二过滤板、形成于第一过滤板和第二过滤板之间的污泥腔以及贯穿所述第一过滤板、第二过滤板和污泥腔的污泥流通通道，所述第一过滤板和第二过滤板包括框体以及跨接于框体间的过滤介质，所述框体上设有出液口，所述过滤介质内设有清液流通通道，从所述污泥流通通道流入污泥腔的污泥经所述过滤介质过滤后所得清液依次流经清液流通通道、出液口后排出，而经所述过滤介质截留后所得干料则储存于污泥腔中，还包括第一压滤结构，所述第一压滤结构包括使所述第一过滤板和第二过滤板带相反电荷的加电系统以及按照一定时间间隔来交换所述第一过滤板和第二过滤板的电荷属性的控制系统。
权利要求书
1.压滤单元，包括第一过滤板(1)、第二过滤板(2)、形成于第一过滤板(1)和第二过滤板(2)之间的污泥腔(3)以及贯穿所述第一过滤板(1)、第二过滤板(2)和污泥腔(3)的污泥流通通道(4)，所述第一过滤板(1)和第二过滤板(2)包括框体(5)以及跨接于框体(5)间的过滤介质(6)，所述框体(5)上设有出液口(7)，所述过滤介质(6)内设有清液流通通道(8)，从所述污泥流通通道(4)流入污泥腔(3)的污泥经所述过滤介质(6)过滤后所得清液依次流经清液流通通道(8)、出液口(7)后排出，而经所述过滤介质(6)截留后所得干料则储存于污泥腔(3)中，其特征在于：还包括第一压滤结构，所述第一压滤结构包括使所述第一过滤板(1)和第二过滤板(2)带相反电荷的加电系统(101)以及按照一定时间间隔来交换所述第一过滤板(1)和第二过滤板(2)的电荷属性的控制系统(102)。
2.如权利要求1所述的压滤单元，其特征在于：还包括设于所述第一过滤板(1)和/或第二过滤板(2)中的第二压滤结构，所述第二压滤结构包括可朝所述污泥腔(3)凸起以挤压污泥的弹性薄膜，所述弹性薄膜与所述过滤介质(6)之间形成所述清液流通通道(8)。
3.如权利要求2所述的压滤单元，其特征在于：所述第二压滤结构还包括设于所述框体(5)上的挤压介质进出口(10)，所述弹性薄膜包括跨接在框体(5)上且相对设置的第一薄膜(91)和第二薄膜(92)，所述第一薄膜(91)和第二薄膜(92)之间形成与所述挤压介质进出口(10)导通的腔体(11);所述第一薄膜(91)和/或第二薄膜(92)包括薄膜本体(901)以及位于所述薄膜本体(901)与过滤介质(6)之间的多个第一凸起(902)，相邻第一凸起(902)之间形成所述清液流通通道(8)。
4.如权利要求3所述的压滤单元，其特征在于：还包括设于所述第一薄膜(91)和第二薄膜(92)之间的第一隔板(13)，所述第一隔板(13)的一侧与第一薄膜(91)形成第一腔体(111)，另一侧与第二薄膜(92)形成第二腔体(112)。
5.如权利要求4所述的压滤单元，其特征在于：所述第一隔板(13)的两侧均具有环状凹陷(130)。
6.如权利要求2所述的压滤单元，其特征在于：未设置第二压滤结构的第一过滤板(1)(1)或第二过滤板(2)包括跨接在所述框体(5)上的第二隔板(12)，所述第二隔板(12)包括隔板本体(121)以及设于所述第二隔板(12)本体与过滤介质(6)之间的多个第二凸起(122)，相邻第二凸起(122)之间形成所述清液流通通道(8)。
7.如权利要求1所述的压滤单元，其特征在于：所述框体(5)包括第一连接部(51)和第二连接部(52)，所述第一连接部(51)的厚度大于第二连接部(52)的厚度，所述第一连接部(51)与所述过滤介质(6)紧固连接;所述过滤介质(6)采用多孔金属膜。
8.压滤装置，包括多个串接紧固的压滤单元，其特征在于：所述压滤单元为权利要求1-7之一所述的压滤单元，相邻压滤单元之间形成污泥腔(3)。
9.应用权利要求8所述的压滤装置的污泥脱水方法，包括操作1)、操作2)和操作3)，其中，
操作1)：将污泥以一定速率通入污泥腔(3)，污泥中的水分在进料压力作用下穿过过滤介质(6);
操作2)：给第一过滤板(1)和第二过滤板(2)施加相反的电荷并使所述第一过滤板(1)和第二过滤板(2)的电荷属性按照一定时间间隔交换，使得污泥中的水分在电场力作用下穿过带负电荷的过滤介质(6);
操作3)：从挤压介质进出口(10)往腔体(11)内通入挤压介质从而使弹性薄膜朝污泥腔(3)凸起，使污泥中的水分在弹性薄膜的挤压作用下穿过过滤介质(6);
当所述操作2)和操作3)与操作1)同时进行时，进料时间为1.5-2h;当操作2)和操作3)在操作1)完成后进行时，在操作1)进行至进料压力为1-1.5MPa时停止进料，然后进行操作2)和/或操作3);所述操作2)、操作3)可同时进行或单独进行。
10.如权利要求9所述的污泥脱水方法，其特征在于：所述第一过滤板(1)和第二过滤板(2)的电荷属性按照5-15min的时间间隔交换，所述操作2)采用的加电系统的电压为1-40V;所得污泥的含水量≤60%;所得清液的浊度≤1Ntu。
说明书
压滤单元、压滤装置以及污泥脱水方法
技术领域
本发明涉及污泥脱水技术领域，具体而言，涉及压滤单元、压滤装置以及污泥脱水方法。
背景技术
现有的污泥脱水技术主要有以下三种：1)热力脱水：利用热烟气、热蒸汽等热源烘烤污泥，使污泥中水分蒸发，降低污泥含水量。经热力脱水后污泥含水量降到30%以下，利于后续利用和处置，但投资及运行成本很高，能源利用率低。2)机械脱水(板框式压滤机、厢式压滤机、带式脱水机、离心脱水机、叠氏脱水机、螺旋压榨脱水机等)：利用挤压原理强制挤出污泥中的水分。机械脱水的投资小，装置简单易操作，但不能脱除结合水，经传统机械脱水方法处理的污泥含水率仍有80%左右，不能满足后续利用及填埋的要求;3)化学调理+隔膜板框：先加入大量生石灰、铁盐，添加物质量占到污泥干基总质量的20%以上，然后加入，絮凝胶体、蛋白等，然后进入隔膜板框进行机械脱水。所需设备简易，可将污泥含水率控制在60%左右;但由于添加物量占到污泥干基20%以上，污泥量不降反增，增加了后续装置处理负荷及运输成本，降低了污泥的热值，不利于焚化等处理方法。
机械脱水是常用的脱水方法，其中，厢式压滤机是常用的一种机械脱水设备。现有的厢式压滤机包括多个串接紧固的过滤板、由相邻过滤板形成污泥腔以及贯穿所有过滤板和污泥腔的污泥流通通道，每个过滤板包括两侧的过滤介质、出液口以及过滤介质内部的清液流通通道，当以一定的速率使污泥从所述污泥流通通道流入污泥腔时，污泥中的水分会在自身压力作用下穿过所述过滤介质，所得清液依次流经清液流通通道、出液口后排出，而经所述过滤介质6截留后所得干料则储存于污泥腔中。该厢式压滤机虽然具有更换过滤介质方便的优点，但缺点是脱水率低，为了提升其脱水率，一般采用提升进料压力的方式，但是过滤板在承受较高的进料压力时容易损坏，显著缩短使用寿命。
发明内容
本发明的主要目的在于提供压滤单元、压滤装置以及污泥脱水方法，以解决现有技术中的箱式压滤机存在的脱水率低的问题。
为了实现上述目的，提供了一种压滤单元。该压滤单元包括第一过滤板、第二过滤板、形成于第一过滤板和第二过滤板之间的污泥腔以及贯穿所述第一过滤板、第二过滤板和污泥腔的污泥流通通道，所述第一过滤板和第二过滤板包括框体以及跨接于框体间的过滤介质，所述框体上设有出液口，所述过滤介质内设有清液流通通道，从所述污泥流通通道流入污泥腔的污泥经所述过滤介质过滤后所得清液依次流经清液流通通道、出液口后排出，而经所述过滤介质截留后所得干料则储存于污泥腔中，还包括第一压滤结构，所述第一压滤结构包括使所述第一过滤板和第二过滤板带相反电荷的加电系统以及按照一定时间间隔来交换所述第一过滤板和第二过滤板的电荷属性的控制系统。
污泥相对水来说都带有轻微的负电荷，但污泥中的固体颗粒和周围介质溶液作为一个整体是电中性的，为了平衡这些负电荷，污泥颗粒表面必会吸附介质溶液中带有相反电荷的阳离子。固体颗粒表面的负电荷与其吸附的周围介质中的反离子构成双电层，在电场作用下，污泥固体颗粒表面吸附的阳离子携带水分会向阴极移动。首先，通过加点系统使使所述第一过滤板和第二过滤板带相反电荷，使得污泥中的水分在电场力和进料压力的共同作用下穿过带负电荷的过滤介质，从而进一步对污泥进行脱水。其次，控制系统按照一定时间间隔来交换所述第一过滤板和第二过滤板的电荷属性，使得污泥中的水分的移动方向按照所述时间间隔呈180°的改变，不仅脱水率更高，且所得干料中的水分分布更均匀，便于后续处理。再者，在电场作用下，污泥会被加热至80℃左右，可杀灭大部分有害菌，可取消污泥的消毒处理过程。此外，进料压力保持在较低水平，可显著提升过滤板的使用寿命。
进一步地，还包括设于所述第一过滤板和/或第二过滤板中的第二压滤结构，所述第二压滤结构包括可朝所述污泥腔凸起以挤压污泥的弹性薄膜，所述弹性薄膜与所述过滤介质之间形成所述清液流通通道。由此，凸起的弹性薄膜会进一步挤压污泥腔中的污泥，进一步提升脱水率。
进一步地，所述第二压滤结构还包括设于所述框体上的挤压介质进出口，所述弹性薄膜包括跨接在框体上且相对设置的第一薄膜和第二薄膜，所述第一薄膜和第二薄膜之间形成与所述挤压介质进出口导通的腔体。由此，通过调节腔体中填充的挤压介质体积，即可控制所述弹性薄膜的凸起程度，从而控制脱水率。所述挤压介质可以是液体或气体。
进一步地，所述第一薄膜和/或第二薄膜包括薄膜本体以及位于所述薄膜本体与过滤介质之间的多个第一凸起，相邻第一凸起之间形成所述清液流通通道。由此，可以采用实心的薄膜本体，可以在保持较多的清液流通通道的前提下提升过滤板的强度。
进一步地，还包括设于所述第一薄膜和第二薄膜之间的第一隔板，所述第一隔板的一侧与第一薄膜形成第一腔体，另一侧与第二薄膜形成第二腔体。由此，一来可以进一步提升过滤板的强度，二来采用较少的挤压介质即可使所述弹性薄膜产生较大的凸起。
进一步地，所述第一隔板的两侧均具有环状凹陷。由此，可削弱弹性薄膜边缘处所受的挤压力和提升其余部位所受的挤压力，在降低弹性薄膜与框体5剥离的概率的同时保持较好的挤压效果。
进一步地，未设置第二压滤结构的第一过滤板或第二过滤板包括跨接在所述框体上的第二隔板，所述第二隔板包括隔板本体以及设于所述第二隔板本体与过滤介质之间的多个第二凸起，相邻第二凸起之间形成所述清液流通通道。由此，结构简单、强度高且脱水率高。
进一步地，所述框体包括第一连接部和第二连接部，所述第一连接部的厚度大于第二连接部的厚度，所述第一连接部与所述过滤介质紧固连接;由此，为过滤介质提供一定的鼓起空间，确保在弹性薄膜凸起时使过滤介质不被撑坏。
进一步地，所述过滤介质采用多孔金属膜。由此，过滤介质的强度更高且便于携带电荷。
为了实现上述目的，还提供了一种压滤装置。该压滤装置包括多个串接紧固的上述压滤单元，相邻压滤单元之间形成污泥腔。
与现有技术相比，本发明的压滤装置具有更高的脱水率、较低的过滤压力和较长的使用寿命。
为了实现上述目的，还提供了一种污泥脱水方法。该污泥脱水方法包括操作1)、操作2)和操作3)，其中，
操作1)：将污泥以一定速率通入污泥腔，污泥中的水分在进料压力作用下穿过过滤介质;
操作2)：给第一过滤板和第二过滤板施加相反的电荷并使所述第一过滤板和第二过滤板的电荷属性按照一定时间间隔交换，使得污泥中的水分在电场力作用下穿过带负电荷的过滤介质;
操作3)：从挤压介质进出口往腔体内通入挤压介质从而使弹性薄膜朝污泥腔凸起，使污泥中的水分在弹性薄膜的挤压作用下穿过过滤介质;
当所述操作2)和操作3)与操作1)同时进行时，进料时间为1.5-2h;当操作2)和操作3)在操作1)完成后进行时，在操作1)进行至进料压力为1-1.5MPa时停止进料，然后进行操作2)和/或操作3);所述操作2)、操作3)可同时进行或单独进行。
当所述操作2)和操作3)与操作1)同时进行时，若进料时间过长，后期的进料压力会显著提升，这会对过滤板造成一定的损害，若进料时间过短，会显著降低脱水率。当操作2)和操作3)在操作1)完成后进行时，若在达到过高的进料压力时再停止进料，耗时长且会损害过滤板，若在较低的过滤压力时就停止进料，虽然单次的脱水速度较快，但是单次脱水不能使干料充满污泥腔，还需要再次进料，增加了操作次数。优选采用在操作1)进行至进料压力为1-1.5MPa时停止进料后进行操作2)和/或操作3)，这样的模式更适合于各种浓度和成分的污泥，可使进料的次数达到最少，缩短整体的脱水时间。
与现有技术相比，本发明的污泥脱水方法的工艺简单，可以根据污泥的含水量和性质采用不同的操作组合。
进一步地，所述第一过滤板和第二过滤板的电荷属性按照5-15min的时间间隔交换，所述操作2)采用的加电系统的电压为1-40V;所得污泥的含水量≤60%;所得清液的浊度≤1Ntu。由此，脱水率高且所得清液可直接回用于景观、浇灌等中水回用项目。
可见，本发明的压滤单元可以在进料压力和电场力的共同作用下使污泥中的水分穿过过滤介质，显著提升脱水率。此外，还可以给污泥施加挤压力以挤出污泥中的水分，进一步提升脱水率。与现有技术相比，本发明的压滤装置具有更高的脱水率、较低的过滤压力和较长的使用寿命。本发明的污泥脱水方法的工艺简单，可以根据污泥的含水量和性质采用不同的操作组合。
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的说明。本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。