申请日2006.07.18
公开(公告)日2007.01.31
IPC分类号C02F11/00; B01D63/00
摘要
燃爆热源对污泥绝热闪蒸热压滤柔管固液处理装置及系统的加热流体子系统包括热源部分和热负荷部分;热源部分包括燃料发生装置和燃烧单元;燃烧单元可以采用燃爆燃烧器;热负荷部分为透过膜单元的环状滤清液室的滤膜接触的物料完成对污泥的热传质;燃烧单元可以利用需脱水的活性污泥作原料制取的沼气作为燃料获得高温、高压工作气流，因此本设备的换热面积可以做得较小而效率较高，并且可以按热能的温差分级使用，节能效果显著;该热能具有来源可靠、运行稳定、经济和以废治废的特点;本系统的特点是利用燃爆单元的燃爆原理省略了压气机，对污泥的输送采用溢流循环避免堵塞和过压爆管;本装置的单位体积处理能力变大，投资减少，运行成本降低。
权利要求书
1、一种燃爆热源对污泥绝热闪蒸热压滤柔管固液处理装置及系统，固液处 理装置的系统包括固液处理装置、滤清液排出系统、管路系统、污泥泵、滤渣 输送系统和控制系统并综合成为装置电一体化全自动过滤成套设备;管路系统 包括加热流体子系统、污泥输送子系统、惰性流体子系统和滤清液子系统;其 中固液处理装置包括过滤元件、施压装置、排渣系统、压紧力发生装置;排渣 机构可以采用振动排渣机构或机械排渣机构;加热流体子系统包括热源部分和 热负荷部分;滤清液子系统包括膜单元的环状滤清液室的上端的法兰室的流体 共用通道，该段膜单元的环状滤清液室及下端的法兰室的滤清液汇集室及管口 连通气液分离罐分部原件;其特征是，固液处理装置的加热流体子系统的热源 部分包括燃料发生装置、至少一个燃烧单元、管路和阀门;燃烧单元的排高温 气体管口通过管路、调节截止阀与膜组件的该段膜单元的环状滤清液室的上端 的法兰室的流体共用通道的管口连通，并通过该段膜单元的环状滤清液室及下 端的法兰室的滤清液汇集室管口连通气液分离罐，气液分离罐上部设置的分离 气体的管道连接排气管口，在气液分离罐下部设置的凝结或滤出液体的管道连 接排液底阀。
2、根据权利要求1所述的燃爆热源对污泥绝热闪蒸热压滤柔管固液处理装 置的系统，其特征是，固液处理装置的加热流体子系统的燃烧单元的排高温气 体管口连接高压流体分配箱入管口，高压流体分配箱的排管口通过各自的管路、 调节截止阀、分别与至少两个膜组件的该段膜单元的环状滤清液室的上端的法 兰室的流体共用通道的管口连通，并通过该段膜单元的环状滤清液室及下端的 法兰室的滤清液汇集室管口连通气液分离罐，气液分离罐上部设置的分离气体 的管道连接排气管口，在气液分离罐下部设置的凝结或滤出液体的管道连接排 液底阀。
3、根据权利要求1或2所述的燃爆热源对污泥绝热闪蒸热压滤柔管固液处 理装置的系统，其特征是，固液处理装置的加热流体子系统的热源部分采用燃 气发生装置，燃烧单元包括燃爆燃烧器和汽水分离阻断安全器;在燃气发生装 置和燃爆燃烧器之间连接的燃料分配管路上设置汽水分离阻断安全器;在燃爆 燃烧器燃烧的排高温气体管口连接高压流体分配箱入管口，高压流体分配箱的 排管口通过各自的管路、调节截止阀、分别与至少两个膜组件的该段膜单元的 环状滤清液室的上端的法兰室的流体共用通道的管口连通，并通过该段膜单元 的环状滤清液室及下端的法兰室的滤清液汇集室管口连通气液分离罐，气液分 离罐上部设置的分离气体的管道连接排气管口，在气液分离罐下部设置的凝结 或滤出液体的管道连接排液底阀。
4、根据权利要求1或2或3所述的燃爆热源对污泥绝热闪蒸热压滤柔管固 液处理装置的系统，其特征是，膜组件的热负荷并连通;该系统的燃烧单元排 高温气体管口通过内部分配器的各自的管路、调节截止阀分别与固液处理装置 的其中一个膜组件的所有法兰室的流体共用通道的管口并连通，并通过所有段 膜单元的环状滤清液室及下端的法兰室的滤清液汇集室管口连通气液分离罐， 气液分离罐上部设置的分离气体的管道连接排气管口，在气液分离罐下部设置 的凝结或滤出液体的管道连接排液底阀。
5、根据权利要求1或2或3所述的燃爆热源对污泥绝热闪蒸热压滤柔管固 液处理装置的系统，其特征是，膜组件的热负荷串连通;该系统的燃烧单元排 高温气体管口通过各自的管路、调节截止阀与固液处理装置的其中一个膜组件 的法兰室的流体共用通道的管口连通，该通道通过该段的膜单元的环状滤清室、 滤清液的管口连通按所排气液等压力匹配的中间气液分离罐，中间气液分离罐 上部设置的分离气体的管道连接上游的法兰室的流体共用通道的管口，在气液 分离罐下部设置的凝结或滤出液体的管道连接底阀;以此类推，高温气体的通 路依次串连通过该膜组件的每个法兰室的流体共用通道的管口、该段的膜单元 的环状滤清室及按所排气液等压力匹配的汽液分离罐，该排气液通路的最下游 的法兰室的滤清液的管口连接按所排气液等压力匹配的最后的气液分离罐，气 液分离罐上部设置的分离气体的管道连接排气管口，在气液分离罐下部设置的 凝结或滤出液体的管道连接排液底阀。
6、根据权利要求4或5所述的燃爆热源对污泥绝热闪蒸热压滤柔管固液处 理装置的系统，其特征是，所述的加热流体子系统的高温气体从某膜组件的最 后的气液分离罐上部设置的分离气体的管道连接其它膜组件的每个膜单元的环 状滤清室的法兰室的热源管口，或进入污泥输送管路的污泥预热的换热器的热 源管口。
7、根据权利要求1所述的燃爆热源对污泥绝热闪蒸热压滤柔管固液处理装 置的系统，其特征是，固液处理装置的管路系统还设置惰性流体注入子系统， 惰性流体注入子系统包括惰性流体发生器，该发生器通过管路和阀门与滤清液 子系统的分部原件的管口连通，管口设置在该系统首端或尾端的分部原件上， 驱除气体的排出口相反。
8、根据权利要求1所述的燃爆热源对污泥绝热闪蒸热压滤柔管固液处理装 置的系统，其特征是，固液处理装置的管路系统的污泥输送系统包括污泥仓和 污泥泵;污泥仓中的污泥通过污泥泵进入固液处理装置的上法兰室一侧的污泥 进口进入原料液分配通道，通过原料液分配通道分别进入每个膜单元，在上法 兰室另一侧设置污泥溢流管口，污泥溢流管口与污泥仓连通。
9、根据权利要求1所述的燃爆热源对污泥绝热闪蒸热压滤柔管固液处理装 置，其特征是，固液处理装置的活塞排渣装置的柔性活塞体是一个柔性体，该 柔性体与滤膜紧密接触的外表面设置凸唇条，凸唇条是围绕空心的柔性体壳表 面固定的凸条，凸条的横街断面为封闭的圆形或矩形;柔性球体壳上下两端设 置轴线同心的通孔，柔性球体壳的通孔穿过活塞推拉杆并利用紧固件固定，活 塞推拉杆为空心管道，管道壁上设置气孔，气孔一端与柔性球体壳内连通，另 一端与空心的活塞推拉杆的管道连通，活塞推拉杆的管道与压缩空气系统连通。
10、根据权利要求1所述的燃爆热源对污泥绝热闪蒸热压滤柔管固液处理 装置，其特征是，固液处理装置的活塞排渣装置的柔性活塞体是一个柔性体， 该柔性体与滤膜接触的外表面设置系列放射式分布柔性的径向棒，径向棒是固 定在空心的柔性球体壳表面的悬臂圆柱体，柔性球体壳上下两端设置同心的通 孔，柔性球体壳穿过活塞推拉杆并利用紧固件固定，活塞推拉杆为空心管道， 管道壁上设置气孔，气孔一端与柔性球体壳内连通，另一端与空心的活塞推拉 杆的管道连通，活塞推拉杆的管道与压缩空气系统连通。
说明书
燃爆热源对污泥绝热闪蒸热压滤柔管固液处理装置及系统
技术领域
本发明涉及一种粘稠和细粒物质的固液处理的燃爆热源对污泥绝热闪蒸热 压滤柔管固液处理装置及系统，特别适用于污泥处置、河道疏浚泥浆处理、钻井 泥浆处理、湿法冶炼废水处理、洗煤废水处理、畜禽养殖业污染物处置和充填采 矿泥浆处理等项目的固液分离，还适用于中药、食品和化工等行业化学物质的浸 取、热压反应或洗涤等要求;特别适用于从生物原料、活性污泥和煤等原料中制 取液态燃料等要求;它们都需要在低耗能、高效率的前提下获得含液率低的滤渣。
背景技术
在现有的柔韧管式固液处理装置中，例如在《柔管式过滤机》申请号 200420092669.X、《柔韧管式过滤机及其运行方法》申请号2004100779765、《柔 韧管式过滤机及其运行方法》申请号200410070617.7、《柔韧管式固液处理机及 其多种使用方法》申请号200510063965.6、《柔韧管式固液处理机及其多种使用 方法》申请号200510063970.7、《柔韧管式过滤机》申请号200510063679.X、《过 滤、换热和热压榨等功能的柔韧管式固液处理机》申请号200510115233.7、和《柔 韧管热压滤式活性污泥固液处理装置》申请号200610084906.1上公知的技术虽有 在热压滤状态工作等技术方案，但是对活性污泥进行热压滤时，对其加热系统的 热源与热负荷的技术方案没有明确;此外，由于污泥输送时污泥在管路中短暂的 停留很容易凝固，在管路中的结垢很容易堵塞;机械排渣装置的结构还比较复杂。
发明内容
针对以上种种缺陷，本发明提出了解决存在问题的技术方案;
燃爆热源对污泥绝热闪蒸热压滤柔管固液处理装置及系统是以如下技术方 案实现的：固液处理装置的系统包括固液处理装置、滤清液排出系统、管路系统、 污泥泵、滤渣输送系统和控制系统并综合成为装置电一体化全自动过滤成套设 备;管路系统包括加热流体子系统、污泥输送子系统、惰性流体子系统和滤清液 子系统;其中固液处理装置包括过滤元件、施压装置、排渣系统、压紧力发生装 置;排渣机构可以采用振动排渣机构或机械排渣机构;加热流体子系统包括热源 部分和热负荷部分;滤清液子系统包括膜单元的环状滤清液室的上端的法兰室的 流体共用通道，该段膜单元的环状滤清液室及下端的法兰室的滤清液汇集室及管 口连通气液分离罐分部原件;上述许多技术内容在本人提出的上述专利申请文件 已经公开，本专利中提出的关于加热流体子系统、排渣系统和污泥输送子系统的 新的技术方案，就是在上述申请文件的固液处理装置的进一步开发、完善和明确。
本实施例的燃爆热源对污泥绝热闪蒸热压滤柔管固液处理装置包括一个过 滤元件和施压装置(详见《柔韧管热压滤式活性污泥固液处理装置》申请号 200610084906.1)，每个过滤元件包括四个膜组件，所述的膜组件2包括四个膜 单元1、上法兰室5和下法兰室15。膜组件中四个膜单元1的圆中心线排成一条 直线(排轴线)，过滤元件的四个膜组件2a的排轴线相互平行。膜单元1包括柔 韧性的下列元件：管状滤膜24、管滤膜外支撑骨架12、管状格架20和管状封闭 膜21。支承骨架12为柔韧性的多孔网板(网板很薄图中没画出)，多孔网板展开 成平面后有95%以下的空隙率。管状封闭膜21采用无渗漏柔韧的薄壁管;它们 的圆中心线重合，并与水平线垂直。管状滤膜内通过设置管滤膜内支撑骨架环14 形成滤料室23，其外设置管状格架20形成环状滤液室22，骨架环14嵌入的卡 环片13衬在筋骨20a内圆周，管状滤膜24夹在骨架环14和卡环片13之间。管 状格架外设置管状封闭膜21。上法兰室用板5a、5b、5c等围护的中空的密闭的 接近矩形的腔室，该腔室中设置原料液分配通道26a及其进口G1，原料液分配 通道26a将膜组件上的每个膜单元1的滤料室23上部相互连通;该腔室中还设 置流体共用通道(A)26b及其出口G5，流体共用通道(A)26b将每个膜单元 的管状格架20形成的滤液室上部相互连通;原料液分配通道26a和流体共用通 道(A)26b之间设置隔板5b分开。下法兰室用板15a、15b等围护的中空的密 闭的接近矩形腔室，该腔室中设置滤液汇集室15d及其出口G4和排滤渣出口G3， 滤液汇集室15d将膜组件上的每个膜单元的管状格架20下部相互连通。膜组件 的所有膜单元1排列在上法兰室5和下法兰室15之间;管状封闭膜21上端与上 法兰室5的支管5d连接用两个对半的管箍环8、紧固件9和端面密封材料完成， 管箍环8将管状封闭膜21紧密套在上法兰室5的支管5d的外圆;管状封闭膜21 下端与下法兰室15的支管15c连接用两个对半的管箍环8、紧固件9和端面密封 材料完成，管箍环8将管状封闭膜21紧密套在下法兰室15的支管15c外圆;外 圆15c和管状封闭膜21之间安装密封材料。膜组件的所有膜单元圆中心线都在 一个中心平面内，该平面分别与上法兰室5和下法兰室15的外形对称中心的长 轴线重合;每个管状滤膜24上端与原料液分配通道26a的支管10连接并采用套 管式压板25和紧固件4固定并密封，其下端与下法兰室15的排渣的支管16a连 接并采用压套式管板16b和紧固件69固定并密封;所述的管状格架20包括筋骨 20a和骨架环11，筋骨20a横截面为曲线型材，该型材的长轴线垂直于水平线， 型材的壁上设置许多通孔，骨架环11为封闭的挠性的环，垂直方向设置数层封 闭骨架环11，径向均布的10个筋骨用封闭环11连接围成一个环状的整体结构， 该环在本实施例中用链条做成的;该筋骨20a内端支撑管状滤膜24，管状格架的 水平断面的空隙上下导通，筋骨20a的上端与上法兰室下平面板5c连接的支管 5d连接，筋骨20a的下端与下法兰室的滤液汇集室底板15b上连接的支管16a连 接，在膜单元的上半视图筋骨20a用外环键机构固定在支管5d上，在膜单元中 心的下半视图筋骨20a用连接件固定在支管15c上，例如采用外环键机构的连接 件连接是在外环键6a圆周上设置一个缺口，外环键6a卡在筋骨20a的两端外圆 周的侧壁上的凹槽中，外环键6a和筋骨20a的两端插入上或下法兰室支管中， 从支管外侧用紧固件7固定;管状封闭膜是设置了波纹18。
在上法兰室和下法兰室之间设置一个中间法兰室19;中间法兰室用板19b、 19d、19e等围护的中空的密闭的接近矩形腔室，该腔室中19b、19e是相互平行 的板，在上法兰室5和中间法兰室19之间设置上段膜单元，在中间法兰室19和 下法兰室15之间设置下段膜单元，管状滤膜从中间法兰室19封闭结构的中心套 管19c孔穿过;中间法兰室设置滤清液汇集室19f及其出口G6，滤清液汇集室 19f将膜组件的每个上段膜单元的管状格架下部相互连通;中间法兰室还设置流 体共用通道(B)19g及其出口G7，流体共用通道(B)19g将膜组件的每个下段 膜单元的管状格架上部相互连通;每个中间法兰室的上滤清液汇集室和流体共用 通道(B)之间设置一个隔板19d;
膜组件的所有膜单元圆中心线都在一个中心平面内，该平面分别与上法兰室 5、中间法兰室19和下法兰室15的外形对称中心的长轴线重合;
上段膜单元的管状封闭膜21的上端连接并密封在上法兰室5的流体共用通 道(B)19g的下端面的支管5d，其下端连接并密封在中间法兰室上端面板19b连 接的支管19a;每个上段膜单元的管状滤膜24上端与原料液分配通道26a连接的 支管10连接并密封，其下端穿过中间法兰室的中心套管19c与下法兰室的上端 面连接的支管16a连接并密封;所述的上段膜单元的管状格架20的筋骨20a内 端支撑上段膜单元的管状滤膜24，管状格架的水平断面的空隙上下导通，筋骨 20a上端与上法兰室下平面板5c连接的支管5d连接，筋骨下端与中间法兰室的 滤清液汇集室19a连接的支管19a连接;
下段膜单元的管状封闭膜21的上端连接并密封在中间法兰室的流体共用通 道(B)19g的下端面板19e连接的支管19a，其下端连接并密封在下法兰室上端面 板15a连接的支管15c;所述的下段膜单元的管状格架的筋骨20a内端支撑下段 膜单元的管状滤膜24，该管状格架的水平断面的空隙上下导通，筋骨20a上端与 中间法兰室下平面板19e连接的支管19a连接，筋骨下端与下法兰室的滤清液汇 集室连接的支管15c连接。
滤清液子系统包括法兰室的流体共用通道、滤清液汇集室、膜单元的环状滤 清液室和滤清液收集罐分部原件，加热流体子系统的热负荷是通过滤清液子系统 的环状滤清液室的滤膜完成对污泥的热传质，此时滤清液收集罐起到气液分离罐 的作用;固液处理装置的加热流体子系统的热源部分包括燃料发生装置、至少一 个燃烧单元、管路和阀门;燃烧单元的排高温气体管口通过管路、调节截止阀与 膜组件的该段膜单元的环状滤清液室的上端的法兰室的流体共用通道的管口连 通，并通过热负荷部分，也就是滤清液子系统的该段膜单元的环状滤清液室，高 温气体通过滤膜与律师内的物质(污泥)换热之后形成的气液混合物进入下端的 法兰室的滤清液汇集室管口连通气液分离罐，气液分离罐上部设置的分离气体的 管道连接排气管口，在气液分离罐下部设置的凝结或滤出液体的管道连接排液底 阀。
燃烧单元可以采用燃爆燃烧器;燃爆燃烧器本身是为公知技术，推荐采用或 参考JP42998/96《脉冲燃烧干燥式无排水屎尿处理方法》，ZL89221797.9《燃器 脉冲燃烧器》;每个燃爆单元包括助燃空气的风机、点火器和至少一个燃爆罐; 燃料分配管路一端与燃料分配罐连通，另一端与燃爆罐连通;燃爆罐出口与固液 处理装置的膜组件的法兰室的流体共用通道的管口连通;点火器安装在燃爆罐 上;助燃空气的风机的高压风口与燃爆罐的空气进口连通，燃爆罐喷出的高温气 流(温度1000℃以上)与二次空气混合;排出的高温气体的温度降至250℃以下 在使用。该高温气体作为绝热闪蒸热压滤的热气流使用。燃烧器可以采用液体燃 料也可以采用气体燃料;本系统的特点是利用燃爆单元的燃爆原理省略了压气 机，缺点是容易产生较大的噪声，需要考虑降低噪声的许多效果很好的措施，例 如安装消声器。
如果相对每一个膜组件配置一个较小功率的燃爆单元，比较固液处理装置采 用一个较大功率的燃爆单元制造的高温气体，然后利用管路分别供给每一个膜组 件，节省了高压、高温的柔性管路，分配阀门(如果有的话)，降低了噪声，但 是增加了燃爆单元的总投资。
作为进一步优选方案，固液处理装置的加热流体子系统的燃烧单元的排高温 气体管口连接高压流体分配箱入管口，高压流体分配箱的排管口通过各自的管 路、调节截止阀、分别与至少两个膜组件的该段膜单元的环状滤清液室的上端的 法兰室的流体共用通道的管口连通，并通过该段膜单元的环状滤清液室及下端的 法兰室的滤清液汇集室管口连通气液分离罐，气液分离罐上部设置的分离气体的 管道连接排气管口，在气液分离罐下部设置的凝结或滤出液体的管道连接排液底 阀。燃气通过在燃爆燃烧器燃烧，燃烧后排出的高温气体进入高压流体分配箱， 高压流体分配箱的高温气体通过各自的管路、调节截止阀与固液处理装置的至少 两个膜组件的法兰室的流体共用通道的管口连通，通过环状滤清液室后排放。本 方案的特点是用一个较大功率的燃烧单元通过高压流体分配箱、管路和阀门为一 系列膜组件提供热源，可以降低本装置的总投资。
作为另一个优选方案，固液处理装置的加热流体子系统的热源部分包括燃气 发生装置、燃烧单元、管路和阀门，燃烧单元包括燃爆燃烧器和汽水分离阻断安 全器;在燃气发生装置和燃爆燃烧器之间连接的燃料分配管路上设置汽水分离阻 断安全器;在燃爆燃烧器燃烧的排高温气体管口连接高压流体分配箱入管口，高 压流体分配箱的排管口通过各自的管路、调节截止阀、分别与至少两个膜组件的 该段膜单元的环状滤清液室的上端的法兰室的流体共用通道的管口连通，并通过 该段膜单元的环状滤清液室及下端的法兰室的滤清液汇集室管口连通气液分离 罐，气液分离罐的分离气体的管道连接排汽管口，在气液分离罐的凝结或滤出液 体的管道连接排液底阀。
如果利用固液处理装置对生活污水厂的活性污泥进行脱水干化过程，推荐使 用活性污泥产生的沼气作为能源;活性污泥中含有大量的有机物，在对其进行厌 氧处理过程中，有机物被分解时会产生大量的沼气，所产生的沼气中的甲烷含量 较高，约70%左右，余下为二氧化碳及其它气体。沼气是一种无色、无味、有毒、 并伴有臭味的气体。由于沼气燃烧时会产生大量的热能，利用有机质作原料通过 沼气发生装置制取沼气，该热能作为绝热闪蒸热压榨的能源具有来源可靠、运行 稳定、经济和以废治废的特点;沼气发生装置本身为公知技术，作为推荐可采用 《过滤、换热和热压榨等功能的柔韧管式固液处理机》中国专利申请号 200510115233.7。加热流体子系统的供热过程可以自动进行。当无待处理物质需 要加热时或厌氧处理过程中产生的沼气太多超过物质处理所需的沼气时，必须将 这部分多余的沼气对空燃烧处理，避免将沼气没经处理直接排放，对环境和人体 造成危害。
作为推荐方案，膜组件的热负荷并连通;该系统的燃烧单元排高温气体管口 通过内部分配器的各自的管路、调节截止阀分别与固液处理装置的其中一个膜组 件的系列的法兰室的流体共用通道的管口并连通，并通过所属段膜单元的环状滤 清液室及下端的法兰室的滤清液汇集室管口连通气液分离罐，气液分离罐上部设 置的分离气体的管道连接排气管口或阀，在气液分离罐下部设置的凝结或滤出液 体的管道连接排液底阀。固液处理装置上的其它膜组件的高温气体热传质后的尾 气或液体通过管路可以进入同一个气液分离罐。
对于同一个膜组件采用一个或一个以上中间法兰形成段膜单元，作为推荐的 另一个优选方案，膜组件的热负荷可以串连通;该系统的燃烧单元排高温气体管 口通过各自的管路、调节截止阀与固液处理装置的其中一个膜组件的法兰室的流 体共用通道的管口连通，该通道通过该段的膜单元的环状滤清室、滤清液的管口 连通按所排气液等压力匹配的中间气液分离罐，中间气液分离罐上部设置的分离 气体的管道连接上游的法兰室的流体共用通道的管口，在气液分离罐下部设置的 凝结或滤出液体的管道连接排液底阀;以此类推，高温气体的通路依次串连通过 该膜组件的每个法兰室的流体共用通道的管口、该段的膜单元的环状滤清室及按 所排气液等压力匹配的汽液分离罐;该排气液通路的最下游的法兰室的滤清液的 管口连接按所排气液等压力匹配的最后的气液分离罐，最后的气液分离罐上部设 置的分离气体的管道连接排气管口，在气液分离罐下部设置的凝结或滤出液体的 管道连接排液底阀。所述的按所排气液等压力匹配的气液分离罐是指对于不同的 膜组件膜组件的高温气体热传质后的尾气或液体，如果压力或温度基本相同，通 过管路可以进入同一个气液分离罐。
为了节能，加热流体子系统的高温气体从某一个或一系列膜组件的最后的气 液分离罐排出的最下游的热气流后再进入其它膜组件的每个膜单元的环状滤清 室的法兰室管口，或进入污泥输送管路的污泥预热的换热器的热源管口。
为了对环境和工人劳动保护，在燃烧单元的燃爆燃烧器连通压气分配罐之间 设置消声器，消声器本身为公知技术。
为了安全，固液处理装置的管路系统还设置惰性流体注入子系统，惰性流体 注入子系统包括惰性流体发生器，该发生器通过管路和阀门与滤清液子系统的分 部元件的管口连通，管口设置在该系统首端或尾端的分部原件上，驱除气体的排 出口相反;例如气液分离罐设置的管口。当需要停车时，利用惰性流体注入子系 统定期的对膜单元内封闭空间注入惰性流体，例如采用氮气或水或洗涤液驱除可 燃气体(例如沼气)从另一端排出，可以杜绝系统内可燃气体的聚集而产生爆炸 的不安定因素。
固液处理装置的管路系统的污泥输送系统包括污泥仓和污泥泵;污泥仓中的 污泥通过污泥泵进入固液处理装置的上法兰室一侧的污泥进口进入原料液分配 通道，通过原料液分配通道分别进入每个膜单元，在上法兰室另一侧设置污泥溢 流管口，污泥溢流管口与污泥仓连通。设置污泥溢流管道可以避免由于污泥输送 时污泥在管路中短暂的停留很容易凝固，在管路中的结垢很容易堵塞，在使用时 可以使污泥管道中的污泥在污泥泵的作用下以高于容易引起凝固的最小流速，并 大于必需的工作压力，而不断在管路中循环流动;对污泥的输送采用溢流循环避 免管道堵塞和超压引起管道爆裂。
本发明的排渣系统的机械排渣装置可以采用活塞排渣装置，也可以采用螺旋 刮料器组件;螺旋刮料器组件包括螺旋绞龙、刮料传动器和传动系统，除了在本 文实施例中描述外，更详细描述见《柔管式过滤机》申请号200420092669.X。
排渣活塞本身有很多形式，例如，所述的排渣活塞机构是设置可充气的活塞 及其气动控制系统，该活塞是具有弹性的即膨胀和缩小交替的密闭的柔韧性球 体。柔性活塞的球体采用柔韧材料，例如高分子橡塑材料;球体为密闭的环状空 腔，球体中心穿在设置通气孔17b3的活塞推拉杆上，上下两端面的凸缘与定位 套接触，并用卡箍17b2固定在活塞推拉杆上，活塞推拉杆为空心连杆，活塞推 拉杆的一端设置进排气口G2(见附图5);还有一种柔性活塞方案，环状空腔侧 壁上设置柔性充气管，充气管口与充气针管连接，充气针管固定在连杆的管壁上， 当往复动力执行机构带动排渣活塞向下移动时，气动控制系统使压缩气体可通过 空心连杆的上端支管进入球体环状空腔，使柔韧性的球体鼓涨;当往复动力执行 机构带动排渣活塞向上移动时，气动控制系统使球体环状空腔内的气体可通过空 心连杆的上端支管释放，使柔韧性的球体塌瘪，往复移动的活塞使滤料室内的滤渣 整体向下集中。除了在本文实施例中描述外，更详细描述见《柔韧管式固液处理 机及其多种使用方法》申请号200510063678.5。
作为固液处理装置的活塞排渣装置的柔性活塞体的一个新方案如下：固液处 理装置的活塞排渣装置的柔性活塞体是一个柔性体，该柔性体与滤膜紧密接触的 外表面设置凸唇条，凸唇条是围绕空心的柔性体壳表面固定的凸条，凸条的横街 断面为封闭的圆形或矩形;柔性球体壳上下两端设置轴线同心的通孔，柔性球体 壳的通孔穿过活塞推拉杆并利用紧固件固定，活塞推拉杆为空心管道，管道壁上 设置气孔，气孔一端与柔性球体壳内连通，另一端与空心的活塞推拉杆的管道连 通，活塞推拉杆的管道与压缩空气系统连通。凸唇条式柔性活塞体适合设置在膜 单元的滤室的中部，采用凸唇条可以有效地刮除滤膜内粘附的较干化的滤渣，并 使其与较湿的物料混合，水分相互扩散，较湿的物料接近滤膜完成新的脱水过程。
作为柔性活塞体的另一个优选方案，固液处理装置的活塞排渣装置的柔性活 塞体是一个柔性体，该柔性体与滤膜接触的外表面设置系列放射式分布柔性的径 向棒，径向棒是固定在空心的柔性球体壳表面的悬臂圆柱体，柔性球体壳上下两 端设置同心的通孔，柔性球体壳穿过活塞推拉杆并利用紧固件固定，活塞推拉杆 为空心管道，管道壁上设置气孔，气孔一端与柔性球体壳内连通，另一端与空心 的活塞推拉杆的管道连通，活塞推拉杆的管道与压缩空气系统连通。径向棒式柔 性活塞体适合设置在膜单元的滤室的中部，其制造工艺较为简单，磨损补偿能力 强，安装简单。
固液处理装置的滤渣输出系统的滤渣输送装置安装在固液处理装置排渣机 构下面，可以采用市场销售的皮带、刮板或螺旋等形式输送设备，属于市场已有 技术(图中未画出，在设备基础上)。
本设备采用燃爆气爆形式进入的高温蒸汽的绝热闪蒸结合机械热压榨的原 理。加热流体子系统的原理是这样实现的：燃爆燃烧气温度在1000℃以上，故最 好先使之与二次空气混合，待温度降至120℃～250℃再送入膜单元中使用。
绝热闪蒸的原理是这样实现的：间歇式供给膜单元环状滤清液室以高温蒸汽 —膜单元环状滤清液室绝热保压—膜单元环状滤清液室内蒸汽释放;高温蒸汽分 别通过上法兰室或中间法兰室或下法兰室的流体共用通道、滤膜外侧与管状封闭 膜之间的环状滤清液室，该高温蒸汽压力低于压滤压力、高于外界压力;热量通 过滤膜传给污泥，加热使污泥黏度大大降低，滤清液通过滤膜的滤阻降低;以燃 爆气爆形式进入的高温蒸汽，可造成滤室中的原滤料包含的过热蒸汽分子从生物 细胞壁突破后爆炸式的释放，加速固液分离，并净化管状滤膜表面;蒸汽或蒸汽 的凝结水通过环状滤清液室后，不断的流到环状滤清液室底部与滤清液一起从滤 清液汇集室的管口排出，被高压、高温气流带入汽液分离罐;各段膜单元的滤清 液能够迅速分别通过下部的法兰室中的滤清液汇集室排除，高温气体可以重新利 用，直至温度和压力降到没有使用价值而排放，最好经过除臭器脱臭后排放。
本发明的机械热压榨的原理、固液处理装置的管路系统和运行方法如下：
基本程序是将过滤原料用泵通过阀门，原液分配罐，耐压软管，原液阀门和 分配管进入到膜组件上的膜单元的滤料室内，这时排渣阀处于关闭位置，滤清液 在原液泵压力和滤清液泵的抽吸力的作用下通过滤膜从管状格架，法兰室上的滤 清液汇集室，耐压软管、共用罐、滤清液阀门排出，滤料室内的原液中固形物浓 度不断增加，当滤清液流减少到原来流量的10～80%，停止供过滤原液，关闭原 液阀门，可移动压紧推力架在压紧力传动机构的作用下沿导轨机架的导轨上移 动，将压力通过压力分配架依次传递给排列成行的膜组件，每个膜组件之间的距 离不断缩短，压紧推力架对膜单元中部的外圆周两面挤压，将膜单元柔韧性的中 部压扁，此时膜单元的进过滤原料液通道和排渣口已经关闭，在周长不变的前提 下，受压后膜单元的轴向中部横截面的外圆变成长、短直径差距较大的近似矩形 的椭圆，从而减少滤料室容积，此时滤料室内的滤液只能通过滤膜，滤浆受压后， 滤清液继续透过滤膜进入到管状格架，汇集到膜组件的滤液汇集室内，由过滤清 液排出系统导出，滤液减少到原来流量的10～80%，停止施压，完成过滤任务; 压紧力发生装置反向运动使的压紧推力架恢复原位，此时，可以继续将过滤原液 浆输入滤料室内，过滤原液泵的压力使膜单元的横截面又恢复长短半径相差较小 椭圆，反复多次上述挤压、排滤清液和聚集污泥固形物的过程，直至在相等压滤 时间每次排滤清液量的差为95%以下，则开始排渣，阀门启闭执行机构将排渣阀 (活塞阀或蝶阀)打开，滤渣在外力(排渣活塞或螺旋刮料器组件)的作用下排除 膜外，滑落到导轨机架下边滤渣输送装置内，排渣完成后将排渣阀关闭，压紧力 发生装置使压紧推力架回到初始位置;当过滤料输送系统的压力泵对滤料室内输 入滤浆时，滤管恢复原样，从而可以开始完成下一个过滤循环。
如果设置了压紧限位机构将使每个膜组件之间的距离缩短时都限制在预定 的范围内，换句话说膜单元压缩变形的程度限制在预定的范围内;完成滤渣脱水， 压滤结束时，压紧力发生装置恢复原位，处于导轨一端的可移动的膜组件向另一 端移动，如果设置了展开限位机构将使每个膜组件之间的距离展开时都限制在预 定的范围内。
本发明的热压榨过程可以这样运行：在污泥压滤时，通过上法兰室或中间法 兰或下法兰室的流体共用通道序批式注入高温蒸汽，该高温蒸汽压力低于压滤压 力、高于外界压力，蒸汽或蒸汽的凝结水通过环状滤清液室后，与滤清液一起从 滤清液汇集室的管口排出，设置中间法兰室以后，各段膜单元可以通入不同压力 和温度的蒸汽，例如，最热的燃爆蒸汽首先进入含水率最低的最下段膜单元，排 出的汽水混合物在分离水份后，其中的热蒸汽再进入其它段的膜单元;各段膜单 元的滤清液能够迅速通过最近的法兰室排除，可以避免其浪费高温蒸气的可能。
本发明的固液处理装置虽然也是间歇过滤，但是它可以在热过滤中对所有过 滤元件进过滤原液的同时启动机械搅拌机构(排渣活塞或螺旋刮料器组件)的功 能，有利于排滤清液和滤渣，还可以根据过滤原液的性质从振动系统、液体反冲 系统、气反冲和气搅拌系统、萃取和洗涤系统、真空吸滤系统的功能中选用一种 或组合使用，因为过滤时滤料室封闭无“跑泥”因素，故采用过滤压力比带式过 滤机高，滤布利用率可以达到95%以上;管式滤料室的滤压沿轴向高度方向递减， 满足滤饼脱水时不同含水率所需的最佳滤压的要求;采用气体搅拌和振动系统产 生的脉动滤压操作使滤饼透液界面能够不断更新，可以降低滤饼产生阻力;蒸汽 反冲可以在过滤细粘稠微粒的滤渣时利用热能溶解滤膜的油污，快速和高效的恢 复滤膜能力。以上固液处理装置的使用方法均可以由PLC程序控制器的自动程 序控制系统完成。
本发明的固液处理装置与现有技术相比的有益效果是：
1、本发明的固液处理装置虽然也是序批式过滤设备，但是它可以在热压滤 中对过滤元件进过滤原液的同时采用气体搅拌或振动系统或机械搅拌机构(排渣 活塞或螺旋刮料器组件)的功能，产生的脉动滤压操作使污泥透液界面能够不断 更新，可以大大降低污泥产生阻力，有利于排滤清液和滤渣，由于形成滤饼在外 力作用下从滤膜界面迅速转移，滤阻就小，液体过滤速度快、排出滤渣速度快， 在低含水的物料脱水时，消耗能量低;可以将高含水率的二沉池污泥直接压滤。
2、本装置利用沼气作为燃料产生高压、高温气体，获得高温高压工作气流， 可以是本装置的换热面积做得较小而效率较高，可以在很短的时间完成对膜单元 进行绝热闪蒸工序。
3、由于工作气流压力温度较高并可调整，对于分成几段串连的膜单元，可 以根据每段膜单元的物性要求，分别考虑供给不同压力和温度的蒸汽;这对于随 着各段膜单元的机械热压滤处理过程中，含水量和黏度将产生极大的变化的污泥 类的物料十分重要，把高温热量仅给或首先给最需要的膜单元段，含水率较高的 或容易脱水节段的膜单元可以不给或少给或给比较低温度的蒸汽，还可以把较低 温度的蒸汽从滤清液和凝结水中分离出来后导入其它工艺需要的膜单元段，这样 将大大降低固液分离的能耗，减少运行成本。
4、蒸汽反冲可以在过滤细粘稠微粒的滤渣时利用热能溶解滤膜的油污，快 速和高效的恢复滤膜能力;可以根据各段膜单元的滤膜孔隙堵塞程度确定反冲液 体的技术参数，可以完全自动化。
5、本装置具有结构紧凑，设备单位压滤面积/占地比减小，单位体积处理能 力变大，系统管路流程简单，设备容易围护而使气味散发少;由于本装置停止运 行后，在设备内聚集的活性污泥长时间没排出，可能产生的可燃气体的空间很小， 该空间形状为狭长的环管状(管路和环状滤清液室)，虽然长度较长，但是利用 惰性流体冲洗或挤出十分方便，因此本设备的使用是安全的。
6、在本发明可以设置在常压、常温环境，也可以设置在高压、高温环境的 密闭容器中分别进行各种化工处理过程，例如热水解氧化、加热、浓缩等化工处 理过程，也可以同时进行这些处理过程。
