CN1292769A - 采用板式过滤器(压滤器)使淤泥脱水的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于以板式过滤器使淤泥脱水的方法,其中藉助有机聚合物絮凝助剂及有时再加一种助剂处理过的絮凝淤泥首先在板式过滤器中通过流体静力过滤以分离出絮凝淤泥中的主体量的水,然后使部分脱水的淤泥在该过滤器上经受压滤。所采用的板式过滤器装有滤液流道***,该***容许的滤液流道流速最大为1.0m/sec。通过这种实施方式脱水率将大为提高。

Description

采用板式过滤器(压滤器) 使淤泥脱水的方法

本发明涉及一种泥浆脱水的方法，尤其涉及采用压滤器进行废水处理时的城镇淤泥的脱水方法，特别涉及在泥浆调制时采用水溶性多电解质作絮凝助剂并籍助箱式压滤器和膜式压滤器使淤泥脱水的方法。

除了农业应用之外，通过淤泥焚烧或脱气和气化的热处理以及主要通过掩埋来达到必要的淤泥处置。

淤泥的组成中水的含量很高，这样，在掩埋以及在热处理时，泥浆中的固含量至少应通过一种机械脱水工序，尤宜采用筛式压带器、离心机或用压滤加以提高。特别是为改善压滤器的脱水，要求将通过增稠预浓缩的泥浆再经另一次处理调制。为此籍助有机聚合物絮凝助剂，尤宜用高分子阳离子多电解质絮凝，然后以间歇方式用箱式压滤器或膜式压滤器脱水。

按照EP-B-19176脱水可分两步进行。絮凝的泥浆首先在筛鼓中或单独的筛带上脱水，并收集在中间容器中，然后经活塞膜式泵或偏心螺杆泵送入箱式压滤器，并在压力达15bar下过滤。经过这种预脱水，使流程的特征在于箱式压滤器的装料时间短。但是，这个优点却被第一个工序所需的措施和时间所抵消。

V．Zees，T．Clausdorf和G．Gerardts在gfw-wasser／abwasser126(1985)S．124-130中作了补充陈述，即在泥浆调制和上清液分离之后，絮凝的泥浆在箱式过滤器中只能有限脱水，因为不能达到为此所必需的絮凝稳定性。

根据K．J．Thomé-Kozmiensky，“淤泥脱水”，TK-VerlagK．J．Thomé-K．，Neuruppin，1998，S．266，只存在对剪切强度要求不高的情况下，淤泥用聚合物调制才对压滤机脱水显示优点。

EP-A-151747因此公布了一种脱水流程，在这个流程中，按泥浆的密度向送入的泥浆量定量添加絮凝剂，经过这样处理的泥浆直接送入箱式过滤器。压滤3小时，从压滤器的卸料中干物质含量达30-40％(重量)。

此外，这种操作方式不包含一不利的过程，在压滤期间难与泥浆絮凝物分离的水基本上未除去，而是絮凝的泥浆混合物中经过形成絮凝已与混浊物分离的水要经形成的并在压力作用下致密的有过滤作用的层过滤。因此，这种基于箱式压滤器的广泛用于淤泥脱水的方法具有明显的技术和经济缺点。

DE-OS-38 20 110叙述了一种方法，其中至少采用两种具有高分子量和低分子量的有机聚合物絮凝助剂处理淤泥，而且经絮凝的泥浆再用箱式压滤机部分脱水。

按照WO 88／03048，预脱水用分层排列的筛式传送带实现，泥浆以筛式传送带而不用泵送入泥浆仓。

美国专利4，861，492提出了另一种方法，其中淤泥用聚合物絮凝助剂絮凝、澄清，然后保持至少2分钟长的静置阶段，不加机械负荷。然后倾析澄清的废水，变稠的泥浆再添加絮凝助剂并用压滤器脱水。这种方法需要为倾析提供附加操作费用以及消耗时间和助剂以稳定絮凝状态。

另一方法是根据Chem．Ing．Techn．(化学工程技术)66，Nr．9(1994)S 1222，1223，该方法在耐压的絮凝反应器中实现预先加有浮选煤和灰的淤泥的压力絮凝，絮凝的泥浆勿需另外的机械推动进入压滤器，同时应保证整个进料循环的最低过滤阻力。

J．T．Shah在44 th Purdue Industrial Waste ConferenceProceedings(工业废水会议文集)，1990，LewisPublishers，Inc．，Chelsea Michigan 48118，1989(1990)，S．513-518中报导了通过在脱水过程中逐级升高压力的方式使以箱式压滤器脱水的流程最优化的可能性，而且可提高滤饼固含量。

DE 93 07712 U1叙述了淤泥脱水压滤器的一种特殊结构，其中二级加压所用的压缩空气紧接着用于吹卸经脱水的泥浆。采用这种泥浆脱水压滤器可降低高的压缩空气耗量。

DE 9320903U1叙述了一种用于液体，特别是游泳池排水的过滤装置，其中要过滤的液体从一个容器吸出，通过有淤积的过滤层的过滤元件。通过这种过滤装置的结构形式，净化操作，以及用过的过滤助剂的去除和处置应该得到改善，为此所需的水量亦将减小。

DE 36 17519A1叙术字一种用于从预澄清的饮料液体中去除残留杂质的方法和设备，其中利用了带过滤助剂的淤积层的压滤器。可再生的过滤助剂层结构应视为该发明的实质，而且过滤助剂层的淤积是在一定的流速下进行的。压滤机的过滤是按通常方式在压力下实现。

DE 41 19167 A1叙述了一种用于获得对设计和计算压滤机具有实质性意义的特性值和参数的方法以及实施这种方法的设备。这里涉及一种测量方法，其中在过滤室施加与迄今的过滤压力相当的静水压力，连续监测这个静水压力以便探测表征过滤过程终点的压差。

US-PS5，275，740叙述了一种用于控制压滤器内泥浆压力的方法和设备，特别是控制逐步自动进行的过滤循环的终点压力，其目的在于优化压滤机的进料过程和保持恒定的泵压。这里压滤器中的过滤亦是按现有技术的已知方式实现的。

JP 0712 4600叙述了一种用于处理有机泥浆的方法和设备，其中有机泥浆首先用一种有机聚合物絮凝剂絮凝，然后在压滤机上籍助重力过滤，即仅在过滤机的静水压力下使送入的泥浆脱水。

城镇泥浆由于其有机和矿物组分的数量和类型不同以及性质经常波动，这些影响其脱水的行为，特别是在分散的固体物质用有机絮凝助剂絮凝及在过滤时的脱水行为。因此，特别是城镇泥浆用有箱式压滤机脱水要求对方法的各个过程进行优化并使其相互匹配。因此，除了选择合适的絮凝助剂和设备之外，脱水过程要通过计算机控制***控制，在该***中将絮凝助剂在加压面或吸入面配量进入淤泥泵，絮凝物的形成籍助絮凝物监测仪通过调节混合能进行优化。同样，在进料阶段和在延续时间较长的压滤中泥浆送入箱式压滤器要以电子控制，通过控制应避免在通常起始进料量为0．15-0．30m³泥浆／m²过滤面积／小时时出现的压力迅速升高，因为它将引起正在形成的滤饼不可逆的强压缩，从而影响脱水过程。这时，此方法的泥浆脱水能力最大约为6m³泥浆／m³过滤体积／小时，或者最大约为0．09m³泥浆／m²过滤面积／小时。

因此，已知的脱水方法的特征在于，在过滤的第一阶段泵传输的泥浆在***中已经产生动压头，通过与此过程同时引起的所形成的滤饼的压实，该动压头亦由于过滤阻力的增加而升高。

因此，采用箱式压滤机的脱水方法构成复杂的过程工序或耗费大，因为过程是分开并多级地进行的。

因此本发明的目的在于，提出一种简单的淤泥或其它类型的泥浆的脱水方法，该方法符合改善技术条件和减小费用的要求。目的具体在于，提出一种方法，用于分离经聚合物调制后淤泥中所含的没有分散的固体物质的水，该法不影响絮凝淤泥的剪切稳定性和没有通常由于过程工序分开进行而产生的缺点。该目的还在于同时改进平板过滤器的操作方式，使其适合于实施一种改进型脱水方法，主要是改进平板过滤器的进料过程。

根据ATV-淤泥手册，Ernst ＆ Sohn Verlag Berlin，4．Auflage1996，S．357和358，所用的箱式压滤机现这样设计，不含固本物质的滤液在过滤终点经平板组件的滤液引出通道或收集通道在下部也可在上部导出。在高的比生产能力下。根据Abwassertechuik(污水技术)，Heft2，1991，S44-48，以阻力表征的滤液流出通道的水力学状况是一种限制，即瓶颈。

此外，根据上面提到的ATV手册，带有敞开滤液出口的箱式压滤器是众如周知的。在这类压滤机中，滤液通过侧面流出，按惯例是从各个板的一侧流出。这类箱式压滤器特别由于在有时需要石灰调制时而产生的腐烂气或氨的气味烦扰而不能在淤泥脱水时应用。

现已发现，淤泥的脱水在很大程度上可用权利要求1表征的方法加以改进。其中淤泥采用至少一种有机絮凝助剂及有时还采用另一种助剂调制，经处理过的絮凝淤泥被送入板式过滤器，下面将称为压滤器，可为箱式压滤器，或膜式压滤器或框式压滤器。在压滤器内实现流体静力过滤以分离出处理过的絮凝淤泥中的水，然后部分脱水的淤泥经受压力过滤。在流体静力过滤的第一工序中分离出的水至少应为50％(重量)，优选至少60％(重量)，特别优选至少70％(重量)。

本发明的基本原理在于，在絮凝的淤泥的流体静力过滤时，絮凝淤泥混合物中基本上不含分散固体的水在板式过滤器中易于分离，所以如果将絮凝的固体组分与水一道送入箱式压滤器就可进行上面提及的无设备压力负荷的简单过滤。

此外，本发明证实，在过滤过程的初始阶段送入压滤器的絮凝泥浆的量，即在流体静力过滤期间可能比常规的压滤器进料过程的输入量可提高很多。

为实现本发明方法，采用的压滤器设置有滤液流出通道，该通道可容许的最大流出流速为1．0m／sec。特别采用一类板式过滤(压滤器)，其中滤液经大截面的滤液流道流出，或者一类板式过滤器，它具有敞开的滤液出口或敞开的滤液流出***，该***由各个流道和／或收集流道，有时还由另外的流道元件组成，这样滤液流出的流速最大，可为1．0m／sec。晕种板式过滤器已有报导，但迄今用于其它目的。

此外，带封闭式滤液流道的板式过滤器可加以修改，使其具有全部或部分或附加的敞开式滤液流道，致使滤液的给定流速值不被超过。本发明方法的其它改进，举例而言可通过下面的措施达到，在板组件中由板的边角孔组成的滤液收集通道的截面有时加以扩大，和／或补充开孔，宜至少部分过滤平板中靠近现有滤液流道的下侧部开孔。滤液有时可通过在流出口组成的敞开式导管或流槽流出。本发明之方法亦采用DE 19707167A1的板式过滤器。

采用压滤器使淤泥间歇脱水时总的应达到短过滤时间及高的淤泥以及不含固体物的滤液的处理量。根据本发明的方法，在进料阶段，絮凝淤泥的初始进料量至少为0．3m³泥浆／m²过滤面积／小时，优选0．35-0．70，特别优选0．40-0．60m³泥浆／m²过滤面积／小时。给出的进料量范围是淤泥的絮凝行为和过滤性质以及与工艺和设备相关的限定条件的必然结果。

本方法还具有一个优点，即可将带水的淤泥絮凝物以平缓的方式输送到压滤机。在进料阶段终结时，絮凝淤泥通过流体静力过滤在充料的箱中致密，而且在整个压滤器***中出现压力增高。在下一阶段的压力过滤中进料量将下降到低于0．3m³泥浆／m²过滤面积／小时至某一选定的较低值，所谓的关闭值之间的一个值上，其间板式过滤器内最高压力调节到10-20bar范围内，优选10-15bar。

本发明的脱水方法适用于固体物含量在0．5-15％(重量)的城镇和／或工业泥浆。作为城镇泥浆可用原始泥浆，超标泥浆和活化泥浆以及含矿物质的泥浆，优选腐烂泥浆及它们的混合物。照例在加稠器中预浓集的泥浆通过有机聚合物絮凝助剂以及还可加入无机的和／或有机的增效添加剂，诸如石灰、铁盐、灰烬、滤碴、煤粉和植物碎末如锯末或剁碎的谷草或其混合物调制。作为有机絮凝助剂可采用水溶性和／或基本水溶性的并部分交联的聚合物，由水溶性非离子型和／或离子型单体和共聚用单体的共聚物或三聚物呈粉末状作为水溶液或水包水分散体或油包水分散体的形式采用。这类聚合物是带酸基的单烯属不饱合单体的均聚物、共聚物和三聚物，它们至少部分为盐，或是其与二-C₁-C₂烷基氨基-C₂-C₆烷基醇的酯或其与二-C₁-C₂烷基氨基-C₂-C₆烷基胺的酰胺，它们呈质子化形式和季铵化形式，例如如EP-A113038和EP-A 13416所述，还可任选其它单烯属不饱合单体。

作为阴离子多电解擀宜采用单烯属不饱合羧酸和磺酸的均聚物和／或共聚物，诸如丙烯酸；甲基丙烯酸；马来酸；亚甲基丁二酸；巴豆酸和／或其碱金属盐，优选钠盐、钾盐或铵盐；乙烯磺酸；丙烯酰胺烷基磺酸和甲基丙烯酰胺烷基磺酸，诸如2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸、2-磺基乙基甲基丙烯酸酯和苯乙烯磺酸和／或其碱金属盐，优选其钠盐或钾盐或铵盐；还有乙烯基磷酸和苯乙烯磷酸及其碱金属盐，优选其钠盐，钾盐或铵盐。

起阳离子作用的絮凝助剂优选采用例如水溶性单烯属不饱合乙烯基化合物的均聚物和／或共聚物和／或三聚物，诸如呈质子化或季铵化形式的二烷基氨基烷基醇的丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯，例如二甲基氨基乙基丙烯酸酯；呈质子化或季铵化形式的二烷基氨基烷基胺的丙烯酸酰胺和甲基丙烯酸酰胺，诸如丙烯酰胺丙基三甲基氯化铵和／或丙烯酰胺丙基三甲基铵-甲基-甲磺酸盐，优选与丙烯酰胺同时使用。本发明采用的共聚物在EP-B-228637中已有叙述。

共聚物可由上述离子型单体和非离子型的水溶性的单烯属不饱合单体，诸如丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、N-C₁-C₂烷基化(甲基)丙烯酰胺、以及与N-乙烯酰胺、N乙烯甲酰胺、N-乙烯醋酸酰胺、N-乙烯-N-甲基醋酸酰胺、N-乙烯吡咯烷酮形成。此外，适宜的水溶性单体有N-羟甲基丙烯酰胺、N-羟甲基-甲基丙烯酸酰胺以及与一价-C₁-C₄-醇部分或全部乙基化的N-羟甲基(甲基)丙烯酰胺和二烯丙基二甲基氯化铵。

同样，该共聚物还可包括有限量的难溶于水和／或不溶于水的烯属不饱合单体，如(甲基)丙烯酸烷基酯和乙烯酯酸酯，只要这些共聚物在水中的溶解度和可溶胀性能保持。

此外，该聚合物亦可采用交联的至少双反应性的单体，优选双烯属不饱合单体合成，这样它们在水中可溶胀或仅有限溶解，或者该聚合物由水溶性和水可溶胀的聚合物组成。

此外，本发明还可采用水溶性或水可溶胀的由阳离子和阴离子单体，有时可由非离子型单体形成的两亲共聚物。

絮凝助剂的选择是通过实验室和中间2规模的淤泥絮凝试验和脱水试验完成的，所用絮凝助剂以0．05-0．5％的实用水溶液被使用。

本发明方法的总泥浆脱水能力达0．1-0．175m³泥浆／m²过滤面积／小时或大于6m³，优选6-12m³泥浆／m²过滤体积／小时。

另外本发明的方法的进程具有装料时间较短的优点。压滤机充料阶段时间短就使与常规方法相比大大缩短了压滤阶段的时间，其时间与迄今的压滤时间相比，在滤饼干固物质含量相当时减少50-20％，优选35-25％，在本发明的方法专门利用有机聚合物絮凝助剂条件下，干固物含量值在30-42％(重量)范围内。

本发明的方法优选采用箱式压滤器或膜式压滤器实施，其中采用膜式压滤器还带来一些优点，特别是装料时间更为缩短，干固体物质含量更为提高。本发明的方法采用的压滤机板的尺寸以每板平面的过滤面计最少为1m²，优选1-6m²，特别优选1-4m²，例如，相应过滤板的尺寸为1．0×1．0m-2．0×2．0m。

此外，本发明的脱水方法，其特征在于，淤泥通过调制絮凝，并在流体静力过滤中部分脱水，其方法是以现在基本可控的方式使板式过滤器的泥浆进料受到限制或者有时取消，因为主要的泥浆量在流体静水力过滤期间是加到过滤箱中。

本发明将经下面的实施例进一步阐述。对比实施例1

固体物质含量(干物质)约为4％(重量)的城市腐烂泥浆采用Rittershaus ＆ B1echer公司的AEHIS型箱式压滤机，建造年代1979，其特征数据如下：

板尺寸	1．2×1．2m
板材质	GGG(灰铸铁)
箱数	115
过滤面积	250m2
压滤器总体积	约3．5m3

泥浆调制和箱式压滤器的进料采用Stockhausen GmbH和Co．KG．公司的计算机控制F1octronic^_-***实现。腐烂泥浆经流量测量之后籍助压力值测量仪控制的进料泵泵入压滤器。阳离子型絮凝助剂Praestol^_853BC以0．％(重量)实用水溶液从压力面加入，以后的混合能调节亦通过絮凝监测仪调节。压滤器在开始以50m³泥浆／小时的初始进料量充料，相当于0．2m³泥浆／m²小时过滤面积／小时。在压力逐步升至最大值15bar时，进料量用计算机控制到10m³泥浆／小时，在这个压力下经88分钟的过滤时间后结束过滤。其中压力过滤从1bar起需要75分钟的时间。总计28m³泥浆经4．5kg Praestol^_853 BC处理并送入箱式压滤机。泥浆脱水能力为4．2m³泥浆／m³过滤体积／小时，或0．06m³淤泥浆／m²过滤面积／小时。打开压滤器后泥浆(滤饼)的固体物含量为32．6％(重量)。实施例1

固体物含量约为4％(重量)的城镇腐烂泥浆采用Fa Rittershaus＆ B1echer公司的AEHIS型箱式压滤器脱水，其特征数据与对比实施例1所述相同。箱式压滤器设置敞开式滤液流出***。为此，打开由过滤器板形成的下滤液流道区内为封闭滤液出口而在板框侧面交错设置的带有盲塞的孔，使其公称宽度扩大到DN 25(25mm)。另外，各孔皆装有30cm长的流出管。

泥浆调制和向过滤器输送腐烂泥浆采用对比例所述的设备并采用Floctronic^_***完成。调制所用的絮凝助剂为Preastol^_853 BC的0．1％(重量)实用水溶液。经过调制的絮凝腐烂泥浆以初始进料量为120m³泥浆／小时，相当于0．48m³泥浆／m²过滤面积／小时送入压滤器。在流体静力过滤下，以被处理的絮凝淤泥的总水量计，72％(重量)的不含固体物的主体量的水与泥浆混合物分离，水经***的敞开式滤液流道流出。同时，继续用调制过的泥浆充填压滤器。在部分脱水的泥浆完全充填箱室之后，通过调节并逐步减小的泥浆进料最终到10m³泥浆／小时，使压滤器内的压力升高到最大值15bar。经过24分钟的压力过滤时间和总计34分钟的过滤时间之后，总计为30m³的用4．3kg Preastol^_853 BC调制过的腐烂泥浆在箱式压滤器脱水。泥浆脱水能力为10．3m³泥浆／m³过滤体积／小时，或0．144m³淤泥浆／m²过滤面积／小时。压滤器打开之后，泥浆(滤饼)为含34．2％(重量)固体物的干物质。

本发明过滤过程的特点在于装料时间大大缩短，特别是压滤阶段缩短。实施例2

固体物含量约为4．6％(重量)的城镇腐烂泥浆的脱水采用FaRitterbaus ＆ Blecher公司的AEHIS型箱式压滤器，其修改与实施例1所述相同。除敞开式侧面过滤流道***外，在各板滤液通道上面的流道***各开通直径为DN80(80mm)的滤液流道，而在箱式过滤器的外部与直径为DN300(300mm)的滤液流出管道***相连。

泥浆处理和进料情况与实施例1所述相同，絮凝的淤泥浆以初始进料量为120m³／小时送入箱式压滤器。在21分钟压力过滤时间和总计31分钟过滤时间之后，总计有30m³用4．3kg Praestol^_853 BC调制的腐烂泥浆在箱式压滤器中脱水。

Claims (12)

1．一种用于使以至少一种有机聚合物絮凝助剂，有时还用另一种助剂处理过的絮凝淤泥用在板式过滤器中脱水的方法，其特征在于，将絮凝的淤泥送入板式过滤器，在板式过滤器中通过流体静力过滤分离掉经处理的絮凝淤泥中的主体量的水，然后使部分脱水的淤泥再经压力过滤。

2．权利要求1的方法，其特征在于，在经处理的絮凝淤泥中的至少50％(重量)，优选至少60％(重量)，特别优选至少70％(重量)的水经流体静力过滤分离。

3．权利要求1-2之一的方法，其特征在于，絮凝游泥以至少0．3m³泥浆／m²过滤面积／小时的初始进料量送入板式过滤器。

4．权利要求1-3之一的方法，其特征在于，板式过滤器装有滤液流道***，该***容许滤液流出的最大流速为1．0m／sec。

5．权利要求1-4之一的方法，其特征在于，板式过滤器的滤液流道***是封闭的。

6．权利要求1-4之一的方法，其特征在于，滤液经敞开式滤液流道***从板式过滤器流出。

7．权利要求6的方法，其特征在于，敞开式滤液流道***由各个板的侧面单个流道和／或至少一个收集通道组成。

8．权利要求1-7之一的方法，其特征在于，板式过滤器为一种箱式压滤器。

9．权利要求1-7之一的方法，其特征在于，板式过滤器为一种膜式压滤器。

10．权利要求1-9之一的方法，其特征在于，压力过滤过程中板式过滤器的进料量低于0．3m³泥浆／m²过滤面积／小时，其间最大压力在10-20bar范围内。

11．权利要求1-10之一的方法，其特征在于，板式过滤器的过滤板的面积至少为1m²。

12．权利要求1-11之一的方法，其特征在于，适用于固体物含量为0．5-15％(重量)的城镇泥浆和／或工业泥浆。