压滤组件、压滤机和压滤方法

技术领域

本发明涉及压滤处理领域，尤其涉及一种压滤组件、包括该压滤组件的压滤部、包括该压滤部的压滤机以及使用该压滤机的压滤方法。

背景技术

目前的立式压滤机基本采用弹性隔膜挤压的方式对待过滤的浆料加压以便透过第二滤布将其中的液体挤出而得到滤饼，然而由于隔膜材质所限，加压通常不高，在对一些难过滤浆料(例如污泥、果浆等胶体或类似胶体的浆料，尤其是活性生物污泥)进行压滤时效果并不理想。此外，对压滤设备的自动化程度要去也越来越高。因此仍然需要改进的能够采用更高的过滤压力的压滤设备以满足各种越来越高的要求。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种压滤组件以解决前述现有技术中的问题。具体而言，本发明提供以下技术方案。

在一个方面，本发明提供一种压滤组件，包括基板，基板的中部设有由贯通基板的一个或多个通孔构成的通孔区，在基板的底面上设有环绕所述通孔区的向下延伸的活塞壁，在活塞壁的底端设有活塞顶板，活塞顶板上设有一面为沟槽面且另一面为多孔面的通道板，沟槽面上的沟槽与多孔面上的通孔流体连通，沟槽面与活塞顶板下表面之间形成允许流体在活塞顶板的下表面上各处流动的相互连通的沟槽，多孔面上设有第一滤布，活塞顶板上设有用于向所述沟槽中导入流体的第二管和用于将所述沟槽中的流体排出的第四管，环绕所述活塞壁的外表面套接有活塞套以允许由所述活塞壁、活塞顶板、第二通道板和第一滤布构成的活塞在活塞套中上下运动，由所述第一滤布的下表面和活塞套的内表面限定的空间形成压滤腔，压滤腔中设有用于导入待过滤浆液的第一管。

进一步地，所述多孔面上设有多个贯穿通道板的通孔，所述沟槽面上环绕各个通孔设有多个凸部以便在沟槽面上形成相互交叉且流体连通的多个沟槽。

进一步地，由所述通孔区的下表面、活塞壁的内表面和活塞顶板的上表面限定的空间形成集液腔用于收集从通孔区进入的流体，集液腔中设有用于排出流体的第三管。

进一步地，所述活塞套通过可伸缩的弹性垫连接于基板的下表面。

本发明的另一个方面提供一种压滤机，包括从下往上依次叠置的两个或多个上述任一项的所述压滤组件，以及设置在相邻的在上压滤组件和在下压滤组件之间的第二滤布，第二滤布的下表面紧贴并覆盖在下压滤组件的通孔区，并且当第二滤布的上表面紧贴并覆盖在上压滤组件的活塞套的下端时参与限定所述压滤腔。

进一步地，上下相邻的两个压滤组件之间由可伸缩的连接部相互连接。

本发明的再一个方面提供一种压滤方法，包括以下步骤：

S000，提供上述压滤机；

S100，移动压滤机中上下相邻的两个压滤组件之一或二者，使得在上压滤组件的活塞套与覆盖于在下压滤组件的通孔区上的第二滤布以密封的形式接触从而封闭在上压滤组件的压滤腔，压滤机处于第一状态；

S200，在第一状态下，通过在上压滤组件的第一管将待过滤的浆料导入压滤腔后关闭第一管；

S300，在步骤S200完成后，移动在上压滤组件和在下压滤组件之一或二者，使得在上压滤组件的活塞相对活塞套运动以压缩在上压滤组件的压滤腔，使得所述浆料中的液体透过第二滤布和在下压滤组件的通孔区而进入在下压滤组件的集液腔和/或透过在上压滤组件的第一滤布而进入在上压滤组件的第二通道板与活塞顶板之间的沟槽，并且在第二滤布与在上压滤组件的第一滤布之间形成滤饼，压滤机处于第二状态；

S400，在步骤S300完成后，移动在上压滤组件和在下压滤组件之一或二者，使得在上压滤组件的活塞套离开第二滤布，压滤机处于第三状态。

进一步地，所述压滤方法还包括：通过在上压滤组件的第二管向在上压滤组件的第二通道板与活塞顶板之间的沟槽或者在上压滤组件的压滤腔中导入液体或气体，使得导入的液体或气体与在上压滤组件的第二通道板和活塞顶板，或者压滤腔中的滤饼接触。

进一步地，所述压滤方法还包括：通过在下压滤组件的第三管将集液腔中的液体或气体排出。

进一步地，所述压滤方法还包括：通过在上压滤组件的第四管将在上压滤组件的第二通道板与活塞顶板之间的沟槽中的液体或气体排出。

根据本发明的压滤组件、压滤机和压滤方法中，受压部件可采用高强度的刚性材料制造，并可根据需要增加尺寸以进一步增加强度，避免了现有技术中耐压性能有限的弹性隔膜部件的使用，因此可实现高压甚至超高压压滤。

此外，本发明还通过设置在压滤腔上方的第二通道板和第一滤布以及设置在压滤腔下方的第二滤布，实现了从压滤腔上下两面同时排出滤液，加快了压滤速度，提高了对滤饼的压滤程度，有利于得到含液量更低的滤饼。

再者，本发明还通过设置第二通道板、用于导入液体/气体的第二管和排出液体/气体的第三管，方便且有利地实现了对第一滤布和/或滤饼的清洗、加热、除湿、干燥、反应、杀菌消毒等操作。

本发明因此具有操作压力高、压滤速度快、滤饼含液量低以及结构可靠和便于自动化操作等优点，尤其适合对胶体或类似胶体等难过滤体系(例如活性污泥、果胶等)的压滤。

在本文中所用的术语具有其在本领域内公知的含义，然而为清楚起见，仍然给出以下定义。

术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

“基本”或“基本上”并不排除“完全”的意思。如一个成分“基本上不含”Y，也可以是完全不含有Y。在限定具体数值的情况下，是指该具体数值具有以该具体数值为基础的上下浮动的范围，浮动范围可以是该具体数值的+/-5％，+/-4％，+/-3％，+/-2％，+/-1％，+/-0.5％，+/-0.2％，+/-0.1％，+/-0.05％，+/-0.01％等。如果需要，“基本”或“基本上”可以以上浮动范围代替或从本发明定义中删除。“含有”既包括提到的因素，也允许包括附加的、不确定的因素。“大约”、“约”、“左右”在限定具体数值的情况下，是指该具体数值具有以该具体数值为基础的上下浮动的范围，浮动范围可以是该具体数值的+/-5％，+/-4％，+/-3％，+/-2％，+/-1％，+/-0.5％，+/-0.2％，+/-0.1％，+/-0.05％，+/-0.01％等。

附图说明

图1为根据本发明一个实施方式的压滤组件的立体结构的剖面示意图；

图2为根据图1所示的压滤组件的立体结构的爆炸图；

图3为根据图1所示的压滤组件的第二通道板的局部立体结构示意图，其中(a)为多孔面，(b)为沟槽面；

图4为包括图1所示压滤组件的压滤部的第一状态的剖面图；

图5为包括图1所示压滤组件的压滤部的第二状态的剖面图；

图6为包括图1所示压滤组件的压滤部的第三状态的剖面图；

图7为包括图1所示压滤组件的压滤部的立体结构示意图；

图中各标记的含义如下：1-底部单元，14-底板；2-中部单元；21-基板，22-通孔区，221-第一通道板，23-活塞壁，231-密封环，24-活塞顶板，241-第二通道板，2411-多孔面，2412-沟槽面，2413-通孔，2414-凸部，242-第一滤布；25-弹性垫，26-活塞套，261-密封垫，271-第一管，272-第二管，273-第三管，274-第四管，281-第一销孔；282-第二销孔；291-集液腔，292-压滤腔；5-第二滤布；7-顶部单元，71-顶板；81-第一连接销，82-第二连接销；9-滤饼。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的一些实施方式进行进一步的介绍，但并非意欲限制本发明的保护范围。

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

如图1-7所示，本发明的压滤组件包括基板21，基板21的中部设有由贯通基板21的一个或多个通孔构成的通孔区22，在基板21的底面上设有环绕所述通孔区22的向下延伸的活塞壁23，在活塞壁23的底端设有活塞顶板24，活塞顶板24上设有第二通道板241使得第二通道板241的沟槽面2412与活塞顶板24的下表面贴合以形成允许流体在活塞顶板24的下表面上各处流动的相互连通的沟槽，第二通道板241的多孔面2412上设有第一滤布242，活塞顶板24上设有第二管272和第四管274，第二管272的一端与所述沟槽流体连通而另一端向上延伸穿出活塞壁23用于从外部向所述沟槽中导入流体，第四管274的一端与所述沟槽流体连通而另一端向上延伸穿出活塞壁23用于将所述沟槽中的流体排出到外部，环绕所述活塞壁23的外表面套接有活塞套26使得由所述活塞壁23、活塞顶板24、第二通道板241和第一滤布242构成的活塞可在活塞套26中上下运动，由所述通孔区22的下表面、活塞壁23的内表面和活塞顶板24的上表面限定的空间形成集液腔291用于收集从通孔区22进入其中的流体(例如滤出液、清洗液、气体等)，集液腔291中设有第三管273，第三管272的一端与集液腔291流体连通而另一端穿出活塞壁23用于将集液腔291中的流体排出到外部，由所述第一滤布242的下表面、活塞套26的内表面和紧邻的另一压滤组件的通孔区限定的空间形成压滤腔292，压滤腔292中设有第一管271，第一管271的一端与压滤腔292流体连通而另一端向上延伸依次穿过第一滤布242、第二通道板241、活塞顶板24和活塞壁23用于从外部向所述压滤腔292中导入待过滤的浆液。

在一些情况下，第二通道板241的多孔面2411上设有多个贯穿第二通道板241的通孔2413，而其沟槽面2412上环绕各个通孔2413设有多个凸部2414以便在沟槽面2412上形成相互交叉且连通的多个沟槽，使得从多孔面2411通过通孔2413到达沟槽面2412的流体能够沿多个沟槽遍布整个沟槽面2412。在一些情况下，通孔2413和/或凸部2414可以具有圆形截面、正方形截面，或其他任意合适的截面，例如三角形、矩形等多边形截面或者其他异形截面。在一些情况下，各个通孔2413和/或凸部2414形成矩形阵列、三角形阵列、环形阵列等任意合适的排列形式。

在一些情况下，所述通孔区22的上表面还设有第一通道板221，第一通道板221具有第二通道板241相同或类似的多孔面和沟槽面，第一通道板221的沟槽面与通孔区22的上表面贴合以形成允许流体在通孔区22的上表面上各处流动的相互连通的沟槽，而第一通道板221的多孔面与第二滤布5贴合，由此减小流体(例如滤出液、清洗液、气体等)透过第二滤布5、第一通道板221和通孔区22的阻力和/或防止滤饼9堵塞第二滤布5、第一通道板221和通孔区22。

在一些情况下，第一通道板241和第二通道板242可以由任意合适的材质制造，例如钢材、铜材、铝材、高分子材料、工程塑料等，并且可任选地进行电镀、涂装等表面处理。

在一些情况下，活塞套26通过可伸缩的弹性垫25连接于基板21的下表面，使得基板21上移时能牵动活塞套26向上移动，并且在基板21下移时允许上述活塞在活塞套26中向下移动。弹性垫25可以是任意合适的形式，例如橡胶垫、弹簧、液压杆等。

在一些情况下，活塞套26的下表面设有密封垫261，当活塞套26落于第二滤布5上时在活塞套26和第二滤布5之间形成密封以避免压滤腔292中的浆料漏出。

在一些情况下，活塞壁23的下端外表面上设有密封环231，使得活塞壁23与活塞套26之间形成密封，以此避免压滤腔292中的浆料漏出。

根据本发明，如图4-7所示的压滤部包括从下往上依次叠置的底部单元1、一个或更多个作为中部单元2的上述压滤组件、顶部单元7以及设置在以上各个单元之间的第二滤布5，其中底部单元1除了将活塞顶板24改为底板14以及未设置活塞套26、压滤腔291、第一管271、第二管272和第四管274之外与中部单元2的结构基本相同，顶部单元7除了将未设置通孔区22的基板21改为顶部71外与中部单元2的结构基本相同，第二滤布5的下表面紧贴并覆盖在下单元的通孔区22(优选第一通道板221的上表面)，并且当第二滤布5的上表面紧贴并覆盖在上单元的活塞套26的下端(优选密封垫261的下表面)时参与限定压滤腔292。

在一些情况下，上下相邻的两个单元之间采用连接部以在竖向上可伸缩的方式相互连接，其中在其缩短过程中允许活塞相对入活塞套26运动而压缩压滤腔292从而对压滤腔292中的待过滤浆料进行压滤操作，而在其伸长过程中允许在上单元的活塞套26离开第二滤布5，使得第二滤布5能够平移以将在压滤操作过程中于第二滤布5上形成的滤饼9移出压滤部，例如移至滤饼收集槽(未示出)中。所述连接部可以是任意合适的形式，例如铰链、连接销、链条、杠杆、齿条、吊绳等。例如，所述连接部可是在中间单元2的基板21的四角处的第一销孔281和第二销孔282中分别设置的第一连接销81和第二连接销82，其中当在该单元上方的单元向上移动时第一连接销81同时上移直至第一连接销81的下端勾住该单元并带动该单元上移，并且当该单元上移时第二连接销82同时上移直至该单元下方的单元被第二连接销82的下端勾住并随之上移。

根据本发明的压滤机，包括上述压滤部和对其施加压力的加压机构(未示出)，其中加压机构的上压板和下压板分别与顶板71和底板14连接，当上压板和下压板分别或同时移动而相互接近时带动顶板71和/或底板14移动使得各个单元的活塞相对活塞套26运动而压缩压滤腔292，从而对压滤腔292中的待过滤浆料进行压滤操作，而当上压板和下压板分别或同时移动而相互离开时带动顶板71和/或底板14移动使得在上单元的活塞套26离开第二滤布5，从而第二滤布5能够平移以将在压滤操作过程中于第二滤布5上形成的滤饼9移出压滤部，例如移至滤饼收集槽(未示出)中。所述加压机构可以是液压机，例如能够产生80吨、100吨、300吨、1000吨甚至更大压力的液压机，也可以是螺杆等加压机构。

根据本发明，采用包括上述压滤部的压滤机的压滤方法包括以下步骤：

S100，移动压滤部中上下相邻的两个单元之一或二者，使得在上单元的活塞套26与覆盖于在下单元的通孔区22上的第二滤布5以密封的形式接触从而封闭在上单元的压滤腔292，也即使得压滤部处于等待或进行浆料导入操作的第一状态；

S200，在第一状态下，通过在上单元的第一管271将待过滤的浆料导入压滤腔292后关闭第一管271；

S300，在步骤S200完成后，移动在上单元和在下单元之一或二者，使得在上单元的活塞相对活塞套26运动以压缩在上单元的压滤腔292，从而将所述浆料中的液体透过第二滤布5和在下单元的通孔区22而进入在下单元的集液腔291和/或透过在上单元的第一滤布242而进入在上单元的第二通道板241与活塞顶板24之间的沟槽，并且在第二滤布5与在上单元的第一滤布242之间(也即在压滤腔292中)形成滤饼9，也即使得压滤部处于进行或完成压滤操作的第二状态；

S400，在步骤S300完成后，移动在上单元和在下单元之一或二者，使得在上单元的活塞套26离开第二滤布5，也即使得压滤部处于等待或进行出料操作的第三状态。

在一些情况下，上述压滤方法还包括以下步骤：

S350，在步骤S400之前，在第二状态下，通过在上单元的第二管272、在上单元的第二通道板241与活塞顶板24之间的沟槽和在上单元的第一滤布241向压滤腔292中导入液体或气体，以便在压滤腔292中使得导入的液体或气体与滤饼9接触，从而对滤饼9进行处理操作(例如清洗、加热、除湿、干燥、反应、杀菌消毒等操作)，所述液体或气体可以是任意合适的液体或气体，例如水、空气等；特别地，在对活性污泥进行压滤时，采用水对滤饼9进行清洗操作，和/或采用热空气对滤饼9进行除湿或干燥处理，和/或采用杀菌剂对滤饼9进行杀菌消毒操作。

在一些情况下，上述压滤方法还包括以下步骤：

S150，在步骤S200之前，在第一状态下，通过在上单元的第二管272向在上单元的第二通道板241与活塞顶板24之间的沟槽导入液体或气体，使得在上单元的第二通道板241和第一滤布242与导入的液体或气体接触，从而对在上单元的第二通道板241和第一滤布242进行处理操作(例如清洗、加热、除湿、反应等操作)，所述液体或气体可以是任意合适的液体或气体，例如水、空气等；特别地，在对活性污泥进行压滤时，采用水对第二通道板241和第一滤布242进行清洗操作。

在一些情况下，上述压滤方法还包括以下步骤：

S500，在第三状态下，移动第二滤布5以将第二滤布5上的滤饼9排出。

在一些情况下，上述压滤方法还包括以下步骤：

S600，通过在下单元的第三管273将集液腔291中的液体或气体排出。

在一些情况下，上述压滤方法还包括以下步骤：

S700，通过在上单元的第四管274将在上单元的第二通道板241与活塞顶板24之间的沟槽中的液体或气体排出。

在本发明的压滤组件、压滤部、压滤机和压滤方法中，基板21、活塞壁23、活塞顶板24和活塞套26等受压部件可采用高强度的刚性材料制造，并可根据需要增加尺寸以进一步增加强度，避免了现有技术中耐压性能有限的弹性隔膜部件的使用，因此可实现高压甚至超高压(例如2MPa、5MPa、10MPa、30MPa甚至50MPa以上的压力)压滤，这对胶体或类似胶体等难过滤体系(例如活性污泥、果胶等)的压滤是特别有利的。

此外，本发明还通过设置在压滤腔292上方的第二通道板241和第一滤布242和设置在压滤腔292下方的第二滤布5，实现了从压滤腔292上下两面同时排出滤液，加快了压滤速度，提高了对滤饼的压滤程度，有利于得到含液量更低的滤饼。这对活性污泥的压滤处理尤其有利。

再者，本发明还通过设置第二通道板241、用于导入液体/气体的第二管272和排出液体/气体的第三管273，方便且有利地实现了对第一滤布242和/或滤饼9的处理操作(例如清洗、加热、除湿、干燥、反应、杀菌消毒等操作)。

本发明因此具有操作压力高、压滤速度快、滤饼含液量低以及结构可靠和便于自动化操作等优点，尤其适合对胶体或类似胶体等难过滤体系(例如活性污泥、果胶等)的压滤。

上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本申请中的实施例及实施例中的特征在不冲突的情况下，可以相互任意组合。本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。

以上通过举例说明的方式描述了本发明。但是，应当理解，本发明绝不仅仅限于这些具体实施方式。普通技术人员可以对本发明进行各种修改或变动，而这些修改和变动都属于本发明的保护范围。