專利名稱：脫水方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種脫水方法以及該方法中使用的一種濾帶。
飲用水和和污水的凈化過程以及港口、運(yùn)河和下水道等排水溝的疏浚中都會(huì)產(chǎn)生巨量的污泥，而且，其量越來越大，目前，任何一個(gè)工業(yè)化國家都存在處理這些污泥的問題。某些污泥可用作肥料或回填土，或進(jìn)行煅燒，但絕大部分污泥，因其本身所具有的污染性質(zhì)，都必須倒掉，尤其是那些已不再從事大規(guī)模工業(yè)活動(dòng)的地區(qū)，更是如此。由于污泥處理價(jià)格的上升，因此，很有必要降低污泥的重量和體積，以便降低傾倒和運(yùn)輸污泥的成本。
污泥中固體物的含量一般都很低〔10wt.％以下，其余為水〕，因此，通過減少水的含量來降低污泥的重量和體積是很有意義的。傳統(tǒng)的重力技術(shù)，例如沉降法或浮選法，其速度慢，而且最高的固體物含量只能達(dá)到12wt.％左右。比較新的方法包括箱式壓濾法、金屬絲濾帶擠壓法和離心分離技術(shù)。前一種方法需要加入大量的絮凝劑，而后兩種方法又因污泥在脫水區(qū)的停留時(shí)間比較短而有一定的局限性。所有這些技術(shù)特別不適用于膠質(zhì)含量較高的細(xì)污泥，在這種過程中，如果不采用很細(xì)的過濾介質(zhì)，就不能將很大部分固體顆粒過濾出來，因此會(huì)降低污泥床的滲透性，致使處理這種類型的污泥時(shí)，其最高固體物含量只能達(dá)到15wt％左右。
DE 124509中曾描述過采用電滲透法來脫水的技術(shù)。物料是分散在一種帶有電荷表面的極性溶液中。因此，由于相反極性離子靜電引力的緣故，鄰近電荷表面的電解質(zhì)便帶有凈過量的反電荷。在電荷表面區(qū)便形成一種所謂的雙擴(kuò)散電子層(diffuse double layer)，因此，一些離子便牢固地與上述表面結(jié)合在一起，然后又從該液體高濃度表面區(qū)的顆粒擴(kuò)散進(jìn)入濃度較低的主體內(nèi)部的傾向性所引起的平衡態(tài)脫離，這樣，便形成了離子的濃度梯度，這個(gè)梯度從帶電表面開始迅速下降。為了使這些牢固地結(jié)合在一起的離子重新流動(dòng)起來，需要施加一種電勢，即所謂ξ電勢。讓污泥的基質(zhì)保持在兩個(gè)電極之間，在施加了其值至少相當(dāng)于ξ電勢的電場時(shí)，陰極上的脫水速率就會(huì)加快，因?yàn)檫@時(shí)的離子可以自由地進(jìn)出分散相。
機(jī)械脫水技術(shù)的效率取決于被脫水介質(zhì)的滲透性，因?yàn)樗┘拥牧Α步饘俳z濾帶或箱式壓濾過程的壓力，離析器離心分離時(shí)的重力加速作用〕會(huì)直接擠壓物料顆粒床。因此，該床層的孔隙率就會(huì)減少，這樣，從床層中流出的水也就減少了。對電滲透技術(shù)來說，液體的流量與床層的孔隙率無關(guān)。在這種技術(shù)中，上述分散相的電導(dǎo)率才是最關(guān)鍵的因素，因此，床層的孔隙率低并不會(huì)降低脫水效率。如果橫穿污泥床施加一個(gè)電勢差，就可縮短機(jī)械技術(shù)的脫水時(shí)間，縮短脫水時(shí)間的結(jié)果是凈節(jié)能。
本發(fā)明的目的是提供一種更加有效的污泥脫水方法，以便提高最終產(chǎn)物中的固體物含量。
按照本發(fā)明的第一方面內(nèi)容，提供了一種脫水方法，在該方法中，包含水和其它物質(zhì)的產(chǎn)物要受到濾帶的機(jī)械擠壓力和電滲透作用，上述濾帶至少包含一部分電導(dǎo)材料。
該濾帶也可以全部包含電導(dǎo)材料。
同時(shí)，由于提供了有效的污泥脫水手段，該方法可有效地用于造紙機(jī)的紙張脫水。
機(jī)械技術(shù)和電滲透技術(shù)最好同時(shí)使用。
將機(jī)械脫水技術(shù)與電滲透技術(shù)結(jié)合起來使用可加快脫水過程，降低能耗，所得到的固體物含量比單獨(dú)使用電滲法或機(jī)械法高。
本發(fā)明的方法特別適用于水凈化裝置、金屬加工、電鍍設(shè)備以及工廠化農(nóng)場中所產(chǎn)生的污泥和淤漿的脫水。
為了提高膠質(zhì)細(xì)污泥的顆粒度，優(yōu)選的是加入調(diào)理〔絮凝〕劑來抵銷離子電荷，使細(xì)小的顆粒凝結(jié)在一起，從而消除靜電的排斥力。這些絮凝劑一般都是含帶電基團(tuán)的高分子非水溶性合成聚合物。特別優(yōu)選的是SUPERFLOC A-130〔商標(biāo)〕，一種陰離子的聚丙烯酸酰胺，其分子量為6,000,000～8,000,000或SYNTHOFLOC 8022 H-PWG〔商標(biāo)〕。也可以用陽離子的高分子電解質(zhì)。由于加入絮凝劑將會(huì)提高表面電荷，所以也就提高了ξ電勢，但其加入量不能過大。優(yōu)選的是每公噸污泥加4kg左右的絮凝劑。
施加的電勢差優(yōu)選的是不大于30V，其電流優(yōu)選的是不大于±120A。
按照本發(fā)明的第二方面內(nèi)容，提出了脫水方法中使用的一種濾帶，該方法中，含水和其它物質(zhì)的產(chǎn)物要受到機(jī)械擠壓力和電滲透的作用，其中所述濾帶由非電導(dǎo)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)與電導(dǎo)材料結(jié)合組成。
用于脫水方法的濾帶，優(yōu)選的是包含聚酯和/或聚酰胺旋管。任何電導(dǎo)材料都可插進(jìn)該濾帶的基礎(chǔ)材料中和/或插在其上面。電導(dǎo)材料優(yōu)選的是至少包含一種帶子或編織線。優(yōu)選的材料包含鋼、銅或碳，這些材料最好是伸展在整條濾帶上。電導(dǎo)性紡織纖維，特別是鍍錫的銅纖維，也可以用來固定在上述織物的一側(cè)或兩側(cè)，優(yōu)選的是用針縫上去，以確保能與該插入物相接觸。
基礎(chǔ)材料可以是一種織物，理想的是一種編織物、EP 0285376中所描述的那種復(fù)合材料，或EP 0028630中所描述的那種環(huán)形濾帶是更加優(yōu)選的。螺旋纖維包括多重的旋管，這些旋管是用熱塑性單絲鉸接線穿過交錯(cuò)對插的一圈圈相鄰的旋管，將它們緊挨著連接到一起。讓所得到的環(huán)狀結(jié)構(gòu)在適當(dāng)?shù)臏囟认录訜岫ㄐ危v向張力會(huì)使鉸接線發(fā)生變形，并在該結(jié)構(gòu)的平面形成一種卷曲構(gòu)型。
鉸接線是沿濾帶的機(jī)器橫向伸展。電導(dǎo)材料置于每個(gè)旋管中，處于該旋管與相鄰旋管交錯(cuò)對插部分的中間。電導(dǎo)材料優(yōu)選的是包含電導(dǎo)金屬線或帶子，沿機(jī)器的橫向伸展?？捎冕槍㈦妼?dǎo)紡織纖維縫到濾帶的一側(cè)或兩側(cè)。
為了使本發(fā)明的內(nèi)容更容易了解起見，現(xiàn)僅根據(jù)附圖以實(shí)例來描述本發(fā)明的具體實(shí)施方案。


圖1是本發(fā)明方法的示意圖。
圖2是圖1方法中使用的脫水濾帶平面圖；和圖3是圖2濾帶的底視圖。參見圖1，用泵將污泥，諸如凈化裝置中往飲水中加聚氯化鋁時(shí)所產(chǎn)生的那類污泥，送入高分子絮凝劑/污泥混合罐11，進(jìn)行絮凝。經(jīng)過絮凝的污泥直接送上第一級(jí)預(yù)脫水濾帶12，在此，大部分水在重力作用下排出。經(jīng)預(yù)脫水的污泥在進(jìn)入擠壓段14之前，要在另一條濾帶13上進(jìn)行類似的第二級(jí)預(yù)脫水。在此，污泥要在兩條濾帶13，15之間傳送，這兩條濾帶之中至少要有一條是多孔的，并往污泥床上施加越來越過量的力。最后，用刮板將脫水污泥從濾帶上刮下來，而濾帶則在清洗裝置中進(jìn)行清洗。將不銹鋼陰極摻到該回路中的各個(gè)點(diǎn)上。但在擠壓段則不用這種電極。擠壓脫水濾帶包含一種聚酯螺旋形織物，旋管中裝的全都是聚合物紡線，這些紡線已用一種或多種金屬帶或金屬線來替換。金屬帶或金屬線通過刮板16使其帶上電荷，起到陰極的作用，而碳鋼擠壓滾筒則交替地起著陽極和陰極的作用。這些滾筒可任選地涂上涂料。
圖2或圖3示出了圖1中的一條擠壓濾帶。該濾帶包含聚酯單絲材料的多重獨(dú)立旋管16，其側(cè)面相互交錯(cuò)對插著，相鄰的旋管由各自的鉸接線17穿過交錯(cuò)對插的旋管16所形成的縫隙將它們連接在一起。相鄰的旋管16是反向的。鉸接線17變成了卷曲的樣子，每一圈的末端都變了形。當(dāng)織物處于張力的情況下，使其在適合該材料的溫度下加熱，讓其結(jié)構(gòu)定形，這樣，就使該織物具有尺寸穩(wěn)定性。
將兩根導(dǎo)線18插入每個(gè)旋管中，處于該旋管與鄰近旋管交錯(cuò)插接位置的中間。然后，用針將分級(jí)纖維19穿到濾帶的上面，也可任選地穿到其下面。該濾帶為電滲透作用提供了必要的電導(dǎo)元素，同時(shí)，生產(chǎn)比較簡單，又容易請洗。
用上述脫水濾帶來代替?zhèn)鹘y(tǒng)濾帶可降低脫水的總成本；脫每M3水可降低成本大約27％，生產(chǎn)每噸干濾餅可降低成本大約46％。這些下降成本中也考慮到了織物生產(chǎn)所需的附加成本和額外的動(dòng)力消耗；脫水產(chǎn)物傾倒成本的下降和減少了濾帶污染所帶來的效益使總成本降低。
應(yīng)該明白的是，上述實(shí)施方案只是用來進(jìn)行說明而已。對它作多種改進(jìn)和變動(dòng)是可能的。
權(quán)利要求
1.一種脫水方法，其中，使包含水和其它物質(zhì)的產(chǎn)物受到濾帶的機(jī)械擠壓和電滲透作用，該濾帶至少包含一部分電導(dǎo)材料。
2.權(quán)利要求1的脫水方法，其中，該產(chǎn)物連續(xù)受到上述機(jī)械擠壓力和電滲透作用。
3.權(quán)利要求1或2的脫水方法，其中，往產(chǎn)物中加入一種絮凝劑。
4.前面任何一項(xiàng)權(quán)利要求的脫水方法，其中，橫穿濾帶施加了不大于30V的電勢差。
5.前面任何一項(xiàng)權(quán)利要求的脫水方法，其中，不大于±120A的電流流過該濾帶的電導(dǎo)材料。
6.前面任何一項(xiàng)權(quán)利要求的脫水方法，其中，電導(dǎo)材料被插入基礎(chǔ)材料中/或插在基礎(chǔ)材料上。
7.權(quán)利要求7的脫水方法，其中，電導(dǎo)材料包含鋼、銅或碳。
8.權(quán)利要求6或7的脫水方法，其中，至少有一些電導(dǎo)材料由電導(dǎo)紡織纖維組成，該紡織纖維固定在基礎(chǔ)材料的至少一個(gè)面上。
9.前面任何一項(xiàng)權(quán)利要求的脫水方法，其中，至少有一些電導(dǎo)材料呈線形或帶形，這些電導(dǎo)材料沿濾帶的機(jī)器橫向伸展。
10.前面任何一項(xiàng)權(quán)利要求的脫水方法，其中，該濾帶包含一種紡織物、一種復(fù)合織物，或由許多連接在一起的螺旋線組成的帶子。
11.脫水方法中使用的一種濾帶，在該方法中，包含水和其它物質(zhì)的產(chǎn)物要受到機(jī)械擠壓力和電滲透作用，其中，上述濾帶由非電導(dǎo)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)與電導(dǎo)材料結(jié)合組成。
12.權(quán)利要求11的一種濾帶，其中，電導(dǎo)材料被插入基礎(chǔ)材料和/或插在基礎(chǔ)材料上。
13.權(quán)利要求12的一種濾帶，其中的電導(dǎo)材料包含鋼、銅或碳。
14.權(quán)利要求11～13中任何一項(xiàng)權(quán)利要求的濾帶，其中，至少有一些電導(dǎo)材料由電導(dǎo)紡織纖維組成，該紡織纖維固定在織物的至少一個(gè)面上。
15.權(quán)利要求11～14中任何一項(xiàng)權(quán)利要求的濾帶，其中，至少有一些電導(dǎo)材料呈線形或帶形，這些電導(dǎo)材料沿濾帶的機(jī)器橫向伸展。
16.權(quán)利要求11～15中的任何一項(xiàng)權(quán)利要求的濾帶，其中的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)包含一種紡織物、一種復(fù)合織物或由許多連接在一起的螺旋線組成的帶子。
全文摘要
一種脫水方法，在該方法中，包含水和其它物質(zhì)的產(chǎn)物連續(xù)地受到濾帶[12]的機(jī)械擠壓和電滲透作用，該濾帶至少包含一部分電導(dǎo)材料。
文檔編號(hào)B01D35/06GK1159768SQ9519549
公開日1997年9月17日 申請日期1995年9月22日 優(yōu)先權(quán)日1994年10月6日
發(fā)明者A·G·M·添蒂赫 申請人:斯卡帕集團(tuán)有限公司