一種汙泥深度脫水設備及方法與流程
2023-06-07 09:09:26
本發明涉及汙泥脫水技術領域，特別涉及一種汙泥深度脫水設備及方法。
背景技術：
「汙泥的資源化」是利用汙泥中的各種有效成分，開發具有附加值的功能化產品。在各種汙泥資源化利用技術中，其中汙泥脫水是共性技術，在汙泥脫水過過程中，脫水設備的選擇是汙泥脫水生產的關鍵。現有生產主要採用的汙泥脫水設備主要有：利用壓濾方式的板框脫水機、廂式脫水機，帶式壓濾機，離心脫水機。
其中，板框脫水機和廂式脫水機對汙泥的適應性強，構造簡單，過濾面積大而佔地小，過濾壓力高，便於用耐腐蝕材料製造，操作靈活，過濾面積可根據生產任務調節，但其主要缺點是間歇操作，勞動強度大，生產效率低。
離心脫水機的優點是設備小、效率高、分離能力強、操作條件好(密封、無氣味)，但其缺點是製造工藝要求高、設備易磨損、對汙泥的預處理要求高，所以工藝複雜，處理成本較高。
帶式壓濾機由於連續生產、動力消耗低的優點，成為汙泥脫水採用相對較多的設備，但在實際應用中，存在壓濾壓力較低、壓濾幹度低的明顯缺陷，難以滿足現時對汙泥脫水的要求。
汙泥脫水處理是降低汙泥後續處理成本的一個不可忽視的環節。如汙泥在汙泥填埋、農用處理時，汙泥脫水可大大地減少汙泥的堆積場地、節約運輸過程中發生的費用；如若對汙泥進行焚燒處理時，汙泥脫水可大幅度減少助燃能耗或乾燥用能量。
因此，如何保證足夠高的壓濾壓力，較長的壓濾時間，從而提高汙泥幹度，對汙泥的資源化處理具有重要的意義。
技術實現要素：
本發明的目的在於克服現有技術的不足，提供一種投資成本較低、可實現汙泥連續化生產處理的汙泥深度脫水設備。
本發明的另一目的在於提供一種通過上述設備實現的汙泥深度脫水方法。
本發明的技術方案為：一種汙泥深度脫水設備，包括相連接的濾網脫水裝置和梯級深度脫水機，濾網脫水裝置的汙泥出口通過閥門與梯級深度脫水機連接；濾網脫水裝置包括錐形筒和預脫水濾網，預脫水濾網置於錐形筒內，預脫水濾網與錐形筒之間形成過濾空間，錐形筒的側面設有排水口，錐形筒的底部設有汙泥出口。其中，濾網脫水裝置實現對汙泥物料的預脫水，梯級深度脫水機實現對汙泥物料進一步的深度脫水。在一般的汙泥處理工藝中，原始汙泥物料的含水率約為95～98％，經過濾網脫水裝置進行預脫水後，其含水率下降至90％左右，再經過梯級深度脫水機進行深度脫水後，可得到較低含水率的汙泥物料，對同一類汙泥進行處理時，與現有帶式脫水機相比，其壓濾幹度可提高20～50％。
所述預脫水濾網呈錐形狀，且平行置於錐形筒內，過濾空間的徑向截面呈圓環狀。
所述預脫水濾網通過支撐架固定於錐形筒內，預脫水濾網頂部和錐形筒頂部均為封閉結構，預脫水濾網內的空間通過管道外接汙泥進漿泵。
其中，過濾空間的主要作用是使濾網與錐形筒之間形成一個過渡空間，供汙泥物料中的水分經過，而汙泥物料進行預脫水的壓力來源於預脫水濾網外接的汙泥進漿泵的泵壓和汙泥出口處的閥門開度，通過調節閥門的開度，可以將汙泥進漿泵施加的壓力大部分轉化為汙泥物料對濾網的壓力(壓強範圍與汙泥進漿泵的壓強範圍相關，一般為2-8kgf/cm2)，汙泥體積減小且其中水分經濾網流至過濾空間中，再經排水口排出。
所述梯級深度脫水機包括布料器、上履帶、下履帶、上濾網和下濾網，上濾網內側設有上履帶，下濾網內側設有下履帶，下濾網水平設置，上濾網傾斜設於下濾網上方，沿汙泥的輸送方向，上濾網與下濾網之間的距離逐漸變小，上濾網與下濾網之間形成楔形脫水區域；上濾網的長度小於下濾網，布料器和上濾網分別位於下濾網的兩端。其中，布料器可採用與現有壓濾機相同結構的布料器。梯級深度脫水機的工作原理為：汙泥物料隨著下履帶及下濾網的移動進入楔形脫水區域，汙泥物料所受壓力逐漸增大，汙泥體積不斷減小；而上濾網與下濾網之間的夾角大小取決於汙泥物料的脫水速度，脫水速度快，角度越大，該角度可在2～15°之間設定(通過角度調節機構進行調整設定即可)，楔形脫水區的長度依據汙泥物料的種類及汙泥物料的脫水時間來設計，長度可在2～6米之間選擇設計。
作為一種優選方案，所述上濾網和下濾網之間還設有角度調節機構，上濾網和下濾網之間的夾角為2～15°。角度調節機構的具體結構與現有壓濾機中所採用的角度調節機構結構相同。
所述楔形脫水區域的長度為2～6m。
作為一種優選方案，所述下濾網與下履帶的接觸面兩側邊沿還分別設有至少一個密封件，下濾網的中部呈凹槽結構，來自布料器的汙泥物料位於凹槽內。其中，上濾網與下濾網之間的空間為楔形脫水區域，密封件的設置使下濾網中部形成凹槽，凹槽位於楔形脫水區域內，汙泥物料位於凹槽中，汙泥物料進入一個間隙持續變小的楔形脫水區域，由於兩側被密封而無法產生跑泥現象，而運動前方的汙泥物料由於被壓的更密實，汙泥物料也無法往前跑，並且汙泥物料隨著下履帶的運行源源不斷地往前移動，在楔形脫水區域內的汙泥物料也無法往後跑，使汙泥物料在一個封閉區域內被壓濾，即所謂的封閉壓縮。
進一步地，所述下濾網與下履帶的接觸面兩側邊沿上，每側設有三個密封件，各密封件為套於下履帶上的O型密封圈；在同一側上，相鄰的兩個密封件之間留有間隙，上濾網和下濾網對汙泥物料進行壓縮時，密封件伸展，且相鄰兩個密封件之間緊密相接。即密封件安裝時，相鄰兩個密封件之間的距離，以密封件最大變形後密封件緊密相接為準，密封件高度控制在8-15mm。
通過上述設備可實現一種汙泥深度脫水方法，包括以下步驟：
(1)預脫水：在汙泥物料中混入調質劑後，將汙泥物料送入濾網脫水裝置進行預脫水，預脫水產生的水分從錐形筒側面的排水口排出，預脫水後的汙泥物料由汙泥出口送入梯級深度脫水機的布料器中；
(2)深度脫水：布料器將經過預脫水的汙泥物料分布至下濾網上，下履帶帶動下濾網進行運動，將汙泥物料送至楔形脫水區域，同時，上履帶帶動上濾網進行運動，隨著上濾網與下濾網之間的距離逐漸變小，汙泥物料在楔形脫水區域內逐漸被壓縮脫水，產生的水分從下濾網滲出。
其中，所述步驟(2)中，汙泥物料在楔形脫水區域內逐漸被壓縮脫水的過程中，當水分滲出的速度小於上濾網與下濾網之間距離變小的速度時，汙泥物料所受的壓力會逐漸增大，汙泥物料中的水分滲出的速度也會逐漸增大，此時汙泥物料所受的壓力呈現梯級變化；當水分滲出的速度大於上濾網與下濾網之間距離變小的速度時，則需要調高上濾網和下濾網的運行速度，使水分滲出的速度小於上濾網與下濾網之間距離變小的速度。
本發明相對於現有技術，具有以下有益效果：
本汙泥深度脫水設備是在現有高壓平面帶式壓濾機的結構基礎上進行改進的，通過設置兩級脫水裝置，實現汙泥脫水過程的可連續化操作，其設備結構簡單、佔地面積小、投資成本低；同時，汙泥物料經過兩級深度脫水後，其脫水效果明顯得到改善，與現有帶式脫水機相比，其壓濾幹度可提高20～50％。
本汙泥深度脫水設備由於具有較高的壓濾壓力，並實現了連續化兩級脫水，其能耗低，與現有帶式脫水機相比，其耗電量可節約10～40％。
本汙泥深度脫水設備通過在下濾網底部設置密封件，使下濾網與上濾網之間形成封閉式的楔形脫水區域，有效克服了現有壓濾機容易產生跑泥、漏泥等現象的缺陷，提高脫水效果，同時還適應多種類汙泥的脫水處理，有利於帶式脫水機的推廣和應用。
附圖說明
圖1為本汙泥深度脫水設備的結構示意圖。
圖2為實施例1中，汙泥物料在楔形脫水區域中進行深度脫水的原理示意圖。
圖3為實施例2中，汙泥物料在楔形脫水區域中進行深度脫水的原理示意圖。
圖4為圖3的A-A截面視圖。
圖5為圖3的B-B截面視圖。
上述各圖中，1為布料器，2為上履帶，3為角度調節機構，4為上濾網，5為下濾網，6為下履帶，7為密封件，8為汙泥物料，9為錐形筒，10為預脫水濾網，11為支撐架，12為排水口，13為汙泥出口，14為閥門，15為楔形脫水區域出口。
具體實施方式
下面結合實施例，對本發明作進一步的詳細說明，但本發明的實施方式不限於此。
實施例1
本實施例一種汙泥深度脫水設備，如圖1所示，包括相連接的濾網脫水裝置和梯級深度脫水機，濾網脫水裝置的汙泥出口通過閥門與梯級深度脫水機連接；濾網脫水裝置包括錐形筒和預脫水濾網，預脫水濾網置於錐形筒內，預脫水濾網與錐形筒之間形成過濾空間，錐形筒的側面設有排水口，錐形筒的底部設有汙泥出口。其中，濾網脫水裝置實現對汙泥物料的預脫水，梯級深度脫水機實現對汙泥物料進一步的深度脫水。由試驗顯示，在一般的汙泥處理工藝中，原始汙泥物料的含水率約為95～98％，經過濾網脫水裝置進行預脫水後，其含水率下降至90％左右，再經過梯級深度脫水機進行深度脫水後，可得到較低含水率的汙泥物料，對同一類汙泥進行處理時，與現有帶式脫水機相比，其壓濾幹度可提高20～50％。
其中，預脫水濾網呈錐形狀，且平行置於錐形筒內，過濾空間的徑向截面呈圓環狀。預脫水濾網通過支撐架固定於錐形筒內，預脫水濾網頂部和錐形筒頂部均為封閉結構，預脫水濾網內的空間通過管道外接汙泥進漿泵。過濾空間的主要作用是使濾網與錐形筒之間形成一個過渡空間，供汙泥物料中的水分經過，而汙泥物料進行預脫水的壓力來源於預脫水濾網外接的汙泥進漿泵泵壓和汙泥出口處的閥門開度，通過調節閥門的開度，可以將汙泥進漿泵施加的壓力大部分轉化為汙泥物料對濾網的壓力(壓強範圍與汙泥進漿泵的壓力範圍相關，一般為2-8kgf/cm2)，汙泥體積減小且其中水分經濾網流至過濾空間中，再經排水口排出。
如圖1或圖2所示，梯級深度脫水機包括布料器、上履帶、下履帶、上濾網和下濾網，上濾網內側設有上履帶，下濾網內側設有下履帶，下濾網水平設置，上濾網傾斜設於下濾網上方(如圖2所示，圖1中未示出該傾斜狀態)，沿汙泥的輸送方向，上濾網與下濾網之間的距離逐漸變小，上濾網與下濾網之間形成楔形脫水區域；上濾網的長度小於下濾網，布料器和上濾網分別位於下濾網的兩端。其中，布料器可採用與現有壓濾機相同結構的布料器。梯級深度脫水機的工作原理為：汙泥物料隨著下履帶及下濾網的移動進入楔形脫水區域，汙泥物料所受壓力逐漸增大，汙泥體積不斷減小；而上濾網與下濾網之間的夾角大小取決於汙泥物料的脫水速度，脫水速度快，角度越大，該角度可在2～15°之間設定(通過角度調節機構進行調整設定即可)，楔形脫水區的長度依據汙泥物料的種類及汙泥物料的脫水時間來設計，長度可在2～6米之間選擇設計。
為了方便調節，上濾網和下濾網之間還設有角度調節機構，上濾網和下濾網之間的夾角為2～15°。角度調節機構的具體結構與現有壓濾機中所採用的角度調節機構結構相同。楔形脫水區域的長度為2～6m。
通過上述設備可實現一種汙泥深度脫水方法，包括以下步驟：
(1)預脫水：在汙泥物料中混入調質劑後，將汙泥物料送入濾網脫水裝置進行預脫水，預脫水產生的水分從錐形筒側面的排水口排出，預脫水後的汙泥物料由汙泥出口送入梯級深度脫水機的布料器中；
(2)深度脫水：布料器將經過預脫水的汙泥物料分布至下濾網上，下履帶帶動下濾網進行運動，將汙泥物料送至楔形脫水區域，同時，上履帶帶動上濾網進行運動，隨著上濾網與下濾網之間的距離逐漸變小，汙泥物料在楔形脫水區域內逐漸被壓縮脫水，產生的水分從下濾網滲出；
其中，汙泥物料在楔形脫水區域內逐漸被壓縮脫水的過程中，當水分滲出的速度小於上濾網與下濾網之間距離變小的速度時，汙泥物料所受的壓力會逐漸增大，汙泥物料中的水分滲出的速度也會逐漸增大，此時汙泥物料所受的壓力呈現梯級變化；當水分滲出的速度大於上濾網與下濾網之間距離變小的速度時，則需要調高上濾網和下濾網的運行速度，使水分滲出的速度小於上濾網與下濾網之間距離變小的速度。
實施例2
本實施例一種汙泥深度脫水設備，與實施例1相比較，可進一步防止出現跑泥、漏泥等現象，其結構上的具體不同之處在於：
下濾網與下履帶的接觸面兩側邊沿還分別設有密封件，下濾網的中部呈凹槽結構，來自布料器的汙泥物料位於凹槽內。其中，上濾網與下濾網之間的空間為楔形脫水區域，密封件的設置使下濾網中部形成凹槽，凹槽位於楔形脫水區域內，汙泥物料位於凹槽中，汙泥物料進入一個間隙持續變小的楔形脫水區域，由於兩側被密封而無法產生跑泥現象，而運動前方的汙泥物料由於被壓的更密實，汙泥物料也無法往前跑，並且汙泥物料隨著下履帶的運行源源不斷地往前移動，在楔形脫水區域內的汙泥物料也無法往後跑，使汙泥物料在一個封閉區域內被壓濾，即所謂的封閉壓縮。
如圖3至圖5所示，下濾網與下履帶的接觸面兩側邊沿上，每側設有三個密封件，各密封件為套於下履帶上的O型密封圈；在同一側上，相鄰的兩個密封件之間留有間隙(如圖5所示)，上濾網和下濾網對汙泥物料進行壓縮時，密封件伸展，且相鄰兩個密封件之間緊密相接(如圖4所示)。即密封件安裝時，相鄰兩個密封件之間的距離，以密封件最大變形後密封件緊密相接為準，密封件高度控制在8-15mm。上濾網與下濾網之間的區域為楔形脫水區域，密封件的高度為一般為楔形脫水區域出口高度的1.5～2倍。本實施例中，各密封件的高度為10mm，楔形脫水區域出口的高度為5mm。
如上所述，便可較好地實現本發明，上述實施例僅為本發明的較佳實施例，並非用來限定本發明的實施範圍；即凡依本發明內容所作的均等變化與修飾，都為本發明權利要求所要求保護的範圍所涵蓋。