一種汙泥濃縮脫水幹化一體化處理裝置及其處理方法與流程
2023-11-12 01:55:52
本發明涉及汙泥濃縮及脫水幹化領域，特別涉及一種城市生活汙泥或養殖場、化糞池的汙泥濃縮脫水幹化一體化處理裝置及其處理方法。
背景技術：
目前在汙水處理過程中，均會產生一種副產物——汙泥，汙泥是由水和汙水處理過程所產生的固體沉澱物質，汙泥脫水就是濃縮或消化汙泥脫除水分，轉化為半固態或固態泥塊的一種汙泥處理方法。而節能減排是我國經濟持續發展的基本國策之一，隨著水環境治理和保護力度的加強，汙泥脫水的處理技術也不斷發展。
現有城市生活汙泥或養殖場、化糞池的汙泥濃縮、脫水幹化技術的設備一般有板框式過濾機、疊螺式過濾機、盤式汙泥脫水機、帶式脫水機等，普遍存在以下缺陷：1）脫水後含水率過高，一般處理後其含水率還高達70-80%，達不到脫水汙泥進行填埋或焚燒等終端處理含水率的要求；2）設備製造成本或單位處理量的運行成本過高；3）設備佔地面積和空間過大。
因此，本發明人對此做進一步研究，研發出一種汙泥濃縮脫水幹化一體化處理裝置及其處理方法，本案由此產生。
技術實現要素：
本發明所要解決的技術問題在於提供一種汙泥濃縮脫水幹化一體化處理裝置及其處理方法，以解決現有技術中汙泥處理後含水率高，運行成本大的問題。
為解決上述技術問題，本發明的技術解決方案是：
一種汙泥濃縮脫水幹化一體化處理裝置，包括汙泥濃縮裝置和汙泥深度脫水裝置，汙泥濃縮裝置連接汙泥深度脫水裝置；
所述汙泥濃縮裝置包括楔形濾網和旋轉的第一螺旋軸，所述楔形濾網包括低濃度汙水過濾段、汙泥濃縮段和汙泥擠壓段；低濃度汙水過濾段、汙泥濃縮段和汙泥擠壓段依次連接，變螺距又變直徑的第一螺旋軸包括中心軸、第一橡膠圈和第一螺旋葉片，第一螺旋葉片安裝在中心軸上，第一橡膠圈包圍在第一螺旋葉片和楔形濾網之間；
所述汙泥深度脫水裝置包括螺旋輸送與擠壓一體機和擠壓脫水室，所述螺旋輸送與擠壓一體機包括第二螺旋葉片、輸送殼體和變螺距的第二螺旋軸，第二螺旋葉片安裝在第二螺旋軸上，所述擠壓脫水室包括左過濾板、右過濾板和中間過濾板，左過濾板和右過濾板以中間過濾板為軸，向外張開或向內閉合。
進一步，所述汙泥濃縮裝置還包括進料口、出料口和螺旋軸驅動裝置，所述出料口包括出料壓板、壓縮彈簧、限位套及限位調節螺栓。
進一步，所述汙泥深度脫水裝置還包括驅動裝置和與汙泥濃縮裝置連接的進料鬥，進料鬥與輸送殼體連接，驅動裝置與第二螺旋軸之間通過軸承座相連，所述軸承座包括一對背靠背安裝的圓錐滾子軸承。
進一步，中間過濾板由濾布、中間楔形濾網、濾板體、濾液出口和壓縮空氣進口組成，濾布、中間楔形濾網及濾板體組成一個空心腔體。
進一步，左過濾板由左濾布、左楔形濾網、左外封板和左出液口組成，左濾布、左楔形濾網和左外封板形成一密封的左濾液腔；右過濾板由右濾布、右楔形濾網、右外封板和右出液口組成，右濾布、右楔形濾網和右外封板形成一密封的右濾液腔。
進一步，擠壓脫水室還包括開啟裝置，開啟裝置由開啟油缸或氣缸、左連杆、右連杆、鉸接座組成，左連杆和右連杆分別與左過濾板和右過濾板鉸接，當開啟油缸或氣缸的活塞杆伸出時，左過濾板和右過濾板閉合，當開啟油缸或氣缸的活塞杆縮回時，左過濾板和右過濾板向外張開卸料。
進一步，擠壓脫水室還包括鎖緊裝置，鎖緊裝置由鎖緊油缸或氣缸、鎖緊銷組成，左過濾板上設有左鎖緊耳板孔，右過濾板設有右鎖緊耳板孔，鎖緊油缸或氣缸的活塞杆伸出或縮回時，帶動鎖緊銷插入或退出左鎖緊耳板孔和右鎖緊耳板孔，使左過濾板和右過濾板閉合或張開。
一種汙泥濃縮脫水幹化一體化處理方法，包括以下步驟：
步驟一：一級濃縮脫水：將待處理的汙泥輸送至汙泥濃縮裝置，通過汙泥濃縮裝置的第一螺旋軸對汙泥進行初步的擠壓並帶動汙泥至楔形濾網，汙泥依次通過低濃度汙水過濾段濾掉大部分自由水、汙泥濃縮段濾掉剩餘自由水和汙泥擠壓段濾掉部分內部水，將汙泥顆粒和水分離；
步驟二：二級深度脫水、幹化：經過一級濃縮脫水處理過的汙泥輸送至汙泥深度脫水裝置，經過螺旋輸送與擠壓一體機進行輸送和擠壓至擠壓脫水室，在擠壓脫水室中，當左過濾板和右過濾板閉合時，壓縮空氣吹脫汙泥顆粒的表面吸附水，使汙泥幹化，同時排出濾液，當左過濾板和右過濾板向外張開時，即可得到滿足含水率要求的汙泥。
進一步，在步驟一中：第一螺旋軸的旋轉速度控制在1.5-3.5r/min；
進一步，在步驟二中：螺旋輸送與擠壓一體機的第二螺旋軸的啟動速度在7r/min，當擠壓脫水室填滿汙泥後，開始脫水；隨著壓力增加，第二螺旋軸的旋轉速度逐漸降低，當旋轉速度降低到1.5r/min時，中間過濾板通入壓縮空氣，壓縮空氣吹脫汙泥顆粒的表面吸附水；壓縮空氣壓力為0.7-1Mpa。
採用上述方案後，本發明通過汙泥濃縮裝置的第一螺旋軸不斷輸送汙泥至楔形濾網進行分段過濾，控制過濾的精度，接著再經過汙泥深度脫水裝置的螺旋輸送與擠壓一體機螺旋擠壓和輸送，在擠壓脫水室中擠壓汙泥並深度脫水。本發明具有以下優點：
1、汙泥濃縮裝置實現了具有不同壓力，不同過濾精度的分段過濾設計，使得本發明汙泥的過濾精度能得到很好的控制，除去其絕大部分自由水，可使高含水率的汙水或汙泥濃縮成含水率為80-85%的汙泥，在汙泥深度脫水裝置中的螺旋擠壓、壓縮空氣擠壓、壓縮空氣吹脫作用，使汙泥顆粒的表面水、內部結合水除去，幹化成含水率低於50%的汙泥，具有良好的脫水效果，從而達到填埋場、焚燒站等終端處理所要求的含水率要求；
2、本發明的汙泥濃縮裝置和汙泥深度脫水裝置結構簡單，可連續作業，處理量大，其設備製造或單位處理量的運營成本比現有技術低；
3、本發明採用全機械化處理，轉速低，因而其製造成本低，作業噪音小使用壽命長，而且其使用的裝置結構緊湊，佔地面積和空間較小。
附圖說明
圖1是本發明的汙泥濃縮裝置的結構示意圖；
圖2是本發明的汙泥深度脫水裝置的結構示意圖；
圖3是圖2 A-A方向左過濾板和右過濾板閉合時的剖視圖；
圖4是左過濾板和右過濾板閉合時圖2的右向視圖；
圖5是左過濾板和右過濾板張開時圖2的右向視圖；
圖6是本發明中間過濾板的主視圖；
圖7是圖6的左向視圖；
圖8是本發明中間過濾板的局部放大圖。
具體實施方式
下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步詳述。本發明所揭示的是一種汙泥濃縮脫水幹化一體化處理裝置，如圖1和圖2所示，一種汙泥濃縮脫水幹化一體化處理裝置，包括汙泥濃縮裝置1和汙泥深度脫水裝置2，汙泥濃縮裝置1連接汙泥深度脫水裝置2。
所述汙泥濃縮裝置1包括楔形濾網11和旋轉的第一螺旋軸12，所述楔形濾網11包括低濃度汙水過濾段111、汙泥濃縮段112和汙泥擠壓段113；低濃度汙水過濾段111、汙泥濃縮段112和汙泥擠壓段113依次連接，低濃度汙水過濾段111、汙泥濃縮段112和汙泥擠壓段113是根據過濾過程中，汙泥濃縮裝置的不同壓力設置的，具有不同的過濾精度，在本實施例中，低濃度汙水過濾段111的濾網孔徑為0.5mm，汙泥濃縮段112的濾網孔徑為0.3mm，汙泥擠壓段113的濾網孔徑為0.1mm。
第一螺旋軸12為變螺距、變直徑的軸，目的是為了適應汙泥濃縮後體積減少，保持第一螺旋軸12與楔形濾網11之間的足夠的擠壓力。
第一螺旋軸12包括中心軸121、第一橡膠圈122和第一螺旋葉片123，第一螺旋葉片123安裝在中心軸121上，第一橡膠圈122包圍在第一螺旋葉片123和楔形濾網11之間，不僅可以密封兩個第一螺旋葉片123之間的空間，減少汙液倒流，提高汙泥濃縮裝置的工作效率，而且可以減少第一螺旋葉片123與楔形濾網11因直接接觸導致的磨損，提高汙泥濃縮裝置的使用壽命。
所述汙泥深度脫水裝置2包括螺旋輸送與擠壓一體機21和擠壓脫水室22，螺旋輸送與擠壓一體機21連接擠壓脫水室22，所述螺旋輸送與擠壓一體機21包括第二螺旋葉片214、輸送殼體212、變螺距的第二螺旋軸211。第二螺旋軸211設置成變螺距的目的：排出汙泥中空氣，使進入脫水室的汙泥產生足夠的擠壓力。
所述擠壓脫水室22包括左過濾板221、右過濾板222和中間過濾板223，左過濾板221和右過濾板222以中間過濾板223為軸，可以向外張開或者向內閉合。
進一步，所述汙泥濃縮裝置1還包括進料口13、出料口14和螺旋軸驅動裝置15，所述出料口14包括出料壓板141、壓縮彈簧142、限位套143及限位調節螺栓144。出料口14設置壓縮彈簧142、限位套143及限位調節螺栓144的目的是為了調節汙泥濃縮裝置的壓力，以適應不同種類的汙泥。
進一步，所述汙泥深度脫水裝置2還包括驅動裝置24和與汙泥濃縮裝置1連接的進料鬥23，進料鬥23與輸送殼體212連接，驅動裝置24與第二螺旋軸211之間通過軸承座25相連，所述軸承座25包括一對背靠背安裝的圓錐滾子軸承251、252。第二螺旋軸211為懸臂式安裝，第二螺旋軸211在工作時產生的彎矩和軸向力由一對背靠背安裝的圓錐滾子軸承251、252承受。
進一步，第一螺旋葉片123上具有柔性刮板。第一螺旋葉片123上的柔性刮板同步旋轉，柔性刮板與楔形濾網11直接接觸，刮掉沉積在楔形濾網11的汙泥顆粒，加快過濾速度。
進一步，如圖6、圖7和圖8所示，中間過濾板223由濾布2231、中間楔形濾網2232、濾板體2233、濾液出口2234和壓縮空氣進口2235組成，濾布2231、中間楔形濾網2232及濾板體2233組成一個空心腔體2236。濾布2231起過濾作用，中間楔形濾網2232作為過濾骨架，當一個擠壓作業循環終了時，壓縮空氣通過壓縮空氣進口2235進氣空心腔體2236，使濾布2231向外張開，進一步壓縮汙泥，同時壓縮空氣透過濾布2231，穿過汙泥，吹脫汙泥顆粒的表面吸附水，從而使汙泥幹化。
進一步，如圖3、圖4和圖5所示，左過濾板221由左濾布2211、左楔形濾網2212、左外封板2213和左出液口2215組成，左濾布2211、左楔形濾網2212和左外封板2213形成一密封的左濾液腔2214。右過濾板223與左過濾板221結構對稱，右過濾板223由右濾布2231、右楔形濾網2232、右外封板2233和右出液口2235組成，右濾布2231、右楔形濾網2232和右外封板2233形成一密封的右濾液腔2234。
進一步，擠壓脫水室22還包括開啟裝置224，開啟裝置224由開啟油缸（或氣缸）2241、左連杆2242、右連杆2243、鉸接座2244組成，左連杆2242與左過濾板221鉸接，右連杆2243與右過濾板223鉸接，當開啟油缸（或氣缸）2241的活塞杆伸出時，左過濾板221和右過濾板223閉合，當開啟油缸（或氣缸）2241的活塞杆縮回時，左過濾板221和右過濾板223向外張開卸料。
進一步，擠壓脫水室22還包括鎖緊裝置225，鎖緊裝置225由鎖緊油缸（或氣缸）2251、鎖緊銷2252組成，左過濾板221上設有左鎖緊耳板孔2215，右過濾板223設有右鎖緊耳板孔2235，鎖緊油缸（或氣缸）2251的活塞杆伸出或縮回時，帶動鎖緊銷2252插入或退出左鎖緊耳板孔2215和右鎖緊耳板孔2235，使左過濾板221和右過濾板223閉合或張開。
一種汙泥濃縮脫水幹化一體化處理方法，包括以下步驟：
步驟一：一級濃縮脫水、幹化：將待處理的汙泥輸送至汙泥濃縮裝置1，通過汙泥濃縮裝置1的第一螺旋軸12對汙泥進行初步的擠壓並帶動汙泥至楔形濾網11，汙泥依次通過低濃度汙水過濾段111濾掉大部分自由水、汙泥濃縮段112濾掉剩餘自由水和汙泥擠壓段113濾掉部分內部水，將汙泥顆粒和水分離；
步驟二：二級濃縮脫水、幹化：經過一級濃縮脫水、幹化處理過的汙泥輸送至汙泥深度脫水裝置2，經過螺旋輸送與擠壓一體機21進行輸送和擠壓至擠壓脫水室22，在擠壓脫水室22中，當左過濾板221和右過濾板223閉合時，壓縮空氣吹脫汙泥顆粒的表面吸附水，使汙泥幹化，同時排出濾液，當左過濾板221和右過濾板223向外張開時，即可得到滿足含水率要求的汙泥。
進一步，在步驟一中：第一螺旋軸12的旋轉速度控制在1.5-3.5r/min；
進一步，在步驟二中：螺旋輸送與擠壓一體機21的第二螺旋軸211的啟動速度在7r/min，當擠壓脫水室2填滿汙泥後，開始脫水；隨著壓力增加，第二螺旋軸211的旋轉速度逐漸降低，當旋轉速度降低到1.5r/min時，中間過濾板223通入壓縮空氣，壓縮空氣吹脫汙泥顆粒的表面吸附水；壓縮空氣壓力為0.7-1MPa。
本裝置設置兩級濃縮脫水、幹化裝置，低濃度汙水或汙泥首先通過第一級濃縮脫水裝置的過濾、濃縮、擠壓作用，除去其絕大部分自由水，可使高含水率的汙水或汙泥濃縮成含水率為80-85%的汙泥；濃縮後的汙泥經過第二級脫水幹化裝置的螺旋擠壓、壓縮空氣擠壓、壓縮空氣吹脫作用，使汙泥顆粒的表面水、內部結合水除去，幹化成含水率低於50%的汙泥，達到填埋場、焚燒站等終端處理所要求的含水率要求。
以上所述，僅是本發明的較佳實施例而已，並非對本發明的技術範圍作任何限制，故但凡依本發明的權利要求和說明書所做的變化或修飾，皆應屬於本發明專利涵蓋的範圍之內。