CN101549943A

CN101549943A - 污泥脱水设备及脱水方法

Info

Publication number: CN101549943A
Application number: CNA2008101031444A
Authority: CN
Inventors: 杨学君; 王伟; 孙集量
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-03-31
Filing date: 2008-03-31
Publication date: 2009-10-07

Abstract

本文披露一种污泥脱水设备(1)，包括：用于输送待处理的含水污泥(9)的输泥机构(3)；与所述输泥机构相接的分配机构(4)；至少一个接纳来自所述分配机构的污泥的容器，所述至少一个容器可封闭且体积可变；挤压机构(6)，用于挤压容器中的含水污泥；施压机构(5)，用于对所述挤压机构施压；所述挤压机构包括多个互相间隔开的可动挤压板(16)，所述的至少一个容器为柔性滤袋(17)，每个滤袋(17)放在间隔开的挤压板之间，且每个滤袋的开口处设有封口装置。为了提高施压机构的脱水率，所述施压机构对挤压机构施加不小于15Kg/cm²的压力。此外，还披露了利用上述污泥脱水设备进行脱水的方法。

Description

污泥脱水设备及脱水方法

技术领域

本发明涉及污泥处理设备及处理方法，特别是涉及污泥脱水设备和脱水方法。

背景技术

近年来，随着经济的发展和人们生活的提高，城镇工业污水和生活污水大量增加。在越来越关注环保的今天，必须对这些污水进行处理，以实现可持续的发展。而对污水的处理不可避免地要产生污泥的问题。

在人们的生活与生产中，主要产生几大类型的污泥：污水污泥、给水污泥、水体清淤淤泥及给排水管淤泥。在上述类型污泥中，产量最大、污染程度最高且最难处理的当属污水污泥。因此，污泥处理技术的关键是污水污泥的处理，它所涉及的技术、方法和原则可以相应地用于其它类型的污泥处理。

长期以来，人们对污水处理技术给予了较多的关注，处理工艺日益成熟，处理标准也逐渐提高，然而对污泥的处理能力却不足。尽管花费了大量的人力、物力和财力治理了污水，但污泥得不到有效的处理，大大抵消了污水处理的环境保护意义，使污水处理事倍功半。

污水处理基建投资大，运行费用高。为此很多污泥只经过重力浓缩、浅度的机械脱水处理后，就送往垃圾场填埋或直接暴露在旷野中，造成严重的二次污染。目前大多数国家对于污水污泥采用填埋、焚烧和土地利用等方法。焚烧处理虽然减量程度很高，但投资运行费用较高，而且存在烟气污染的问题。土地利用可以将污泥变废为宝，但污泥中多数含有重金属离子、难降解有机物等有害物质，难以达到土地利用标准。不经处理的填埋所需成本最低，但是它要占用大量的土地资源，而且填埋场周围的环境也会恶化。而污泥简单脱水后固体含量低，也会造成以上的问题。

目前中国大部分还是进行填埋，这种方式对污泥含水率指标有较高的要求。按国家标准规定，含水率要求小于等于60％才能进行填埋。而且不能全量填埋，必须和垃圾有一个混合比，要小于8％。由此给我们带来了新的问题，如果污泥要进行填埋，那么含水率必须进一步下降。从国内外很多大规模对污泥进行机械脱水的方式来看，由于设备和工艺不合理，造成污泥含水率无法降到60％以下。

对于污泥的处理，大幅度减少水分是关键，这样为后续的处理、利用和运输创造条件。在此基础上尽可能地资源化，通过改善污泥的成分和性质，回收能源和资源，以降低污泥污染和处理成本。

世界上很多国家对污泥的脱水有不同的处置方法，例如采用自然干化、热干化，焚烧、电渗透及机械脱水等。由于机械脱水耗能和占用土地资源相对较少，所以优选先采用机械脱水。经机械脱水后的污泥含水率在80％左右，然后再处理。但目前在采用机械脱水工艺之前，一般要进行机械浓缩。机械浓缩有离心机浓缩、带式浓缩机浓缩、转鼓浓缩机浓缩和螺压浓缩机浓缩。机械浓缩可以使污泥含量达到6％-7％，效果较好，但设备投资和运转费用也不菲。污泥经过浓缩处理后，其含水率在94％左右，需进一步进行机械脱水。主要的机械脱水的设备有真空过滤、板筐压滤机、带式压滤机和离心脱水机。

中国实用新型专利CN92205317.0公开了一种具高压力及真空的污水污泥处理装置，主要包括一个受液压驱动的活塞，一个刚性的体积可变的挤压室，挤压室底部设有高密度的陶瓷或水泥板制成的过滤板，水只从该底部滤出。此外，挤压室的底部还同时与真空装置相接。可以看出，上述装置的处理效率不高，由于还必须配合高真空作业，并使用了陶瓷或水泥板制成的过滤板，压力不会很高。

US4,181,616公开了一种污泥脱水设备，它特别用于水净化厂的污泥处理，具有初级的无压凹腔型脱水段A，一个或多个由位于该初级段A下的水平延伸的滤带组成的水平脱水区B，一个中等压力鼓过滤段C及之后的高压脱水装置D。该设备属常用的挤压型结构，其中钢履带上有孔，通过上下挤压，从而在刚性材料上脱水。其结构复杂，挤压压力不高，污泥的脱水率很难达到30％。

发明内容

因此，本发明的主要目的是想克服已有技术之不足，提出一种新颖的污泥脱水设备，它采用柔性袋进行机械脱水，耗能小，结构简单，同时处理效率高。

为此，本发明提供一种污泥脱水设备，包括：

(a)用于输送待处理的含水污泥的输泥机构；

(b)与所述输泥机构相接的分配机构；

(c)至少一个接纳来自所述分配机构的污泥的容器，所述至少一个容器可封闭且体积可变；

(d)挤压机构，用于挤压容器中的含水污泥；

(e)施压机构，用于对所述挤压机构施压；

其特征在于，所述挤压机构包括多个互相间隔开的可动挤压板，所述的至少一个容器为柔性滤袋，每个滤袋放在间隔开的挤压板之间，且每个滤袋的开口处设有封口装置。

由于本发明采用了多个互相间隔开的可动挤压板及柔性滤袋，过滤材料与容器合为一体，结构较为简单，同时容易强力挤压且处理量大。

根据本发明进一步的特征，所述施压机构对所述挤压机构施加不小于15Kg/cm²的压力。

无论哪一种污泥，在上述超高压下均能快速脱水，且脱水率高。另外，由于上述的超高压，使污泥内的生物细胞壁在机械压力作用下破碎，导致细胞破裂，同时可减少颗粒污泥的大小，有利于进一步的处理。

按本发明的进一步结构，在与施压机构相对的挤压机构的一侧设有机械式蓄能器，所述施压机构在对所述挤压机构施加到额定的行程和压力后由一锁定装置锁定，之后液压泵不必为维持高压而继续工作，由位于所述挤压机构的另一侧的蓄能器加力做功，完成挤压过程，从而起到节能的效果。

本发明的另一目的是想提供一种利用上述脱水设备进行污泥脱水的方法，该方法简单实用，耗能小，脱水效率高同时具有物理灭菌之效果。

本发明的又一目的是想提供一种能进一步节能的方法。

为此，本发明还提供一种对污泥进行脱水的方法，包括以下步骤：

(a)将待处理的含水污泥送到分配机构中；

(b)从分配机构将污泥配发到挤压机构的柔性滤袋内，其中，所述挤压机构包括多个互相间隔开的可动挤压板，每个滤袋放在间隔开的挤压板之间，且每个滤袋的开口处设有封口装置；

(c)通过施压机构对挤压机构加压；

(d)由挤压机构的可动挤压板挤压滤袋的封口装置，从而将开口端封住；

(e)逐渐加大施压机构的行程和压力，使所述施压机构施加不小于15Kg/cm²的压力来挤压所述滤袋内的含水污泥。

申请人发现，如果对封闭的柔性滤袋采用超高压挤压(每平方厘米在15公斤以上)，则污水污泥可以迅速脱水，形成的泥饼含水率低于30％，且泥饼不和过滤材料粘连，同时具有物理灭菌之效果。这是一种简单实用的方法。申请人的发现，颠覆了传统上对压力与污泥过滤速率关系的看法。

按目前的研究结论，在机械脱水过程中，活性污泥和过滤介质交界处会形成一层薄的高度压紧层，几乎所有的阻力来自于该层。活性污泥存在一个临界压力，当压力超出此临界压力时，过滤速度不再增加，所以过高的压力不能提高过滤速率。另外，由于在对污泥挤压的过程中，泥饼越来越厚，实际上上述高度压紧层也会越来越厚，造成挤压脱水能力的降低。按目前的研究还认为，当泥饼越厚、压力越高时，提高压力都将导致挤压脱水速度的降低。由于以上的看法，阻止了人们采用超高压(15Kg/cm²以上)的尝试。

另外，由于污水处理过程中大量使用絮凝剂，最后絮凝剂存在污泥中，其特性是能大量吸收水分，且和水分子结合的分子链异常牢固。按传统理论，必须用加热的方法来破坏其结合，然后才能进一步降低污泥的含水率，为污泥进一步的处理提供保证。由于污泥的特性是粘稠，含水率高，水分在污泥中存在的方式特别，全世界目前认为如果采用非加热的方法，仅仅能脱水20％。在可接受的脱水速率下，用机械方法使污泥达到含水在30％以下是很难的。

根据本发明方法的进一步特征，还包括在挤压机构的另一侧设置蓄能器的步骤；所述施压机构施加到额定的行程和压力后被锁定，之后由位于所述挤压机构的另一侧的蓄能器释放能量，完成挤压过程。由于液压泵不必为维持高压而继续工作，从而达到节能之目的。

附图说明

以下，结合附图来详细说明本发明，相同的附图标记表示相同的构件。其中：

图1表示污泥脱水设备的总体的示意图；

图2为透视图，示出了脱水设备的挤压机构的一部分；

图3示出了与挤压机构配合的蓄能器的一种实施形式；

图4示出了与挤压机构配合的蓄能器的另一种实施形式；

图5为封口件的透视图。

具体实施方式

如图1所示，总体用1表示的脱水设备主要包括螺旋输送机3，分配器4，挤压机构6和施压机构5。螺旋输送机3上有料斗2，料斗2中的污泥9经该螺旋输送机被输往分配器4。分配器4设有若干输注管12，其输注速度是可调的。所述污泥9含有80％-98％的水。在所示的实施例中，施压机构5为液压缸，压力可调，从一侧给挤压机构加压。施压机构5也可以是螺杆型顶压机，类似于螺旋式千斤顶。挤压机构的另一侧装有蓄能器15。蓄能器15的功能将在下面详述。容易明白，蓄能器15也可以用另一液压缸来替代，从而在挤压机构的两侧均设有施压机构。当然，也可以取消所述的蓄能器15，只在一侧设置施压机构15，另一侧固定不动。

从挤压机构6排出来的水通过输送管11流到集水器7，这种水一般要作进一步的处理，由于水处理不是本发明的主题，这里就不赘述了。

在挤压机构6下还可设输送机8，用于输送从挤压机构6排出的泥饼10，供后续处理。输送机8优选为带式输送机，也可采用其它合适的输送装置。

接下来请参看图2，它以透视图的形式示意性地表示出挤压机构6的一部分。挤压机构6具有若干间隔开的、可动的挤压板16。挤压板之间的空间设有滤袋17。图中所示的滤袋只有三个，显然根据需要可以增加。一般情况下，滤袋17的数量比挤压板16的数量要少一个。此外，挤压板16上开有若干通孔(见图3和4)，用于走水。图3和图4中的挤压板16的通孔23可以由面朝滤袋的、在挤压板板面上的若干凸起或在所述板面开设相互连通的凹槽来代替。当然，所述通孔23、凸起和凹槽的各种组合也在考虑之列。

请继续参见图2，众滤袋17和挤压板16位于箱体20(图中以虚线表示)中，挤压板16在受到施压机构5的压力P时可在该支承箱体20中滑动，以对其中的滤袋17进行挤压。箱体20的四个垂直壁可以挡水，且箱体的底部开有集水孔21，与图1中的输送管11连通，将挤出的水引走。

所述的滤袋17由织物组成，如尼龙，优选耐压为120Kg/cm²以上的材料，其开口的上端附接有密封件18。所述密封件18(例如)可以呈圆筒状橡胶密封圈的形式(请参见图5)，与滤袋的开口相当，并具有一定的厚度S，使得施压机构5对挤压机构6加压初期就可通过挤压板的作用而压扁该密封件，从而密封所述开口。随着压力的增加，密封作用也越来越强。所述密封件18设置在滤袋开口上端的外侧，也可位于上端的内侧。考虑到橡胶密封圈的内圈受压粘连的问题，密封件18优选设在开口上端的外侧。这样内圈由于滤袋材料的阻隔而不会粘连，当压力解除后密封件容易张开，恢复原状。业内人士明白，密封件也8也可以做成密封条的形式，设置在挤压板16上对应于滤袋开口的上端处，相邻的挤压板16合拢时让密封条夹住滤袋开口。还可设单独的封口机构，以在加压之前或加压后不久对滤袋封口。

可以用简单的吊挂系统(图中未示)对滤袋17进行垂直吊挂，该吊挂系统可以承担滤袋装有未处理污泥的全部或部分重量。当只承担部分重量时，滤袋底落在箱体20的底部上。作为一种选择，吊挂系统可以运动，以将滤袋移离箱体20。滤袋的翻转机构也较为简单，例如在滤袋的内或外底部系一根绳子，需要时卷起绳子就可实现滤袋的翻转，从而将其中的泥饼卸到输送机上，实现连续生产。也可以采用其它的翻转机构，使挤压机构整体翻转，这些均落在本发明的精神范围内。

图3示出了与挤压机构6配合的蓄能器的一种实施形式，它由压力弹簧15’组成，当液压缸之类的施压机构5对挤压机构6施压时，压力弹簧15’被压缩而蓄能，当达到额定的行程和压力后，液压缸用液控单向阀锁死，液压泵停止工作。也可以用其它的锁定装置将配置有液压缸的挤压机构6一侧锁定，此时被压缩的压力弹簧15’对挤压机构6的另一侧施压和作功，完成后续的挤压过程，从而达到节能目的。当然，若采用螺杆型顶压机，由于螺纹螺杆随时可自锁，就不必设锁定装置了。考虑到螺杆型顶压机在超压下工作时磨损较大，效率不高，所以优选采用液压装置。所述的额定压力视污泥性质不同而调整。

图4示出了与挤压机构配合的蓄能器的另一种实施形式，它采用了压缩气体弹性装置15”，其工作原理同上。另外，所述的蓄能器可以是上述两种实施形式的组合。

另外，作为对图1所示设备的一种改进，可以设置多个挤压机构6，它们循环运转，例如当一个挤压机构在一工位接受分配器4的污泥时，至少一个挤压机构在另一工位上被挤压，而完成挤压的挤压机构则在卸料工位进行卸料，这样可进一步提高设备的效率。

试验表明，本发明的优点很明显，其每吨脱水耗电在15-18千瓦之间，同时污泥含水率降至30％以下，且泥饼不和过滤材料粘连。此外，本发明的设备和方法不需要大量投资或其它辅助设备，为工业化连续处理污泥提供了良好的解决办法。

应该理解，以上描述是示范性而非限制性的。对于阅读了以上描述的本领域技术人员而言，除了所给出的例子之外的许多实施例和应用将是显而易见的。本发明的保护范围的确定不应局限于以上描述，而是应该参照后续的权利要求以及应给予这样的权利要求的全部等同、可以预见和想到的全部方案来确定。

Claims

1.一种污泥脱水设备(1)，包括：

(a)用于输送待处理的含水污泥(9)的输泥机构(3)；

(b)与所述输泥机构相接的分配机构(4)；

(d)挤压机构(6)，用于挤压容器中的含水污泥；

(e)施压机构(5)，用于对所述挤压机构(6)施压；

其特征在于：所述挤压机构(6)包括多个互相间隔开的可动挤压板(16)，所述的至少一个容器为柔性滤袋(17)，每个滤袋(17)放在间隔开的挤压板(16)之间，且每个滤袋的开口处设有封口装置(18)。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于：所述施压机构(5)对所述挤压机构(6)施加不小于15Kg/cm²的压力。

3.根据权利要求1所述的设备，其特征在于：所述的施压机构(5)对所述挤压机构(6)的一侧进行施压。

4.根据权利要求2或3所述的设备，其特征在于：所述挤压机构的另一侧设有蓄能器(15)。

5.根据权利要求4所述的设备，其特征在于：所述的蓄能器为压力弹簧和/或压缩气体弹性装置。

6.根据权利要求1所述的设备，其特征在于：所述施压机构为液压缸。

7.根据权利要求1所述的设备，其特征在于：所述可动挤压板设有走水装置(23)。

8.根据权利要求4所述的设备，其特征在于：所述施压机构(5)对所述挤压机构(6)施加到额定的行程和压力后由一锁定装置锁定，之后由位于所述挤压机构的另一侧的蓄能器(15)完成挤压过程。

9.根据权利要求1所述的设备，其特征在于：还进一步包括所述滤袋的吊挂机构和翻转机构。

10.根据权利要求1或9所述的设备，其特征在于：还设有运输脱水污泥的输送机(8)。

11.一种对污泥进行脱水的方法，包括以下步骤：

(a)将待处理的含水污泥送到分配机构(4)中；

(b)从分配机构(4)将污泥配发到挤压机构(6)的柔性滤袋(17)内，其中，所述挤压机构包括多个互相间隔开的可动挤压板(16)，每个滤袋(17)放在间隔开的挤压板之间，且每个滤袋的开口处设有封口装置(18)；

(c)通过施压机构(5)对挤压机构(6)加压；

(d)由挤压机构(6)的可动挤压板(16)挤压滤袋(17)的封口装置(18)，从而将开口端封住；

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于：所述施压机构(5)对挤压机构(6)的一侧进行加压。

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于：还包括在挤压机构的另一侧设置蓄能器(15)的步骤。

14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于：所述施压机构(5)施加到额定的行程和压力后被锁定，之后由位于所述挤压机构的另一侧的蓄能器(15)释放能量，完成挤压过程。

15.根据权利要求11所述的方法，其特征在于：还进一步包括翻转滤袋并运送从滤袋中倒出来的泥饼(10)的步骤。