CN104176895B - 泥水分离机构 - Google Patents

Abstract

污泥浓缩缸：当污泥在变距变径螺杆旋转的作用下，其向前的推力克服了弹簧的压力时，背压盘向左打开，污泥经背压盘和浓缩缸左端的开口、形成泥饼状挤出。片式滤水器：经过絮凝的泥分子被注入由活动滤水片和固定滤水片排列组成的片式滤水器内，既有自清洗的作用，又能将滞留在两片间隙中的污泥刮回到滤水器内。变距变径螺杆：一是使螺距渐次缩小；二是使螺杆径渐次变粗。这样一来，则会使污泥沿着螺纹旋转的方向，一边推进、一边受到螺距缩小、螺距变粗的双层挤压。自动背压盘：自动背压装置是由弹簧、弹簧座、背压盘等零件组成。当污泥的推力克服了弹簧的压力时，背压盘向左打开。

Description

泥水分离机构

一、技术领域

在环境保护行业中，所有的污水处理系统，其方法，主要是把污水中的污泥分离出来。初步分离出来的污泥含水量在百分之百以上，不便于运输或进行下一步的处理，所以便用污泥脱水设备进行进一步的脱水处理，使含水率达到85％以下，以便于运输到填埋处或焚烧处进行再处理。甚至可以方便污泥的回收再利用等等。我国现有的污泥脱水设备，大致可分以下几种：

1、板框式污泥脱水机：丝杆通过电机减速机传动，两板框之间夹滤网，夹紧板框，挤压污泥，使之脱水。缺点是，效率低下，滤网易堵塞。属于中国环保行业的70年代的产品，现在基本已被市场淘汰。

2、履带式污泥脱水机：基本结构是，由滤网制成履带，通过压辊，对污泥进行滚压，使之脱水。履带易跑偏，要时常进行纠偏调整，履带易堵塞，要经常清洗。属于80年代的产品，现在还有应用。

3、离心式污泥脱水机：离心桶内的污泥，经高速旋转产生离心力，将污泥中的水分分离出来。缺点是噪音大，电耗高，属于90年代的环保行业中的产品，现在市场上多有应用。

4、叠螺式污泥脱水机：通过螺杆输送并挤压污泥，使污泥中的水分经动片、静片之间的间隙过滤出来。缺点是动片在有载荷的污泥中，通过螺杆的强摩擦，进行上下运动，把主要部件变为了易损部件。属于2005年以后的，最新一代的污泥脱水机。因其能耗低、无噪音和自动化能力高，很受市场欢迎。

二、背景技术

日本有个产品设计者，名“佐佐木正昌”，他于1995年在日本开始设计一款名为“叠螺式污泥脱水机”的污泥处理设备，历经近十年终于成型，并于2005年开始在中国申请注册发明专利，2010年6月2日得到授权(固液分离装置为发明专利，还特别进行了“叠螺”二个字的商标注册)。因此，日本人便骄傲的在中国的环保行业里自诩：“这是第四代机”。有产品说明书为证(详见附件：安尼康株式会社-叠螺式污泥脱水机说明书)。成为了中国环保行业里最先进、最环保、自动化最高、最节能高效的污泥脱水设备。毋庸置疑，该设备因其低能耗、低噪音、高效率等诸多优势，一举占得中国污泥处理设备的技术前沿。

通过和东京帝国工业大学的研究生(现为日本在中国注册公司的代理人)郑经理交流，我进一步了解到：佐佐木设计该款叠螺式污泥脱水机，先是在横滨市市政污水处理厂进行展示，结果获得了日本市政和相关部门的一致好评，与此同时得到了日本横滨市政府部门大力资助，政府为了推广该款设备，出资帮其创办了AMCON株式会社，先在国内进行制作和销售这个设备，后又将其销往美国、韩国……2007年正式推广到了中国的宜兴、福建等地。但是我们仔细地观察和研究这款叠螺式污泥脱水机时，就不难发现，佐佐木先生的这个设计，存在着致命的缺陷。即：这个设备前端的污泥浓缩部分，污泥的挤压力比较大，而此时的螺杆与活动螺片的旋转摩擦，变成了强迫活动螺片做上下的运动，而此时的强摩擦，必然会使得设备中的主要部件变为了易损件。这在机械设计当中是个应当尽力避免的缺陷！

三、发明内容

针对上述的问题，我设计了一款新型的污泥脱水机，并命名为：泥水分离机构(日本人注册的发明专利名称是：固液分离装置)。本设计一方面保留了低能耗、低噪音、高效率等优点，另一方面纠正了上述的缺点，即降低或消除摩擦，延长设备的使用寿命可达二倍以上。比较两机之不同：1、变径变距螺杆可以更高效的挤干污泥当中的水分；2、将污泥浓缩室之叠螺式改为缸体式，可以很好地避免活动螺片与螺杆的强摩擦；3、片式滤水器位于脱水部位，动、定片间隙相对较大，还不能破坏絮凝剂对污泥的凝结作用，此时螺杆对活动滤水片的摩擦可以忽略不计，所以能够有效的避免因摩擦而产生对主要部件的磨损与损坏。另外，前支架上的背压盘，可以迫使浓缩缸中的污泥继续向前走，而被挤压出来的水，则往后走；污泥浓缩缸是由缸体和变径、变距螺杆组成的。随着螺杆慢速均匀的转动，污泥在螺杆的推压下，越来越密、越来越紧的向前输送；而经过挤压、剪切、推送等复合作用力之下，泥分子中间的水分子，只能沿着缸体四周、螺杆外径和缸体内经的缝隙，被挤向缸体的右端，最后经片式滤水器析出、排入贮水槽。

四、附图说明：图见《说明书附图》。

A.图1说明：1、电机减速机；2、前支架；3、固定螺片；4、活动螺片；5、螺杆；6、后支架；7、污泥水进口。

图示为日本人设计的叠螺式污泥脱水机。发明专利名称：固液分离装置

B.图2说明：1、电机减速机；2、前支架；3、污泥浓缩缸；4、变径变距螺杆；5、片式滤水器；6、后支架；7、污泥水进口。

图示为本人设计的容积压缩式污泥脱水机。发明专利名称：泥水分离机构。

C.图3说明：图示为包含各分支机构的整个污泥脱水系统。

D.图4说明：所示为片式滤水器。经絮凝过的泥分子被留在由活动片和固定片排列组成的过滤器内，并随着螺距的变小、螺杆的变粗，而污泥团则发生有大变小，由疏变密的变化，并且被继续向前推进着、和挤压着。水分子则经两片之间的间隙排出。

E.图5说明：图中的背压装置即：背压自调节装置，是由弹簧、弹簧座、背压盘等零件组成。当污泥的推力克服了弹簧的压力时，背压盘向左打开，污泥经背压盘和浓缩缸左端的开口、形成泥饼状挤出。污泥浓缩缸是由缸体和变径、变距螺杆组成的。通过分析图示可以得知：随着螺杆慢速均匀的转动，污泥在螺杆的推压下，越来越密、越来越紧的向前输送；而经过挤压、剪切、推送等复合作用力之下，泥分子中间的水分子，只能沿着缸体四周、螺杆外径和缸体内经的缝隙，被挤向缸体的右端，最后经片式滤水器排入贮水槽。

F.图6说明：图示为片式滤水器之固定滤水片。

G.图7说明：图示为片式滤水器之活动滤水片。

H.图8说明：图示为背压自调节装置的零件之一背压盘。

五、具体实施方式

可分为五大部分：加药絮凝部分；过滤脱水部分；污泥浓缩部分和背压自调节装置；电机减速机驱动部分；电气控制部分。

(一)加药絮凝部分

将含有一定水分(大于或等于100％)的污泥，用污泥泵或通过落差自流，使其进入加药(PAC\PAM药剂)絮凝槽内将污泥进行絮凝，后经搅拌提升，使絮凝后的污泥水进入泥水分离机构的过滤脱水部分。

(二)过滤脱水部分

进入过滤脱水部分的污泥水，现在分为泥分子絮凝团和水分子两种成分，水分子经过滤器之固定片与活动片之间的间隙，迅速的排入贮水槽。泥分子絮凝团则在变径、变距螺杆的旋转输送的作用下继续向前推进。由于固定片内径大于螺杆的外径，活动片的内径小于螺杆的外径，活动片在两固定片之间，在螺杆螺纹的作用下做上下运动，目的是将进入间隙中的泥分子刮回到螺杆的螺纹之间，再则可在无反冲洗水的状态下，进行着自清洗的作用。这里需要说明的是：此时的污泥水，还没有形成推送方向上的挤压力，水分子在自重的状态下，经过滤片与过滤片之间的间隙流出过滤器；再由于螺杆的转速小于每分钟3转，活动片上下自由运动的间隙相对较大，所以其摩擦力可以忽略不计。

(三)污泥浓缩部分和背压自调节装置

当污泥的推力克服了弹簧的压力时，背压盘向左打开，污泥经背压盘和浓缩缸左端的开口、形成泥饼状挤出。污泥浓缩缸是由缸体和变径、变距螺杆组成的，随着螺杆慢速均匀的转动，污泥在螺杆的推压下，越来越密、越来越紧的向前输送；而经过挤压、剪切、推送等复合作用力之下，泥分子中间的水分子，只能沿着缸体四周、螺杆外径和缸体内经的缝隙，被挤向缸体的右端，最后经片式过滤器排入贮水槽。

(四)电机减速机驱动部分

1、电动机功率：0.25KW、6P、可变频；

2、减速机使用减速比：1∶280左右；

3、当污泥浓度为2000mg/L时，本样机(缸体直径100mm时)每小时处理量为：2m³/h；

4、污泥脱水后的含水率：75％～83％，固体回收率在96％以上；

5、絮凝槽搅拌电机减速机：0.4KW，4P，可变频，减速比：1∶35

(五)电气控制部分

1、电源指示灯：电控柜接通电源时，电源指示灯点亮；

2、旋钮开关：污泥脱水机构的开启和停止；

3、过载报警指示灯：变频器发生异常、电机减速机载荷过大时点亮；

4、计时器：污泥脱水机构的连续运行时间；

5、定时器：自动运行时间，1～24小时可调；

6、运行模式开关；手动-停止-自动；

7、急停开关：紧急情况下按下(EMS)；

8、螺杆开关：一根或多根螺杆时，可控制其单独运转或共同运转；

9、絮凝槽搅拌电机开关；

10、加药泵启动开关；

11、混药搅拌电机开关；

12、总开关及接线柱预留。

Claims (4)

1.一种泥水分离机构，其特征在于，所述泥水分离机构包括：

污泥浓缩缸、片式滤水器、变距变径螺杆、自动背压装置，所述片式滤水器包括固定片和活动片，所述自动背压装置包括弹簧、弹簧座、背压盘；

泥水分离机构是环保行业中污泥脱水设备中的一款，主要应用在环境治理中的污水处理方面的污泥处理；根据其工作原理，又可称之为：容积压缩式污泥脱水机；

所述污泥浓缩缸包括圆形的污泥浓缩缸缸体和变距变径螺杆；

所述污泥浓缩缸缸体的前端通过前支架固定，后端连接所述片式滤水器，所述自动背压装置设置在污泥浓缩缸缸体前端的开口处，所述片式滤水器的另一端连接后支架，所述前支架和后支架之间设置有变距变径螺杆，所述变距变径 螺杆螺距较小、直径较大的部分穿过所述污泥浓缩缸缸体，所述变距变径螺杆螺距较大、直径较小的部分穿过所述片式滤水器，所述变距变径螺杆在电机减速机的作用下，在缸体内旋转并向前挤压推进污泥，所述后支架处设置有污泥水进口；

污泥水经过污泥水进口进入泥水分离机构后，分为泥分子絮凝团和水分子两种成分，在污泥水经过片式滤水器的过程中：水分子经过片式滤水器中固定片与活动片之间的间隙排出，泥分子絮凝团则在变距变径螺杆的旋转输送的作用下继续向前推进，此时的污泥水，还没有形成推送方向上的挤压力，水分子在自重的状态下，经过滤片与过滤片之间的间隙流出片式过滤器；在污泥水经过污泥浓缩缸的过程中：当泥分子絮凝团的推力克服了弹簧的压力时，背压盘打开，污泥经背压盘和污泥浓缩缸缸体前端的开口、形成泥饼状挤出，随着变距变径螺杆转动，泥分子絮凝团在变距变径螺杆的推压下，越来越密、越来越紧的向前输送，而经过挤压、剪切、推送复合作用力之下，泥分子絮凝团中间的水分子，只能沿着污泥浓缩缸缸体四周、变距变径螺杆外径和污泥浓缩缸缸体内径的缝隙，被挤向污泥浓缩缸缸体的后端，最后经片式过滤器排出。

2.如权利要求1所述的泥水分离机构，其特征在于，所述片式滤水器：

活动片有一定厚度，仅呈圆环形状；固定片厚度与活动片一致，外环带有4～6个做固定用的耳孔；固定环与活动环为一组，片式滤水器由10组以上组成的。

3.如权利要求1所述的泥水分离机构，其特征在于，所述变距变径螺杆：

1)在一定长度范围内，螺杆的外径是螺杆直径的2～3倍，即为：1/2～1/3；变距：指螺纹的螺距由大变小；

2)变径：指螺杆的直径由细变粗；根据污泥状况，所用的螺杆为既变距又变径的螺杆。

4.如权利要求1所述的泥水分离机构，其特征在于，所述自动背压装置：

圆盘式，背面焊接有4个在圆周上均布的压力弹簧座；中心套管内径的滑动长度，与轴径相等。