CN105130161B - 污泥脱水系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于污泥脱水技术领域，具体涉及一种污泥脱水系统，包括絮凝反应器、预脱水装置和挤压脱水机，絮凝反应器上具有污泥进口和溢流口，絮凝剂输送管、污泥输送管两条分支管路通过总管路与污泥进口连接，污泥输送管上安装污泥泵，所述溢流口通过管路与预脱水装置的进口连接，挤压脱水机的进料口与预脱水装置的出口对应设置。通过整体污泥脱水系统中各单元的配合，降低了挤压脱水机的脱水压力，提升了最终的出泥干度，降低了污泥的后续处理难度；通过涡流反应器使污泥与絮凝剂充分反应，降低了絮凝剂的用量，降低了污泥脱水的成本；通过旋转过滤机脱去大量的自由水，脱水过程中对絮团破坏较小，有利于后期的挤压脱水。

Description

污泥脱水系统

技术领域

本发明涉及一种污泥脱水系统，属于污泥脱水技术领域，特别是针对高难度污泥脱水领域。

背景技术

我国目前市场上主要的污泥脱水设备以板框压滤机、带式压滤机、离心挤压脱水机三大污泥脱水设备为主流设备，而其中带式压滤机、离心挤压脱水机设备对我国现有的污水系统所产生的污泥含水率都在75-90％的范围内，含水率过高造成了我国污泥处置行业污泥后续处置难度大的问题。而板框压滤机虽然出泥干度较高，但其间歇式运行以及更换滤布频繁等缺点，使其难以满足市场需求。而市场现有挤压脱水机只是简单的对污泥进行挤压脱水，但针对脱水难度大、泥水分离难的污泥，则脱水效果很差，甚至不能使用；简单的将污泥的絮凝后直接进入挤压脱水机进行脱水，会导致挤压脱水机脱水负荷重，使脱水不够充分，导致最终出泥干度较低，不能满足现有市场对污泥高干度的要求。

发明内容

根据以上现有技术中的不足，本发明要解决的技术问题是：提供一种能够大大提高污泥脱水后的干度、降低污泥脱水运行成本且自动化程度高、运行稳定的污泥脱水系统。

本发明所述的污泥脱水系统，包括絮凝反应器、预脱水装置和挤压脱水机，絮凝反应器上具有污泥进口和溢流口，絮凝剂输送管、污泥输送管两条分支管路通过总管路与污泥进口连接，污泥输送管上安装污泥泵，所述溢流口通过管路与预脱水装置的进口连接，挤压脱水机的进料口与预脱水装置的出口对应设置。

通过本污泥脱水系统对污泥进行脱水时，先将污泥(浓度在2％-5％)和絮凝剂溶液分别通过絮凝剂输送管、污泥输送管从污泥进口送入絮凝反应器中，自动控制污泥絮凝反应时间，使污泥与絮凝剂在絮凝反应器内充分反应，达到最佳絮凝效果，得到有一定强度的絮团之后，含有絮团已经泥水分离的固液混合物溢流到预脱水装置内，脱去物料中所含的大量自由水，使污泥浓度大幅度提高(一般浓度会达到10％至15％)，然后，经过预脱水的污泥进入挤压脱水机进行挤压脱水，脱去剩余的自由水和部分结合水，使污泥浓度进一步提高，最终实现系统的高效脱水。

其中，所述的挤压脱水机采用螺旋挤压脱水机，螺旋挤压脱水机内的螺旋轴包括轴本体和沿轴向设置在轴本体上的螺旋叶片，轴本体为中空结构，轴本体由同轴的进料端无锥度段、锥度段及出料端无锥度段依次连接组成，进料端无锥度段直径小于出料端无锥度段直径，锥度段沿污泥行进方向轴径逐渐增加，螺旋叶片的螺距沿污泥行进方向逐渐减小。通过采用本结构形式(变径变螺距)的螺旋轴，能够使螺旋叶片沿污泥运动方向不断的缩小，利用螺旋叶片对污泥的推力，污泥在向出料端运动过程中，体积逐渐变小，使其产生体积上的压缩，从而将污泥中的自由水缓慢挤压出来，从而达到很好的脱水效果，实现出料的高干度，在使用过程中，需要根据实际污泥进料状况，自行调整螺旋轴的转速及压缩比等参数，确保出泥干度及产量。优选的，在上述螺旋叶片的外缘装有耐磨条，耐磨条与螺旋叶片的外缘之间设有调整垫片，长期使用使螺旋叶片磨损后，可以增加调整垫片，根据磨损情况决定使用的调整垫片厚度，能够很好的解决因磨损间隙过大导致的设备脱水能力下降的问题，除此之外，通过调整垫片还可以自由调整螺旋叶片与螺旋挤压脱水机内筛鼓之间的间隙。

本发明通过絮凝反应器能够使污泥与絮凝剂充分反应，从而实现泥水分离，形成具有挤压脱水性能的絮团，降低了絮凝剂的用量，即降低了污泥脱水的成本。优选的，絮凝反应器采用涡流反应器。涡流反应器为公知或者常规可以实现的装置，主要包括搅拌装置和涡流通道，通过控制搅拌装置的搅拌转速以及涡流通道的长度来延长污泥在涡流反应器内的时间，自由的控制污泥和絮凝剂的絮凝反应时间，按照系统需要，得到有利于系统脱水的絮凝效果，为进一步脱水提供前提条件。本发明所述的絮凝反应器可采用立式结构，通过立式内涡流通道，延长污泥在絮凝反应器内的反应时间，使污泥与絮凝剂充分反应，达到最佳絮凝效果。

所述的预脱水装置采用旋转过滤机，旋转过滤机为公知或者常规可以实现的装置，主要包括壳体、滚筒和输送螺旋，滚筒与输送螺旋转向相反。旋转过滤机对污泥的脱水由输送螺旋和滚筒转动实现，滚筒与螺旋轴转向相反，在行进过程中脱去大量自由水，脱水过程中对絮团破坏较小，有利于后期的挤压脱水。为了保证滚筒的滤水性，对应滚筒在旋转过滤机的壳体内设置滚筒冲洗装置，根据污泥脱水系统需要设置自动冲洗的频率和水压。

本发明还包括制备絮凝剂溶液用的自动溶药机，自动溶药机的絮凝剂溶液出口连接絮凝剂输送管，絮凝剂输送管上安装输送泵，通过自动溶药机能够自动将絮凝剂干粉溶解得到絮凝剂溶液。

除上述外，还可以在挤压脱水机的出料口的下方设置脱水污泥输送装置，通过挤压脱水得到的松散块状污泥会直接落在挤压脱水机的出料口下方的脱水污泥输送装置上，通过脱水污泥输送装置外运至锅炉进行掺煤废焚烧，彻底解决污泥的去处问题。其中，脱水污泥输送装置可采用皮带输送机等常规输送装置。

本发明与现有技术相比所具有的有益效果是：

通过整体污泥脱水系统中各单元的配合，降低了挤压脱水机的脱水压力，提升了最终的出泥干度，可以使污泥浓度由进系统前的2％-5％的含固率直接提升到50％以上的含固率，大大降低了污泥的后续处理难度；通过涡流反应器使污泥与絮凝剂充分反应，降低了絮凝剂的用量，降低了污泥脱水的成本；通过旋转过滤机脱去大量的自由水，脱水过程中对絮团破坏较小，有利于后期的挤压脱水。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是螺旋挤压脱水机中螺旋轴的结构示意图；

图3是图2的纵向剖视图；

图4是耐磨条与螺旋叶片的装配示意图。

图中：1、自动溶药机；2、絮凝剂输送管；3、输送泵；4、污泥输送管；5、污泥泵；6、污泥进口；7、絮凝反应器；8、溢流口；9、管路；10、进口；11、滚筒冲洗装置；12、预脱水装置；13、输送螺旋；14、滚筒；15、出口；16、进料口；17、挤压脱水机；18、出料口；19、脱水污泥输送装置；20、集水管道；21、出料端无锥度段；22、锥度段；23、螺旋叶片；24、进料端无锥度段；25、第一轴内套管；26、第二轴内套管；27、调整垫片；28、螺栓；29、耐磨条；30、轴本体。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例做进一步描述：

如图1所示，本发明所述的污泥脱水系统包括制备絮凝剂溶液用的自动溶药机1、絮凝反应器7、预脱水装置12、挤压脱水机17和脱水污泥输送装置19，自动溶药机1的絮凝剂溶液出口15连接絮凝剂输送管2，絮凝剂输送管2上安装输送泵3，絮凝反应器7上具有污泥进口6和溢流口8，絮凝剂输送管2、污泥输送管4两条分支管路9通过总管路与污泥进口6连接，污泥输送管4上安装污泥泵5(可采用螺杆式污泥输送泵3)，所述溢流口8通过管路9与预脱水装置12的进口10连接，挤压脱水机17的进料口16与预脱水装置12的出口15对应设置，脱水污泥输送装置19对应设置在挤压脱水机17的出料口18的下方。

(一)自动溶药机：

通过自动溶药机1能够自动将絮凝剂干粉溶解得到絮凝剂溶液，本实施例中的自动溶药机1采用常规市售产品即可。

(二)絮凝反应器：

通过絮凝反应器7能够使污泥与絮凝剂充分反应，达到最佳絮凝效果，得到有一定强度的絮团，从而实现泥水分离，形成具有挤压脱水性能的絮团，降低了絮凝剂的用量，即降低了污泥脱水的成本。

本实施例中的絮凝反应器7采用立式涡流反应器。涡流反应器为公知或者常规可以实现的装置，主要包括搅拌装置和涡流通道，通过控制搅拌装置的搅拌转速以及涡流通道的长度来延长污泥在涡流反应器内的时间，自由的控制污泥和絮凝剂的絮凝反应时间，按照系统需要，得到有利于系统脱水的絮凝效果，为进一步脱水提供前提条件。

(三)预脱水装置：

通过预脱水装置12进行一次泥水分离，将含有絮团已经泥水分离的固液混合物中的大量自由水脱去，使污泥浓度大幅度提高，一般浓度会达到10％至15％，形成半固态的污泥。

本实施例中的预脱水装置12采用旋转过滤机，旋转过滤机为公知或者常规可以实现的装置，主要包括壳体、滚筒14和输送螺旋13，滚筒14与输送螺旋13转向相反。旋转过滤机对污泥的脱水由输送螺旋13和滚筒转动实现，滚筒与螺旋轴转向相反，在行进过程中脱去大量自由水，脱水过程中对絮团破坏较小，有利于后期的挤压脱水。为了保证滚筒14的滤水性，对应滚筒14在旋转过滤机的壳体内设置滚筒冲洗装置11，根据污泥脱水系统需要设置自动冲洗的频率和水压。

(四)挤压脱水机：

通过挤压脱水机17能够将经过预脱水的污泥脱水污泥进行挤压脱水，使污泥浓度进一步提高，最终实现系统的高效脱水。

本实施例中的挤压脱水机17采用螺旋挤压脱水机，螺旋挤压脱水机内的螺旋轴如图2～图4所示，包括轴本体30和沿轴向设置在轴本体30上的螺旋叶片23，轴本体30为中空结构，轴本体30由同轴的进料端无锥度段24、锥度段22及出料端无锥度段21依次连接组成，出料端无锥度段21与锥度段22通过第一轴内套管25热装，进料端无锥度段24与锥度段22通过第二轴内套管26热装(通过热装增强轴本体30的强度)，进料端无锥度段24直径小于出料端无锥度段21直径，锥度段22沿污泥行进方向轴径逐渐增加，螺旋叶片23的螺距沿污泥行进方向逐渐减小，整体螺旋叶片23的外径相同。

通过采用本结构形式(变径变螺距)的螺旋轴，能够使螺旋叶片23沿污泥运动方向不断的缩小，利用螺旋叶片23对污泥的推力，污泥在向出料端运动过程中，体积逐渐变小，使其产生体积上的压缩，从而将污泥中的自由水缓慢挤压出来，从而达到很好的脱水效果，实现出料的高干度。在使用过程中，需要根据实际污泥进料状况，自行调整螺旋轴的转速及压缩比等参数，确保出泥干度及产量。

在螺旋叶片23的外缘装有耐磨条29，耐磨条29中部设有凹槽，凹槽内设有孔，螺栓28穿过该孔与螺旋叶片23上的螺纹孔固定连接，耐磨条29与螺旋叶片23的外缘之间设有调整垫片27，长期使用使螺旋叶片23磨损后，可以增加调整垫片27，根据磨损情况决定使用的调整垫片27厚度，能够很好的解决因磨损间隙过大导致的设备脱水能力下降的问题。除此之外，通过调整垫片还可以自由调整螺旋叶片23与螺旋挤压脱水机内筛鼓之间的间隙。

螺旋叶片23的厚度沿污泥行进方向逐渐增加，这样，螺旋叶片23的厚度随着挤压力的增强越来越大，高强度的螺旋叶片23，大大提高了设备挤压脱水的能力，提高了设备的使用寿命。

螺旋叶片23横截面为梯形，其根部的厚度大于其顶部的厚度，即其靠近轴本体30一侧的厚度较厚，靠近外部滚筒14的一侧较薄。通过采用梯形的螺旋叶片23，使螺旋叶片23可承受的压力大大提高，从而大幅度的提高了设备的脱水效率。

螺旋叶片23具有多节螺旋，其螺距个数因污泥性质不同而不同，一般在8-13节螺距，螺距大小由污泥的脱水性能决定，设计时可以更改，每节螺旋的体积沿物料行进方向逐节减小，减小的体积比为一定数值，形成最终的压缩比。螺旋叶片23的出料端的3节螺旋迎污泥面上堆焊钨镉钴合金耐磨材料，使螺旋叶片23及轴本体30耐磨性更强，使用寿命更久。螺旋叶片23出料端最后一个螺旋螺距的容积为进料端第一个螺旋螺距容积的30-50％，相邻两节螺距间容积比呈梯度变化。

(五)脱水污泥输送装置：

通过脱水污泥输送装置19能够将挤压脱水得到的松散块状污泥直接外运至锅炉进行掺煤废焚烧，彻底解决污泥的去处问题，本实施例中的脱水污泥输送装置19采用常规的皮带输送机。

工作原理及过程：

污泥(浓度在3％-5％)通过污泥泵5输送到絮凝反应器7中，絮凝剂干粉(采用阳离子型絮凝剂)通过自动溶药机1溶解到0.2％浓度左右并通过输送泵3将絮凝剂溶液同时输送到立式涡流反应器中，絮凝剂溶液与污泥在立式涡流反应器中充分反应，使泥水分离，形成有一定强度的絮团，反应时间可以根据立式涡流反应器的搅拌转速来调整，污泥与絮凝剂溶液混合后，在立式涡流反应器中通过涡流式通道充分反应，降低了絮团的破坏，节省了药剂使用量，形成的泥水分离的污泥流体通过立式涡流反应器的溢流口8流入旋转过滤机中，污泥流体在旋转过滤机的输送螺旋13的输送和滚筒的离心作用下，脱去大量自由水，使污泥浓度提升到10％以上，并形成松散的颗粒状可以滤水的絮团，絮团自由落入螺旋挤压脱水机的进料口16内，絮团在螺旋挤压脱水机内受到螺旋轴轴向和径向挤压力，脱去内部的自由水与结合水，在行进过程中实现高干度脱水，出料口18出泥干度在50％以上，呈松散块状，大大降低了污泥的后续处理难度。松散块状污泥落在皮带输送机上，通过皮带输送机外运至锅炉进行掺煤废焚烧，彻底解决污泥去处问题。整个污泥脱水系统在脱水过程中产生的滤液(旋转过滤机中脱去的大量自由水以及螺旋挤压脱水机中被分离出来的滤液)，通过集水管道20进入污水处理系统再次处理后达标排放。

实际应用时，可通过DCS控制实现自动溶药机1、絮凝反应器7、预脱水装置12、挤压脱水机17、脱水污泥输送装置19等各单元以及污泥泵5、输送泵3的联锁控制，实现整个系统的自动化连续稳定运行。

Claims (6)

1.一种污泥脱水系统，其特征在于：包括絮凝反应器(7)、预脱水装置(12)和挤压脱水机(17)，絮凝反应器(7)上具有污泥进口(6)和溢流口(8)，絮凝剂输送管(2)、污泥输送管(4)两条分支管路通过总管路与污泥进口(6)连接，污泥输送管(4)上安装污泥泵(5)，所述溢流口(8)通过管路(9)与预脱水装置(12)的进口(10)连接，挤压脱水机(17)的进料口(16)与预脱水装置(12)的出口(15)对应设置；

所述的挤压脱水机(17)采用螺旋挤压脱水机，螺旋挤压脱水机内的螺旋轴包括轴本体(30)和沿轴向设置在轴本体(30)上的螺旋叶片(23)，轴本体(30)为中空结构，轴本体(30)由同轴的进料端无锥度段(24)、锥度段(22)及出料端无锥度段(21)依次连接组成，进料端无锥度段(24)直径小于出料端无锥度段(21)直径，锥度段(22)沿污泥行进方向轴径逐渐增加，螺旋叶片(23)的螺距沿污泥行进方向逐渐减小；

所述的螺旋叶片(23)的外缘装有耐磨条(29)，耐磨条(29)与螺旋叶片(23)的外缘之间设有调整垫片(27)；所述螺旋叶片(23)的厚度沿污泥行进方向逐渐增加，所述螺旋叶片(23)横截面为梯形，其靠近轴本体(30)一侧的厚度大于其靠近外部滚筒(14)一侧的厚度；

所述螺旋叶片(23)的出料端的3节螺旋迎污泥面上堆焊钨镉钴合金耐磨材料；所述螺旋叶片(23)出料端最后一个螺旋螺距的容积为进料端第一个螺旋螺距容积的30-50％，相邻两节螺距间容积比呈梯度变化；

所述的预脱水装置(12)采用旋转过滤机，旋转过滤机包括壳体、滚筒(14)和输送螺旋(13)，滚筒(14)与输送螺旋(13)转向相反。

2.根据权利要求1所述的污泥脱水系统，其特征在于：还包括制备絮凝剂溶液用的自动溶药机(1)，自动溶药机(1)的絮凝剂溶液出口连接絮凝剂输送管(2)，絮凝剂输送管(2)上安装输送泵(3)。

3.根据权利要求1所述的污泥脱水系统，其特征在于：所述的挤压脱水机(17)的出料口(18)的下方设置脱水污泥输送装置(19)。

4.根据权利要求1所述的污泥脱水系统，其特征在于：所述的絮凝反应器(7)采用涡流反应器。

5.根据权利要求1～4任一所述的污泥脱水系统，其特征在于：所述的絮凝反应器(7)采用立式结构。

6.根据权利要求5所述的污泥脱水系统，其特征在于：对应滚筒(14)在旋转过滤机的壳体内设置滚筒冲洗装置(11)。