CN107382009A - 超高压污泥高干度脱水方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种超高压污泥高干度脱水方法，基于超高压污泥高干度脱水装置，包括高压油缸(1)和压滤装置，所述压滤装置包括主推板(8)、多个压滤单元和止推板(15)，相邻压滤单元之间形成压滤腔室(21)；每个压滤单元包括压滤框(14)、左压滤板(22)和右压滤板(12)，所述压滤框(14)、左压滤板(22)和右压滤板(12)中设有通泥孔，所述通泥孔上配合设置有用于通入污泥的腔内污泥管(23)，所述的腔内污泥管(23)与左压滤板(22)及右压滤板(12)之间设置有密封圈(10)，以在所述左压滤板(22)和右压滤板(12)左右移动时起到密封作用。本发明具有不易耗损、能耗低，脱水后污泥含水率低的优点。

Description

超高压污泥高干度脱水方法

技术领域

本发明涉及污水污泥处理技术领域，具体地说是一种超高压污泥高干度脱水方法。

背景技术

污泥高含水率是制约着污泥处理处置的瓶颈，含水率高的污泥不仅体积庞大，而且所含的大量有机质、重金属和有害微生物也容易腐化或释放到环境中，引起二次污染，对于污泥后续的填埋、焚烧、资源化利用等都造成不利的影响。因此，污泥深度脱水减量化是污泥处理首要目的，减量化是实现污泥其它“三化”的基础，污泥越干，后续处理处置越有利。

早期污泥常用的脱水设备有板框压滤机、转鼓离心机和带式过滤压滤机，经这些设备脱水后污泥含水率一般在75％-80％，这些污泥因含水率过高，造成运输不便且成本较高，而且无法在填埋场直接处置，致使干化时间长，污泥中含有的大量有机物及丰富的氮磷钾等营养物，易腐烂产生恶臭造成环境污染。

现有技术中运用较多的污泥深度脱水设备是隔膜板框压滤机，压榨压力仅为1.6MPa，效率较低，污泥含水率较高。如图1-2所示，图1为隔膜未鼓胀时，隔膜紧贴在滤板上，此时脱水靠泥浆的进料压力脱水，压力一般在0.8-1.0MPa，图2为高压水泵将水注入隔膜板框内部，鼓胀隔膜来减小滤室面积，此时隔膜变形，但是由图可知，隔膜边缘固定，变形量很小，而中间位置变形则很大，该结构必然会导致污泥被隔膜鼓胀程度不一，边缘污泥受鼓胀程度小，而中间受鼓胀程度大，会带来污泥受压程度不同，含水率也不同，隔膜板框压缩比小，腔室可变幅度小。另外，市面上常见的弹性压榨板框其结构构造上，过滤板都是一个整体的注塑模件，过滤板容易受损变形，而且损坏后的过滤板需要整体更换，使得维护成本较高，更重要的是，由于结构特点及压榨压力不高，当前采用该隔膜板框压滤机可能将市政污泥压榨脱水至60％左右，比之前的板框压滤机含水率降低不少，主要原因是因为隔膜鼓胀对污泥产生二次压榨，即污泥压滤腔室为可变腔室，但是该设备需要添加绝干泥量30％左右的石灰和铁盐，从而大大增加了污泥的量，而且添加的石灰及氯化铁等对污泥后续的处理处置带来不利的影响，违背污泥处理处置的减量化及无害化原则。

现有技术中还有一种超高压隔膜板框压滤机，该设备为在原先的隔膜板框压滤机上的升级，通过在隔膜内注射10MPa的水对污泥提供将近10MPa的压力，也是为二级压榨过程，即开始通过进料压力，然后在隔膜内注射高压液体，对隔膜进行鼓胀进一步对污泥进行压榨脱水，经过该设备脱水后市政污泥含水率可降至50％左右。该设备除了存在前面图1-3所存在的问题外，还有一个主要问题是隔膜在如此高的压力及大变形下，隔膜的使用寿命问题。

当前还有一种超高压弹性压榨污泥脱水机，该设备主要包括高压油缸、超高压滤板、配板、弹簧介质、专用滤布、尾板、推板、主梁等组成，该超高压压榨板框包括滤框、滤板、滤布、工作室、弹簧和活塞板，弹簧设置于滤框和滤板之间，活塞板设置在工作室和滤板之间，使得滤板通过活塞板对工作室产生压缩作用。压榨板脱水过程主要分为两级，第一级是由进料泵将物料输送到滤室，进料的同时借助进料泵的压力进行固液分离，即一次过滤脱水；第二级是弹性压榨，设备的一端固定，另一端通过液压油缸施加外界压力，通过弹性传力装置(弹簧)压缩滤室空间对物料进行压榨进行二次脱水。通过对污泥进行超高压压榨，压榨压力在5MPa左右，高压油泵需要提供25-30MPa左右的压力，可将污泥含水率降至50％左右。同样，该超高压弹性压榨机通过设置弹簧来实现对污泥压榨腔室体积的改变来实现超高压挤压，由于弹簧经常完成伸长-压缩等过程，需要承受交变载荷，弹簧容易发生疲劳破坏，弹簧是一种易损件，而且每组板框之间需要10-20个高强度弹簧，50-100块板框则需要将近1000-2000个高强度弹簧，而且，对弹簧进行挤压时还需要克服弹簧初始的弹力作用，二次压榨时污泥所受到实际的压榨压力要比超高压油泵提供给的压力小。例如，进料压力为1MPa时，弹簧必须提供大于1MPa弹力，使得滤板和滤框之间能保持腔室的最大化，当进料压榨结束时，高压泵对污泥进行第二次高压压榨时，必须要克服弹簧开始所具有的弹力，此部分压力为消耗的压力，从而导致高压泵对污泥所产生的压力要小于实际上的压力。

污水污泥的压缩性好，压缩比大，要想实现对污泥高干度脱水，则必须对污泥进行深度压缩，所以，压滤腔大小的可变性以及大幅度可变性是实现高高干度脱水的关键。

当前的压榨脱水后污泥厚度一般在25-35mm，由过滤理论可知，污泥过滤效果与过滤动力成正比，与过滤阻力成反比，泥饼越厚，水分流出的阻力越大，过滤阻力越大，过滤效果越差，所以，为了减轻过滤阻力，提高过滤效果，污泥应该越薄；但是污泥过薄则会影响处理效率，此时，必须通过降低压榨时间来保证污泥处理量和处理效率。

通过以上分析，可以看出，要实现污泥的深度脱水必须要实现污泥压榨腔室体积的可变性，同时对污泥进行高压压榨。不管是隔膜板框压滤机还是超高压弹性压榨机都具有污泥压榨腔室的可变性，但是目前污泥深度脱水设备存在以下几个主要问题：(1)普通的隔膜板框压滤机的污泥压榨压力较小，超高压隔膜板框压滤机压榨压力足够，但是隔膜的寿命问题；(2)超高压弹性压榨机依靠弹簧来是实现污泥压榨腔室体积的变化，弹簧易损坏而且会消耗大量的压榨压力；(3)压力越大，在紧贴在滤板上的污泥就越结实，容易形成一层密实的污泥层，该污泥层粘结在滤布上，增大水分排出阻力，影响脱水效果；(4)由于污水污泥具有的高压缩性、高含水率及污水污泥含有毛细水、吸附水及内部水导致的污泥脱水困难的特点，完全采用机械压力很难对污泥进行高深度脱水；(5)所有的压力直接来自于高压油缸的压力，没有经过任何力的放大机构，导致油缸压力及油缸体积过大，对设备密封及的可靠性提出了更高的要求；(6)污泥过厚，增大过滤阻力，导致脱水效果差，泥饼内部含水率仍然较高，污泥整体含水率难以降到较低程度。

发明内容

有鉴于此，本发明针对现有技术存在的部件耗损大，能耗高，脱水效果较差的技术问题，提出一种不易耗损、能耗低，脱水后污泥含水率低的超高压污泥高干度脱水方法。

本发明的技术解决方案是，提供一种以下结构的超高压污泥高干度脱水方法，基于超高压污泥高干度脱水装置，所述超高压污泥高干度脱水装置包括高压油缸和压滤装置，所述压滤装置包括主推板、多个压滤单元和止推板，相邻压滤单元之间形成压滤腔室，最前端的压滤单元与所述主推板之间、最后端的压滤单元与所述止推板之间也形成压滤腔室；

每个压滤单元包括压滤框、左压滤板和右压滤板，所述压滤框、左压滤板和右压滤板中设有通泥孔，所述通泥孔上配合设置有用于通入污泥的腔内污泥管，所述的腔内污泥管与左压滤板及右压滤板之间设置有密封圈，以在所述左压滤板和右压滤板左右移动时起到密封作用；

所述脱水方法包括进料脱水阶段和超高压压榨阶段，所述进料脱水阶段利用进料时压力来实现脱水，在完成进料脱水阶段后，通过向每个压滤单元的压滤框与左压滤板、压滤框与右压滤板之间通过高压液体，以实现超高压压榨脱水。

可选的，所述腔内污泥管与压滤框之间的孔配合为过盈配合，所述腔内污泥管与左压滤板及右压滤板之间的孔配合为间隙配合。

可选的，所述的压滤框两边分别开设有供左右滤板滑动的滑槽，所述的左压滤板或/和右滤板上固定设置有多根泥层疏通通气管。

可选的，所述左压滤板与压滤框之间、右压滤板与压滤框之间为高压水腔，所述的高压水腔与高压水泵及高压水管线相连通。

可选的，所述进料脱水阶段和超高压压榨阶段具体如下：

1)进料脱水阶段：通过高压油缸推力的作用，使得各个压滤单元中的压滤框之间紧密接触，形成压滤腔室，待处理污泥通过腔内污泥管进入各个腔室，在进料压力作用下，水分滤出压滤腔室，污泥颗粒留在压滤腔室内，随着进料的持续，直到污泥颗粒充满压滤腔室后停止进料；

2)超高压压榨阶段：高压水泵开始工作将水泵入压滤板与滤框之间的腔室内，使得高压水腔内形成高压水压，在高压水压作用下，左压滤板往左运动，右压滤板往右运动，对开始的泥饼进行进一步的挤压。

可选的，在安装有泥层疏通通气管的左压滤板或右压滤板内设有高压气体腔室，所述的泥层疏通通气管一端插入压滤腔室内，另一端插入高压气体腔室内，所述的高压气体腔室与高压气体管线及气泵相连通。

可选的，在超高压压榨过程中，高压气泵将空气通过高压气体管线进入到高压气体腔室，然后再通过泥层疏通通气管进入到污泥内部，通过空气带出污泥内部不能被机械压榨挤出的水分。

可选的，所述超高压污泥高干度脱水装置还包括双曲轴力放大机构，所述双曲轴力放大机构的一端安装在后模板上，另一端作为施力端连接有副推板，所述的双曲轴力放大机构中间的十字头还与高压油缸的液压杆相连，所述的后模板通过调节螺栓与固定架相连，所述的固定架上开设有与调节螺栓相啮合的内螺纹，通过螺纹副配合可调节后模板及双曲轴力放大机构的位置。

可选的，在所述主推板与副推板之间设置有碟簧组，所述碟簧组为多块碟簧组合在一起。

可选的，在压滤腔室的内壁上还设置有加强衬及滤布，加强衬安装在内部，所述滤布安装在加强衬的外部。

可选的，所述左压滤板和右压滤板的上下端部均设有刮泥环，所述刮泥环随着相应压滤板运动以实现刮泥。

可选的，所述的泥层疏通通气管为中空管，并在其上开设有多个小孔，高压气体可通过该中空管及开设的小孔进入到压榨时的污泥内部，泥层疏通通气管外层包裹有滤布。

采用以上方法，本发明具有以下优点：通过在压滤框两侧分别设置右压滤板及左压滤板，起到了现有隔膜板框压滤机的一种移动隔膜效果，即污泥在压滤腔内的各个位置均受到了同等的挤压压榨，污泥受力均匀，而且，采用滑动压滤板结构，对于污泥的压缩程度可任意控制，对于高压缩比的市政生活污泥起到显著效果；通过力的放大机构，该机构力放大倍数可达10-20倍，可降低高压泵的系统配置，降低能耗及液压系统的密封要求；由于污泥内还有部分水分不能通过机械方式去除，本方案设置有多根泥层疏通通气管，以及高压气体发生器及组件，通过高压气体作用，将污泥内机械方式难以脱除的水分通过高压气流方式带走，即实现机械压榨及高压气流携带双效作用，从而进一步降低污泥的水分，达到污泥深度减量化目的。

附图说明

图1为现有技术的隔膜板框压滤机的部分结构示意图；

图2为图1结构鼓膜时的状态示意图；

图3为超高压污泥高干度脱水装置的剖视图；

图4为超高压污泥高干度脱水装置的外部结构示意图。

如图所示，1、高压油缸，2、调节螺栓，3、固定架，4、后模板，5、双曲轴力放大机构，6、副推板，7、碟簧组，8、主推板，9、刮泥环，10、密封圈，11、高压水腔，12、右压滤板，13、高压气孔，14、压滤框，15、止推板，16、滤布，17、滤液排出管，18、高压气体腔室，19、泥层疏通通气管，20、端面密封圈，21、压滤腔室，22、左压滤板，23、腔内污泥管，24、气泵，25、高压气体管线，26、高压水泵，27、高压水管线。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

本发明涵盖任何在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。为了使公众对本发明有彻底的了解，在以下本发明优选实施例中详细说明了具体的细节，而对本领域技术人员来说没有这些细节的描述也可以完全理解本发明。此外，本发明之附图中为了示意的需要，并没有完全精确地按照实际比例绘制，在此予以说明。

如图3和4所示，示意了本发明所基于的一种超高压污泥高干度脱水装置，包括高压油缸1、滤框14、止推板15、滤布16、端面密封圈20，高压油缸1所配合的液压系统油压为15-20MPa，油缸活塞面积乘以压力再乘以力放大倍数等于污泥压榨压力乘以压滤板面积，超高压污泥高干度脱水装置还包括力放大、位置调整及保压机构，为了提高抗压能力，滤板14采用金属材料制成，滤框14两边分别开设有滑槽，左右两个滑槽内配合安装有两块活动的压滤板为右压滤板12及左压滤板22，左压滤板22上固定设置有多根泥层疏通通气管19，两个滤板之间形成污泥压滤腔21其体积可根据左右压滤板的运动而调节，不同的污泥压缩性能不同，其可任意调节。止推板15上设置有多条加强筋，材料由强度高的合金材料制成，止推板15固定在机架上。

两块压滤板与滤框14之间为高压水腔11，高压水腔11与高压水泵26及高压水管线27相连，高压水泵提供的水压及滤板及滤框之间的水压为8-10MPa，高压水管线上还安装有阀门，保证在泥浆进入压滤腔时高压水泵26停止供压，高压水腔11内的水返回水箱，泥层疏通通气管19一端插入污泥压滤腔21内，插入深度与不超过最终压榨后的泥饼厚度，另一端插入高压气体腔室18内，高压气体腔室18与高压气体管线25及气泵24相连，泥层疏通通气管19为中空管，开设有多个小孔，高压气体可通过该中空管及开设的小孔进入到压榨时的污泥内部，泥层疏通通气管19外层包裹有滤布，防止污泥颗粒进入泥层疏通通气孔19。

滤板14、右压滤板12及左压滤板22上开设有通泥孔，通泥孔上配合设置有腔内污泥管23，腔内污泥管内通污泥，腔内污泥管23与压滤框14之间的孔为过盈配合，与右压滤板12及左压滤板22之间的孔配合为间隙配合，所述的腔内污泥管23与右压滤板12及左压滤板22之间设置有密封圈10，使得右压滤板12及左压滤板22可左右移动时污泥不会进入到高压水腔内。

脱水装置力放大、位置调整及保压机构由双曲轴力放大机构5、后模板4、固定架3、调节螺栓2、碟簧组7组成，双曲轴力放大机构5为双曲轴连杆机构，包括长肘杆、小肘杆、短肘杆、十字头、连架杆等，双曲轴力放大机构5一端固定安装在后模板4上，另一端与副推板6固连，双曲轴力放大机构5中间的十字头还与高压油缸1的液压杆相连，后模板4通过调节螺栓2与固定架3相连，固定架3上开设有与调节螺栓2相啮合的内螺纹，通过螺纹副配合可调节后模板4及双曲轴力放大机构5的左右位置，碟簧组7为多块碟簧组合在一起，安装在副推板6及主推板8之间。

右压滤板12及左压滤板22厚度方向上分别设置有刮泥环9及密封圈10，在右压滤板12及左压滤板22上还设置有加强衬及滤布16，加强衬安装在内部，滤布16安装在加强衬的外部。

压滤腔室21体积最大时为右压滤板12及左压滤板22均紧贴压滤框14，此时厚度为20mm-25mm，压滤腔室21体积最小时为右压滤板12及左压滤板22均远离压滤框14到达压滤框14上的限位槽，此时厚度约为6-10mm。

进入本发明的超高压污泥高干度脱水装置前，污泥可通过浓缩或者初步脱水，使得进泥泥浆含水率在90％-85％，整个脱水时间为30min-45min，从进入到拉板结束排泥整个工作周期为1小时左右。

本装置工作原理如下：

高压油缸推动双曲轴连杆机构，使得各个压滤框之间紧密接触，通过压滤框的端面密封圈将各个压滤框之间密封，形成一个封闭的大压滤腔，含水率90％-85％的泥浆通过进泥泵泵入到压滤腔内，此时为进料压榨阶段，在进料压力作用下，水分通过滤布，而污泥颗粒留在压滤腔内，随着进料时间越来越长，污泥颗粒充满压滤腔停止进料，此时压滤腔内形成具有一定含水率的泥饼，高压水泵开始工作将水泵入压滤板与滤框之间的腔室内，使得腔室内形成高压水压，在高压水压作用下，左压滤板往左运动，右压滤板往右运动，对开始的泥饼进行进一步的挤压，此时为超高压压榨阶段，在8-10MPa的超高压作用下，左压滤板往继续左运动，右压滤板继续往右运动，污泥内的水分逐渐被压榨出，同时污泥被挤压得越来越实，直到泥饼的水分不再挤出泥饼不可再被压缩时，左右压滤板停止运动，在超高压压榨过程中，高压气泵将空气通过气体管线、高压气孔进入到高压气体腔室，然后再通过泥层疏通通气管进入到污泥内部，采用吹风机原理，通过空气带出污泥内部不能被机械压榨挤出的水分，污泥在高压压榨挤压脱水及空气携带水分双重作用下，达到污泥的干度时，脱水阶段结束。高压油缸带动双曲肘连杆机构，将主推板往回拉，拉板器将滤框拉开，泥饼掉下，一个周期结束。下个周期重新进泥，此时高压水泵停止工作，同时左右压滤板与滤框之间的水在进料压力下往回走，即左压滤板往右运动，右压滤板往左运动，使得压滤腔又达到最大，便于后续的超高压压榨。

虽然以上将实施例分开说明和阐述，但涉及部分共通之技术，在本领域普通技术人员看来，可以在实施例之间进行替换和整合，涉及其中一个实施例未明确记载的内容，则可参考有记载的另一个实施例。

以上仅就本发明较佳的实施例作了说明，但不能理解为是对权利要求的限制。本发明不仅局限于以上实施例，其具体结构允许有变化。总之，凡在本发明独立权利要求的保护范围内所作的各种变化均在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种超高压污泥高干度脱水方法，基于超高压污泥高干度脱水装置，所述超高压污泥高干度脱水装置包括高压油缸(1)和压滤装置，所述压滤装置包括主推板(8)、多个压滤单元和止推板(15)，相邻压滤单元之间形成压滤腔室(21)，最前端的压滤单元与所述主推板(8)之间、最后端的压滤单元与所述止推板(15)之间也形成压滤腔室(21)；

每个压滤单元包括压滤框(14)、左压滤板(22)和右压滤板(12)，所述压滤框(14)、左压滤板(22)和右压滤板(12)中设有通泥孔，所述通泥孔上配合设置有用于通入污泥的腔内污泥管(23)，所述的腔内污泥管(23)与左压滤板(22)及右压滤板(12)之间设置有密封圈(10)，以在所述左压滤板(22)和右压滤板(12)左右移动时起到密封作用；

所述脱水方法包括进料脱水阶段和超高压压榨阶段，所述进料脱水阶段利用进料时压力来实现脱水，在完成进料脱水阶段后，通过向每个压滤单元的压滤框与左压滤板、压滤框与右压滤板之间通过高压液体，以实现超高压压榨脱水。

2.根据权利要求1所述的超高压污泥高干度脱水方法，其特征在于：所述腔内污泥管(23)与压滤框(14)之间的孔配合为过盈配合，所述腔内污泥管(23)与左压滤板(22)及右压滤板(12)之间的孔配合为间隙配合。

3.根据权利要求2所述的超高压污泥高干度脱水方法，其特征在于：所述的压滤框(14)两边分别开设有供左右滤板滑动的滑槽，所述的左压滤板(22)或/和右滤板(12)上固定设置有多根泥层疏通通气管(19)。

4.根据权利要求1所述的超高压污泥高干度脱水方法，其特征在于：所述左压滤板(22)与压滤框(14)之间、右压滤板(12)与压滤框(14)之间为高压水腔(11)，所述的高压水腔(11)与高压水泵(26)及高压水管线(27)相连通。

5.根据权利要求4所述的超高压污泥高干度脱水方法，其特征在于：所述进料脱水阶段和超高压压榨阶段具体如下：

1)进料脱水阶段：通过高压油缸推力的作用，使得各个压滤单元中的压滤框之间紧密接触，形成压滤腔室，待处理污泥通过腔内污泥管进入各个腔室，在进料压力作用下，水分滤出压滤腔室，污泥颗粒留在压滤腔室内，随着进料的持续，直到污泥颗粒充满压滤腔室后停止进料；

2)超高压压榨阶段：高压水泵开始工作将水泵入压滤板与滤框之间的腔室内，使得高压水腔内形成高压水压，在高压水压作用下，左压滤板往左运动，右压滤板往右运动，对开始的泥饼进行进一步的挤压。

6.根据权利要求3或4或5所述的超高压污泥高干度脱水方法，其特征在于：在安装有泥层疏通通气管(19)的左压滤板或右压滤板内设有高压气体腔室(18)，所述的泥层疏通通气管(19)一端插入压滤腔室(21)内，另一端插入高压气体腔室(18)内，所述的高压气体腔室(18)与高压气体管线(25)及气泵(24)相连通。

7.根据权利要求6所述的超高压污泥高干度脱水方法，其特征在于：在超高压压榨过程中，高压气泵将空气通过高压气体管线进入到高压气体腔室，然后再通过泥层疏通通气管进入到污泥内部，通过空气带出污泥内部不能被机械压榨挤出的水分。

8.根据权利要求6所述的超高压污泥高干度脱水方法，其特征在于：所述超高压污泥高干度脱水装置还包括双曲轴力放大机构(5)，所述双曲轴力放大机构(5)的一端安装在后模板(4)上，另一端作为施力端连接有副推板(6)，所述的双曲轴力放大机构(5)中间的十字头还与高压油缸(1)的液压杆相连，所述的后模板(4)通过调节螺栓(2)与固定架(3)相连，所述的固定架(3)上开设有与调节螺栓(2)相啮合的内螺纹，通过螺纹副配合可调节后模板(4)及双曲轴力放大机构(5)的位置。

9.根据权利要求1所述的超高压污泥高干度脱水方法，其特征在于：在压滤腔室(21)的内壁上还设置有加强衬及滤布(16)，加强衬安装在内部，所述滤布(16)安装在加强衬的外部。

10.根据权利要求3所述的超高压污泥高干度脱水方法，其特征在于：所述的泥层疏通通气管(19)为中空管，并在其上开设有多个小孔，高压气体可通过该中空管及开设的小孔进入到压榨时的污泥内部，泥层疏通通气管(19)外层包裹有滤布(16)。