CN108689583A

CN108689583A - 一种黏性物料的固液分离方法及其分离设备

Info

Publication number: CN108689583A
Application number: CN201810472883.4A
Authority: CN
Inventors: 王淼; 王一淼
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2018-05-10
Filing date: 2018-05-17
Publication date: 2018-10-23

Abstract

本发明涉及一种黏性物料的固液分离方法和设备，如下步骤：1)电机驱动胸辊转动进而带动毛布运动，物料在搅拌池中物理搅拌后经送料泵送至送料池中；然后物料连续输入主机中并经喷料口排放到输送机构上；2)物料经输送机构的滤带输送并由其输入段处的真空箱初步真空排水后，物料运行至网笼和副辊处完成第一次挤压排水，之后物料粘附在毛布上经过副辊后继续运动；3)物料跟随毛布运行至输出段，经毛布输出段处的真空箱进行第二次真空排水；之后在胸辊处物料脱离毛布卸料；4)毛布连续运行至副辊处执行下一个固液分离工艺循环。本发明完全机械化对黏性物料进行固液分离，得到的污泥含水率低得多，物料能有效利用、节约成本、保护环境。

Description

一种黏性物料的固液分离方法及其分离设备

技术领域

本发明涉及环保领域，具体涉及一种不加任何药剂针对黏性物料的固液分离方法及其分离设备。

背景技术

黏性物料如污泥、渣料等有较高含水量，无法直接废物利用。就污泥处理技术来讲，目前污水处理技术如下几种：

1）污泥填埋：该方法是现有技术中最常见的方式，费用低，但是会大量占用土地、污染地下水、传播疾病。

2）土地施肥：污泥富含氮磷钾等有机质，可以被植物吸收利用，但因为污泥含有浓度不定的重金属，被植物吸收后，对后续生物链的污染有很大的不确定性，需要谨慎的评估和使用。

3）污泥焚烧：可以大量消减污泥的体积，有害细菌等污染物含量为零。但是现有的污泥含水率高，无法被电厂的燃烧系统直接使用，刻意燃烧成本耗能严重。

4）添加絮凝剂：因各种缺陷没有形成真正大规模的产业化生产。比如利用压滤机和脱水机进行固液分离工艺，多是向污水中加入絮凝剂进行混凝反应，然后污泥浓缩、脱水。最终得到的污泥含水率高达80％，污泥产出的体量大，运输成本高，后期处理成本高；这种工艺由于加入了絮凝剂，脱水后的污泥和分离出来水中含有大量的絮凝剂，对环境造成二次污染，不符合国家提出的污泥轻量化、无害化的治理思想。污泥中60％的成分为发酵后的有机质，对于我国的农业生产是一种宝贵的资源。但是因为含水量高、絮凝剂无法清除，处理后的污泥无法在农业生产中大量应用，造成严重的资源浪费和环境污染。

发明内容

为了解决上述问题，在生产水泥制品工艺中应用的抄取法中汲取技术优势，将其延展到黏性物料处理领域，本发明提供了一种针对黏性物料的固液分离方法及其分离设备，完全机械化对黏性物料进行固液分离，得到的污泥含水率低得多，物料能有效利用，节约成本，保护环境。

本发明采用的技术方案如下：

一种黏性物料的固液分离方法，是利用主机1进行固液分离，所述主机1包括用于输送物料的输送机构12和用于排出水分的分离机构13，所述输送机构12包括网笼121和循环运行的滤带124，所述滤带124绕在网笼121上；

所述分离机构13包括副辊134和循环运行的毛布136，所述毛布136绕在副辊134上；

所述副辊134和网笼121之间压紧配合形成挤压排水空间；所述滤带124和毛布136均配置有真空箱15；

固液分离方法包括如下步骤：

1)毛布136和滤带124均循环运行，物料由滤带124输送上行经真空箱15处第一次真空排水后、继续上行至副辊134和网笼121之间的挤压排水空间完成第一次挤压排水，在挤压力作用下物料吸附于毛布136上；

2)物料由毛布136继续输送至真空箱15处第二次真空排水，之后卸料；

3)毛布136继续运行、至副辊121处执行下一个工艺循环。

上述黏性物料的固液分离方法，所述主机1还包括挤压机构17和胸辊132，所述毛布136也绕过胸辊132，所述挤压机构17与胸辊132压紧配合形成挤压排水空间；

上述步骤2)中，第二次真空排水后，物料跟随毛布136在胸辊132和挤压机构17处的挤压排水空间处完成第二次挤压排水，之后在挤压力作用下，毛布136绕出该挤压排水空间的同时物料含水量降低从而实现卸料。

上述黏性物料的固液分离方法，上述步骤2)中，卸料完成后毛布136继续运行：至洗布管16处时喷水清洗毛布136，继续运行至毛布136输入段的真空箱15处时进行真空吸附清洗，然后运行至副辊134处进行下一轮固液分离工艺循环。

上述黏性物料的固液分离方法，物料进入搅拌池8前，先在沉淀系统中进行沉淀工艺，所述沉淀工艺包括：

第一步，将原始物料运送至沉淀池2中，物料泵3将沉淀池2中的物料输送至到沉淀罐组内进行初步沉淀，物料中的部分水分分离出来且物料沉淀在沉淀罐组下部；

第二步，利用高位差使沉淀罐组下部的较重物料通过管道自行输送至搅拌池8中。

上述黏性物料的固液分离方法，在所述沉淀罐组中最终沉淀分离出的水一部分输送至污水处理厂、另一部分经加压泵输送至洗布管16；在沉淀罐组中沉淀后得到物料的固含量高于22%。

上述黏性物料的固液分离方法，所述黏性物料为污水处理厂产生的污泥、煤矿水洗煤产生的污泥、金属矿水洗矿物产生的污泥、制砂产生的污泥或造纸污泥；

上述步骤1)中，搅拌时在搅拌池8中加入植物纤维和铺助沉淀剂。

上述步骤2)中，物料在输送机构12处排出的污水再次输送至沉淀池2或搅拌池8中。

上述黏性物料的固液分离方法，所述植物纤维为麦秸杆磨制纤维、玉米秆磨制纤维或废弃纸中的一种或几种，所述植物纤维添加比重为搅拌池8中物料重量的1~5%，所述植物纤维的长度为1.8~5.0mm。

上述黏性物料的固液分离方法，上述步骤1中所述毛布136的运行速度为1~7m/s；

上述步骤2)和步骤3)中，所述滤带124输入段处的真空箱15和毛布136输出段处的真空箱15的压力为1.0~3.0MPa。

上述黏性物料的固液分离方法，上述胸辊132和挤压机构17处的压力为3~5MPa。

一种实现所述黏性物料固液分离方法的固液分离设备，包括搅拌池8、送料泵9、送料池10和用于固液分离的主机1，所述送料泵9将搅拌池8中的物料输送至送料池10，所述送料池10向主机1中输送物料；

所述主机1包括作为进料端的喷料口11、至少一组用于输送泥水的输送机构12、分离机构13和机架18；所述输送机构12、分离机构13、压紧油缸14和挤压机构17分别布置在机架18上；

所述输送机构12包括输送导辊125、网笼121和滤带124，所述滤带124缠绕在输送导辊125和网笼121上形成皮带式输送，所述喷料口11设置在输送导辊125的上方，物料由输送导辊125向网笼121的方向输送；

所述分离机构13包括胸辊132、用于驱动胸辊132的电机131、毛布136、若干个传动并支撑用毛布136的分离导辊138和副辊134，所述毛布136缠绕在胸辊132、分离导辊138和副辊134上；所述副辊134与网笼121压紧或分离，所述副辊134与网笼121压紧后通过两者之间的摩擦力带动网笼121转动形成第一次挤压排水；

所述滤带124输入段的下方设置有真空箱15；所述毛布输入段的下方以及输出段的下方分别设置有真空箱15。

上述固液分离设备，所述主机1还包括固定在机架18上的压紧油缸14和由压紧油缸14控制压紧的挤压机构17；所述挤压机构17与胸辊132压紧或分离，所述挤压机构17与胸辊132压紧后通过两者之间的摩擦力实现第二次挤压排水。

上述固液分离设备，所述挤压机构17包括压车171、两个胶辊172和芯棍173，两个所述的胶辊172布置在芯棍173的上方位置的左右两侧，所述压车171上端连接压紧油缸14、下端经两个胶辊172压紧芯棍173从而使芯棍173与胸辊132实现压紧。

上述固液分离设备，该设备还包括沉淀池2、物料泵3和沉淀罐组，所述主机1的排料端连通沉淀池2或搅拌池8，所述物料泵3将沉淀池2中的物料输送至沉淀罐组，经所述沉淀罐组中沉淀后的物料输送至搅拌池8中。

上述固液分离设备，所述沉淀罐组包括至少两组沉淀罐，所述沉淀罐内上部设有隔板，所述沉淀罐内上部经隔板分隔为两区域、下方为连通状态。

上述固液分离设备，所述沉淀罐之间通过上部的开口连通，最后一组沉淀罐的侧壁经管道连接加压泵7的输入端以输送沉淀后得到的液体，所述加压泵7的输出端连接有若干个用于清洗毛布的洗布管16，所述洗布管16安装在机架18上。

上述固液分离设备，所述分离机构13还包括用于辅助向下压紧毛布136的辅助滚轮135，所述辅助滚轮135设置在靠近副辊134与网笼121压紧之前的位置处。

上述固液分离设备，所述输送机构12有两组，两组所述输送机构12布置在副辊134辊面的两端。

上述固液分离设备，所述主机1还包括铰接杆20和用于升降副辊134的升降油缸19，所述铰接杆20的两端与副辊134端面和机架18分别铰接；所述升降油缸19的一端安装在机架18上、伸出端连接铰接杆20上。

上述固液分离设备，所述输送机构12还包括用于滤带124张紧的输送张紧辊122和用于控制调整滤带124输出段运行角度的输送调整辊123，所述输送张紧辊122和输送调整辊123分别经丝杠安装在机架18上且均布置在滤带124输出段处；

所述分离机构13还包括用于毛布136张紧的分离张紧辊133和用于控制调整毛布136输出段运行角度的分离调整辊137，所述分离张紧辊133和分离调整辊137分别经丝杠安装在机架18上，所述分离张紧辊133布置在毛布136的输入段处，所述分离调整辊137布置在毛布136的输出段处。

本发明的有益效果为：

1）处理后的物料含水率低至40%，可供给电厂作为燃料，处理效率高。

2）没有环境污染，生产中的水循环利用，排出水再次循环直固液分离工艺。

3）添加剂使用无污染的植物纤维，实现秸秆的再利用，进一步保护环境节约资源。

4）对不同含水率、不同粘度、不同分散性的污泥均有很好的适应性，而且能够实现连续分离工作。

附图说明

图1为本发明实施例的主机结构示意图；

图2为本发明实施例沉淀系统运行示意图（箭头为水流方向）。

图中：1为主机、2为沉淀池、3为物料泵、4为一号沉淀罐、5为二号沉淀罐、6为三号沉淀罐、7为加压泵、8为搅拌池、9为送料泵、10为送料池；

11为喷料口、12为输送机构、13为分离机构、14为压紧油缸、15为真空箱、16为洗布管、17为挤压机构、18为机架、19为升降油缸、20为铰接杆；

121为网笼、122为输送张紧辊、123为输送调整辊、124为滤带、125为输送导辊、131为电机、132为胸辊、133为分离张紧辊、134为副辊、135为辅助滚轮、136为毛布、137为分离调整辊、138为分离导辊、171为压车、172为胶辊、173为芯棍。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进一步解释说明。

一种黏性物料的固液分离方法，包括如下步骤：

1)电机131驱动胸辊132转动进而带动毛布136运动，物料在搅拌池8中物理搅拌后经送料泵9送至送料池10中；然后物料连续输入主机1中并经喷料口11排放到输送机构12上；

2)物料经输送机构12的滤带124输送并由其输入段处的真空箱15初步真空排水后，物料运行至网笼121和副辊134处完成第一次挤压排水，之后物料粘附在毛布136上经过副辊134后继续运动；

3)物料跟随毛布136运行至输出段，经毛布136输出段处的真空箱15进行第二次真空排水；之后在胸辊132处物料脱离毛布136卸料；

4)毛布136连续运行，至副辊121处执行下一个固液分离工艺循环。

上述黏性物料的固液分离方法，所述胸辊132处配置有挤压机构17以压紧胸辊132；

上述步骤3)中，第二次真空排水后，物料跟随毛布136在胸辊132和挤压机构17处完成第二次挤压排水后卸料。

上述黏性物料的固液分离方法，上述步骤3)中，卸料完成后毛布136连续运行：至洗布管16处时喷水清洗毛布136，继续运行至毛布136输入段的真空箱15处时进行真空吸附清洗，然后运行至副辊134处进行下一轮固液分离工艺循环。

第一步，将原始物料运送至沉淀池2中，物料泵3将沉淀池2中的物料输送至到沉淀罐组内进行初步沉淀，物料中的部分水分分离出来且物料沉淀在沉淀罐组下部；在沉淀罐组中沉淀后得到物料的固含量高于22%。

上述黏性物料的固液分离方法，在所述沉淀罐组中最终沉淀分离出的水一部分输送至污水处理厂、另一部分经加压泵输送至洗布管16，能进一步节省资源。

上述黏性物料的固液分离方法，上述步骤1)中，搅拌时在搅拌池8中加入植物纤维和铺助沉淀剂。铺助沉淀剂用于中和物料保持酸碱平衡，避免物料腐蚀设备。

上述黏性物料的固液分离方法，上述步骤2)中，物料在输送机构12处排出的污水再次输送至沉淀池2或搅拌池8中。

上述黏性物料的固液分离方法，所述植物纤维为麦秸杆磨制纤维、玉米秆磨制纤维或废弃纸中的一种或几种，所述植物纤维添加比重为搅拌池8中物料重量的1~5%；所述植物纤维的长度为1.8~5.0mm。

所述铺助沉淀剂为粉煤灰，所述铺助沉淀剂添加比重为搅拌池8中物料重量的1~5%。

上述步骤2)和步骤3)中，所述滤带124输入段处的真空箱15和毛布136输出段处的真空箱15的压力优选为2MPa。

上述黏性物料的固液分离方法，上述胸辊132和挤压机构17处的压力优选为4.5MPa。

所述分离机构13包括胸辊132、用于驱动胸辊132功率为110KW的电机131、毛布136、若干个传动并支撑用毛布136的分离导辊138和副辊134，所述毛布136缠绕在胸辊132、分离导辊138和副辊134上；所述副辊134与网笼121压紧或分离，所述副辊134与网笼121压紧后通过两者之间的摩擦力带动网笼121转动形成第一次挤压排水；

为了在第一次挤压分离前用于辅助压紧毛布保证良好的挤压效果，上述固液分离设备，所述分离机构13还包括用于辅助向下压紧毛布136的辅助滚轮135，所述辅助滚轮135设置在靠近副辊134与网笼121压紧之前的位置处。

为了便于检修，上述固液分离设备，所述主机1还包括铰接杆20和用于升降副辊134的升降油缸19，所述铰接杆20的两端与副辊134端面和机架18分别铰接；所述升降油缸19的一端安装在机架18上、伸出端连接铰接杆20上。检修时可将副辊134升起。

本实施例以污泥为黏性物料运用上述方法和设备进行固液分离工艺。

本实施例的这设备每小时可以提取含水40％污泥2吨，日处理污水10万吨的污水处理厂只需一台设备就可以满足使用要求。还需与本设备配套使用的一间15米*24米*高6米车间、一台5吨的行车，行车有效起吊高度5米。设备全套售价预估为300万元，本设备运营只需两个工人维护。

本固液分离工艺具有良好经济效益；目前国内的污水处理厂处理每吨污水的絮凝剂费用大体在0.3元至0.4元之间，全负荷运转时，每天的絮凝剂的费用在3万元到4万元之间；每天出含水率80％的污泥大概在100吨左右，每吨的后续处理费用在240元到280元之间。以上各项指标都以最低计算则每天的处理费用在54000元左右。本发明的这种设备工艺处理污泥，没有絮凝剂的费用支出，每天可以节省3万元的开支；原来每天出100吨左右，现在只有50吨，使得污泥轻量化，后期的处理费用节省1.2万元；由于含水率低于40％，可以直接给电厂做燃料，后期的处理费用大大降低，同时也解决了处理后污泥的最终去处避免环境二次污染。

Claims

1.一种黏性物料的固液分离方法，其特征在于，利用主机（1）进行固液分离，所述主机（1）包括用于输送物料的输送机构（12）和用于排出水分的分离机构（13），所述输送机构（12）包括网笼（121）和循环运行的滤带（124），所述滤带（124）绕在网笼（121）上；

所述分离机构（13）包括副辊（134）和循环运行的毛布（136），所述毛布（136）绕在副辊（134）上；

所述副辊（134）和网笼（121）之间压紧配合形成挤压排水空间；所述滤带（124）和毛布（136）均配置有真空箱（15）；

固液分离方法包括如下步骤：

1)毛布（136）和滤带（124）均循环运行，物料由滤带（124）输送上行经真空箱（15）处第一次真空排水后、继续上行至副辊（134）和网笼（121）之间的挤压排水空间完成第一次挤压排水，在挤压力作用下物料吸附于毛布（136）上；

2)物料由毛布（136）继续输送至真空箱（15）处第二次真空排水，之后卸料；

3)毛布（136）继续运行、至副辊（121）处执行下一个工艺循环。

2.根据权利要求1所述黏性物料的固液分离方法，其特征在于，所述主机（1）还包括挤压机构（17）和胸辊（132），所述毛布（136）也绕过胸辊（132），所述挤压机构（17）与胸辊（132）压紧配合形成挤压排水空间；

上述步骤2)中，第二次真空排水后，物料跟随毛布（136）在胸辊（132）和挤压机构（17）处的挤压排水空间处完成第二次挤压排水，之后在挤压力作用下，毛布（136）绕出该挤压排水空间的同时物料含水量降低从而实现卸料。

3.根据权利要求1所述黏性物料的固液分离方法，其特征在于，上述步骤2)中，卸料完成后毛布（136）继续运行：至洗布管（16）处时喷水清洗毛布（136），继续运行至毛布（136）输入段的真空箱（15）处时进行真空吸附清洗，然后运行至副辊（134）处进行下一轮固液分离工艺循环。

4.根据权利要求3所述黏性物料的固液分离方法，其特征在于，物料进入搅拌池（8）前，先在沉淀系统中进行沉淀工艺，所述沉淀工艺包括：

第一步，将原始物料运送至沉淀池（2）中，物料泵（3）将沉淀池（2）中的物料输送至到沉淀罐组内进行初步沉淀，物料中的部分水分分离出来且物料沉淀在沉淀罐组下部；

第二步，利用高位差使沉淀罐组下部的较重物料通过管道自行输送至搅拌池（8）中。

5.根据权利要求4所述黏性物料的固液分离方法，其特征在于，在所述沉淀罐组中最终沉淀分离出的水一部分输送至污水处理厂、另一部分经加压泵输送至洗布管（16）；在沉淀罐组中沉淀后得到物料的固含量高于22%。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的固液分离方法，其特征在于：所述黏性物料为污水处理厂产生的污泥、煤矿水洗煤产生的污泥、金属矿水洗矿物产生的污泥、制砂产生的污泥或造纸污泥；

上述步骤1)中，搅拌时在搅拌池（8）中加入植物纤维和铺助沉淀剂。

7.根据权利要求4所述的固液分离方法，其特征在于：上述步骤2)中，物料在输送机构（12）处排出的污水再次输送至沉淀池（2）或搅拌池（8）中。

8.根据权利要求6所述的固液分离方法，其特征在于：所述植物纤维为麦秸杆磨制纤维、玉米秆磨制纤维或废弃纸中的一种或几种，所述植物纤维添加比重为搅拌池（8）中物料重量的1~5%，所述植物纤维的长度为1.8~5.0mm;

所述铺助沉淀剂为粉煤灰，所述铺助沉淀剂添加比重为搅拌池（8）中物料重量的1~5%。

9.根据权利要求2所述黏性物料的固液分离方法，其特征在于，上述步骤1）中所述毛布（136）的运行速度为1~7m/s；

上述步骤2)和步骤3)中，所述滤带（124）输入段处的真空箱（15）和毛布（136）输出段处的真空箱（15）的压力为1.0~3.0MPa;

上述胸辊（132）与挤压机构（17）处的压力为3~5MPa。

10.一种实现如权1所述黏性物料固液分离方法的固液分离设备，其特征在于：包括搅拌池（8）、送料泵（9）、送料池（10）和用于固液分离的主机（1），所述送料泵（9）将搅拌池（8）中的物料输送至送料池（10），所述送料池（10）向主机（1）中输送物料；

所述主机（1）包括作为进料端的喷料口（11）、至少一组用于输送泥水的输送机构（12）、分离机构（13）和机架（18）；所述输送机构（12）、分离机构（13）、压紧油缸（14）和挤压机构（17）分别布置在机架（18）上；

所述输送机构（12）包括输送导辊（125）、网笼（121）和滤带（124），所述滤带（124）缠绕在输送导辊（125）和网笼（121）上形成皮带式输送，所述喷料口（11）设置在输送导辊（125）的上方，物料由输送导辊（125）向网笼（121）的方向输送；

所述分离机构（13）包括胸辊（132）、用于驱动胸辊（132）的电机（131）、毛布（136）、若干个传动并支撑用毛布（136）的分离导辊（138）和副辊（134），所述毛布（136）缠绕在胸辊（132）、分离导辊（138）和副辊（134）上；所述副辊（134）与网笼（121）压紧或分离，所述副辊（134）与网笼（121）压紧后通过两者之间的摩擦力带动网笼（121）转动形成第一次挤压排水；

所述滤带（124）输入段的下方设置有真空箱（15）；所述毛布输入段的下方以及输出段的下方分别设置有真空箱（15）。

11.根据权利要求10所述的固液分离设备，其特征在于：所述主机（1）还包括固定在机架（18）上的压紧油缸（14）和由压紧油缸（14）控制压紧的挤压机构（17）；所述挤压机构（17）与胸辊（132）压紧或分离，所述挤压机构（17）与胸辊（132）压紧后通过两者之间的摩擦力实现第二次挤压排水。

12.根据权利要求11所述的固液分离设备，其特征在于：所述挤压机构（17）包括压车（171）、两个胶辊（172）和芯棍（173），两个所述的胶辊（172）布置在芯棍（173）的上方位置的左右两侧，所述压车（171）上端连接压紧油缸（14）、下端经两个胶辊（172）压紧芯棍（173）从而使芯棍（173）与胸辊（132）实现压紧。

13.根据权利要求10至12中任一项所述的固液分离设备，其特征在于：该设备还包括沉淀池（2）、物料泵（3）和沉淀罐组，所述主机（1）的排料端连通沉淀池（2）或搅拌池（8），所述物料泵（3）将沉淀池（2）中的物料输送至沉淀罐组，经所述沉淀罐组中沉淀后的物料输送至搅拌池（8）中。

14.根据权利要求13所述的固液分离设备，其特征在于：所述沉淀罐组包括至少两组沉淀罐，所述沉淀罐内上部设有隔板，所述沉淀罐内上部经隔板分隔为两区域、下方为连通状态。

15.根据权利要求14所述的固液分离设备，其特征在于：所述沉淀罐之间通过上部的开口连通，最后一组沉淀罐的侧壁经管道连接加压泵（7）的输入端以输送沉淀后得到的液体，所述加压泵（7）的输出端连接有若干个用于清洗毛布的洗布管（16），所述洗布管（16）安装在机架（18）上。

16.根据权利要求10所述的固液分离设备，其特征在于：所述分离机构（13）还包括用于辅助向下压紧毛布（136）的辅助滚轮（135），所述辅助滚轮（135）设置在靠近副辊（134）与网笼（121）压紧之前的位置处。

17.根据权利要求10所述的固液分离设备，其特征在于：所述输送机构（12）有两组，两组所述输送机构（12）布置在副辊（134）辊面的两端。

18.根据权利要求10所述的固液分离设备，其特征在于：所述主机（1）还包括铰接杆（20）和用于升降副辊（134）的升降油缸（19），所述铰接杆（20）的两端与副辊（134）端面和机架（18）分别铰接；所述升降油缸（19）的一端安装在机架（18）上、伸出端连接铰接杆（20）上。