CN110341229B - 一种软挤压螺旋固液分离装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种将废弃固体物与液体分离的软挤压螺旋固液分离装置，可用于不同物料脱水处理，尤其适用于分离含水率为80％‑98％的各种固液混合物，如：海藻、纸浆、污泥、沼渣、各种畜禽粪便等，产量含固率可达到30％‑40％，是养殖场、污水处理厂、造纸厂、糖厂、沼气厂、有机肥厂的理想选择。

Description

一种软挤压螺旋固液分离装置

技术领域

本发明涉及分离机械设备技术领域，具体是一种软挤压螺旋固液分离装置。

背景技术

随着经济的发展、人们的环保意识的加强，城市废水处理、养殖场废弃物、印染废水、蔬菜残渣等均是环保环节中的亟待解决的环境问题，现有技术的固液分离机可广泛应用于养殖场、污水处理厂、造纸厂、糖厂、沼气厂、有机肥厂等领域，固液分离工艺可以将大部分固体悬浮物和难分解的固体物质提前分离出来，以降低液体部分中的BOD、COD以及难分解的固体物质含量，减轻后续粪污处理工艺的难度。相对于厌氧发酵可加快反应周期，节省相应设备和容器的占地面积，降低粪污处理设施的投资；而对于好氧堆肥，经挤压分离后的固体物含水率在50％～70％之间，可直接或添加少量辅料后进行发酵堆肥处理，而后制成附加值较高的有机肥料或牛场垫料，变废为宝，创造经济效益的同时实现环境保护和良性循环。

离心法是一种十分有效的固液分离方法并可实现物料相对较低的含水率。离心式分离机采用离心分离筛或水力旋流器等旋转部件运动产生的离心力提高悬浮颗粒的沉降速度，进而达到固液分离的目的。此种类型的分离机适用于处理固含量在5％～8％的粪污，当粪污固含量较低时，固液分离效果不明显。而现有的螺旋式固液分离机在处理固液混合物时物料会经常随着螺旋轴转动，固液分离效果不好，固含量低，不能处理高含水率的物料。因此，我们还需要对现有的螺旋固液分离机进一步改进。

发明内容

本发明为了提高固液物料分离效果，增加螺旋转子对物料的挤压程度，增加产物固含量，提高其处理能力，解决螺旋轴转子粘连物料，降低物料中氮、磷在液体中的养分，物料缓慢挤压，提供了一种软挤压螺旋固液分离装置。

一种软挤压螺旋固液分离装置，包括机架以及位于机架上的固液分离装置，其特征在于：所述机架的一端设置进料口、另一端设置出料口，所述机架倾斜放置于地面上，进料口端高于出料口端，所述固液分离装置包括螺旋轴装置、组合式筛网、液压控制系统、出料装置、液体收集装置和驱动系统，所述螺旋轴装置与所述组合式筛网同轴设置，所述螺旋轴装置包括主轴以及从进料端到出料端依次设置的进料螺旋、切槽进料螺旋、双头连续螺旋、切口双头螺旋以及出料端螺旋，所述双头连续螺旋和切口双头螺旋的螺距小于所述进料螺旋的螺距，并且所述组合式筛网内径大于所述螺旋轴装置的外径。

所述切槽进料螺旋与所述双头连续螺旋的相近端面成90°相错，并且其相近端面之间的距离是双头连续螺旋螺距的1/4～1/2，所述双头连续螺旋与所述切口双头螺旋的相近端面成90°相错，并且其相近端面之间的距离是切口双头螺旋螺距的1/4～1/2，所述切口双头螺旋与所述出料端螺旋的相近端面成90°相错，并且其相近端面之间的距离是出料端螺旋螺距的1/4～1/2，具体可根据不同物料进行设置。

所述切槽进料螺旋的叶片边缘均匀分布切槽，所述的双头连续螺旋的叶片边缘也分布切槽，并且是完整的1/2螺距螺旋，所述切口双头螺旋，叶片周边完整，没有切槽，双头连续螺旋与切口双头螺旋螺距相同，在安装时，为使螺旋连续并避免与挡料阻隔装置中的齿板碰撞，切口双头螺旋是小于完整的1/2螺距螺旋；进料螺旋处没有筛网，筛网布置在其余四个螺旋处，从切槽进料螺旋处开始具有筛网，切槽螺旋由于具有切槽，随着物料的进入，切槽中可夹杂固体物，就可对筛网起到了清扫的清理功能，由于在切槽进料螺旋以及双头连续螺旋的位置时，物料仍然是以液体为主，所以以上两者螺旋叶片均设置切槽，物料在切口双头螺旋处大量固体物开始俘获、聚集，在以后的螺旋叶片均不设置切槽；物料在螺旋轴装置中运动的过程中在有叶片的地方前进，在无叶片的地方等待，后续物料挤压等待物料，进一步脱离水分，这种由物料挤压物料、两者都是体积可变化的物体，为之软挤压。

所述组合式筛网包括对称设置的两个筛框、安装于所述筛框上的两个筛网、挡料阻隔装置和筛框连接螺栓，所述挡料阻隔装置安装于两个筛框之间，由上阻料齿板和下阻隔板组成，所述上阻料齿板具有沿轴向分布的多个齿，所述上阻料齿板和下阻隔板均通过筛框连接螺栓与筛框连接。

所述上阻料齿板的齿具有多个，分别设置于所述螺旋轴装置各螺旋相近端面之间或者在切口双头螺旋的切口处。

所述出料装置包括轴承、轴承固定板、滑动锥限位轴、密封圈、驱动连杆、圆锥盘、油缸接头、油缸固定座、油缸，所述轴承、滑动锥限位轴均安装在轴承固定板上，所述轴承固定板、油缸均固定安装在出料端一侧，所述油缸轴线与所述圆锥盘轴线平行且位于圆锥盘上方，所述驱动连杆由U型杆和焊接于U型杆中间的直杆构成，所述驱动连杆与圆锥盘连接，所述圆锥盘是一个锥形具有一定角度的圆盘，该圆锥盘可在驱动连杆的作用下沿滑动锥限位轴移动，进而控制出料口的间隙。

所述机架与地面的倾斜角度为2～5°。

所述筛网与所述螺旋轴上的螺旋具有一定间隙，为使上述间隙减小，在螺旋轴装置的焊接过程中，先焊接切口双头螺旋，再焊接双头连续螺旋，然后依次焊接出料端螺旋、切槽进料螺旋、进料螺旋。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

将主轴上的螺旋分为5个部分，3种螺距，并且螺旋叶片之间具有一定螺距的孔隙，可形成物料的积聚，在筛网内部产生多处挤压区，可加工多种粘滑的物料。

在组合筛网上设置上阻料齿板，上阻料齿板既减少了物料与螺旋的同步旋转，又对物料进行搅拌、剪切，提高物料与筛网接触机会，增加脱水效果。

通过油缸驱动圆锥盘改变环隙卸料口，操作简单，可任意调整脱水率。

对开组合式筛网取代了传统的圆筒筛，便于装拆和维修保养。

综上所述，本发明固液混合物分离均匀、粘料少、产品固含量高以及固液分离效率高，利于固液产物排出等特点。

附图说明

图1为软挤压螺旋固液分离装置整体结构示意图。

图2为螺旋轴主视图

图3为螺旋轴不同位置的截面图

图4为切槽进料螺旋的主视图及展开图

图5为双头连续螺旋的主视图及展开图

图6为切口双头螺旋的主视图及展开图

图7为组合式筛网的立体结构示意图

图8为上阻料齿板与螺旋轴的安装布置图

图9为出料装置结构示意图

图中：1-机架、2-进料口、3-出料口、4-螺旋轴装置、41-主轴、42-进料螺旋、43-切槽进料螺旋、 44-双头连续螺旋、45-切口双头螺旋、46-出料端螺旋、47-切槽、48-螺旋端面、5-组合式筛网、51-筛框、 52-筛网、53-挡料阻隔装置、531-上阻料齿板、532-下阻隔板、54筛框连接螺栓、6-液压控制系统、7- 出料装置、71-轴承、72-轴承固定板、73-滑动锥限位轴、74-密封圈、75-驱动连杆、76-圆锥盘、77-油缸接头、78-油缸固定座、79-油缸、8-液体收集装置、9-驱动系统。

具体实施方式

为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例和附图对本发明进一步详述，该实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明的保护范围的限定。

如图1-9所示的一种软挤压螺旋固液分离装置，包括机架1以及位于机架1上的固液分离装置，其特征在于：所述机架1的一端设置进料口2、另一端设置出料口3，所述机架1倾斜放置于地面上，进料口2端高于出料口3端，所述固液分离装置包括螺旋轴装置4、组合式筛网5、液压控制系统6、出料装置7、液体收集装置8和驱动系统9，所述螺旋轴装置4与所述组合式筛网5同轴设置，所述螺旋轴装置4包括主轴41以及从进料端到出料端依次设置的进料螺旋42、切槽进料螺旋43、双头连续螺旋 44、切口双头螺旋45以及出料端螺旋46，所述双头连续螺旋44和切口双头螺旋45的螺距小于所述进料螺旋42的螺距，并且所述组合式筛网5内径大于所述螺旋轴装置4的外径。

使用时，启动主机，打开液压控制系统6，调节出料圆锥盘76与出料口4的间隙约至5毫米，主机达到正常转速后，物料从机架1上的进料口2加入，开始出料后，根据物料的水分调节出料圆锥盘76 与出料口3的间隙，物料较湿时减小间距，出现水从四周挤出，并伴有干物质时，加大出口间隙，达到固液分离的要求。

所述切槽进料螺旋43与所述双头连续螺旋44的相近端面成90°相错，使其相近端面之间的距离是双头连续螺旋44螺距的1/4～1/2，所述双头连续螺旋44与所述切口双头螺旋45的相近端面成90°相错，其相近端面之间的距离是切口双头螺旋45螺距的1/4～1/2，所述切口双头螺旋45与所述出料端螺旋46的相近端面成90°相错，其相近端面之间的距离是出料端螺旋46螺距的1/4～1/2，具体可根据不同物料进行设置。

所述切槽进料螺旋43的叶片边缘均匀分布切槽，所述的双头连续螺旋44的叶片边缘也分布切槽，并且是完整的1/2螺距螺旋，所述切口双头螺旋45，叶片周边完整，没有切槽，双头连续螺旋44与切口双头螺旋45螺距相同，在安装时，为使螺旋连续并避免与挡料阻隔装置53中的上阻料齿板531碰撞，切口双头螺旋45是小于完整的1/2螺距螺旋；进料螺旋42处没有筛网52，筛网52布置在其余四个螺旋处，从切槽进料螺旋43处开始具有筛网52，切槽进料螺旋43由于具有切槽47，随着物料的进入，切槽47中可夹杂固体物，就可对筛网52起到了清扫的清理功能，由于在切槽进料螺旋43以及双头连续螺旋44的位置时，物料仍然是以液体为主，所以以上两者螺旋叶片均设置切槽47，物料在切口双头螺旋45处大量固体物开始俘获、聚集，在以后的螺旋叶片均不设置切槽。

所述组合式筛网5包括对称设置的两个筛框51、安装于所述筛框51上的两个筛网52、挡料阻隔装置53和筛框连接螺栓54，所述挡料阻隔装置53安装于两个筛框之间，由上阻料齿板531和下阻隔板 532组成，所述上阻料齿板531具有沿轴向分布的多个齿，所述上阻料齿板531和下阻隔板532均通过筛框连接螺栓54与筛框51连接。

所述上阻料齿板531的齿具有多个，分别设置于所述螺旋轴装置4各螺旋相近端面之间或者在切口双头螺旋45的切口处。

所述出料装置7包括轴承71、轴承固定板72、滑动锥限位轴73、密封圈74、驱动连杆75、圆锥盘76、油缸接头77、油缸固定座78、油缸79，所述轴承71、滑动锥限位轴73均安装在轴承固定板72 上，所述轴承固定板72、油缸79均固定安装在出料端一侧，所述油缸79的轴线与所述圆锥盘76的轴线平行且位于圆锥盘76上方，所述驱动连杆75由U型杆和焊接于U型杆中间的直杆构成，所述驱动连杆75与圆锥盘76连接，所述圆锥盘76是一个锥形具有一定角度的圆盘，该圆锥盘可在驱动连杆75 的作用下沿滑动锥限位轴73移动，进而控制出料口3的间隙。

所述机架1与地面的倾斜角度为3～5°。

所述筛网52与所述螺旋轴装置4上的螺旋具有间隙，为使上述间隙减小，在螺旋轴装置4的焊接过程中，先焊接切口双头螺旋45，再焊接双头连续螺旋44，然后依次焊接出料端螺旋46、切槽进料螺旋43和进料螺旋42。

软挤压螺旋固液分离装置性能试验

试验目的是测定本发明的软挤压螺旋固液分离装置的处理能力、能源消耗量、挤出物固形物含水率、分离液含固率、固形物去除率5个指标。

实验器材

1366钳式电功率计、GZX-9030MBE电热鼓风干燥箱、精度0.01g分析天平、Ф50×30铝盒50个、 5m盒尺、秒表。

试验方法

处理能力

用盒尺丈量污水池的长宽，以及液面距池顶的高度。开启固液分离系统一段时间后再次测量液面距池顶的高度。

式中：

Ez——固液分离装置处理能力(m³/h)；

Tz——固液分离机的作业时间(h)。

l₁——污水池长(m)。

l₂——污水池宽(m)。

h₁——固液分离系统工作前液面距池顶的高度(m)。

h₂——固液分离系统工作后液面距池顶的高度(m)。

能源消耗量

用电功率计测定固液分离装置在工作时的耗电量。与处理能力同步测量。

式中：

G——固液分离装置能源消耗量[(kW·h)/m³]；

Gn——固液分离装置作业时的耗电量(kW·h)；

粪污水含固率

在固液分离系统工作时，用挡板将污水池封死避免粪污水继续流入。使用自制长颈取样勺提取泵入口处的粪污水，取5次样，摇匀后盛入铝盒中。将称取质量后的样品置于105℃±2℃恒温下干燥6h，称取固体质量，各样品固体质量与样品质量之比的平均值即为粪污水含固率a₁。

分离液含固率

在固液分离系统工作时，交替取预分离筛流出的分离液和固液分离机流出的分离体11次，摇匀后放入铝盒中。将称取质量后的样品置于105℃±2℃恒温下干燥6h，称取固体质量，各样品固体质量与样品质量之比的平均值即为分离液含固率。预分离筛产生的分离液的含固率计为a₂，固液分离机产生的分离液的含固率计为a₂’。

挤出物含水率

在固液分离机正常工作的前期、中期、后期，从固液分离机的物料出口处取3份样品，共计9份样品。称取质量后，将样品置于105℃±2℃恒温下干燥6h，称取干物质质量，计算含水率，取平均值作为分离后固形物含水率a₃。

固形物去除率

根据以上步骤得出的数值计算固形物去除率。按照预分离筛分离液含固率a₂计算的去除率计为Q，按照固液分离机产生的分离液含固率a₂’的含固率计为Q’。

式中：

Q——固形物去除率(％)。

试验结果

处理能力

测得污水池长l₁＝8.26m，宽l₂＝2.23m，固液分离机的作业时间Tz＝9.67min，固液分离系统工作前后液面距池顶的高度分别为h₁＝1m、h₂＝1.23m。计算所得：固液分离机处理能力Ez＝26.29m³/h。

能源消耗量

试验过程中固液分离机电耗量Gn＝0.28(kW·h)，计算所得能源消耗量G＝0.067[(kW·h)/m³]。

粪污水含固率

测得粪污水含固率a₁＝2.16％。

表1低浓度组粪污水含固率测量结果

分离液含固率

按照预分离筛分离液量和固液分离机分离液量的比例，前者取7组后者取4组，测得预分离筛产生的分离液含固率a₂＝1.49％，固液分离机产生的分离液含固率a₂’＝0.88％。

表2低浓度组预分离筛分离液含固率测量结果

表3低浓度组固液分离机分离液含固率测量结果

挤出物含水率

测得挤出物含水率a₃＝68.23％。

表4低浓度组挤出物含水率测量结果

固形物去除率按照预分离筛分离液计算去除率Q＝32.37％，按照固液分离机产生的分离液计算去除率Q’＝60.98％。

上述试验组(含固率2.16％)处理能力26.29m³/h，能源消耗量0.067[(kW·h)/m³]，挤出物固形物含水率68.23％、分离液含固率0.88～1.49％，去除率32.37～60.98％，本发明的固液分离装置处理如此低浓度的猪粪水却能达到如此高浓度的去除率，而且挤出物含水率控制在70％以下，所以效果非常理想。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (7)

1.一种软挤压螺旋固液分离装置，包括机架以及位于机架上的固液分离装置，其特征在于：所述机架的一端设置进料口、另一端设置出料口，所述机架倾斜放置于地面上，进料口端高于出料口端，所述固液分离装置包括螺旋轴装置、组合式筛网、液压控制系统、出料装置、液体收集装置和驱动系统，所述螺旋轴装置与所述组合式筛网同轴设置，所述螺旋轴装置包括主轴以及从进料端到出料端依次设置的进料螺旋、切槽进料螺旋、双头连续螺旋、切口双头螺旋以及出料端螺旋，所述双头连续螺旋和切口双头螺旋的螺距小于所述进料螺旋的螺距，并且所述组合式筛网内径大于所述螺旋轴装置的外径，所述切槽进料螺旋的叶片边缘均匀分布切槽，双头连续螺旋的叶片边缘也分布切槽，切口双头螺旋叶片周边完整、没有切槽，所述切槽中可夹杂固体物，对筛网起到了清扫的清理功能。

2.根据权利要求1所述的软挤压螺旋固液分离装置，其特征在于：所述切槽进料螺旋与所述双头连续螺旋的相近端面成90°相错，并且其相近端面之间的距离是双头连续螺旋螺距的1/4～1/2，所述双头连续螺旋与所述切口双头螺旋的相近端面成90°相错，并且其相近端面之间的距离是切口双头螺旋螺距的1/4～1/2，所述切口双头螺旋与所述出料端螺旋的相近端面成90°相错，并且其相近端面之间的距离是出料端螺旋螺距的1/4～1/2。

3.根据权利要求1或2所述的软挤压螺旋固液分离装置，其特征在于：所述组合式筛网包括对称设置的两个筛框、安装于所述筛框上的两个筛网、挡料阻隔装置和筛框连接螺栓，所述挡料阻隔装置安装于两个筛框之间，由上阻料齿板和下阻隔板组成，所述上阻料齿板具有沿轴向分布的多个齿，所述上阻料齿板和下阻隔板均通过筛框连接螺栓与筛框连接。

4.根据权利要求3所述的软挤压螺旋固液分离装置，其特征在于：所述上阻料齿板的齿具有多个，分别设置于所述螺旋轴装置各螺旋相近端面之间。

5.根据权利要求1所述的软挤压螺旋固液分离装置，其特征在于：所述出料装置包括轴承、轴承固定板、滑动锥限位轴、密封圈、驱动连杆、圆锥盘、油缸接头、油缸固定座、油缸，所述轴承、滑动锥限位轴均安装在轴承固定板上，所述轴承固定板、油缸均固定安装在出料端一侧，所述油缸轴线与所述圆锥盘轴线平行且位于圆锥盘上方，所述驱动连杆由U型杆和焊接于U型杆中间的直杆构成，所述驱动连杆与圆锥盘连接，所述圆锥盘是一个锥形具有一定角度的圆盘，该圆锥盘可在驱动连杆的作用下沿滑动锥限位轴移动，进而控制出料口的间隙。

6.根据权利要求1所述的软挤压螺旋固液分离装置，其特征在于：所述机架与地面的倾斜角度为2～5°。

7.根据权利要求2所述的软挤压螺旋固液分离装置，其特征在于：所述筛网与所述螺旋轴上的螺旋具有一定间隙，为使上述间隙减小，在螺旋轴装置的焊接过程中，先焊接切口双头螺旋，再焊接双头连续螺旋，然后依次焊接出料端螺旋、切槽进料螺旋、进料螺旋。

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