CN114522464A - 泥水分离系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了泥水分离系统，包括机架，所述机架上分别安装有下端开口的储浆箱和上端开口的储水箱，所述储浆箱和储水箱之间滑动安装有过滤带，所述过滤带的上表面密闭盖合在所述储浆箱的下端开口上形成用于储存泥浆的空间，所述过滤带的下表面密闭盖合在所述储水箱的上端开口上形成用于储存过滤水的空间；还包括驱动装置，高压除泥装置，真空装置，以及与储水箱底部连通的排水装置。本发明通过过滤分离、压合分离、刮除剥离和高压气流清除四个步骤能够快速的将泥浆实现固液分离，过滤效率高，能够实现灌浆项目清洁后的同步分离，避免污染物排放。

Description

泥水分离系统

技术领域

本发明涉及水利工程机械技术领域，尤其涉及防渗灌浆工程中的水泥浆处理机械技术领域，具体涉及泥水分离系统。

背景技术

现代水利水电基础处理施工类型中，基础灌浆工程占有很大的比例。灌浆工程施工工序可大致分为钻孔和灌浆两大工序，具体到灌浆施工，其主要工序环节有：浆液的制备、浆液储存、浆液输送、二次配浆、浆液灌入地层、以及这些过程中的质量控制。

随着市场对基础处理施工质量及控制精度要求越来越高，现有的相关设备已经能够制备和输送极高精度的水泥浆液用于基础施工，但是经过灌浆施工后残留在设备内的水泥浆液需要迅速清洗干净，清洗残留浆液会产生不具有使用价值的低浓度水泥浆，由于水泥浆中含有水泥和其他化学物质，不能就地排放，必须要将其无害化后才能进行排放，避免污染环境。因此，灌浆项目现场需要一种能够迅速分离水泥浆的装置，实现对灌浆后清理灌浆设备产生的废弃水泥浆进行无害化处理。

发明内容

为了避免现有灌浆施工项目中产生的废弃水泥浆排放后会导致环境污染的问题，本申请提供泥水分离系统，用于对灌浆现场对废弃水泥浆进行及时的无害化处理，实现水泥浆的固液分离。本发明能够利用压差作用实现固液的快速分离，同时，结合循环滚动的过滤能够大大提高固液分离的效率，避免过滤装置的堵塞。

本发明能够将不同浓度的水泥浆或者固液混合物快速的进行分离，获得可重复制浆的水和固态泥饼，分离获得的水可进行重复利用，泥饼为固态，就地排放经风干氧化可形成沙地土壤，由于大部分的水分被分离，且水泥、凝固材料成分浓度低，泥饼排放后已经较难固化，少部分亦会固化成硬度较高的坨状或者块状，但已经对环境不能造成任何有害化影响。

为了达到上述目的，本申请所采用的技术方案为：

泥水分离系统，包括机架，所述机架上分别安装有下端开口的储浆箱和上端开口的储水箱，所述储浆箱和储水箱之间滑动安装有过滤带，所述过滤带的上表面密闭盖合在所述储浆箱的下端开口上形成用于储存泥浆的空间，所述过滤带的下表面密闭盖合在所述储水箱的上端开口上形成用于储存过滤水的空间；

还包括驱动装置，包括分别设置于所述过滤带下方和上方具有相同线速度用于驱动所述过滤带转动的第一辊、第二辊和至少一个从动辊，以及用于刮除所述过滤带表面泥块的刮板和用于去除残余泥块的高压除泥装置；还包括与所述储水箱侧壁且靠近顶部的位置连通的真空装置，与储水箱底部连通的排水装置。

固液分离原理及功能简述：

机架的作用是支撑整个泥水分离系统，为整个结构的框架。储浆箱的作用是用于暂存未被分离的水泥浆液，储水箱是用于暂存从储浆箱中经过滤带分离出来的水。所述过滤带在驱动装置的驱动作用下不断的循环转动，位于储浆箱内的水泥浆液一边经过过滤带实现固液分离，一边随着过滤带被输送到储浆箱外，然后经过第一辊和第二辊的挤压，将过滤带中的水分挤压出去，挤压的泥水大部分部分回流到储浆箱中，小部分通过其他防漏装置回收，如接水盘等。值得说明的是，通过多个辊对过滤带进行挤压形成泥饼的过程可以根据实际结构的大小，空间开敞度来具体决定。经挤压后固体将以泥饼形态附着在过滤带的外表面，然后通过刮板将成块状的泥饼刮除，最后通过高压除泥装置将残余在过滤带上的细微固体去除，再循环到储浆箱底部重复上述固液分离过程。为了实现固体泥饼的完整脱落，所述过滤带优选采用毛毡类过滤材料，具有较致密的空间结构，也具有较佳的透气性，更重要的是在反复挤压的环境下，泥饼能够较为完整的在过滤带表面形成，避免造成堵塞的问题。

作为本申请提升过滤效率的重点改进，所述储水箱还连接有真空装置，在真空装置的作用下，储水箱内的压强与储浆箱内的压强差将进一步加大，使得储浆箱内的浆液能够迅速被过滤带分离，水分能够快速渗透到过滤带下部；由于过滤带是循环转动的，因此可有效的避免过滤带堵塞导致固液分离效率降低的问题。所述排水装置可采用现有的液位控制器实现智能驱动，即当储水箱内部的水位达到预设高度时，排水装置才开启工作进行排水，此时，由于储水箱的体积是一定的，在排水时储水箱内部的压强会进一步降低，同样可以起到加大压强差，提升过滤效果的作用；当水位降低到预设低水位时，则排水装置停止工作。在上述工作机制作用下，可以将真空装置和排水装置进行联动控制设计，即当排水装置进行排水时，真空装置停止工作，当排水装置停止运行时，真空装置保持运行。

为了更好的实现固液分离，优选地，所述第一辊和第二辊驱动连接，所述过滤带设置于第一辊和第二辊之间，过滤带靠近储浆箱的一端从上方包裹第一辊，过滤带靠近高压除泥装置的一端从下方包裹第二辊；第一辊和第二辊之间的间隙为过滤带厚度的40％-60％。

进一步优选，所述第一辊圆周侧壁与过滤带接触的面积不低于第一辊圆周侧壁总面积的％，所述第二辊圆周侧壁与过滤带接触的面积不低于第二辊圆周侧壁总面积的25％，所述第二辊的下方还设置有接料盘。

再进一步地，为了解决泥块回收的问题，所述驱动装置还包括由上而下安装的第三辊和第四辊，所述高压除泥装置安装在机架上位于所述第三辊和第四辊之间，靠近过滤带内侧，以及设置在机架上位于过滤带外侧的刮板。采用上述设置，被刮除的泥块在重力的作用下能够实现自然掉落，通过在泥块掉落图中增设简单的导向板即可实现泥块的定向收集，无需为此付出额外能耗。

为了提高滑动密封性能，避免浆液出现外渗现象，优选地，所述储浆箱下端开口边缘采用弧形的平滑设置，所述储水箱的上端开口由多个通孔组成，所述储水箱与储浆箱下端开口边缘对接处为光滑平面。

为了实现不间断泥块去除，避免过滤带堵塞，优选地，所述高压除泥装置包括依次连通的高压箱、储压罐和增压装置，所述高压箱靠近过滤带的内侧具有至少一个与所述过滤带宽度相适应的条形气嘴。

为了为过滤带下表面提供尽可能通常的过滤环境，同时避免在承受整个储浆箱内的浆液重量下，过滤带发生内凹塌陷，优选地，所述通孔为横纵排列的条形孔，所述真空装置包括真空泵，所述真空泵通过真空管与设置在储水箱侧壁靠近顶部位置的排气口连通。

为了避免过滤带在泥水作用下出现打滑现象，优选地，还包括用于改变过滤带张紧状态的调节装置，所述调节装置由成对对称设置在同一从动辊的调节机构组成，任一调节机构均包括可拆卸固定设置在机架上的滑轨，滑动设置在滑轨上的支座，与所述支座转动连接的丝杆，所述丝杆还螺纹连接有与所述机架固定连接的调节环。

优选地，还包括絮凝装置，与絮凝装置连通的送浆装置，所述送浆装置分别通过送浆管和排除多余浆液的溢流管与所述储浆箱连通。

有益效果：

本发明通过过滤分离、压合分离、刮除剥离和高压气流清除四个步骤能够快速的将泥浆实现固液分离，过滤效率高，能够实现灌浆项目清洁后的同步分离，避免污染物排放。同时，分离后的水能够实现二次利用，用于二次制浆，这样大大节省了项目的用水量，尤其是针对高海拔地区，对用水需求方面提供了极大的便利。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的结构主视图。

图2是图1的轴测图。

图3是图2中A区结构放大图。

图4是图1的另一视觉轴测图。

图5是图4中B区结构放大图。

图6是驱动装置结构轴测图。

图7是储水箱的结构示意图。

图中：0-机架；1-絮凝装置；2-送浆装置；3-溢流管；4-送浆管；5-储浆箱；6-储水箱；61-排气口；62-条形孔；7-真空泵；8-真空管；9-过滤带；10-第一辊；11-第二辊；12-驱动机构；13-第三辊(13)；14-刮板；15-高压除泥装置；16-储压罐；17-增压装置；18-滑轨；19-支座；20-调节环；21-丝杆。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本申请的描述中，需要说明的是，若出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，本申请的描述中若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，本申请的描述中若出现术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

实施例1：

结合图1-图3所示的泥水分离系统，包括机架0，所述机架0上分别安装有下端开口的储浆箱5和上端开口的储水箱6，所述储浆箱5和储水箱6之间滑动安装有过滤带9，所述过滤带9的上表面密闭盖合在所述储浆箱5的下端开口上形成用于储存泥浆的空间，所述过滤带9的下表面密闭盖合在所述储水箱6的上端开口上形成用于储存过滤水的空间；

还包括驱动装置，包括分别设置于所述过滤带9下方和上方具有相同线速度用于驱动所述过滤带9转动的第一辊10、第二辊11和至少一个从动辊，以及用于刮除所述过滤带9表面泥块的刮板14和用于去除残余泥块的高压除泥装置15；还包括与所述储水箱6侧壁且靠近顶部的位置连通的真空装置，与储水箱6底部连通的排水装置。

固液分离原理及功能简述：

机架0的作用是支撑整个泥水分离系统，为整个结构的框架。储浆箱5的作用是用于暂存未被分离的水泥浆液，储水箱6是用于暂存从储浆箱5中经过滤带9分离出来的水。所述过滤带9在驱动装置的驱动作用下不断的循环转动，位于储浆箱5内的水泥浆液一边经过过滤带9实现固液分离，一边随着过滤带9被输送到储浆箱5外，然后经过第一辊10和第二辊11的挤压，将过滤带9中的水分挤压出去，挤压的泥水大部分部分回流到储浆箱5中，小部分通过其他防漏装置回收，如接水盘等。值得说明的是，通过多个辊对过滤带9进行挤压形成泥饼的过程可以根据实际结构的大小，空间开敞度来具体决定。经挤压后固体将以泥饼形态附着在过滤带9的外表面，然后通过刮板14将成块状的泥饼刮除，最后通过高压除泥装置15将残余在过滤带9上的细微固体去除，再循环到储浆箱5底部重复上述固液分离过程。为了实现固体泥饼的完整脱落，所述过滤带9优选采用毛毡类过滤材料，具有较致密的空间结构，也具有较佳的透气性，更重要的是在反复挤压的环境下，泥饼能够较为完整的在过滤带9表面形成，避免造成堵塞的问题。

作为本申请提升过滤效率的重点改进，所述储水箱6还连接有真空装置，在真空装置的作用下，储水箱6内的压强与储浆箱5内的压强差将进一步加大，使得储浆箱5内的浆液能够迅速被过滤带9分离，水分能够快速渗透到过滤带9下部；由于过滤带9是循环转动的，因此可有效的避免过滤带9堵塞导致固液分离效率降低的问题。所述排水装置可采用现有的液位控制器实现智能驱动，即当储水箱6内部的水位达到预设高度时，排水装置才开启工作进行排水，此时，由于储水箱6的体积是一定的，在排水时储水箱6内部的压强会进一步降低，同样可以起到加大压强差，提升过滤效果的作用；当水位降低到预设低水位时，则排水装置停止工作。在上述工作机制作用下，可以将真空装置和排水装置进行联动控制设计，即当排水装置进行排水时，真空装置停止工作，当排水装置停止运行时，真空装置保持运行。

实施例2：

为了更好的实现固液分离，在实施例1的基础上，本实施例对驱动机构进行下述结构优化，具体地，所述第一辊10和第二辊11驱动连接，所述过滤带9设置于第一辊10和第二辊11之间，过滤带9靠近储浆箱5的一端从上方包裹第一辊10，过滤带9靠近高压除泥装置15的一端从下方包裹第二辊11；第一辊10和第二辊11之间的间隙为过滤带9厚度的40％-60％。结合图1、图3和图6所示，过滤带9在经过第一辊10和第二辊11时，收到挤压后，夹杂在过滤带9内的水分被挤出，挤出后的水分优先顺着过滤带9回流至储浆箱5内，进行后续过滤，浆液中的固体将被压成较薄的泥块附着在过滤带9的表面。本实施例中，过滤带9采用自然厚度为8-10mm毛毡，在进行挤压时将被挤压到约3.5-6mm，以实现将自由水尽可能多的去除。值得说明的是，挤压的程度取决于当前过滤带9的可压缩范围和水泥浆液浓度，具体范围本领域技术人员可根据实际现场要求而定。

本实施例为了解决过滤带9打滑的问题，在第一辊10和第二辊11装配位置上应符合下述条件：所述第一辊10圆周侧壁与过滤带9接触的面积不低于第一辊10圆周侧壁总面积的40％，所述第二辊11圆周侧壁与过滤带9接触的面积不低于第二辊11圆周侧壁总面积的25％，所述第二辊11的下方还设置有接料盘。作为驱动辊的第一辊10和第二辊11与过滤带9表面接触的面积越大，驱动性和防滑性越好，反之则越差。

再进一步地，为了解决泥块回收的问题，所述驱动装置还包括由上而下安装的第三辊13和第四辊，所述高压除泥装置15安装在机架0上位于所述第三辊13和第四辊之间，靠近过滤带9内侧，以及设置在机架0上位于过滤带9外侧的刮板14。采用上述设置，被刮除的泥块在重力的作用下能够实现自然掉落，通过在泥块掉落图中增设简单的导向板即可实现泥块的定向收集，无需为此付出额外能耗。同时，需要特别指出的是，由于被压缩后附着在过滤带9上的泥块形状与过滤带9是保持一致的，当过滤带9经过第三辊13时，过滤带9将呈大角度反转，这将使得泥块会出现自然玻璃，在刮板14与过滤带9表面接触刮除的前提下，能够实现较为彻底的一次性刮除。若没有增设第三辊13的大角度反向折弯，直接采用刮板14进行刮除则将可能出现泥块部分被刮板14压入到过滤带9内部，反而不利于泥块的彻底清除。

实施例3：

为了提高滑动密封性能，避免浆液出现外渗现象，本实施例在实施例2的基础上再进一步细化结构设计，结合说明书附图3-图6所示，所述储浆箱5下端开口边缘采用弧形的平滑设置，所述储水箱6的上端开口由多个通孔组成，所述储水箱6与储浆箱5下端开口边缘对接处为光滑平面。储水箱6与储浆箱5分别安装在过滤带9的下方和上方共同对过滤带9实施挤压，形成密封结构。光滑的开口边缘与过滤带9之前压合密封能过实现较好的密封性和较小的滑动阻力。

为了实现不间断泥块去除，避免过滤带9堵塞，优选地，所述高压除泥装置15包括依次连通的高压箱、储压罐16和增压装置17，所述高压箱靠近过滤带9的内侧具有至少一个与所述过滤带9宽度相适应的条形气嘴。

为了为过滤带9下表面提供尽可能通常的过滤环境，同时避免在承受整个储浆箱5内的浆液重量下，过滤带9发生内凹塌陷，本实施例中，所述通孔为横纵排列的条形孔62，所述真空装置包括真空泵7，所述真空泵7通过真空管8与设置在储水箱6侧壁靠近顶部位置的排气口61连通。

为了避免过滤带9在泥水作用下出现打滑现象，还包括用于改变过滤带9张紧状态的调节装置，所述调节装置由成对对称设置在同一从动辊的调节机构组成，任一调节机构均包括可拆卸固定设置在机架0上的滑轨18，滑动设置在滑轨18上的支座19，与所述支座19转动连接的丝杆21，所述丝杆21还螺纹连接有与所述机架0固定连接的调节环20。

本实施例中，还包括絮凝装置1，与絮凝装置1连通的送浆装置2，所述送浆装置2分别通过送浆管4和排除多余浆液的溢流管3与所述储浆箱5连通。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.泥水分离系统，包括机架(0)，其特征在于：所述机架(0)上分别安装有下端开口的储浆箱(5)和上端开口的储水箱(6)，所述储浆箱(5)和储水箱(6)之间滑动安装有过滤带(9)，所述过滤带(9)的上表面密闭盖合在所述储浆箱(5)的下端开口上形成用于储存泥浆的空间，所述过滤带(9)的下表面密闭盖合在所述储水箱(6)的上端开口上形成用于储存过滤水的空间；

还包括驱动装置，包括分别设置于所述过滤带(9)下方和上方具有相同线速度用于驱动所述过滤带(9)转动的第一辊(10)、第二辊(11)和至少一个从动辊，以及用于刮除所述过滤带(9)表面泥块的刮板(14)和用于去除残余泥块的高压除泥装置(15)；还包括与所述储水箱(6)侧壁且靠近顶部的位置连通的真空装置，与储水箱(6)底部连通的排水装置。

2.根据权利要求1所述的泥水分离系统，其特征在于：所述第一辊(10)和第二辊(11)驱动连接，所述过滤带(9)设置于第一辊(10)和第二辊(11)之间，过滤带(9)靠近储浆箱(5)的一端从上方包裹第一辊(10)，过滤带(9)靠近高压除泥装置(15)的一端从下方包裹第二辊(11)；第一辊(10)和第二辊(11)之间的间隙为过滤带(9)厚度的40％-60％。

3.根据权利要求2所述的泥水分离系统，其特征在于：所述第一辊(10)圆周侧壁与过滤带(9)接触的面积不低于第一辊(10)圆周侧壁总面积的40％，所述第二辊(11)圆周侧壁与过滤带(9)接触的面积不低于第二辊(11)圆周侧壁总面积的25％，所述第二辊(11)的下方还设置有接料盘。

4.根据权利要求3所述的泥水分离系统，其特征在于：所述驱动装置还包括由上而下安装的第三辊(13)(13)和第四辊，所述高压除泥装置(15)安装在机架(0)上位于所述第三辊(13)和第四辊之间，靠近过滤带(9)内侧，以及设置在机架(0)上位于过滤带(9)外侧的刮板(14)。

5.根据权利要求4所述的泥水分离系统，其特征在于：所述储浆箱(5)下端开口边缘采用弧形的平滑设置，所述储水箱(6)的上端开口由多个通孔组成，所述储水箱(6)与储浆箱(5)下端开口边缘对接处为光滑平面。

6.根据权利要求1-5任一项所述的泥水分离系统，其特征在于：所述高压除泥装置(15)包括依次连通的高压箱、储压罐(16)和增压装置(17)，所述高压箱靠近过滤带(9)的内侧具有至少一个与所述过滤带(9)宽度相适应的条形气嘴。

7.据权利要求5所述的泥水分离系统，其特征在于：所述通孔为横纵排列的条形孔(62)，所述真空装置包括真空泵(7)，所述真空泵(7)通过真空管(8)与设置在储水箱(6)侧壁靠近顶部位置的排气口(61)连通。

8.根据权利要求6所述的泥水分离系统，其特征在于：还包括用于改变过滤带(9)张紧状态的调节装置，所述调节装置由成对对称设置在同一从动辊的调节机构组成，任一调节机构均包括可拆卸固定设置在机架(0)上的滑轨(18)，滑动设置在滑轨(18)上的支座(19)，与所述支座(19)转动连接的丝杆(21)，所述丝杆(21)还螺纹连接有与所述机架(0)固定连接的调节环(20)。

9.根据权利要求6所述的泥水分离系统，其特征在于：还包括絮凝装置(1)，与絮凝装置(1)连通的送浆装置(2)，所述送浆装置(2)分别通过送浆管(4)和排除多余浆液的溢流管(3)与所述储浆箱(5)连通。

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