CN1192939A

CN1192939A - 电螺旋加压脱水机

Info

Publication number: CN1192939A
Application number: CN97101224A
Authority: CN
Inventors: 孙复华
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1997-01-21
Filing date: 1997-01-21
Publication date: 1998-09-16

Abstract

本发明提供了一种新型管状脱水设备。适用于城市污水处理的污泥脱水,矿浆、煤浆、食品、酿造等有机物浆料的浓缩脱水,以及其他的悬浮液的固液分离。固液分离的驱动力为浆泵压力,螺旋挤压,压缩空气,并辅助以电流的作用降低固体颗粒和水分子之间的结合能使之易于分离。外篓管的多孔网状起承受压力和漏水的作用,同时又是一个电极。由旋转管的尾段通入压缩空气以降低滤饼水分至很低的程度,内管由电机拖动旋转。

Description

电螺旋加压脱水机

本发展属于固体——液体悬浮液的固液分离，脱水设备。应用领域包括矿物处理，化工、冶金、食品、制药，以及城市污水处理尤其污泥脱水等。

据作者所知，目前固液分离技术除了用于浓缩的各种沉降设备以及热力干燥设备外，用于脱水的技术设备大体有以下几种：

1、真空过滤机，包括：转鼓式、园盘、水平带式等。

2、加压过滤机，和真空过滤机结构类似，只是在高压空气外壳内装置过滤机以增加脱水驱动力，降低滤饼水分，提高产率。

3、离心脱水机包括：沉降式和筛兰式。

4、带式压滤机，实际是带式压榨机。

5、压滤机，典型为板框式压滤机。

其他的结构形式都大体归纳入以上几种分类中。

以上各种技术各有特点，各有适用的领域。本发明试图综合各种方法的优点以达到滤饼水份像加压过滤机，压榨作用像带式压滤机，排料机构像离心脱水机，滤料受压像板框压滤机的效果，又克服以上的设备某些缺点，设备的结构上简单，重量轻，造价低，辅助设备少，无需真空泵等高耗能设备，无须高压水冲洗滤带。能量消耗小，尤其适用于做成移动设备，甚至装在车船上以清理河道淤泥、湖泊淤泥。对于大小污水处理厂的污泥脱水尤为适合。对于某些带电颗粒的悬浮液用外加的电场电流冲击，以改变其表面电荷和(zeta)电位，使和水分子的结合能降低以利脱水。当然脱水的驱动力为浆泵的压力，螺旋的挤压以及压缩空气。但对于不同的场合可以全部使用或某一、二项不使用。例如对污泥脱水由于滤饼为高度可压缩，其脱水主要以压榨作用可以不使用高压空气。而对于煤粉脱水要求很低的残留水分，可以考虑使用压缩空气。对于那些电敏感的颗粒可以施

加电流，以利脱水，对于那些电不敏感的可以不施加电流。结构上可以很容易及方便的根据实际需要而改变。对于需要杀灭微生物的污泥，施加电流的另一个重要目的是消毒，这一点是其他传统的脱水方法所无法完成的。滤布的堵塞是影响过滤作用的重要因素，清除滤布堵塞是任何一种脱水设备所面临的问题。尤其对于厚滤布例如板框压滤机由于不易清堵而使过滤周期长达数小时，带式压滤机由于压榨力的施加要靠滤布的张力因此要有较大的强度必须用立体编织的厚滤布，每个过滤周期必须用高压水冲洗滤布，耗水量惊人，这对于做成移动设备是很大的制约因素。传统的脱水设备都要求有坚固的基础和庞大的辅助设备，很难做成移动设备，对于陈旧河道、湖泊的淤泥清理带来不便，同时设备投资均很大，这也就是为什么中国的污水处理厂有三分之二没有污泥脱水设备而使用干化床任其自干的原因。

本发明使用平面滤布，尼龙的或不锈钢编织的。而又能承受较大的压力。过滤阻力主要来自于滤饼外表面的一层″皮肤″尤其对于无固定形状、可变形的有机物颗粒。破坏这个“皮肤效应”是清理堵塞的最有效方法。而用毛刷从内部清堵是最简便的手段。被刷子清理的颗粒，或者移开被堵塞的布孔而让水出来，或者透过滤布孔而到外面不再起堵塞作用。对于有机污泥尤为有效。在这个管状脱水机中几个主要因素和部件作用如下：1、电流的作用：电泳使颗粒移向中心而离开滤布，电渗使水移向滤布而透出，电流改变了颗粒表面的电位使水易于和颗粒分离，电解使氢气泡在负极析出，正极是很强的氧化剂，电生物作用杀灭细菌。2、浆泵的压力使整个脱水机类似于板框压滤机，整个空腔处于压力之下，浆泵又起喂料作用。3、中心螺旋管的旋转起毛刷清堵、螺旋压榨和排料的作用。后半段中心通压缩空气起到进一步的干燥作用。尾部螺旋起到控制排料的作用，而中心管又是一个电极。4、外部篓管起承受压力支持滤网和漏水的作用，又是一个电极。5、电机拖动部分控制着排料，脱水时间调节，压榨力的控制和施加。中心管的最佳转速应由试验确定。和现有的几种过滤机、脱水机相比较，本发明的优点是显而易见的：1、辅助设备较简单，而且为通用设备、矿浆泵，压风机、脱水整流电源均是成熟的，重量不大的设备，可以装备成移动设备。2、由毛刷从内部清理堵塞是最直接而有效的，无需高压冲洗水。3、后部的压气段起到加压过滤机的作用，将残留水份降到很低，当然对于高可压缩滤饼例如污泥等有机物含量高的物料没有必要采用压缩空气。但对煤粉等却是很必要的。4、管形结构是承受压力下的最简单的结构，机械结构上最易实现。因此和各种脱水机相比重量相对很轻，不要求有很坚固的基础，因此易于制成移动式的设备。5、对于需要消毒的污泥可以电流脉冲进行消毒杀菌，这是任何一种脱水机所不能做到的。

本发明适用于多种悬浮液的固液分离，它综合了目前的几种脱水设备的特点和优点。可望成为一种新的脱水设备而取代某些现有的脱水设备。

当然，由于多种多样的悬浮液的物理化学性质千变万化，而又不可能有精确的计算，设备运行的最佳参数例如输入矿浆的压力，流量，中心管的转速，排料量的大小，滤网的目数，脱水管长度，直径等结构性参数，等均需经试验后确定，但在原理上却是相通的。

由于毛刷清理堵塞势必会使一些固体颗粒透网而混入滤液，但对绝大多数应用场合，脱水机滤液都是回到入料口再处理而不是直接排放，而且滤液量占入料量的很少比例，因此滤液中的固体含量稍高并不成为重要问题。这个问题在污泥脱水中是这样，在其他矿浆脱水中亦是这样。

当然，由于水份的脱出，泥浆体积越来越小，中心管的输送螺旋的螺距应该越来越小。因此中心是一个变螺距输送机。

为了检修方便，外篓管应是两半结构。

在机械强度允许和制造精度可行的情况下，排料螺旋顶端和滤网之间的间隙应尽量的小以不碰滤网为限。尽量减少滤饼残留厚度，对于残留部份可以由毛刷清理，浓度不大时可用软刷，而浓度太大时用硬刷，刷子固定在螺旋背面。当然考虑到刷子和滤网之间的磨擦和磨损，毛刷材料的硬度应小于滤网的硬度，使刷子成为易耗品。又考虑到电气绝缘的问题，毛刷材料应为电绝缘体如尼龙丝等，不宜使用金属材料。考虑到排料螺旋和滤网有接触的可能，又避免对滤网的损坏，排料螺旋的材料亦可用尼龙，工程塑料、橡胶等较软的绝缘材料。这些挠性的热塑性材料安装固定在中心管上是比较方便的。鉴于在脱水过程中，浆料的体积变化，浓度变化，电导率变化，出水速度变化，中心管的直径亦可做成不等直径的，经改变和外篓管之间的间隙来控制其停留时间，以及电作用的强度。

至于电气安全防护和出水的搜集，可以用塑料瓦做成整体外罩，下设集水沟，并配合以完善的安全操作规程。如图所示，泥浆从泵出口泵入，必要时根据泥浆性质进行化学调节如城市污泥经过絮凝剂PAM调节，泵入压力在1kg/cm²-5kg/cm²之间。套管1)不旋转，套接处应有密封；大皮带轮2)经过皮带3)由电机4)拖动。电机转速由电气调整器控制；皮带轮轴管经法兰和主管5)连结。内主管旋转，外套篓管10)不旋转固定于支座23)24)上轴承7)和18)应有密封装置，并承受管内压力。轴承外套垫有橡胶圈8)和17)其作用为密封和电气绝缘。浆料经中心轴开口19)挤压到中心管和外出水管之间的空间，滤网9)的内侧挡板20)的作用为阻挡浆料通过中心管。浆料将在内外管之间运动。水份受泵的压力而从滤网及承压外篓管渗出。浓缩污泥由排料螺旋11)推向前进，滤网孔堵塞由固定在螺旋之上的毛刷12)不断清刷。毛刷应有足够的硬度，而滤网9)为不锈钢材料。(尼龙滤网亦可)。由于输入浆料的体积不断减小，排料螺旋11)为变螺距螺旋，螺距越来越小。螺旋对浆料有轴向挤压作用，旋转越快挤压作用越强。挤压排料量超过排出量时会有一部份浆料越过螺旋顶部回流。由于螺旋顶部和滤网之间有足够的间隙，回流将穿过毛刷。排料至末端时由刮料板16)刮入中心管。浓料及干料由排料螺旋21)掏出，21)固定安装不旋转。螺旋方向和主螺旋相反。在中心管尾段设置挡气板14)，中心管外壁钻有许多排气小孔13)，进气板15)以可拆卸结构中心留轴孔。排料螺旋21)的中心轴为管轴22)，压缩空气由22)通入中心管尾段，起加压过滤的作用可以得到很低的残留水份。当然对于不要求很低水份的场合亦可不通入压气。15)可拆卸是为了清理中心管尾段中落入的固体物料。支座23)24)支撑整机重量，卡箍6)卡紧外篓管10)和两端轴承7)，8)并和支座相连。绝缘垫8)，17)既起密封作用又起电绝缘作用使中心管和外篓管绝缘一般说来外管和支座接(-)负极，中心管接(+)极，由于中心管旋转(+)极可接轴承外套，通过滚轴接电。由于中心管旋转产生轴推力使中心管向后座，轴承7)可采用锥形滚子轴承，18)可采用无限位的滚柱轴承。当施加电压足够高时为了安全起见在5)和2)之间的法兰盘处可加绝缘垫25)。

脱水电源箱为独立另加的，它的电流波形可为全波半波整流，亦可为削波(可控硅调相)交流或直流脉冲(可调宽度，可调幅度，可调频率视最佳效果而定)，其作用为改变颗粒和水分子的结合电位以利脱水，亦起杀灭细菌的作用。

电机的调速由电气调速器实现，可为交流变频器或其他形式的调速装置。中心轴的最佳转速由试验确定。滤网的目数在60-200目之间，对于城市污泥及多数矿浆均能满足需要。

电螺旋脱水机编号说明：

1、泥浆入料套管(入口接泥浆泵出口)

2、传动皮带输(亦可为链轮，齿轮)

3、传动皮带，(或链条)。

4、拖动电机(可为交流电机，直流电机，滑差电机等，符加电气调速装置)。

5、主管，无缝或有缝钢管，其作用为结构支撑，进料，排料，清刷堵塞，尾端段进压缩空气。电极正极。

6、卡箍，固紧密封，和支座固定连结。

7、轴承，带密封装置以承受内部压力。干油润滑。锥轴承。

8、橡胶圈，其作用为密封和电绝缘

9、滤网，不锈钢网或尼龙网，其目数由试验决定。

10、篓管，钢丝网，承受压力。电极负极。

11、排料螺旋，焊于主管外表面，为不等距螺旋。

12、清堵塞毛刷，固定于螺旋上，尼龙刷。

13、压缩空气小孔，密布于主管尾段表面。

14、尾段通气隔板，焊在主管内。

15、尾段进气隔板，可拆卸以清理通气尾段内的落渣。

16、刮泥板，将尾端的干泥刮入主管内。

17、橡胶圈同8。

18、轴承，带密封，无定位柱轴承。

19、主管出料口，逼迫浆料从主管进入脱水间隙。

20、进料隔板，焊于主管内。

21、尾端排料螺旋，伸入主管内，不旋转，将主管内的干料掏出。

22、进气管轴，通入压缩空气。

23、24、支座。

25、电绝缘隔板，由于主管带电，进料套管接地。

Claims

1、一种管状悬浮液固液分离设备，其特征在于：

A.悬浮液在内外管之间的间隙中通过进行脱水，改变内外管的直径可改变脱水间隙的尺寸大小。中心管可做成不等直径的柱体。

B.外管为承压金属网内衬脱水滤网，滤网为不锈钢或尼龙网，网目数在40目至200目之间。为便于检修外管制成两半对接结构。外管固定不旋转。和内管之间的轴承设密封一端承受止推轴向力。

C.内管由可调速电机拖动旋转，转速调节范围在每分钟几转至几百转之间。脱水浆料(各种矿浆、有机悬浮液，城市污泥等)由内管进入其压力可在0.1kg/cm²-10kg/cm²之间经脱水后的浓料或干料仍回到内管端排出。

D.内管开设孔洞，设置隔板以控制浆料的流动，在尾段还钻有密布的压气小孔通入1-6kg/cm²压缩空气，进一步使浆料脱水成干料。对高可压缩的滤饼例如城市污泥亦可不通入压气。

E.内管外表面设置不等螺距的排料螺旋。螺旋起排出浓浆和对浓浆起挤压搅拌作用。螺旋上安装毛刷随内管一起旋转清刷外管滤网的内表面起清堵透水作用。内管尾端内设排料螺旋，此螺旋的管轴内通入压缩空气至内管。螺旋的材料可为金属亦可为非金属如尼龙、工程塑料、橡胶等。

F.内管和外漏管之间设电气绝缘橡胶垫，施加波整流波整流，可控硅削波调相整波，或脉冲(调宽，调幅，调频)直流，电压幅度在几伏至几百伏之间。一般情况下内管接正极，外漏管接负极，例如对磷酸盐矿浆尤为有效。以改变颗粒和水分子之间的结合电位以利脱水，并对污泥进行杀菌消毒。对电不敏感浆料亦可不施加电压、电流。脱水电源箱外配。

2、如权利要求1所述的结构和方法，其特征在于：入料浆泵的压力，排料螺旋的挤压，尾段压缩空气，提供了脱水的驱动力。

3、电流的施加改变颗粒和水分子的表面结合能，提供辅助的固液分离的因素。其极性一般以内正外负，特殊情况为内负外正。附加的作用是对污泥进行消毒，其电压幅度为几伏至几百伏。对电不敏感的场合亦可不施加。

4、脱水机尾段通入压缩空气其作用类似于加压过滤机。尾端的排料螺旋可以掏出很干的滤饼。

5、清堵毛刷随内管一起旋转，从内部破坏滤饼表面的“皮肤效应”和清除滤网堵塞。螺旋的搅拌作用使整个滤饼内部都有达到外层脱水的机会，整个过程为一动态过程。浓度小毛刷可以较软，浓度大毛刷较硬。

6、内管转速连续可调，以达到最佳效果。其调速范围在每分钟几转至几百转之间。