CN201061738Y - 一种固液分离设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种专用于工业废水、纸浆、生活污泥、含油污泥等各种有机和无机微颗粒悬浮液或固液混合物的固液分离设备。该设备主要包括机架、驱动装置、进料装置、前期处理和预脱水区、压榨脱水区、辅助装置，其结构特点是：所述的压榨脱水区包含有两个或者两个以上配有独立滤带的、压榨压强从低到高的压榨区，低压压榨区进料口对着前期处理和预脱水区的出料端，后续压榨区的进料口分别对着前面的压榨区的出料端。本实用新型克服了现有技术存在的缺陷，具有结构合理、调节灵活、脱水效率高等优点，采用本实用新型进行脱水物料的固液分离，固含量能达40％以上，达到半固化水平。

Description

一种固液分离设备

技术领域

本实用新型涉及一种固液分离设备，特别是一种专用于工业废水、纸浆、生活污泥、含油污泥等等各种有机和无机微颗粒悬浮液或固液混合物的组合式、单向压榨、半干化固液分离设备。

背景技术

水处理厂、造纸厂、食品加工厂、化工厂和养殖场等都会产生大量微颗粒悬浮液或固液混合物料，包括一些生产厂家的半成品，或污水、污泥等废弃物。这些物料的固含量只有3-5％，液体成分高、体积大。据有关资料记载，污泥含水率从95％降低至80％，其体积减少75％；从80％降低至50％，其体积还将减少60％。就城市生活污泥而言，污泥含水率越高就越难进行最终处理，只有含水率低于40％时，才适合焚烧和做堆肥。因此，这些物料在进入烘干、成型等后道工序，或者填埋、焚烧、做堆肥的最终处置之前必需先行固液分离，即进行脱水处理，以便处理后的这些物料符合后道工序的工艺要求、能提高效率、节约能源，或者节约填埋土地、减少污水渗透、降低废弃物的最终处置成本。

带式压滤机是现有技术使用较多的固液分离设备。带式压滤机主要由机架、驱动装置、进料装置、前期处理和预脱水区、压榨区和辅助装置组成。驱动装置包括电动机、变速箱；前期处理和预脱水区如振动和重力脱水区；辅助装置包括张紧辊、刮刀装置、接水装置、纠偏装置和过滤带清洗装置等等。现有技术带式压滤机为了提高压榨脱水效率，其压榨区压榨辊直径沿着滤带运动方向逐渐减小，使压榨压强逐渐增强；同时压榨区采用连续的上下脱水滤带，脱水滤带的张力变化将引起所有压榨辊的脱水压强相应的连锁变化。这种结构的带式压滤机有如下缺陷：1、压榨辊沿着滤带行进方向从大到小排列，压榨压强逐渐增强，当上下滤带都在高张力状态下运行，致使滤带磨损严重；若一条滤带采用高张力运行、另一条采用低张力运行，则会发生低张力滤带松脱，无法正常运转。为避免滤带磨损或松脱，现有技术只能选择较低的张力运行，影响带式压滤机滤饼干度的提高。2、压榨区从进料到出料使用连续的上下滤带，难以便压榨压强、滤带孔径、滤饼性质三者保持最优匹配。低压区滤带孔径过小会降低过滤效率，应该配较大的孔径；高压区滤带孔径过大滤饼会穿透滤带，应该配较小的孔径，现有技术不能同时兼顾高、低压区对滤带的要求，很难维持带式压滤机最佳的运行状况。3、上下两条滤带都采用脱水滤带，在压榨辊水平布置的情况下上滤带分离出的液体中的很大一部分又被滤饼回吸；同时，上滤带开孔，向下加压效果不好，固液分离不理想。若压榨辊垂直布置，虽然滤饼在两条滤带外侧都能脱水，但是，由于脱水压力方向随着滤饼在压榨辊之间运动而不断地做180度的转换，滤饼内的一部分水分会在两条滤带之间来回运动，作无用功，既浪费能源、又影响固液分离效果。这种“无用功”在水平布置中也同样存在。4、现有技术不能实现压榨前期和压榨后期压榨辊张力的分别调节，为了避免压榨初期固含量比较低时，因为压强过大产生的两端跑泥现象，只能低张力运行；而低张力运行，使压榨后期固含量高时因为压强过小而压不出水，脱水效果差，从而使整台设备的固液分离效率不高。由于上述结构的缺陷制约现有技术只能把含液物料的固含量提高到20-30％左右，无法达到40％以上，不能为物料的后续处理或再次利用提供较好的条件。

中国专利申请200610050778.9“一种带式压滤机”公开了采用钢绳加压带提高张力从而提高脱水压强，实现提高压榨脱水效率的目的。这种带式压滤机的脱水压强高达3.0Mpa，在提高脱水物料固含量方面取得了实质性的进步。但是由于钢绳加压带本身材质决定其耐折度较差，使用寿命较短，一般不超过2000小时，限制了这项技术的快速发展。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是，克服现有技术存在的缺陷，提供一种结构合理、分级单向压榨脱水、固液分离效率高的固液分离设备。

本实用新型解决上述问题所采用的技术方案是：该固液分离设备，主要包括机架、驱动装置、进料装置、前期处理和预脱水区、压榨脱水区、辅助装置，其特征在于：所述的压榨脱水区包含有两个或者两个以上配有独立滤带的、压榨压强从低到高的压榨区，低压压榨区进料口对着前期处理和预脱水区的出料端，后续压榨区的进料口分别对着前面的压榨区的出料端。压榨脱水的固液分离过程中脱水物料的固含量是逐渐提高的，不同固含量的脱水物料所需的压榨压强亦不同，压榨压强应随着固含量的提高而提高，采用独立滤带的两个或者两个以上压榨区的设计实现了分级压榨，能满足此要求，保证高效率的压榨脱水。

本实用新型固液分离设备所述的两个或者两个以上压榨区的滤带采用不透液的上加压带和透液的下滤带。不透液的上加压带实现了单向压榨脱水，解决了压榨过程中已分离出的水被滤饼或滤带回吸，利于节约能源、提高脱水效率。

本实用新型固液分离设备所述的上加压带和下滤带的张力独立可调，两条带子之间的张力差随着张力的增加而增加。上加压带和下滤带的张力独立可调使每个压榨区均处于最佳工作状态，保证固液分离设备正常运转。

本实用新型固液分离设备所述的两个或两个以上压榨区配置独立的、控制各自压榨脱水车速的驱动装置。各压榨区独立调速能很好地适应压榨过程脱水物料不同固含量阶段对滤饼的压榨时间和滤饼厚度的要求，使每个压榨区均处于最佳工作状态。

本实用新型固液分离设备所述的两个或两个以上压榨区中的高压区压榨辊的直径沿着滤饼运动方向逐渐增大或保持不变。保证高压区压榨辊之间线速度的平衡，使下滤带在高压压榨中不产生褶皱变形或松弛，确保固液分离设备正常运转。

本实用新型高压区压榨辊直径是依据相邻两个压榨辊之线速度分析而设计的。参见图6，图中a是上加压带即强张力带，b是下滤带即弱张力带，R₁、R₂分别是相邻两压榨辊的半径。当强张力带达到一定张力时候，在经过R₁、R₂压榨辊时候，强张力带紧压住弱张力带，所以两个压榨辊都由强张力带驱动，即最外圈线速度均为V，设进入R₁压榨辊的线速度为V₁、出R₂压榨辊的线速度为V₂、强张力带厚度为h，则：

V₁＝V*R₁/(R₁+h)---------------------------------------------------------------------(1)

V₂＝V*R₂/(R₂+h)---------------------------------------------------------------------(2)

(1)式-(2)式得出：

V₁-V₂＝V*[R₁/(R₁+h)-R₂/(R₂+h)]-------------------------------------------(3)

设R₁＝n*h、R₂＝m*h

V₁-V₂＝V*(n/(1+n)-m/(1+m))＝V*(n-m)/[(1+n)*(1+m)]-------(4)

从式(4)得出：

当R₁＞R₂、n＞m，则V₁＞V₂，R₁、R₂压榨辊之间弱张力带会越来越紧；

当R₁＜R₂、n＜m，则V₁＜V₂，R₁、R₂压榨辊之间弱张力带会越来越松弛；

当R₁＝R₂、n＝m，则V₁＝V₂，R₁、R₂压榨辊之间弱张力带在运动过程中保持原状。

本实用新型固液分离设备所述的两个或两个以上压榨区中的低压区压榨辊直径沿着滤饼运动方向逐渐减小或保持不变。使压榨辊直径沿着滤饼运动方向逐渐减小能使低压区每个压榨辊的压强逐渐加大，保证压榨效果。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：1、结构合理、调节灵活。本实用新型固液分离设备采用了分级连续压榨脱水的固液分离方法，其压榨脱水区为组合式压榨区，设计成两个或者两个以上配有独立滤带的压榨区，可以根据不同压榨区脱水物料固含量选择、调节各自的压榨压强、滤带张力和压榨车速，以及选用具有匹配的孔径、开孔率、织法和材质的滤带，使固液分离设备高压区在高压榨压力下运行，在保证滤饼高干度的前提下有效的防止两端漏泥，提高了固液分离设备的产量和分离干度，确保了设备较高的生产效率。2、本实用新型压榨区采用不透液的上加压带和透液的下滤带，液体由下滤带脱出，避免滤饼中的液体在滤饼中做无序运动，使液体无论在上加压带或者下滤带提供压榨动力的情况下都朝下滤带方向运动，达到节约能源、提高压榨效率的目的。3、本实用新型高压区压榨辊直径从小到大排列或者保持直径一样，使高压区压榨辊之间线速度平衡，张力带在加压运动中不产生褶皱变形或松弛，保证了设备的正常运转，提高了设备效率。使用本实用新型固液分离设备进行固液分离最终脱水物料的固含量从使用现有技术的20％-30％，提高到40％以上，达到半固化水平，为脱水物料的后续处理创造了条件。

附图说明

图1为实施例1固液分离设备的压榨脱水区结构示意图。

图2为图1中低压区结构放大示意图。

图3为图1中高压区结构放大示意图。

图4为实施例2固液分离设备的压榨脱水区结构示意图。

图5为图4中高压区结构放大示意图。

图6为高压压榨区相邻两个压榨辊之线速度分析示意图。

具体实施方式

本实用新型固液分离设备实施例是一种改进型带式压滤机，其压榨区为组合式压榨区，配置有两个或两个以上压榨脱水区。该设备主要包括机架、驱动装置、进料装置、前期处理和预脱水区、两个或者两个以上压榨脱水区、辅助装置。驱动装置包括电动机、变速箱；前期处理和预脱水区可以为振动和重力脱水区；两个或两个以上压榨脱水区配有压榨辊和包绕在压榨辊外的各自独立的滤带，各压榨区的压榨压强从低到高；辅助装置包括张紧辊、刮刀装置、接水装置、纠偏装置和过滤带清洗装置。进料装置对着前期处理和预脱水区的进料端，两个或两个以上压榨脱水区中的低压压榨区进料口对着前期处理和预脱水区的出料端，后续压榨区的进料口分别对着前面的压榨区的出料端，对脱水物料进行连续压榨脱水，驱动装置、进料装置、前期处理和预脱水区和压榨脱水区都安装在机架上。

实施例1：

本实施例固液分离设备配置有低压和高压两个压榨脱水区，实施例压榨脱水区结构参见图1-3。

参见图1、2，本实施例低压压榨区的上加压带a包绕托辊1、纠偏辊2、托辊3、主传动辊4、托辊7、压榨辊6、托辊5；下滤带b包绕托辊8、托辊5、压榨辊6、托辊7、主传动辊4、托辊10、纠偏辊9。如图所示，托辊1、3、5、7、8、10、纠偏辊2、9、主传动辊4、压榨辊6分别安装在机架的上机架38、下机架39和底架40上。包绕在托辊1外下面的上加压带a与包绕在托辊8外上面的下滤带b形成脱水低压区进料口，对着固液分离设备的前期处理和预脱水区的出料端。由于所用的加压带和滤带是合成复合带，具有一定的伸长性，所以托辊1和托辊8安装在机架上的滑轨上分别由油缸30和31控制位置，用以修正合成复合带伸长引起的位移。汽缸33和32分别控制纠偏辊2和9，纠偏辊2和9安装在机架上的滑轨上。主传动辊4靠后安装在托辊3的下方，上加压带a和下滤带b在这里分开，上加压带a往上走，下滤带b往下走，形成一个低压区的出料口，对着高压压榨区的进料口，下滤带b包绕主传动辊4处装有刮刀装置。

参见图1、3，本实施例高压压榨区的上加压带c包绕托辊12、纠偏辊13、张紧辊14、托辊15、主传动辊25、压榨辊24、托辊23、压榨辊22、托辊21、压榨辊20、托辊19、压榨辊18、托辊17、托辊16；下滤带d包绕托辊11、托辊17、压榨辊18、托辊19、压榨辊20、托辊21、压榨辊22、托辊23、压榨辊24、托辊26、托辊28、张紧辊29、纠偏辊27。如图所示，托辊11、12、15、16、17、19、21、23、26和28、纠偏辊13和27、张紧辊14和29、主传动辊25、压榨辊18、20、22和24分别安装在机架的上机架38、下机架39和底架40上。包绕在托辊16外下面的上加压带c与包绕在托辊11外上面的下滤带d形成高压区进料口，对着低压压榨脱水区的出料口。包绕在主传动辊25外下面的上加压带c与包绕在托辊26外上面的下滤带d形成高压压榨区脱水物料的出料口，托辊26比主传动辊25的安装位置要靠后，出料口装有刮刀装置。纠偏辊13和27装在机架的滑轨上，汽缸34和35控制纠偏辊13和27，起纠偏作用。张紧辊14和29安装在机架的滑轨上，油缸37和36控制张紧辊14和29起张紧作用。

本实施例压榨脱水区的滤带采用不透液的上加压带a、c和透液的下滤带b、d，低压区和高压区选用的带子不同，低压区可以选用脱水量较大的聚酯网滤带，高压区使用结构紧密的缎织滤布，以防止滤饼在高压下嵌入滤带。上加压带a、c无孔、不透液既便于压榨时施加压力，又避免了压榨出来的水被滤带和滤饼回吸；上下带采用不同材料的另一个好处是能够方便的找到比滤布强度更高的材料来提供强力压榨动力，就现有技术而言，滤带要做到既满足该固含量和物料性状条件下的压榨脱水要求又能长期在高张力，比如100公斤/厘米以上条件下运行是很困难的。

本实施例上加压带a、c和下滤带b、d的张力独立可调，两条带子之间的张力差随着张力的增加而增加，比如张力在50公斤/厘米以下时可以采用相同的张力，在80公斤/厘米时就要保持20％以上的张力差，而在100公斤/厘米以上时就要有50％以上的张力差。在强张力条件下保持足够的张力差的目的是保证在强张力压榨辊处两条带子之间没有滑动，让回转速差滑动全部在弱张力压榨辊和非压榨区间完成平衡，这样能最大限度的减少带子的磨损。在实际应用中，低压压榨区固含量低采用较低的张力和较小的张力差，高压压榨区固含量高则采用较高的张力和较大的张力差。

本实施例两个压榨区配置独立的驱动装置，分别控制各自压榨脱水车速。当压榨辊的直径和包角确定以后，车速决定了滤饼的压榨时间和滤饼厚度，低车速压榨时间长，滤饼厚度大，适合固含量低时压榨，因为固含量低的滤饼脱水量较大，需要较长的脱水时间；高车速压榨时间短，滤饼厚度小，适合固含量高时压榨，因为固含量高的滤饼虽然脱水量少，但是更难被脱除，要求较薄的滤饼厚度以减少压榨脱水阻力。将每个压榨区配置独立调速的驱动装置，能很好地适应不同固含量阶段滤饼压榨的要求。

为了延长脱水物料压榨时的保压时间，达到增加脱水物料干度的目的，高压压榨区至少安装两个压榨辊。高压区压榨辊直径沿着滤饼运动方向逐渐增加或者保持不变，这是因为当压榨辊直径沿着滤饼运动方向逐渐增加时，能使弱张力带沿着滤饼运动方向逐渐张紧，如果相反，就会使弱张力带沿着滤饼运动方向逐渐松弛，两带张力差越大、滤饼摩擦力越大，这种逐渐张紧或松弛的现象在弱张力压榨辊上就表现得越明显。保持对弱带适当的张紧对弱带的压榨脱水有益，但是当这种逐渐的张紧超过了弱带的承受能力，就会被拉断；当上述逐渐的松弛超过了弱带的弹性收缩范围，弱带就会脱离滤饼而使操作无法继续。如果强张力压榨辊直径保持不变，那么弱带就既不会被张紧也不会被松弛。高压区托辊直径沿着滤饼运动方向逐渐减小或者保持不变，托辊的转速只取决于强张力带的线速度，托辊直径逐渐减小的目的是逐渐提高其上压强，防止滤饼回吸脱出来的水，保持脱水效果。低压区压榨辊直径沿着滤饼运动方向逐渐减小或者保持不变。低压区的滤饼固含量较低，比如城市生活污泥的固含量在18-25％左右，滤饼的滑动性较好，仍然可以采用现有技术的压榨辊直径逐渐收小的设计方案，使每个压榨辊的压强逐渐加大，保证压榨效果。本实施例高压区压榨辊18、20、22和24的直径设计为一样。

使用时，待脱水物料经浓缩、稳定、污泥调节、预脱水后，固含量为10-30％，从本实用新型固液分离设备低压压榨区物料进料口进入下滤带b上，经过托辊5、压榨辊6、托棍7和主传动辊4进行低压压榨脱水，在低压压榨区出料口被刮刀刮至高压压榨区进料口处的下滤带d上进入高压压榨区，经过托辊17、压榨辊18、托辊19、压榨辊20、托辊21、压榨辊22、托辊23、压榨辊24、主传动辊25的高压压榨后，物料达到一定的干度，在高压压榨区的出料口被刮刀刮下，完成整个压榨脱水过程。使用本实用新型脱水的物料固含量能达到40％以上。

应用实例1，处理造纸污泥：

设备门幅1500毫米，脱水前污泥固含量20％。低压区上加压带采用复合胶带，张力70公斤/厘米；下滤带采用聚酯网，透气量1600L/m².S，张力50公斤/厘米，车速8米/分钟，出低压区污泥固含量35％。高压区上加压带采用复合胶带，张力150公斤/厘米；下滤带采用涤纶长丝滤布，透气量400L/m².S，张力50公斤/厘米，车速10米/分钟，出口滤饼固含量53％，厚度3毫米。

应用实例2，处理城市生活污泥：

设备门幅1500毫米，脱水前污泥固含量18％。低压区上加压带采用复合胶带，张力60公斤/厘米；下滤带采用聚酯网，透气量3000L/m².S，张力50公斤/厘米，车速6米/分钟，出低压区污泥固含量30％。高压区上加压带采用复合胶带，张力120公斤/厘米；下滤带采用涤纶长丝滤布，透气量850L/m².S，张力50公斤/厘米，车速8米/分钟，出口滤饼固含量50％，厚度2毫米。

应用实例3，处理印染污泥：

设备门幅1500毫米，脱水前污泥固含量28％。低压区上加压带采用复合胶带，张力120公斤/厘米；下滤带采用涤纶长丝滤布，透气量850L/m².S，张力70公斤/厘米，车速8米/分钟，出低压区污泥固含量38％。高压区上加压带采用复合胶带，张力150公斤/厘米；下滤带采用涤纶长丝滤布，透气量850L/m².S，张力70公斤/厘米，车速10米/分钟，出口滤饼固含量65％，厚度4毫米。

实施例2：

本实施例固液分离设备配置有低压、中压和高压三个压榨脱水区，实施例压榨脱水区结构参见图4、5。

本实施例低压压榨区的结构与实施例1的低压压榨区相同；中压压榨区的的结构同与实施例1的高压压榨区。高压压榨区的结构参见图5，上加压带e包绕托辊42、纠偏辊43、张紧辊47、托辊45、主传动辊54、压榨辊53、托辊52、压榨辊51、托辊50、托辊49，下滤带f包绕托辊48、托辊50、压榨辊51、托辊52、压榨辊53、托辊55、托辊59、张紧辊60、纠偏辊56。如图所示，托辊42、45、48、50、52、55和59、纠偏辊43和56、张紧辊47和60、主传动辊54、压榨辊51和53分别安装在机架的上机架38、下机架39和底架40上。包绕在托辊49外下面的上加压带e与包绕在托辊48外上面的下滤带f形成脱水物料进口，对着中压压榨脱水区的出料口。包绕在主传动辊54外下面的上加压带e与包绕在托辊55外上面的下滤带f形成高压压榨区脱水物料的出口，托辊55比主传动辊54的安装位置要靠后，出料口装有刮刀装置。纠偏辊43和56装在机架的滑轨上，汽缸44和57控制纠偏辊43和56，起纠偏作用。张紧辊47和60安装在机架的滑轨上，油缸46和58控制张紧辊47和60起张紧作用。

参见图4，实施例的低压区出料口对着中压区的进料口，中压区的出料口对着高压区的进料口。本实施例的其它结构同于实施例1。

本实施例使用时除了压榨脱水经过低压区→中压区→高压区三级压榨脱水外，其它均同于实施例1。

本实用新型固液分离设备所述的机架、驱动装置、进料装置、前期处理和预脱水区和辅助装置都采用本行业公知的技术和装置。

Claims (6)

1.一种固液分离设备，主要包括机架、驱动装置、进料装置、前期处理和预脱水区、压榨脱水区、辅助装置，其特征在于：所述的压榨脱水区包含有两个或者两个以上配有独立滤带的、压榨压强从低到高的压榨区，低压压榨区进料口对着前期处理和预脱水区的出料端，后续压榨区的进料口分别对着前面的压榨区的出料端。

2.根据权利要求1所述的固液分离设备，其特征在于：所述的两个或者两个以上压榨区的滤带采用不透液的上加压带和透液的下滤带。

3.根据权利要求2所述的固液分离设备，其特征在于：所述的上加压带和下滤带的张力独立可调，两条带子之间的张力差随着张力的增加而增加。

4.根据权利要求3所述的固液分离设备，其特征在于：所述的两个或两个以上压榨区配置独立的、控制各自压榨脱水车速的驱动装置。

5.根据权利要求4所述的固液分离设备，其特征在于：所述的两个或两个以上压榨区中的高压区压榨辊的直径沿着滤饼运动方向逐渐增大或保持不变。

6.根据权利要求5所述的固液分离设备，其特征在于：所述的两个或两个以上压榨区中的低压区的压榨辊的直径沿着滤饼运动方向逐渐减小或保持不变。

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