CN216273694U - 一种高效率的污泥脱水干化一体化装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种高效率的污泥脱水干化一体化装置，包括污泥离心处理装置、进料单元、固定装置、电场产生施加单元和检测控制单元。离心处理装置用于离心脱水并为电渗透脱水和干化提供处理空间。进料单元用于将泥浆和污泥分别加入到装置内。电场产生施加单元用于将一部分驱动离心机旋转的机械能转换为电能并施加在污泥表面，达到电渗透脱水的目的，可以提高能量利用率。检测控制单元用来调整感应电动势，实时监测整个处理过程。高温气体在第二离心机内打入，内部复杂结构配合差速旋转利于热气流在内部产生高速气体涡流，充分利用了所携带的热能，也可以解决污泥粘黏现象带来的问题。整个装置可以将脱水和干化有机结合起来。

Description

一种高效率的污泥脱水干化一体化装置

技术领域

本实用新型涉及污水污泥处理领域，具体地说是一种高效率的污泥脱水干化一体化装置。

背景技术

近几十年来，随着我国城镇化和现代化的进展，污水产量急剧增加，市政污泥则是污水在污水处理厂处理的后的产物，是一种由有机残片、细菌菌体、无机颗粒等组成的高含水率非均质体。同时污泥中的微生物在代谢过程中生成大量胞外聚合物，这些聚合物可以形成类似凝胶的、高度水化的带电絮体基质，维持絮体结构和功能的完整性，成为相对稳定的亲水胶体。为了把污泥对环境的危害降到最低，通常还会采用多种处置方式实现对污泥的资源化利用，高含水率的污泥不能满足后续处理处置的要求，大量的污泥量也给储存和运输带来不便。因此，尽可能降低污泥含水率是实现污泥无害化、稳定化、减量化和资源化利用的重要步骤。

现在广泛应用的污泥处理装置有带式压滤机和板框压滤机等，经过这些设备脱水后污泥含水率一般在70％-85％左右。传统的卧螺离心机通常为单品销售，具有处理量大、可连续操作、运转平稳、自动化程度高、脱水效果好等特点，在环保领域得到了广泛的使用和推广。工作原理为：转鼓和螺旋以一定差速同向高速旋转，物料进入转鼓后，在离心力场作用下，较重的固相物沉积在转鼓壁上形成沉渣层，较轻的液相物则形成内层液环，在离心力和螺旋的作用下，固相和液相分别从锥端和大端甩出。但是上述机械脱水后的污泥含水率依旧很高，不仅对运输和处置的成本消耗大，而且无法直接在填埋场处理，放置时间一长，污泥中的细菌就会大量繁殖，易腐烂产生恶臭二次污染环境。

水分形态的分布对固液相分离过程有很大的影响。水分形态分为自由水、间隙水、表面水和结合水。其中绝大部分自由水和间隙水可以通过机械方式去除，表面水的占比通常比较少，结合水则是污泥脱水的主要瓶颈。研究表明，电渗透脱水可以有效的去除结合水。从微观角度看：电渗透利用电场原理使带负电荷的污泥向阳极移动，扩散层的反离子带着水分子向阴极移动；从宏观角度看：电场的施加可以将具有高结合能的结合水转化为易于通过机械方式去除的自由水，同时电场可以使污泥内部产生新的通孔，进一步促进更多水分的去除。通常污泥脱水后，还需要进行干化处理，以进一步降低污泥含水率。

现有技术存在几个问题：1、卧螺式离心机虽被普遍使用，但驱动离心机旋转的能量有一部分没有被用于固液分离；2、机械脱水和电渗透脱水是不同的工艺，每一个模块都需要单独的设备和供能装置，导致系统复杂；3、脱水和干化都是为了降低含水率，但是通常作为两个过程进行，处理过程割裂，无法连续处理；4、当前干化技术的热能没有充分得到利用；5、污泥含水率在40％-60％时，具有一定的黏性，易于粘在装置表面，造成堵塞和清洁困难。

有鉴于此，特此处本实用新型。

发明内容

本实用新型针对上述现有技术存在的能量利用率不高、处理过程割裂、干化时热能未得到充分利用、干化过程出现粘黏现象的技术问题，提出一种高效率的污泥脱水干化一体化装置，实现深度脱水，并合理分配利用能量以降低能耗的方式处理污泥，实现离心脱水-电渗透脱水-干化的有机融合。

本实用新型的技术解决方案是，提供一种高效率的污泥脱水干化一体化装置，包括污泥离心处理装置、进料单元、固定装置、电场产生施加单元和检测控制单元；其特征在于：所述污泥离心腔体装置包括第一离心机和第二离心机，所述第一离心机和第二离心机的一端均为圆锥体，另一端均为圆柱体，污泥在它们内部完成脱水和干化处理；在所述第一离心机和所述第二离心机都设置有进料单元，所述进料单元用来将泥浆、污泥和热气导入装置内部；所述电场产生施加单元，包括磁生电装置和电场施加装置，用来将输入到装置内的一部分机械能转换为电能，并将其作用在污泥上，破坏污泥的絮体结构，实现对污泥的电渗透脱水处理；所述检测控制单元包括控制调整模块和实时监测模块，用来调整感应电动势，实时监测整个处理过程。

优选的，所述第一离心机包括主电机、差转速器、第一转鼓、螺旋输送器、第一中间轴、污泥收集腔体、第一皮带轮、第一排泥口和第一排水口组成；所述第一转鼓通过所述第一中间轴与所述差转速器的一端相连；所述主电机通过所述第一皮带轮带动所述第一转鼓旋转；所述螺旋输送器与所述差转速器相连；所述第一离心机腔体左侧开有若干个第一排泥口，右侧开有若干个第一排水口；所述污泥收集腔体固定在第一离心机锥端。

优选的，所述第二离心机包括调速电机、第二转鼓、改进螺旋输送器、第二中间轴、干泥收集腔体、污水收集腔体、第二皮带轮、横向连接杆、第二排泥口和第二排水口/排气口；所述调速电机通过所述第二皮带轮带动所述改进螺旋输送器旋转；所述改进螺旋输送器与所述第二中间轴相连；所述第二转鼓通过所述横向连接杆与所述第一转鼓相连，以此保证转速一致；所述横向连接杆采用绝缘材料；所述第二离心机腔体左侧开有若干个第二排泥口，右侧开有若干个第二排水口/排气口；所述干泥收集腔体和所述污水收集腔体均固定在所述第二转鼓上；所述第二离心机的长度与第一离心机相同，直径比第一离心机小。

优选的，所述改进螺旋输送器将螺旋叶片改为波浪状结构；所述第二转鼓内表面为与所述改进螺旋输送器相似的波浪状结构；所述改进螺旋输送器和所述第二转鼓之间存在间隙确保不会直接接触。

优选的，所述进料单元包括第一进泥段、第二进泥段、进泥管、热气进气段、第一进泥口、第二进泥口和进气口；所述第一进泥段位于所述第一中间轴的内部，在所述螺旋输送器的壁上设有四个第一进泥口并与所述第一进泥段连通；所述进泥管左右两端分别连接所述第二进泥段和所述污泥收集腔体；所述第二进泥段位于所述第二中间轴右侧的内部，在所述改进螺旋输送器的壁上设有四个第二进泥口并与所述第二进泥段连通；所述热气进气段位于所述第二中间轴左侧的内部，在所述改进螺旋输送器的壁上设有四个进气口并与所述热气进气段连通。

优选的，所述固定装置包括机架、第一固定套筒和第二固定套筒；所述第一离心机和所述第二离心机位于所述机架内部；所述第一固定套筒固定在第一离心机右侧并焊接在所述机架右侧；所述第一固定套筒包裹所述第一排水口并在内部开有导流槽，下方设有所述导流管；所述第二固定套筒固定在第二离心机左侧并焊接在所述机架左侧。

优选的，所述磁生电装置包括纵向连接杆、定子永磁极-N、定子永磁极-S、转子绕组集、集线器、交流转直流换向器、固定电刷和连通导体；所述转子挠组集由100个单挠组构成并集成在所述集线器上；所述转子挠组集通过所述纵向连接杆与所述第一转鼓和所述第二转鼓相连，从而可以跟随所述第一转鼓和所述第二转鼓同速旋转；所述纵向连接杆采用绝缘材料；所述定子永磁极-N和所述定子永磁极-S分别通过螺栓连接固定在所述机架的上下内表面；所述交流转直流换向器固定在所述第二固定套筒上；所述固定电刷安装于所述交流转直流换向器的凹槽内；所述固定电刷与所述集线器固定；所述连通导体是一个金属导电圆环，连通上下两部分的转子挠组集。

优选的，所述检测控制单元包括电压调节装置、控制装置和输入金属导体；所述电压调节装置用来调节所述转子挠组集切割磁感线产生的电场强度；所述电压调节装置输入端通过所述输入金属导体与两个所述交流转直流换向器相连；所述控制装置用来实时监测设备的运行状态，并根据含水率要求选择性的开启电渗透模块和热风干化模块；所述电压调节装置和所述控制装置均集成并固定在所述第二固定套筒上。

优选的，所述电场施加装置包括阴极板、阳极板、圆形阳极电接口、圆形阴极电接口和输出金属导体；所述阴极板附着于所述改进螺旋输送器圆周表面；所述阳极板附着于所述第二转鼓的内表面上；所述圆形阳极电接口插在所述阳极板内，所述第二转鼓与所述圆形阳极电接口接触位置套有绝缘材料；所述圆形阴极电接口插在所述阴极板内，所述第二中间轴与所述圆形阴极电接口接触位置套上绝缘材料；所述圆形阳极电接口和所述圆形阴极电接口分别通过所述输出金属导体连接于所述电压调节装置的输出端；所述第二转鼓与所述第二中间轴相接触的位置均套上绝缘材料。

采用本实用新型技术方案，具有以下优点：1、本实用新型通过转鼓旋转带动导体切割磁感线达到产生感应电动势的目的，将一部分驱动旋转的机械能转换为电能，并施加在污泥上进行电渗透脱水；2、本实用新型通过波浪状的表面结构增大了接触表面积，利于干化和电渗透的持续进行；3、本实用新型在高速旋转和复杂内部结构的共同影响下有利于热气在内部形成高速气体涡流，延长热气在内部的滞留时间，充分利用热能；4、本实用新型利用转鼓和输送器的旋转，内部污泥在复杂内部结构的作用下被持续搅动，解决了污泥粘黏现象的堵塞问题；5、本实用新型在结构和工艺上将机械脱水、电渗透脱水和干化过程有机的融为一体，提高了装置的集成度，方便了整个处理过程。

附图说明

图1为本实用新型一种高效率的污泥脱水干化一体化装置的总体结构示意图；

图2为本实用新型第一离心机装置的结构示意图；

图3为本实用新型第二离心机装置的结构示意图；

图4为本实用新型电场施加装置的结构示意图。

如图所示，1、主电机，2、差转速器，3、第一转鼓，4、螺旋输送器，5、第一中间轴，6、污泥收集腔体，7、第一皮带轮，8、第一排泥口，9、第一排水口，10、调速电机，11、第二转鼓，12、改进螺旋输送器，13、第二中间轴，14、干泥收集腔体，15、污水收集腔体，16、第二皮带轮，17、横向连接杆，18、第二排泥口，19、第二排水口/排气口，20、第一进泥段，21、第二进泥段，22、进泥管，23、热气进气段，24、第一进泥口，25、第二进泥口，26、进气口，27、机架，28、第一固定套筒，29、第二固定套筒，30、导流管，31、纵向连接杆，32、定子永磁极-N，33、定子永磁极-S，34、转子绕组集，35、集线器，36、交流转直流换向器，37、固定电刷，38、连通导体，39、电压调节装置，40、控制装置，41、输入金属导体，42、阴极板，43、阳极板，44、圆形阳极电接口，45、圆形阴极电接口，46、输出金属导体。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明。

本实用新型涵盖任何在本实用新型的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。为了使公众对本实用新型有彻底的了解，在以下本实用新型优选实施例中详细说明了具体的细节，而对本领域技术人员来说没有这些细节的描述也可以完全理解本实用新型。此外，本实用新型之附图中为了示意的需要，并没有完全精确地按照比例绘制，在此予以说明。

如图所示，示意了本实用新型的污泥脱水干化一体化装置，包括：主电机1，差转速器2，第一转鼓3，螺旋输送器4，第一中间轴5，污泥收集腔体6，第一皮带轮7，第一排泥口8，第一排水口9，调速电机10，第二转鼓11，改进螺旋输送器12，第二中间轴13，干泥收集腔体14，污水收集腔体15，第二皮带轮16，横向连接杆17，第二排泥口18，第二排水口/排气口19，第一进泥段20，第二进泥段21，进泥管22，热气进气段23，第一进泥口24，第二进泥口25，进气口26，机架27，第一固定套筒28，第二固定套筒29，导流管30，纵向连接杆31，定子永磁极-N32，定子永磁极-S33，转子绕组集34，集线器35，交流转直流换向器36，固定电刷37，连通导体38，电压调节装置39，控制装置40，输入金属导体41，阴极板42，阳极板43，圆形阳极电接口44，圆形阴极电接口45，输出金属导体46。

第一离心机由主电机1，差转速器2，第一转鼓3，螺旋输送器4，第一中间轴5，污泥收集腔体6，第一皮带轮7，第一排泥口8，第一排水口9构成。所述第一转鼓3通过第一中间轴5与差转速器2的一端相连，所述的螺旋输送器4与差转速器2相连，主电机1通过第一皮带轮7带动第一转鼓3旋转。这样，通过主电机1和差转速器2的配合，输入端的转速由主电机1提供，经由差转速器2的调节使得第一转鼓3和螺旋输送器4的转速不一致，以此达到两部件同向但不同速旋转的目的。所述第一离心机腔体左侧锥端部分开有若干个第一排泥口8，右侧圆柱端开有若干个第一排水口9，当泥浆第一次进入离心机进行固液分离后，污泥和污水分别从第一排泥口8和第一排水口9经由离心力作用甩出。为了防止污泥飞溅，在第一排泥口8固定有污泥收集腔体6，污泥收集腔体6跟随第一离心机同速旋转。

第二离心机由调速电机10、第二转鼓11、改进螺旋输送器12、第二中间轴13组成、干泥收集腔体14、污水收集腔体15、第二皮带轮16、横向连接杆17、第二排泥口18和第二排水口/排气口19构成。所述第二转鼓11通过横向连接杆17与第一转鼓3相连接，保证第一转鼓3和第二转鼓11转速一致，方便后面的工作和控制。所述调速电机10设置在装置外部的最右侧，调速电机10通过第二皮带轮16直接带动改进螺旋输送器旋转。这样通过横向连接杆17和调速电机10的配合，第二转鼓11和改进螺旋输送器12达到了转向一致但转速不一致的目的。为了达到更好的绝缘效果，横向连接杆17采用绝缘材料。为了自动排出第二阶段污泥固液分离产生的固体和液体，第二离心机左侧锥端开有若干个第二排泥口18，第二离心机右侧圆柱端开有若干个第二排水口/排气口19，在离心力和改进螺旋输送器12产生的推动力的作用下，固体缓慢的向锥端移动，并从第二排泥口18被甩出，液体向圆柱端移动并从第二排水口/排气口19排出，在此阶段中，第二排泥口18和第二排水口/排气口19均会排出部分热气。为了防止污泥和污水的飞溅，造成不必要的二次污染，第二排泥口18和第二排水口/气口19均被腔体罩住，所述干泥收集腔体14固定在第二转鼓11的左侧，污水收集腔体15固定在第二转鼓11的右侧。由于干泥收集腔体14和污水收集腔体15处在整个旋转体的中间，不方便在工作过程中进行出料，因此需要将其空间做的比较大，经过一段时间的处理后需要停机将其内部的污泥和污水排出。由于第二阶段的进泥是经过第一离心机处理后的泥样，此时的含水率在80％左右，已经不是含水率超过95％的泥，因此需要将处理重点放在固相的分离上，为达到更好的脱水效果，所述第二离心机的长度与第一离心机相同，但是直径比第一离心机小，此外这样做还可以将内部的污泥处理的很薄，可以显著提高干化的效率。

在第二离心机中，改进螺旋输送器12的形状将一般的螺旋叶片改为波浪状结构，相应的第二转鼓11内表面加工成与改进螺旋输送器12相似的波浪状结构。这样做既可以保证输送器产生对污泥向左的推动力，也可以增加污泥与上下表面和热气流的接触面积，延长污泥的行走路径并使内部结构复杂化。在高温气体从进气口26进入第二离心机内部后由于内部复杂结构和高速旋转的共同作用下，热气流在内部形成高速的气体涡流，来回的对污泥进行热风干化，避免了以往干化过程中热气一次性扫过污泥的弊端，充分的利用了热气中的热能，对污泥进行了充分的干化。将第二离心机的长径比制造的很大，使得内部污泥的厚度很薄，上下内表面复杂的波浪状结构可以显著的增大污泥和装置的接触表面积，因此以上两个优点可以很好的避免下述情况：在处理过程中的某时刻可能会发生高温气体将污泥薄层吹起使之某一面与电极不能接触而短路的情况。同时复杂的内部结构和高速旋转的作用会在内部产生不断搅动污泥的作用，以此来解决污泥含水率在50％左右时产生的粘黏现象，避免了污泥粘黏在装置内部所带来的繁重的清理工作。但是为了保证在电渗透脱水过程中阴阳极板不会直接接触导致短路，改进螺旋输送器12和第二转鼓11表面的波浪状结构的突起应确保在任意时刻都不会相互触碰到。

进料单元由第一进泥段20、第二进泥段21、进泥管22、热气进气段23、第一进泥口24、第二进泥口25和进气口26构成。为了方便向旋转体内进料，将进料通道均设置在中间轴的内部，并在中间轴开进料口利用离心力的作用将物料甩进设备内，以此完成进料工作。所述第一进泥段20位于第一中间轴5中轴线内部，在螺旋输送器4的壁上设有四个第一进泥口24并与第一进泥段20连通。为了方便在第一离心机初步处理后的污泥可以直接进入到第二离心机进行进一步的处理，所述进泥管22左右两端分别连接所述第二进泥段21和所述污泥收集腔体6。所述第二进泥段21位于第二中间轴13右侧的内部，在改进螺旋输送器12的壁上设有四个第二进泥口25并与第二进泥段21连通。所述热气进气段23位于第二中间轴13左侧的内部，在改进螺旋输送器12的壁上设有四个进气口26并与热气进气段23连通。

固定装置由机架27、第一固定套筒28和第二固定套筒29组成。第一离心机和第二离心机整体均在机架27内部。由于第一离心机和第二离心机在工作时均处在旋转状态中，需要对其在空间上进行固定。所述第一固定套筒28套在第一离心机右侧并焊接在机架27的右侧，所述第二固定套筒29套在第二离心机左侧并焊接在机架27左侧。为了减少固定套筒对转鼓旋转时的摩擦损耗，第一固定套筒28和第二固定套筒29内部均进行了良好的润滑。为了方便从第一排水口9甩出的水分顺利排出，第一固定套筒28内部加工有多道导流槽，可以使污水液体顺着通道顺利排出。同时第一中间轴和第二中间轴前后两端均装有滚动轴承来控制轴向和径向的移动。

磁生电装置由纵向连接杆31、定子永磁极-N32、定子永磁极-S33、转子绕组集34、集线器35、交流转直流换向器36、固定电刷37和连通导体38构成。所述转子挠组集34由100个单挠组构成并集成在集线器35上，单挠组数量越多，产生感应电动势的波动越小，10个挠组做切割磁感线运动时，感应电动势的波动小于5％，因此为了获得尽可能稳定的直流电，转子挠组集34由100个单挠组构成。所述转子挠组集34通过纵向连接杆31与第一转鼓3和第二转鼓11相连，从而可以跟随第一转鼓3和第二转鼓11同速旋转。由于前期已经将第一转鼓3和第二转鼓11连接起来，两者的转速一致，因此第一转鼓3和第二转鼓11上面的转子挠组集34产生的感应电动势相同，不需要串联电阻来修正和统一电压值。由于第一转鼓3和第二转鼓11的材料均为金属，为了将转子挠组集34产生的电流与转鼓隔开，所述纵向连接杆31采用绝缘材料。在导体切割磁感线产生稳定电压的过程中，磁场需要保持不变，因此把定子永磁极-N32和定子永磁极-S33通过螺栓连接固定于机架27的上下表面，这样既保证了磁场强度大小的恒定和定子空间位置的固定，使得整个装置更为紧凑。在转子挠组集34旋转切割磁感线时，空间位置和产生电流的方向随转动不断变化，为了将电流固定一个恒定的方向，引入交流转直流换向器36，同时为了固定交流转直流换向器36的空间位置，将其通过螺栓连接固定在第二固定套筒29上，交流转直流换向器36的外圈采用金属材料，内圈采用绝缘材料。为了顺利将转子挠组集34产生的感应电流导出到直流转交流换向器36上，将固定电刷37装在交流转直流换向器36的凹槽内部，固定电刷37另一端与集线器35固定在一起。这样在固定电刷37和直流转交流换向器36的配合下就可以将转子挠组集34产生的交流电转化为直流电。同时，所述连通导体38将上下两转子挠组集34相互接通，为了不影响整个装置的旋转，连通导体38的材料和形状是金属导电圆环。

检测控制单元由电压调节装置39、控制装置40和输入金属导体41构成。由导体切割磁感线而产生感应电动势大小的计算公式如下：

E＝BLvsinθ

其中E是导体两端的感应电动势，B是均匀磁场的磁感应强度，L是导体长度，v是导体运动的速度，θ是磁场方向与导体运动方向之间的夹角。

由上式可知，当θ＝90°时，所产生的感应电动势E为最大值，而当θ＝0°时，所产生的感应电动势E为零。磁感应强度与磁感应强度、导体长度和导体运动速度相关，而在本装置中磁感应强度、导体长度和导体运动速度均在某一工况中保持不变。为了能更好调整用于电渗透的电压值，转子挠组集34产生的感应电动势经由固定电刷37和直流转交流换向器36转变为直流电时，经过输入金属导体41导入电压调节装置39内进行电压调整。电压调节装置39内部包括可变电阻和两个万用表，一个万用表用来显示产生的感应电动势的大小，随后将希望的电渗透施加电压输入到控制装置40内，通过电压调节装置39内部的可变电阻调整感应电动势至目标值，随后将电压输出并显示输出电压值在另一个万用表中。所述控制装置40用来实时监测设备的运行状态，并根据含水率要求选择性的开启电渗透模块和热风干化模块；所述电压调节装置39和控制装置40均集成并固定和安装于第二固定套筒29上。

电场施加装置由阴极板42、阳极板43、圆形阳极电接口44、圆形阴极电接口45和输出金属导体46构成。电渗透脱水处理的工作区在第二离心机内部，为了实现将电场施加在污泥上，所述阴极板42附着于改进螺旋输送器12圆周表面，所述阳极板43附着于第二转鼓11的内表面上。所述圆形阳极电接口44整体是个金属圆环，内部有四个电接口直接插在内部阳极板中，这样的圆环导电结构避免了使用导线通电时可能会产生导线随旋转缠绕在第二转鼓11和扯断导线的现象，为了避免通电部分和第二转鼓11直接接触，圆形阳极电接口44与第二转鼓11接触位置均套上绝缘材料。所述圆形阴极电接口45整体是个金属圆环，内部有四个电接口直接插在内部阴极板中，这样的圆环导电结构避免了使用导线通电时可能会产生导线随旋转缠绕在第二中间轴13和扯断导线的现象，为了避免通电部分和第二中间轴13的直接接触，圆形阴极电接口45与第二中间轴13接触位置均套上绝缘材料。圆形阳极电接口44和阴极电接口45都通过输出金属导体46连接于电压调节装置39的输出端，将调节后的电压施加在阳极板43和阴极板42上，阳极板43和阴极板42中间是污泥，两侧通电后达到电渗透脱水的目的。为了很好的隔开通电部分和其余金属部分，第二转鼓11与第二中间轴13相接触的位置均套上绝缘材料。

本装置的工作过程如下：

系统初始化，在控制装置面板处根据目标含水率的要求输入希望开启的处理模块，所述处理模块分为离心脱水模块、电渗透模块和热风干化模块，离心脱水模块默认被选。为解释本具体实施例的完整污泥处理过程，三个工作模块设置为全部开启。

主电机开始工作，通过皮带轮带动第一转鼓和第二转鼓旋转，当转速达到设定值时，由第一进泥段将已添加絮凝剂的泥浆导入，由于螺旋输送器的旋转，其内部的泥浆在离心力的作用下从第一进泥口甩出至第一转鼓内，达到进料的目的。同时调速电机开始工作，改进螺旋输送器以一定的转速旋转。

由于第一转鼓的高速旋转和污泥颗粒和水的密度不同，在高速旋转产生的离心力作用下，形成固液分离，以此达到第一次脱水的效果。进行第一次脱水的目的是区分处理含水率大于95％的泥浆和低于83％的污泥，这是因为含水率大于95％的泥浆含水量大、电阻很低，直接进行电渗透脱水处理会产生大量的焦耳热；此外，这个状态的污泥由于水量过多，进行机械脱水是最节能的方式，若直接进行电渗透脱水反而会造成更多的能量被浪费。因此泥浆不适合直接进行电渗透脱水处理，需要将泥浆和污泥放置在不同的设备内进行处理。由于差转速器的调节，螺旋输送器的转速和第一转鼓的转速不同，转鼓内壁会形成一个向圆锥的推动力，在离心力和螺旋输送器的作用下污泥缓慢的向锥端移动，并通过第一排泥口被甩出并暂时收集在收集腔体内，液体从第一排水口被甩出，在第二固定套筒内的导流槽中经由导流管排出。此时第一阶段的离心脱水工作完成。

由于进泥管左边连接第二进泥段，右边直接接通污泥收集腔体，并随着第一离心机同速旋转，因此当进泥管转到上边时，污泥收集腔体内的污泥在重力的作用下经由进泥管掉入到第二进泥段，由于改进螺旋输送器的旋转，其内部的污泥在离心力的作用下从第二进泥口甩出至第二转鼓内，达到向第二离心机进料的目的。

由于第二转鼓的高速旋转和污泥颗粒和水的密度不同，在高速旋转产生的离心力作用下，进一步形成固液分离；由于调速电机的调节，改进螺旋输送器的转速和第二转鼓的转速不同，转鼓内壁会形成一个向圆锥的推动力，在离心力和改进螺旋输送器的作用下污泥缓慢的向锥端移动。在此前全部过程中，两个转子挠组集跟随第一转鼓和第二转鼓同速旋转，在旋转过程中，不断的做切割磁感线的运动，所产生的感应电流经由固定电刷引出至交流转直流换向器，将交流电转换为直流电，100个挠组可以保证输出的电流更趋近于直流电；随后自产生的感应电动势通过电压调节装置，调节至合适电压后，将正极通过圆形阳极电接口与阳极板接通，将负极通过圆形阴极电接口与阴极板接通，并以此形成闭合回路，实现对阴阳极板间的污泥进行电渗透处理。在此前全部过程中，热气进气段将高温气体导入，通过进气口进入第二离心机内部，由于第一转鼓的高速旋转和内部均采用波浪状的复杂结构，易于形成高速气体涡流，高温气体在内部不断地对污泥进行热风干化，更充分的利用高温气体所携带的热能，实现对污泥的热风干化处理。同时复杂的内部结构和高速旋转的第二离心机会在内部产生不断搅动污泥的作用，以此来解决污泥含水率在50％左右时产生的粘黏现象，避免了污泥粘黏在装置内部所带来的繁重的清理工作。当污泥移动到锥端时，污泥和一部分高温气体从第二排泥口甩出，并收集在干泥收集腔体；水分、水蒸气和一部分高温气体从第二排水口/排气口甩出，并收集在污水收集腔体。在一系列的脱水干化处理工作完成后，将干泥收集腔体内的污泥和污水收集腔体内的污水取出。整个污泥脱水干化过程完毕。

虽然以上将实施例分开说明和阐述，但涉及部分共通之技术，在本领域普通技术人员看来，可以在实施例之间进行替换和整合，涉及其中一个实施例未明确记载的内容，则可参考有记载的另一个实施例。

以上仅就本实用新型较佳的实施例作了说明，但不能理解为是对权利要求的限制。本实用新型不仅局限于以上实施例，其具体结构允许有变化。总之，凡在本实用新型独立权利要求的保护范围内所作的各种变化均在本实用新型的保护范围内。

Claims (7)

1.一种高效率的污泥脱水干化一体化装置，包括污泥离心处理装置、进料单元、固定装置、电场产生施加单元和检测控制单元；其特征在于：所述污泥离心处理装置包括第一离心机和第二离心机，所述第一离心机和第二离心机的一端均为圆锥体，另一端均为圆柱体，污泥在它们内部完成脱水和干化处理；在所述第一离心机和所述第二离心机都设置有进料单元，所述进料单元用来将泥浆、污泥和热气导入装置内部；所述电场产生施加单元，包括磁生电装置和电场施加装置，用来将输入到装置内的一部分机械能转换为电能，并将其作用在污泥上，破坏污泥的絮体结构，实现对污泥的电渗透脱水处理；所述检测控制单元包括控制调整模块和实时监测模块，用来调整感应电动势，实时监测整个处理过程；所述第一离心机包括主电机(1)、差转速器(2)、第一转鼓(3)、螺旋输送器(4)、第一中间轴(5)、污泥收集腔体(6)、第一皮带轮(7)、第一排泥口(8)和第一排水口(9)组成；所述第一转鼓(3)通过所述第一中间轴(5)与所述差转速器(2)的一端相连；所述主电机(1)通过所述第一皮带轮(7)带动所述第一转鼓(3)旋转；所述螺旋输送器(4)与所述差转速器(2)相连；所述第一离心机腔体左侧开有若干个第一排泥口(8)，右侧开有若干个第一排水口(9)；所述污泥收集腔体(6)固定在第一离心机锥端；所述第二离心机包括调速电机(10)、第二转鼓(11)、改进螺旋输送器(12)、第二中间轴(13)、干泥收集腔体(14)、污水收集腔体(15)、第二皮带轮(16)、横向连接杆(17)、第二排泥口(18)和第二排水口/排气口(19)；所述调速电机(10)通过所述第二皮带轮(16)带动所述改进螺旋输送器(12)旋转；所述改进螺旋输送器(12)与所述第二中间轴(13)相连；所述第二转鼓(11)通过所述横向连接杆(17)与所述第一转鼓(3)相连，以此保证转速一致；所述横向连接杆(17)采用绝缘材料；所述第二离心机腔体左侧开有若干个第二排泥口(18)，右侧开有若干个第二排水口/排气口(19)；所述干泥收集腔体(14)和所述污水收集腔体(15)均固定在所述第二转鼓(11)上；所述第二离心机的长度与第一离心机相同，直径比第一离心机小。

2.根据权利要求1所述的一种高效率的污泥脱水干化一体化装置，其特征在于：所述改进螺旋输送器(12)将螺旋叶片改为波浪状结构；所述第二转鼓(11)内表面为与所述改进螺旋输送器(12)相似的波浪状结构；所述改进螺旋输送器(12)和所述第二转鼓(11)之间存在间隙确保不会直接接触。

3.根据权利要求1所述的一种高效率的污泥脱水干化一体化装置，其特征在于：所述进料单元包括第一进泥段(20)、第二进泥段(21)、进泥管(22)、热气进气段(23)、第一进泥口(24)、第二进泥口(25)和进气口(26)；所述第一进泥段(20)位于所述第一中间轴(5)的内部，在所述螺旋输送器(4)的壁上设有四个第一进泥口(24)并与所述第一进泥段(20)连通；所述进泥管(22)左右两端分别连接所述第二进泥段(21)和所述污泥收集腔体(6)；所述第二进泥段(21)位于所述第二中间轴(13)右侧的内部，在所述改进螺旋输送器(12)的壁上设有四个第二进泥口(25)并与所述第二进泥段(21)连通；所述热气进气段(23)位于所述第二中间轴(13)左侧的内部，在所述改进螺旋输送器(12)的壁上设有四个进气口(26)并与所述热气进气段(23)连通。

4.根据权利要求1所述的一种高效率的污泥脱水干化一体化装置，其特征在于：所述固定装置包括机架(27)、第一固定套筒(28)、第二固定套筒(29)和导流管(30)；所述第一离心机和所述第二离心机位于所述机架(27)内部；所述第一固定套筒(28)固定在第一离心机右侧并焊接在所述机架(27)右侧；所述第一固定套筒(28)包裹所述第一排水口(9)并在内部开有导流槽，下方设有所述导流管(30)；所述第二固定套筒(29)固定在第二离心机左侧并焊接在所述机架(27)左侧。

5.根据权利要求4所述的一种高效率的污泥脱水干化一体化装置，其特征在于：所述磁生电装置包括纵向连接杆(31)、定子永磁极-N(32)、定子永磁极-S(33)、转子挠组集(34)、集线器(35)、交流转直流换向器(36)、固定电刷(37)和连通导体(38)；所述转子挠组集(34)由100个单挠组构成并集成在所述集线器(35)上；所述转子挠组集(34)通过所述纵向连接杆(31)与所述第一转鼓(3)和所述第二转鼓(11)相连，从而可以跟随所述第一转鼓(3)和所述第二转鼓(11)同速旋转；所述纵向连接杆(31)采用绝缘材料；所述定子永磁极-N(32)和所述定子永磁极-S(33)分别通过螺栓连接固定在所述机架(27)的上下内表面；所述交流转直流换向器(36)固定在所述第二固定套筒(29)上；所述固定电刷(37)安装于所述交流转直流换向器(36)的凹槽内；所述固定电刷(37)与所述集线器(35)固定；所述连通导体(38)是一个金属导电圆环，连通上下两部分的转子挠组集(34)。

6.根据权利要求5所述的一种高效率的污泥脱水干化一体化装置，其特征在于：所述检测控制单元包括电压调节装置(39)、控制装置(40)和输入金属导体(41)；所述电压调节装置(39)用来调节所述转子挠组集(34)切割磁感线产生的电场强度；所述电压调节装置(39)输入端通过所述输入金属导体(41)与两个所述交流转直流换向器(36)相连；所述控制装置(40)用来实时监测设备的运行状态，并根据含水率要求选择性的开启电渗透模块和热风干化模块；所述电压调节装置(39)和所述控制装置(40)均集成并固定在所述第二固定套筒(29)上。

7.根据权利要求6所述的一种高效率的污泥脱水干化一体化装置，其特征在于：所述电场施加装置包括阴极板(42)、阳极板(43)、圆形阳极电接口(44)、圆形阴极电接口(45)和输出金属导体(46)；所述阴极板(42)附着于所述改进螺旋输送器(12)圆周表面；所述阳极板(43)附着于所述第二转鼓(11)的内表面上；所述圆形阳极电接口(44)插在所述阳极板(43)内，所述第二转鼓(11)与所述圆形阳极电接口(44)接触位置套有绝缘材料；所述圆形阴极电接口(45)插在所述阴极板(42)内，所述第二中间轴(13)与所述圆形阴极电接口(45)接触位置套上绝缘材料；所述圆形阳极电接口(44)和所述圆形阴极电接口(45)分别通过所述输出金属导体(46)连接于所述电压调节装置(39)的输出端；所述第二转鼓(11)与所述第二中间轴(13)相接触的位置均套上绝缘材料。

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