CN104817246A - 超高压污水污泥深度脱水方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种超高压污水污泥深度脱水方法，经过初步脱水含水率较高的污泥被送入压滤腔，由动力机构带动双曲肘连杆机构，作用于挤压板，在压滤腔内被深度脱水，污泥压缩特性曲线与双曲肘连杆机构的运动特性曲线吻合，压缩开始阶段，只需相对较小的力就能将污泥压缩较大的位移，随着污泥压缩的进行，污泥被压缩得越来越实，污泥的孔隙比越来越小，污泥压缩需很大的力才能移动很小的位移，双曲肘连杆机构特性刚好与此相符；根据需要使动力机构产生的压力相应变化，在压滤后期增大动力机构的压力，结合双曲肘连杆机构力的放大作用和自锁性能形成巨大的压力，只需较小的液压就可实现对污泥的超高压压滤，将更多的水分挤压出，得到含水率低的污泥。
Description
技术领域
本发明涉及污水污泥处理领域，具体地说是一种超高压污水污泥深度脱水方法。
背景技术
污泥是污水处理后的产物，当前污水处理后产生的大量污泥需要进一步处理，脱水是污泥处理的重要环节，其目的是将污泥内大部分水分脱除，使固体高度富集，大幅减少污泥体积以节省投资，提高污泥热值和节约能源，对于污泥的减量化及后续处置具有重要意义。脱水一般可分为机械脱水及干化脱水，干化脱水通过消耗大量的热量将污泥中的水分蒸发从而实现污泥的深度脱水，机械脱水是最有效、能耗最少的脱水方式，当前采用调理及机械方法对污泥进行深度脱水一般情况下可使含水率达到80％-60％。
机械脱水方式及设备主要有带式过滤脱水、离心脱水、板框压滤脱水三大类，带式过滤脱水通过絮凝、重力脱水、楔形脱水、低压脱水、高压脱水，带之间的挤压实现连续性脱水，脱水后的滤饼含水率约在75％-80％。离心脱水是利用固液两相的密度差，通过高速旋转的离心加速度使固相和液相分离，达到离心沉降，采用离心脱水泥饼含水率一般在80％左右。板框压滤脱水通过螺杆泵将污泥进行挤压，水分通过滤布，而污泥在板框内，压榨的压力一般在1.6Mpa，隔膜板框压滤机脱水的污泥含水率一般在60％左右。脱水设备还有碟螺脱水机、钢带机，碟螺脱水机利用动环和静环之间形成的过滤空间实现脱水，但不擅长颗粒大、硬度大的污泥的脱水，污泥含水率在75％-80％之间。
超高压弹性压榨机是一种压力更大，效率更高的压滤设备和固液分离设备，整个过程主要分为进料--弹性压榨--接液--卸料等四个过程。首先为进料过滤，由进料泵将物料输送到滤室，进料的同时借助进料泵的压滤进行固液分离，即一次过滤；弹性压榨，设备的一端固定，另一端通过液压油缸施加外界压力，通过弹性传力装置(弹簧)压缩滤室空间进行压榨，即二次压榨；滤液排出，通过移动接液盘将进料过滤和弹性压榨过程中滤出的滤液排出，为下一步卸料让出空间；自动拉板，自动拉板机构通过传动及拉开装置上的传动链，滤饼自动脱落，由下部的运输设备运走，主要设备有机架及控制系统、滤板及滤布系统、自动拉板机构、接液机构。该设备压力直接来自液压油缸的压力，为直接压榨，压榨压力可达到5-7MPa单批次工作周期为1.0～1.5h，工作效率为隔膜压滤机的3-4倍。但仍存在能耗大的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明针对上述现有技术存在的处理后污泥含水率高、对液压动力要求高、能耗大的问题，提供了一种能耗低、可实现压力放大至超高压(压榨压力超过10MPa)、污泥含水率低的超高压污水污泥深度脱水方法。
本发明的技术解决方案是，提供一种以下步骤的超高压污水污泥深度脱水方法，包括以下步骤：
1)、经初步脱水之后的污泥进入到储料仓，打开进料口，并由储料仓推至压滤腔内，保持进出料口处于关闭状态以为压滤作准备；
2)、压滤前期：动力机构开始工作，驱动其推杆向下运动，以带动双曲肘连杆机构运动，双曲肘连杆机构推动挤压板向下运动挤压污泥；
3)、压滤后期：通过对动力机构的增压，大幅提高推杆的力度，结合双曲肘连杆机构的作用，对污泥进一步高压挤压；将挤压板推送到极限位置时，曲肘连杆机构处于“伸直”状态，保持压滤一定的时间；
4)、脱水完毕后，打开进出料口，将压滤腔内的泥饼推送出去。
采用以上结构，本发明与现有技术相比，具有以下优点：经过初步脱水含水率较高的污泥被送料装置送入压滤腔，由动力机构带动双曲肘连杆机构，并作用于挤压板，使在压滤腔内被深度脱水，污泥压缩特性曲线与双曲肘连杆机构的运动特性曲线吻合，即压缩开始阶段，只需要相对较小的力就能将污泥压缩较大的位移，随着污泥压缩的进行，污泥被压缩得越来越实，污泥的孔隙比越来越小，污泥压缩需要很大的力才能移动很小的位移，而双曲肘连杆机构特性刚好与此相符；同时，根据需要使动力机构产生的压力相应变化，在压滤后期增大动力机构的压力，结合双曲肘连杆机构力的放大作用和自锁性能可在压滤腔形成巨大的压力，液压系统只需要较小的液压(动力机构采用液压系统的情况下)就可实现对污泥的超高压压滤，将更多的水分挤压出，从而得到含水率低的污泥。
作为优选，所述的脱水方法基于超高压脱水装置，所述的超高压脱水装包括筒体、储料仓、设置在筒体上部的上固定板和设置在筒体底部的下固定板，所述的脱水装置还包括双曲肘连杆机构、挤压板和驱动双曲肘连杆机构的动力机构，所述的双曲肘连杆机构位于筒体内，并固定安装在上固定板上，所述双曲肘连杆机构的前端与挤压板连接，双曲肘连杆机构与动力机构连接并在动力机构的带动下实现伸缩，所述的挤压板与下固定板之间形成压滤腔，所述的储料仓位于压滤腔侧方并与其相连通；所述的下固定板上设有供压滤腔内水分排出的排水机构。
作为优选，所述的动力机构包括行程油缸、工作油缸和增压油缸，所述的工作油缸的推杆与双曲肘连杆机构连接，工作油缸的后端与行程油缸和增压油缸相连接或连通；在双曲肘连杆机构施力挤压的前期，由行程油缸带动工作油缸，并向前推进双曲肘连杆机构，在挤压的后期，则由行程油缸切换至增压油缸，由增压油缸提高作用力，协同双曲肘连杆机构，对污泥作进一步高压挤压。采用该结构，在污泥挤压的前阶段，由于力较小而污泥压缩位移较大，采用行程油缸及工作油缸即可实现污泥挤压，而在挤压的后阶段，由于污泥的位移较小而所需要的力较大，采用增压油缸及工作油缸组合工作，可实现位移较小而力较大；利用增压油缸的增压作用及双曲肘连杆机构的力的放大作用，两者的“双重”作用可实现污泥的超高压压滤，将更多的水分挤出。
作为优选，所述的排水机构包括在下固定板上开设有多个供水分流通的小孔及液体流道，下固定板上表面包裹着滤布，所述的液体通道一端与集液管相连，另一端与进气管相连，所述的进气管与高压气源相连。由于滤布使用一段时间后，污泥颗粒易分布在滤布上，堵塞网孔，造成脱水效率降低，采用进气管将高压气源与下固定板及滤布相连，使用一定时间后，打开气源及开关阀门，高压气体将滤布上堵塞的污泥冲洗干净，而不需用水清洗，清洗滤布非常方便。
作为优选，在筒体的两侧分别开设有进料口和出料口，所述的进料口处设置有进料闸板，所述的出料口处设置有出料闸板，进出料闸板由闸板推动气缸驱动，所述的闸板推动气缸与进出料闸板一一对应。污泥从进料口进入压滤腔，压滤时，进出料闸板均关闭，待压滤结束后，打开进出料闸板，将处理后的污泥从出料口推出。
作为优选，所述的进出料口的内底面与压滤腔的内底面等高，并在进出料口的内底面上开设有相应的闸板槽，所述的闸板槽内设置有弹簧及填盖板，所述的填盖板固定设置在弹簧的上端。采用该结构是可实现闸板插入到闸板槽，同时，闸板打开时填盖板又可以在弹簧作用下将闸板槽封闭，防止污泥进入到闸板槽内影响闸板的下一次工作。
作为优选，所述的上固定板上安装有泥层疏通结构，所述的泥层疏通结构向下延伸至压滤腔内。由于污泥被挤压后，其孔隙比变小，易堵塞水的流通，造成水分不易排出，尤其是在高压压滤下，污泥的空隙堵塞更为严重，采用泥层疏通结构在污泥层形成水的流道，易于水排出。
作为优选，所述的泥层疏通结构为空心针状结构，在其上开设有多个通孔，并在泥层疏通结构的表面覆设有一层滤布。这样可以防止泥层疏通结构的堵塞。
作为优选，所述的上固定板通过多根拉杆安装在筒体内，所述的拉杆靠近上固定板处为螺纹结构，在所述的上固定板上设置有调节螺母，通过调节螺母可调节上固定板的位置。这样可以适应不同的污泥的处理量，保证双曲肘连杆机构的“肘杆”伸直，达到最大的力的放大效果及锁牢，当污泥处理量增大时，调节螺母，使上固定板向后移动一定的距离，当污泥处理量减小时，调节螺母，使上固定板向前移动一定的距离。
附图说明
图1为超高压污水污泥深度脱水装置的结构示意图；
如图所示，1、筒体，2、储料仓，3、上固定板，4、下固定板，5、双曲肘连杆机构，5-1、长肘杆，5-2、小肘杆，5-3、短肘杆，5-4、十字头，5-5、连架杆，6、挤压板，7、压滤腔，8、行程油缸，9、工作油缸，9-1、推杆，10、增压油缸，10-1、液压泵，10-2、电磁阀，10-3、调速阀，11、小孔，12、液体流道，13、滤布，14、集液管，15、进气管，16、高压气源，17、进料口，17-1、进料闸板，18、出料口，18-1、出料闸板，19、闸板推动气缸，20、闸板槽，20-1、弹簧，20-2、填盖板，21、泥层疏通结构，22、拉杆，23、固定架，24、调节螺母，25、单向阀，26、开关阀门，27、座进退气缸，28、送料气缸，29、送料板。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
本发明涵盖任何在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。为了使公众对本发明有彻底的了解，在以下本发明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发明。此外，本发明之附图中为了示意的需要，并没有完全精确地按照实际比例绘制，在此予以说明。
如图1所示，一种超高压污水污泥深度脱水装置，包括筒体1、储料仓2、设置在筒体1上部的上固定板3和设置在筒体1底部的下固定板4，所述的脱水装置还包括双曲肘连杆机构5、挤压板6和驱动双曲肘连杆机构5的动力机构，所述的双曲肘连杆机构5位于筒体1内，并固定安装在上固定板3上，所述双曲肘连杆机构5的前端与挤压板6连接，双曲肘连杆机构5与动力机构连接并在动力机构的带动下实现伸缩，所述的挤压板6与下固定板4之间形成压滤腔7，所述的储料仓2位于压滤腔7侧方并与其相连通；所述的下固定板4上设有供压滤腔7内水分排出的排水机构。
筒体1的横截面可为矩形或者圆筒形。双曲肘连杆机构5包括长肘杆5-1、小肘杆5-2、短肘杆5-3、十字头5-4和连架杆5-5，长肘杆5-1、小肘杆5-2、短肘杆5-3、十字头5-4和连架杆5-5的尺寸可以根据挤压板6的行程及力的放大情况进行设计，连架杆5-5固定设置在上固定板3及挤压板6上，设置在上固定板3与挤压板6上的连架杆5-5、短肘杆5-3、小肘杆5-2、长肘杆5-1通过销轴连接，所述的十字头5-4与小肘杆5-2通过销轴固定连接，并与动力机构上的推杆连接，挤压板6挤压到最下端时，该双曲肘连杆机构的力的放大倍数可以达到40倍左右，即动力机构的推杆输送出1牛顿的力，经过双曲肘连杆机构放大后在挤压板处可以达到40牛顿。
所述的动力机构包括行程油缸8、工作油缸9和增压油缸10，所述的工作油缸9的推杆9-1与双曲肘连杆机构连接，工作油缸9的后端与行程油缸8和增压油缸10相连接或连通；在双曲肘连杆机构施力挤压的前期，由行程油缸8带动工作油缸，并向前推进双曲肘连杆机构，在挤压的后期，则由行程油缸8切换至增压油缸10，由增压油缸10提高作用力，协同双曲肘连杆机构5，对污泥作进一步高压挤压。动力机构还包括包括液压泵10-1、电磁阀10-2和调速阀10-3，行程油缸8与电磁阀10-2及调速阀10-3相连，增压油缸10与电磁阀10-2相连接，工作油缸9前段的推杆9-1与双曲肘连杆机构5的十字头5-4相连接。增压油缸的增大倍数介于1-20之间，根据所需要的增压情况，液压泵也可以调整为高压气源，所述的行程油缸相应的调整为行程气缸。
所述的排水机构包括在下固定板4上开设有多个供水分流通的小孔11及液体流道12，下固定板4上表面包裹着滤布13，所述的液体通道12一端与集液管14相连，另一端与进气管15相连，所述的进气管15与高压气源16相连。液体通道12在集液管14方向稍向下倾斜，便于水分顺利排出，在进气管15上设置有开关阀门26及单向阀25，单向阀16保障压滤出来的水分只能流向集液管14，而不能流到进气管15内，进气管15与高压气源16相连，在集液管14上也设置有开关阀门，有压滤出来的液体流出使集液管上的开关阀门打开，进气管15上的开关阀门关闭，当需要采用高压气体对小孔11及滤布13进行冲洗时，则集液管上的开关阀门关闭，进气管15上的开关阀门也打开。
在筒体1的两侧分别开设有进料口17和出料口18，所述的进料口17处设置有进料闸板17-1，所述的出料口18处设置有出料闸板18-1，进出料闸板由闸板推动气缸19驱动，所述的闸板推动气缸19与进出料闸板一一对应。所述的脱水装置还包括相互连接的座进退气缸27和送料气缸28，所述的送料气缸28前端连接有送料板29，送料板29位于储料仓中，物料进入储料仓后，由送料板29带动送料板29将物料推进压滤腔。虽然本实施例中采用气缸实施，但也可用座进退油缸和送料油缸，采用气缸实施则可与闸板推动气缸19共用高压气源16。
所述的进出料口的内底面与压滤腔7的内底面等高，并在进出料口的内底面上开设有相应的闸板槽20，所述的闸板槽20内设置有弹簧20-1及填盖板20-2，所述的填盖板20-2固定设置在弹簧20-1的上端。在弹簧伸缩到自由位置时，填料板刚好与闸板槽最上端齐平。
所述的上固定板3上安装有泥层疏通结构21，所述的泥层疏通结构21向下延伸至压滤腔7内。
所述的泥层疏通结构21为空心针状结构，在其上开设有多个通孔，并在泥层疏通结构的表面覆设有一层滤布。泥层疏通结构21通过螺纹连接在挤压板6上，可调节在压滤腔7内的伸缩长度，为了视图的清晰，图1中并未显示通孔和相应的滤布，但本领域普通技术人员均能理解具体的实施方式。
所述的上固定板3通过多根拉杆22安装(通过固定架23)在筒体1内，所述的拉杆22靠近上固定板3处为螺纹结构，在所述的上固定板3上设置有调节螺母24，通过调节螺母24可调节上固定板3的位置。
污泥深度脱水方法流程为：
2)、经初步脱水之后的污泥进入到储料仓，打开进料口，并由储料仓推至压滤腔内，保持进出料口处于关闭状态以为压滤作准备；
2)、压滤前期：动力机构开始工作，驱动其推杆向下运动，以带动双曲肘连杆机构运动，双曲肘连杆机构推动挤压板向下运动挤压污泥；
3)、压滤后期：通过对动力机构的增压，大幅提高推杆的力度，结合双曲肘连杆机构的作用，对污泥进一步高压挤压；将挤压板推送到极限位置时，曲肘连杆机构处于“伸直”状态，保持压滤一定的时间；
4)、脱水完毕后，打开进出料口，将压滤腔内的泥饼推送出去。
具体工作原理如下：
经过初步脱水含水率较高(80％左右)的污泥进入到储料仓内，经过一段时间的累积后，送料气缸推动送料板将储料仓内的污泥推送至压滤腔，此时，送料闸板打开，出料闸板关闭。当储料仓内的污泥全部进入到压滤腔后，将送料闸板也关闭，行程油缸开始工作，行程油缸推动工作油缸的推杆，推杆推动双曲肘连杆机构的十字头，十字头的力通过短肘杆、小肘杆、长肘杆、连架杆将力传送到挤压板上，在压滤的前期，由于污泥的孔隙比较大，压缩所需要的力也较小，但是压缩速度较快，此时双曲肘连杆机构主要是起到快速挤压的作用，挤压力较小。随着压滤的进行，进入压滤后期，污泥被压缩的越来越实，孔隙比变小，此时所需要的压缩力越来越大，压缩位移越来越小，双曲肘连杆机构的力的放大效应开始显现，即只需要推杆一定的力，经过双曲肘连杆机构放大后，在挤压板处形成巨大的挤压力对污泥进行压滤。由于需要更大的力才能对污泥进一步的挤压，此时可将行程油缸切换成增压油缸，通过增压油缸的增压作用，作用在推杆上的初始作用力也大幅提高，结合双曲肘连杆机构的力的放大效应，在增压油缸及曲肘连杆机构的力的双重放大作用下，挤压板可提供足够的力对污泥进行挤压。
在曲肘连杆机构的曲肘“伸直”状态下，此时曲肘连杆机构力的放大效应最大，污泥所受到的压力也最大，此时进行保压一定时间，将污泥中水分不断的挤出，直到没有水分挤出为止，压滤停止，进料闸板及出料闸板同时打开，座进退油缸及送料油缸同时工作，座进退油缸推动送料油缸整体前进，同时送料油缸也工作，将压实的泥饼推送出去排出。压滤出的水分通过滤布、下固定板上的小孔进入到液体通道，在单向阀作用下，该液体只能从集液管单向排出。
运行一定时间运行后，若污泥颗粒将滤布的网孔或下固定板的小孔堵塞，则可打开高压气源以及进气管的开关阀门打开，集液管处的开关阀门关闭，高压气体将滤布上及下固定板小孔上堵塞的污泥颗粒冲洗干净。
当处理的污泥量变化时，若进入到压滤腔的污泥增加时，经过挤压后最终的泥饼厚度厚度要增加，挤压板位置要相对上移，此时如果上固定板还是处于原来的位置，则挤压板与上固定板之间的距离缩短，即曲肘连杆机构处于“憋曲”状态，不能“伸直”则会严重影响曲肘连杆机构的力的放大效应。所以，此时通过调节螺母的作用将上固定板网上移动相应的距离，保证挤压板与上固定板之间的距离始终保持合理的距离，即能使曲肘连杆机构处于“伸直”的状态，使得曲肘连杆机构达到最佳的力的放大效应。
以上仅就本发明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。本发明不仅局限于以上实施例，其具体结构允许有变化。总之，凡在本发明独立权利要求的保护范围内所作的各种变化均在本发明的保护范围内。
Claims (9)
1.一种超高压污水污泥深度脱水方法，包括以下步骤：
1)、经初步脱水之后的污泥进入到储料仓，打开进料口，并由储料仓推至压滤腔内，保持进出料口处于关闭状态以为压滤作准备；
2)、压滤前期：动力机构开始工作，驱动其推杆向下运动，以带动双曲肘连杆机构运动，双曲肘连杆机构推动挤压板向下运动挤压污泥；
3)、压滤后期：通过对动力机构的增压，大幅提高推杆的力度，结合双曲肘连杆机构的作用，对污泥进一步高压挤压；将挤压板推送到极限位置时，曲肘连杆机构处于“伸直”状态，保持压滤一定的时间；
4)、脱水完毕后，打开进出料口，将压滤腔内的泥饼推送出去。
2.根据权利要求1所述的超高压污水污泥深度脱水方法，基于超高压污水污泥深度脱水装置，所述的超高压污水污泥深度脱水装置包括筒体(1)、储料仓(2)、设置在筒体(1)上部的上固定板(3)和设置在筒体(1)底部的下固定板(4)，其特征在于：所述的脱水装置还包括双曲肘连杆机构(5)、挤压板(6)和驱动双曲肘连杆机构(5)的动力机构，所述的双曲肘连杆机构(5)位于筒体(1)内，并固定安装在上固定板(3)上，所述双曲肘连杆机构(5)的前端与挤压板(6)连接，双曲肘连杆机构(5)与动力机构连接并在动力机构的带动下实现伸缩，所述的挤压板(6)与下固定板(4)之间形成压滤腔(7)，所述的储料仓(2)位于压滤腔(7)侧方并与其相连通；所述的下固定板(4)上设有供压滤腔(7)内水分排出的排水机构。
3.根据权利要求2所述的超高压污水污泥深度脱水装置，其特征在于：所述的动力机构包括行程油缸(8)、工作油缸(9)和增压油缸(10)，所述的工作油缸(9)的推杆(9-1)与双曲肘连杆机构连接，工作油缸(9)的后端与行程油缸(8)和增压油缸(10)相连接或连通；在双曲肘连杆机构施力挤压的前期，由行程油缸(8)带动工作油缸，并向前推进双曲肘连杆机构，在挤压的后期，则由行程油缸(8)切换至增压油缸(10)，由增压油缸(10)提高作用力，协同双曲肘连杆机构(5)，对污泥作进一步高压挤压。
4.根据权利要求2或3所述的超高压污水污泥深度脱水装置，其特征在于：所述的排水机构包括在下固定板(4)上开设有多个供水分流通的小孔(11)及液体流道(12)，下固定板(4)上表面包裹着滤布(13)，所述的液体通道(12)一端与集液管(14)相连，另一端与进气管(15)相连，所述的进气管(15)与高压气源(16)相连。
5.根据权利要求2所述的超高压污水污泥深度脱水装置，其特征在于：在筒体(1)的两侧分别开设有进料口(17)和出料口(18)，所述的进料口(17)处设置有进料闸板(17-1)，所述的出料口(18)处设置有出料闸板(18-1)，进出料闸板由闸板推动气缸(19)驱动，所述的闸板推动气缸(19)与进出料闸板一一对应。
6.根据权利要求5所述的超高压污水污泥深度脱水装置，其特征在于：所述的进出料口的内底面与压滤腔(7)的内底面等高，并在进出料口的内底面上开设有相应的闸板槽(20)，所述的闸板槽(20)内设置有弹簧(20-1)及填盖板(20-2)，所述的填盖板(20-2)固定设置在弹簧(20-1)的上端。
7.根据权利要求3所述的超高压污水污泥深度脱水装置，其特征在于：所述的上固定板(3)上安装有泥层疏通结构(21)，所述的泥层疏通结构(21)向下延伸至压滤腔(7)内。
8.根据权利要求7所述的超高压污水污泥深度脱水装置，其特征在于：所述的泥层疏通结构(21)为空心针状结构，在其上开设有多个通孔，并在泥层疏通结构的表面覆设有一层滤布。
9.根据权利要求2所述的超高压污水污泥深度脱水装置，其特征在于：所述的上固定板(3)通过多根拉杆(22)安装在筒体(1)内，所述的拉杆(22)靠近上固定板(3)处为螺纹结构，在所述的上固定板(3)上设置有调节螺母(24)，通过调节螺母(24)可调节上固定板(3)的位置。
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