申请日2017.04.08
公开(公告)日2017.07.14
IPC分类号B01D25/21; C02F11/12
摘要
本发明涉及一种大处理量污水污泥深度减量化装置，包括压滤板框、长行程油缸(1)、短行程油缸(9)、力学放大机构(10)和高压进泥泵(28)，所述的压滤板框之间形成压滤腔(37)，所述的压滤板框左右两侧分别固定连接有外圈环(32)和内圈环(34)，两相邻压滤板框的外圈环(32)和内圈环(34)紧密配合，所述的内圈环(34)上设置有密封件(33);所述长行程油缸(1)的输出端与主推板(8)固定连接，所述的力学放大机构(10)安装于主推板(8)和副推板(11)之间，所述的短行程油缸(9)安装于主推板(8)上，短行程油缸(9)的输出端与所述力学放大机构连接。采用本发明，具有易损件少、能耗低，脱水后污泥含水率较低的优点。
权利要求书
1.一种大处理量污水污泥深度减量化装置，其特征在于：包括压滤板框、长行程油缸(1)、短行程油缸(9)、力学放大机构(10)和高压进泥泵(28)，所述的压滤板框之间形成压滤腔(37)，所述的压滤板框左右两侧分别固定连接有外圈环(32)和内圈环(34)，两相邻压滤板框的外圈环(32)和内圈环(34)紧密配合，所述的内圈环(34)上设置有密封件(33);所述长行程油缸(1)的输出端与主推板(8)固定连接，所述的力学放大机构(10)安装于主推板(8)和副推板(11)之间，所述的短行程油缸(9)安装于主推板(8)上，短行程油缸(9)的输出端与所述力学放大机构(10)连接，所述的副推板(11)作用于压滤腔(37)。
2.根据权利要求1所述的一种大处理量污水污泥深度减量化装置，其特征在于：所述的主推板(8)上固定连接有拉杆(2)，所述的副推板(11)上也连接有拉杆(2)，所述的拉杆(2)上也开设有楔形槽，固定在主推板(8)上的拉杆(2)穿过装在机架(3)上的限位阀体(12)，并与装在限位阀体(12)上的限位阀芯(4)一一对应，固定在副推板(11)上的拉杆(2)与安装在主推板(8)上的限位阀芯(4)一一对应，所述限位阀芯(4)与转向齿轮(6)连接，该转向齿轮(6)与电机(7)相连。
3.根据权利要求1所述的一种大处理量污水污泥深度减量化装置，其特征在于：所述的压滤板框包括主板(16)、滤板(19)、加强衬(20)和滤布(21)，所述的主板(16)两侧分别设置有滤板(19)，所述的主板(16)及滤板(19)中间设置短限位销(36)，使得主板(16)及滤板(19)之间保留一定的间隙，滤板(19)向外依次设有加强衬(20)和滤布(21)，所述的加强衬(20)固定在滤板(19)上，所述的主板(16)、限位销(36)、滤板(19)、加强衬(20)和滤布(21)中心位置均开设进泥孔，使得污泥可从进泥孔依次进入下一组压滤板框内。
4.根据权利要求2所述的一种大处理量污水污泥深度减量化装置，其特征在于：所述的压滤板框上也固定设有限位阀体(12)和定位自锁杆(35)，所述的限位阀体(12)内设置有限位阀芯(4)，所述的限位阀芯(4)均相应地连接有转向齿轮(6)，与压滤板框上的限位阀芯(4)相连接的转向齿轮(6)与齿条(13)啮合，所述的齿条(13)与气缸(23)相连接，所述的齿条(13)固定在齿条导轨(15)上，限位阀体(12)上还连接有定位自锁杆(35)。
5.根据权利要求2所述的一种大处理量污水污泥深度减量化装置，其特征在于：所述的限位阀芯(4)上套设有复位弹簧(5)，在复位弹簧(5)的作用下，所述的限位阀芯(4)可顶在所述的拉杆(2)和定位自锁杆(35)楔形槽内。
6.根据权利要求2所述的一种大处理量污水污泥深度减量化装置，其特征在于：限位阀体(12)上还连接有弹性拉索(14)，所述的压滤板框通过其上的限位阀体(12)上安装的弹性拉索(14)将各个压滤板框依次连接成一体，在弹性拉索(14)作用下限制其最大的相对位移。
7.根据权利要求1所述的一种大处理量污水污泥深度减量化装置，其特征在于：所述力学放大机构(10)包括十字块(10-1)、第一铰杆(10-2)、第二铰杆(10-3)和第三铰杆(10-4)，所述第一铰杆(10-2)的一端铰接于所述十字块(10-1)上，所述第一铰杆(10-2)的另一端分别与所述第二铰杆(10-3)和第三铰杆(10-4)的一端连接，所述的第二铰杆(10-3)的另一端连接在主推板(8)上，所述第三铰杆(10-4)的另一端连接在副推板(11)上。
8.根据权利要求1所述的一种大处理量污水污泥深度减量化装置，其特征在于：所述的定位自锁杆(35)固定安装在相邻限位阀体(12)的不同高度，定位自锁杆(35)上开设有楔形槽，所述的限位阀芯(4)上也开设有与定位自锁杆(35)的楔形槽相对应的楔形块，两者配合可实现限位阀芯(4)对定位自锁杆(35)单向的定位及自锁，当定位自锁杆转过180角度时，限位阀芯(4)对定位自锁杆(35)则可解除定位及自锁。
9.根据权利要求1所述的一种大处理量污水污泥深度减量化装置，其特征在于：所述的压滤板框的主板(16)、副推板(11)、止推板(30)的上端均开设有高压进气孔(17)，所述的滤板(19)上开设有通孔(18)，所述的高压进气孔(17)通过气管(22)与高压气泵(24)相连，高压气体通过高压气泵(24)、气管(22)、高压进气孔(17)、通孔(18)可进入到污泥压滤腔(37)内，所述的压滤板框的主板(16)、副推板(11)、止推板(30)的下端均开设有液体排出通道(38)并与出水阀(39)相连接。
10.根据权利要求9所述的一种大处理量污水污泥深度减量化装置，其特征在于：所述减量化装置还包括控制器(29)、压力传感器(31)、位置传感器(40)，所述的压力传感器安装在压滤板框内，所述的位置传感器安装在主推板(8)及副推板(11)附近，用于检测主推板(8)及副推板(11)的位置，所述的控制器(29)分别与压力传感器(31)、位置传感器(40)、电机(7)、长行程油缸(1)、短行程油缸(9)、气缸(23)、高压气泵(24)、气动球阀(26)及高压进泥泵(28)、出水阀(39)电连接，实现对系统的自动控制。
说明书
大处理量污水污泥深度减量化装置
技术领域
本发明涉及污水污泥处理领域，具体地说是一种大处理量污水污泥深度减量化装置。
背景技术
污泥高含水率是制约污泥处理处置的瓶颈，含水率高的污泥不仅体积庞大，而且所含的大量有机质、重金属和有害微生物也容易腐化或释放到环境中，引起二次污染，对污泥后续的填埋、焚烧、资源化利用等都造成不利的影响。因此，污泥深度脱水减量化是污泥处理首要目的，减量化是实现污泥其它“三化”的基础，污泥越干，对后续处理处置越有利。
早期污泥常用的脱水设备有板框压滤机、转鼓离心机和带式过滤压滤机，经这些设备脱水后，污泥含水率一般在75%-80%，这些污泥因含水率过高，而造成运输不便且成本较高，而且无法在填埋场直接处置致使干化时间长，污泥中含有的大量有机物及丰富的氮磷钾等营养物，易腐烂产生恶臭造成环境污染。
目前市场上运用较多的污泥深度脱水设备是隔膜板框压滤机，但在脱水时，效率较低，压榨压力仅为1.6MPa，其压榨由高压水泵将污水注入隔膜板框内部，鼓胀隔膜来减小滤室面积，隔膜板框靠板框的塑性变形来挤压;隔膜板框压缩比小，相对工作周期长。另外，市面上常见的弹性压榨板框在结构构造上，过滤板都是一个整体的注塑模件，过滤板容易受损变形，而且损坏后的过滤板需要整体更换，使得维护成本较高，更重要的是，由于结构特点及压榨压力不高，当前采用该隔膜板框压滤机可能将市政污泥压榨脱水至60%左右，比之前的板框压滤机含水率降低不少，主要原因是因为隔膜鼓胀对污泥产生二次压榨，即污泥压滤腔室为可变腔室，但是该设备需要添加绝干泥量30%左右的石灰和铁盐，从而大大增加了污泥的量，而且添加的石灰及氯化铁等会对污泥后续的处理处置带来不利的影响，违背污泥处理处置的减量化及无害化原则。
当前还有一种超高压弹性压榨污泥脱水机，该设备主要包括高压油缸、超高压滤板、配板、弹簧介质、专用滤布、尾板、推板、主梁等组成，该超高压压榨板框包括滤框、滤板、滤布、工作室、弹簧和活塞板，弹簧设置于滤框和滤板之间，活塞板设置在工作室和滤板之间，使得滤板通过活塞板对工作室产生压缩作用。压榨板脱水过程主要分为两级，第一级是由进料泵将物料输送到滤室，进料的同时借助进料泵的压力进行固液分离，即一次过滤脱水;第二级是弹性压榨，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)压缩滤室空间对物料进行压榨进行二次脱水。通过对污泥进行超高压压榨，压榨压力在5MPa左右，高压油泵需要提供25-30MPa左右的压力，可将污泥含水率降至50%左右。同样，该超高压弹性压榨机通过设置弹簧来实现对污泥压榨腔室体积的改变来实现超高压挤压，由于弹簧经常完成伸长-压缩等过程，需要承受交变载荷，弹簧容易发生疲劳破坏，弹簧是一种易损件，而且每组板框之间需要10-20个高强度弹簧，50-100块板框则需要将近1000-2000个高强度弹簧，而且，对弹簧进行挤压时还需要克服弹簧初始的弹力作用，二次压榨时污泥所受到实际的压榨压力要比超高压油泵提供给的压力小。例如，进料压力为1MPa时，弹簧必须提供大于1MPa弹力，使得滤板和滤框之间能保持腔室的最大化，当进料压榨结束时，高压泵对污泥进行第二次高压压榨时，必须要克服弹簧开始所具有的弹力，此部分压力为消耗的压力，从而导致高压泵对污泥所产生的压力要小于实际上的压力。
目前市场还有一种超高压隔膜板框压滤机，该设备为在原先的隔膜板框压滤机上的升级，通过在隔膜内注射10MPa的水对污泥提供将近10MPa的压力，也是为二级压榨过程，即开始通过进料压力，然后在隔膜内注射高压液体，对隔膜进行鼓胀进一步对污泥进行压榨脱水，经过该设备脱水后市政污泥含水率可降至50%左右。该设备存在一个主要问题是隔膜在如此高的压力及大变形下，影响隔膜的使用寿命之问题。
通过以上分析，可以看出，要实现污泥的深度脱水必须要实现污泥压榨腔室体积的可变性，同时对污泥进行高压压榨。不管是隔膜板框压滤机还是超高压弹性压榨机都具有污泥压榨腔室的可变性，但是目前污泥深度脱水设备存在以下几个主要问题：(1)普通的隔膜板框压滤机的污泥压榨压力较小，超高压隔膜板框压滤机压榨压力足够，但是隔膜的寿命不高;(2)超高压弹性压榨机依靠弹簧来是实现污泥压榨腔室体积的变化，弹簧易损坏而且会消耗大量的压榨压力;(3)压力越大，在紧贴在滤板上的污泥就越结实，容易形成一层密实的污泥层，该污泥层粘结在滤布上，增大水分排出阻力，影响脱水效果;(4)由于污水污泥具有的高压缩性、高含水率及污水污泥含有毛细水、吸附水及内部水导致的污泥脱水困难的特点，完全采用机械压力很难对污泥进行高深度脱水，使得污泥含水率达到一个较低的水平;(5)所有的压力直接来自于高压油缸的压力，没有经过任何力的放大机构，导致油缸压力及油缸体积过大，对设备密封及的可靠性提出了更高的要求。
发明内容
有鉴于此，本发明针对上述现有技术存在的易损件多，能耗高，油缸压力要求高、脱水后污泥含水率仍较高的技术问题，提出一种易损件少、能耗低，脱水后污泥含水率较低的大处理量污水污泥深度减量化装置。
本发明的技术解决方案是，提供一种以下结构的一种大处理量污水污泥深度减量化装置，包括压滤板框、长行程油缸、短行程油缸、力学放大机构和高压进泥泵，所述的压滤板框之间形成压滤腔，所述的压滤板框左右两侧分别固定连接有外圈环和内圈环，两相邻压滤板框的外圈环和内圈环紧密配合，所述的内圈环上设置有密封件;所述长行程油缸的输出端与主推板固定连接，所述的力学放大机构安装于主推板和副推板之间，所述的短行程油缸安装于主推板上，短行程油缸的输出端与所述力学放大机构连接，所述的副推板作用于压滤腔。
采用以上结构，本发明具有以下优点：(1)通过压滤板框、外圈环、内圈环及密封件之间配合的结构，构成的封闭的体积可变的腔体，满足污泥的高压缩性特性，不存在采用弹簧、隔膜等易损件，提高设备可靠性及使用寿命;(2)采用高压进泥泵，该进泥泵可以采用高压柱塞泵，通过该高压进料压力可对污泥进行第一次进料压力脱水，然后再通过长行程油缸，对污泥进行进一步的加压，进行第二级压榨脱水，最后通过短行程油缸及力学放大机构，对油缸力进行放大，对污泥进行更进一步的加压达到第三级压力，进行高压脱水，通过力放大机构，可降低高压泵的系统油压，降低能耗及液压系统的密封要求;由于污泥内还有部分水分不能通过机械方式去除，本方案采用了高压气体发生器及组件，通过高压气体作用，将污泥内机械方式难以脱除的水分通过高压气流方式带走，即实现机械压榨及气流双效作用，从而进一步降低污泥的水分，达到污泥深度减量化目的。
可选地，所述的主推板上固定连接有拉杆，所述的副推板上也连接有拉杆，所述的拉杆上也开设有楔形槽，固定在主推板上的拉杆穿过装在机架上的限位阀体，并与装在限位阀体上的限位阀芯一一对应，固定在副推板上的拉杆与安装在主推板上的限位阀芯一一对应，所述限位阀芯与转向齿轮连接，该转向齿轮与电机相连。通过限位阀芯与拉杆的配合可以实现单向锁紧。
可选地，所述的压滤板框包括主板、滤板、加强衬和滤布，所述的主板两侧分别设置有滤板，所述的主板及滤板中间设置短限位销，使得主板及滤板之间保留一定的间隙，滤板向外依次设有加强衬和滤布，所述的加强衬固定在滤板上，所述的主板、限位销、滤板、加强衬和滤布中心位置均开设进泥孔，使得污泥可从进泥孔依次进入下一组压滤板框内。所述的滤板上可设置若干凸点、出水沟槽和通孔，通过设置大量的出水沟槽，压滤出来的水能顺畅的排出，滤板外部依次设有加强衬和滤布，所述的加强衬固定在滤板上，所述的滤布固定在主板上，经过多级压榨，到第二、三级压榨时压榨压力非常大，而滤布承受高压下易于破损，通过加强衬的作用对滤布进行保护，解决现有技术存在的滤布易破损，需要经常更换等难题，所述的压滤板框从里到外分别是主板、限位销、滤板、加强衬、滤布，采用该结构，在保证压滤板框的强度的条件下，解决滤布易破损问题，提高滤布寿命，又可实现高压气体及过滤液的顺畅流动。
可选地，所述的压滤板框上也固定设有限位阀体和定位自锁杆，所述的限位阀体内设置有限位阀芯，所述的限位阀芯均相应地连接有转向齿轮，与压滤板框上的限位阀芯相连接的转向齿轮与齿条啮合，所述的齿条与气缸相连接，所述的齿条固定在齿条导轨上，限位阀体上还连接有定位自锁杆。所述的每个限位阀芯均与转向齿轮固定连接，与压滤板框上的限位阀芯相连接的转向齿轮与齿条啮合，即一个齿条同时控制所有的转向齿轮，保证换向的统一，所述的齿条与气缸相连接，所述的齿条固定在齿条导轨上，所述的压滤板框通过其上的限位阀体上安装的弹性拉锁将各个压滤板框依次连接成一体，即各个压滤板框之间可产生一定的相对运动，又在弹性拉索作用下限制其最大的相对位移，通过该弹性拉索，可同时拉开多块板框，节省拉板时间，所述的复位弹簧安装在限位阀芯上，使得限位阀芯始终与拉杆及定位自锁杆接触。
可选地，所述的限位阀芯上套设有复位弹簧，在复位弹簧的作用下，所述的限位阀芯可顶在所述的拉杆和定位自锁杆楔形槽内。从而有效实现单向自锁。
可选地，限位阀体上还连接有弹性拉索，所述的压滤板框通过其上的限位阀体上安装的弹性拉索将各个压滤板框依次连接成一体，在弹性拉索作用下限制其最大的相对位移。即各个压滤板框之间可产生一定的相对运动，又在弹性拉索作用下限制其最大的相对位移，通过该弹性拉索，可同时拉开多块板框，节省拉板时间，所述的复位弹簧安装在限位阀芯上，使得限位阀芯始终与拉杆及定位自锁杆接触。
可选地，所述力学放大机构包括十字块、第一铰杆、第二铰杆和第三铰杆，所述第一铰杆的一端铰接于所述十字块上，所述第一铰杆的另一端分别与所述第二铰杆和第三铰杆的一端连接，所述的第二铰杆的另一端连接在主推板上，所述第三铰杆的另一端连接在副推板上。力学放大机构的行程与力放大倍数可通过调节其上的铰杆长度及安装位置来确定，根据污泥压缩特性，通过优化设计十字块、第一二三铰杆的尺寸及与主副推板的安装位置，使得力的放大机构可完全满足污泥的压缩特性。通过采用该结构，第二阶段脱水时，只是长行程油缸工作，此时短行程油缸及力的放大机构一起运动，到第三阶段脱水时，主推板和长行程油缸固定，短行程油缸运动，将两个油缸及力的放大机构创造性的结合在一起工作，解决长行程负责前期污泥压缩量大所需要的大行程而力不需要太大，短行程油缸及力的放大机构负责在后期污泥压缩量小但是需要足够大的力。
可选地，所述的定位自锁杆固定安装在相邻限位阀体的不同高度，定位自锁杆上开设有楔形槽，所述的限位阀芯上也开设有与定位自锁杆的楔形槽相对应的楔形块，两者配合可实现限位阀芯对定位自锁杆单向的定位及自锁，当定位自锁杆转过180角度时，限位阀芯对定位自锁杆则可解除定位及自锁。
可选地，所述的压滤板框的主板、副推板、止推板的上端均开设有高压进气孔，所述的滤板上开设有通孔，所述的高压进气孔通过气管与高压气泵相连，高压气体通过高压气泵、气管、高压进气孔、通孔可进入到污泥压滤腔内，所述的压滤板框的主板、副推板、止推板的下端均开设有液体排出通道并与出水阀相连接。部分机械压榨难以脱除的如毛细水、吸附水和细胞内部水等水分可在高压气体作用下，通过水蒸气形式带出，进一步降低污泥含水率。而且，在污泥被压榨后形成泥饼粘附在滤布上时，结实的泥饼易堵塞过滤介质的孔道，阻碍水分的流出，此时通过高压气体将粘结的滤布上的泥饼吹开，使得泥饼与滤布之间产生一层孔隙，水分流出阻力大大降低，易于通过介质流出，提高脱水效果。
可选地，所述减量化装置还包括控制器、压力传感器、位置传感器，所述的压力传感器安装在压滤板框内，所述的位置传感器安装在主推板及副推板附近，用于检测主推板及副推板的位置，所述的控制器分别与压力传感器、位置传感器、电机、长行程油缸、短行程油缸、气缸、高压气泵、气动球阀及高压进泥泵、出水阀电连接，实现对系统的自动控制。采用以上结构，通过控制器、检测元器件可对各相关执行机构进行控制，提高整个装置的自动化水平及精准控制。
