申请日2010.02.11
公开(公告)日2010.09.22
IPC分类号C02F11/12
摘要
本发明提供的污水处理中的污泥螺旋挤压装置，有筒体和螺旋体，筒体中有滤水网筒，螺旋体是主轴上安装连续螺旋片构成的，其中筒体的截面是圆形的并是以滤水网筒[3]间以搅拌机构筒体[6]组成的，所说搅拌机构筒体的内壁上安装有搅拌叶[5]，螺旋片[4]在搅拌机构位置上中断，假定物料在筒体内从后向前移动，则装置最后处的筒体上有泥浆进口[2]，筒体最后端口为污泥出口[14]，所说筒体和主轴[1]之间的物料通道面积从后向前逐步缩小，所说螺旋片的螺距从后向前逐步增大，在主轴最前端向后有有底的孔为加热介质空腔[7]，所说搅拌机构在该孔底前后至少各有一道。与现有技术相比，应用本发明装置对泥浆进行处理后，可使污泥含水率达到75%以下。而且装置结构简单、操作方便。
权利要求书
1.一种污水处理中的污泥螺旋挤压装置，有筒体和螺旋体，筒体中有滤水网筒，螺旋体是主轴上安装连续螺旋片构成的，其特征是其中筒体的截面是圆形的并是以滤水网筒间以搅拌机构筒体组成的，所说搅拌机构筒体的内壁上安装有搅拌叶，螺旋片在搅拌机构位置上中断，假定物料在筒体内从后向前移动，则装置最后处的筒体上有泥浆进口，筒体最后端口为污泥出口，所说筒体和主轴之间的物料通道面积从后向前逐步缩小，所说螺旋片的螺距从后向前逐步增大，在主轴最前端向后有有底的孔为加热介质空腔，以该加热介质空腔的孔底为界，孔底以后部分为装置第一段——游离水挤压段，孔底以前部分为装置第二段——包容水挤压段，所说搅拌机构在各段至少有一道。
2.如权利要求1所述的污水处理中的污泥螺旋挤压装置，其特征是所说筒体是等径的圆柱形筒体，主轴是从后向前走私逐步增大的，螺旋体的压缩比为1.5～2.5∶1
3.如权利要求1所述的污水 处理中的污泥螺旋挤压装置，其特征是所说搅拌机构在第一段和第二段各段中的数量为1～3，且在第二段最后端设置有搅拌机构，该设在第二段最后端搅拌机构至少有两道搅拌叶。
4.如权利要求1或3所述的污水处理中的污泥螺旋挤压装置，其特征是所说搅拌机构中的搅拌叶，是矩形并有20～45°的螺旋角，搅拌机构筒体壁内安装的搅拌叶的螺旋方向与螺旋体的螺旋方向相反，主轴上的搅拌叶螺旋方向与螺旋体的螺旋方向相同。
5.如权利要求1或3所述的污水处理中的污泥螺旋挤压装置，其特征是所说主轴上螺旋片因搅拌机构而中断的位置上也安装有与搅拌机构筒体内壁的搅拌叶交错设置的搅拌叶。
6.如权利要求5所述的污水处理中的污泥螺旋挤压装置，其特征是所说搅拌机构中的搅拌叶，是矩形并有20～45°的螺旋角，搅拌机构筒体壁内安装的搅拌叶的螺旋方向与螺旋体的螺旋方向相反，主轴上的搅拌叶螺旋方向与螺旋体的螺旋方向相同;或是搅拌机构筒体壁内安装的搅拌叶呈犁头铁形状的叶片，犁头铁形状的弯曲方向与螺旋体螺旋方向相反，主轴上安装的搅拌叶呈半月形，筒体上和主轴上所安装的搅拌叶的弧线所在边相向安装，主轴上的叶片弧线在主轴旋转方向的前侧。
7.如权利要求1所述的污水处理中的污泥螺旋挤压装置，其特征是搅拌机构筒体的两端与其他滤水网筒之间以端面上的动密封结构连接，所说搅拌机构筒体外有与筒体同轴的齿圈，齿圈与使筒体与螺旋体旋转方向相反的驱动齿轮啮合，且筒体上所安装的搅拌叶具有与螺旋体相反的螺旋角。
8.如权利要求1所述的污水处理中的污泥螺旋挤压装置，其特征是在第二段前端装有压力调节机构，所说压力调节机构是安装在筒体端口上的调节筒体内物料通过截面的阀。
9.如权利要求1所述的污水处理中的污泥螺旋挤压装置，其特征是在第二段前端又加装了第三段——蒸发段，第三段筒体是第二段筒体的延伸，包括后端的加热节和前端的滤水网筒节，加热节外有加热圈，第三段主轴连接在第二段主轴上，包括轴也同样延伸出有加热介质空腔，在第三段筒体内壁和主轴上安装有搅拌桨。
10.如权利要求1或10所述的污水处理中的污泥螺旋挤压装置，其特征是所说滤水网筒是以与轴线平行的梯形钢条焊接而成的，该梯形的长底在外短底在内，大底之间的间隙宽度为0.2～2.0mm。
说明书
污水处理中的污泥螺旋挤压装置
技术领域 本发明涉及的一种污水处理中的污泥螺旋挤压装置，属化学冶金中污泥的处理装置技术领域。
背景技术 随着经济的发展和社会的进步，污水量和污水处理率逐年提高，污水处理厂的污泥产量也急剧增加。污水处理中产生的污泥是先通过对污水进行絮凝得到聚团，再对聚团进行沉降为泥浆，最后对泥浆进行脱水操作后所得的。污泥还要进行最终的处理，处理方法主要有填埋、焚烧和多种形式的综合利用。而不论何种最终处理方法，都要求污泥含水量越低越好，尤其是在证明简单的焚烧处理对大气污染严重后，填埋及综合利用是比较安全的处理方法，但如果含水量过高也会对土地及水源产生二次污染。因此如果不能使污泥含水量降到足够低，不但使污水处理系统的有效性受到质疑，更对生态环境和人类活动构成了严重威胁。最起码的要求，在污泥处置中所产生的污泥含水量应当在75%左右，最好是在60%以下。
在众多的污泥脱水装置中，螺旋挤压式污泥脱水装置因其结构简单而得到比较多的应用。以往使用的污水处理中的污泥螺旋挤压装置，如中国发明专利申请“高含水率污泥在制备型煤中的应用”(公开号CN101054542)所公开的，是由一个有滤水孔的筒体和等距等径螺旋体构成的，仅利用螺旋体对污泥的推挤作用通过滤水孔进行脱水。但这一结构对物料施加的推挤力是均匀的，所以实际上在后段污泥是没有受到挤压的，即脱水效果较低，所得的污泥含水率在80%左右而无法突破75%。为了提高螺旋挤压设备对泥污水处理中泥浆的脱水能力，有一种污水处理中的污泥螺旋挤压装置，如中国发明专利申请“多功能一体化螺旋式污泥处理装置”(公开号CN101503270)所公开的，是由两段不同尺寸的筒体由锥形体连接为过滤筒体，内装等轴径变螺距变外径的连续螺旋体而构成，这一结构随着污泥的脱水逐渐增加对污泥的挤压力，使污泥的脱水效率得到了提高，但由于污泥所含水主要是包容水，包容水是指除自由水(游离水)之外的包含在污泥颗粒之间的间隙水、附着在污泥颗粒外的附着水和含于污泥中生物细胞内的胞内水，这些包容水提高挤压力所提高的脱水量的效率是较低的，因此靠这一技术手段其脱水效果仍很难突破含水率低于75%。中国实用新型专利ZL200820085305.7“利用电站煤粉锅炉的污泥处理系统”则介绍了一种螺旋回转式污泥干燥成型机，它“包括壳体，其内部安设(装)至少一根连接传动机构的空心热轴，空心热轴上设置若干空心的桨叶，空心热轴的两端分别连接热载体进口，由空心热轴中部穿过壳体引出热载体出口;壳体一端的上部设一湿物料进口，另一端下部设一产品出口;所述壳体上设置夹套，夹套上设置蒸汽进口和冷凝水出口”，但其螺旋体仍然是等径等距的而且形状以螺旋桨式为主，螺旋体在此处的作用以翻炒和输送为主。该螺旋回转式污泥干燥成型机实际上是以加热蒸发为主要手段的脱水操作，其目的是将含水率在80%以上的泥浆干燥成型后得到含水率在30～40%的污泥颗粒而可用于焚烧发电，但仅从脱水环节看其耗能巨大并不适合对泥浆的脱水。
发明创造内容 针对上述的缺陷，本发明所要解决的技术问题是在污水处理段，用螺旋机构对絮凝得到的聚团提供一个高效、持续的挤压力，并解决包容水的有效脱离问题，从而提供一种所得污泥含水率更低的污水处理中的污泥螺旋挤压装置。
本发明提供的污水处理中的污泥螺旋挤压装置，有筒体和螺旋体，筒体中有滤水网筒，螺旋体是主轴上安装连续螺旋片构成的，其中筒体的截面是圆形的并是以滤水网筒间以搅拌机构筒体组成的，所说搅拌机构筒体的内壁上安装有搅拌叶，螺旋片在搅拌机构位置上中断，假定物料在筒体内从后向前移动，则装置最后处的筒体上有泥浆进口，筒体最后端口为污泥出口，所说筒体和主轴之间的物料通道面积从后向前逐步缩小，所说螺旋片的螺距从后向前逐步增大，在主轴最前端向后有有底的孔为加热介质空腔，以该加热介质空腔的孔底为界，孔底以后部分为装置第一段——游离水挤压段，孔底以前部分为装置第二段——包容水挤压段，所说搅拌机构在各段至少有一道。
本发明提供的污水处理中的污泥螺旋挤压装置，将滤水网筒和螺旋体及轴在结构上分为两个段，用改变物料通过截面和螺距的办法逐步提高压缩比，使聚团在其中所受的挤压力愈来愈大，其中在各段中又设置了若干个搅拌机构以保证聚团被均匀地挤压，同时结合第二段主轴内的加热介质对物料进行加热而驱逐包容水为自由水。与现有技术相比，应用本发明装置对泥浆进行处理时，在经过第一、二段的操作后可使污泥含水率达到75%以下，而且装置结构简单、操作方便。
在脱水过程中，含水率在80%以上的泥浆从泥浆进口进入本发明装置的第一段。在第一段后端起逐步增加螺距来和缩小物料通过截面来增大螺旋体压缩比，对物料产生足够压力来充分挤压其中游离水。进入本发明装置的原始污泥较松散，随着螺旋体压缩比变化，使污泥快速紧实，分布在污泥絮凝聚团之间的游离水开始逐步通过滤水网筒排出，由于近滤水网筒处污泥排水迅速，而近主轴处污泥排水缓慢，为均匀和充分排水提高脱水效率，因此在滤水网筒上还加入了几个内壁安装搅拌叶的搅拌机构，当然在安装搅拌叶的位置螺旋体是中断的，即搅拌叶穿插在螺旋体之间，使不同含水率的污泥充分混合而受到均匀的挤压脱水。
第二段区别于第一段的是在螺体轴内增加了加热腔，使加热介质在加热腔内循环并通过主轴和螺旋体向物料传送热量。污泥经过第一段后，游离水基本压榨干净，此时若不通过其他方法，继续压榨不但无法达到脱水目的反而会使污泥因压力过大而从滤水网筒大量逃出。而通过加热，可破坏污泥聚团的结构和其中生物细胞，使包容水破壁而出，满足机械脱水的需要。即在聚团结构和细胞被大量破坏后，包容水转换成游离水，可随第二段螺旋挤压使这部分游离水逐渐从滤水网筒脱出。
经过上述的在两段中的机械脱水，此时污泥含水率已经在75%以下，完全满足目前污泥处置中焚烧的需要。
所说筒体是等径的圆柱形筒体，主轴是从后向前走私逐步增大的，螺旋体的压缩比为1.5～2.5∶1，所说螺旋体压缩比是指泥浆进口处一个螺旋槽的容积与第二段是前端一个螺旋槽的容积之比。
本发明提供的污水处理中的污泥螺旋挤压装置，其中搅拌机构，即所说滤水网筒内壁上安装搅拌叶和主轴上螺旋片中断的结构在第一段和第二段各段中的数量为1～3，该数量根据污泥处理量大小设置，以使筒内物料获得充分搅拌为度。
所说主轴上螺旋片因搅拌机构而中断的位置上也安装有与滤水网筒内壁的搅拌叶交错设置的搅拌叶，以提高搅拌效率。
第二段最后端设置有搅拌机构，且该搅拌机构至少有两道搅拌叶。通常所说搅拌机构中的搅拌叶为一道，但在第二段，所说搅拌机构有一个是安装在第二段最后端的，且该设置在第二段最后端的搅拌机构有多道搅拌叶。该设计主要是考虑到第二段有主轴有加热腔而使得螺旋体温度较高，同时此段的滤水网筒温度却较低，为了能够对通过的污泥均匀加热，因此必须让污泥得到充分的搅拌进而使所有聚团结构和细胞均匀受热，继而被大量破坏。
所说搅拌机构中的搅拌叶，是矩形并有20～45°的螺旋角，搅拌机构筒体壁内安装的搅拌叶的螺旋方向与螺旋体的螺旋方向相反，如主轴螺旋体中断处也安装有搅拌叶则主轴上的搅拌叶螺旋方向与螺旋体的螺旋方向相同。这一搅拌机构的筒体上搅拌叶与螺旋体(以及主轴上的搅拌叶)相对逆向旋转，使两者向物料提供相反的推动力，使通过的污泥底层不端被翻起，同时使污泥在一边轴向推进过程中，一边径向运动，而达到不同层面污泥充分融合的效果。
所说搅拌机构中的搅拌叶，是筒体内壁上的呈犁头铁形状的叶片，犁头铁形状的弯曲方向与螺旋体螺旋方向相反，和主轴上的呈半月形的叶片，两者的弧线所在边相向安装，主轴上的叶片弧线在主轴旋转方向的前侧，使两者的弧线在工作时都迎向物料而防止纤维缠绕。这一搅拌机构的筒体上搅拌叶同样与主轴相对逆向旋转，而主轴上的叶片更和筒体上的叶片产生剪切作用，污泥随着径向运动从主轴上叶片到筒体上叶片时产生翻滚来达到搅拌的目的。
本发明提供的污水处理中的污泥螺旋挤压装置，搅拌机构筒体的两端与其他滤水网筒之间以端面上的动密封结构连接，所说搅拌机构的筒体外有与筒体同轴的齿圈，齿圈与使筒体与螺旋体旋转方向相反的驱动齿轮啮合，且筒体上所安装的搅拌叶具有与螺旋体相反的螺旋角。这一结构使搅拌机构与主轴作相反方向的转动，以使搅拌能力进一步提高，对物料的拌和作用进一步加强。
本发明提供的污水处理中的污泥螺旋挤压装置，在第二段前端装有压力调节机构，所说压力调节机构是安装在筒体端口上的调节筒体内物料通过截面的阀。较简单的结构如有两片内孔上有缺口的阀片，一片静止安装在筒体上，另一片可依轴线转动地安装在筒体上，两片紧贴安装，当两片相对转动时缺口大小得到调节，从而调节了通过截面。当通过截面变化时该调节机构前的物料的压缩比也相应变化。
本发明提供的污水处理中的污泥螺旋挤压装置，在第二段前端又加装了第三段——蒸发段，第三段筒体是第二段筒体的延伸，包括后端的加热节和前端的滤水网筒节，加热节外有加热圈，第三段主轴连接在第二段主轴上，包括轴也同样延伸出有加热介质空腔，在第三段筒体内壁和主轴上安装有搅拌桨。
在第三段，是以蒸发为主的脱水段，在这一段进一步将包容水驱逐为自由水并因受热而蒸发。因为通过第一、二段所得的污泥含水率是在75%以下，若需要填埋，则需要将污泥含水率降到60%以下，此时污泥脱水已无法用机械方法完成。本发明在第三段采用内外加热的烘干方法，将剩余水加热成水蒸气，让其排出。由于加热需要过程，因此在主轴内加热的同时在第三段起始部分还增加了外圈加热，使未滤出的游离水蒸发为水汽从滤水网筒上排出。为防止污泥在高温下粘结，在第三段滤水网筒和螺杆上安装搅拌桨，通过搅拌桨的剪切作用，保证污泥受热均匀且不易粘结，同时也给水汽散发提供条件。
鉴于上述第三段和第二段所得的污泥含水量的不同，本发明装置的第二段和第三段之间的滤水网筒和主轴是以连接件连接的，使第三段成为脱卸式以方便用户根据需要是否采用第三段。
所说滤水网筒是以与轴线平行的梯形钢条焊接而成的，该梯形的长底在外短底在内，大底之间的间隙宽度为0.2～2.0mm，这样既阻止絮凝团等杂质随分离水排出，又加大滤网的过滤面积，提高脱水效率。
所说加热介质的温度为150℃～300℃。