申请日2018.03.26
公开(公告)日2018.08.03
IPC分类号C02F11/12
摘要
本发明涉及一种多腔室多级压滤污泥脱水方法，基于多腔室多级压滤污泥脱水装置，所述多腔室多级压滤污泥脱水装置包括压滤首板(8)、压滤尾板(11)、动力装置和多个压滤板(10)，它还包括固定支撑板(4)、中间压力传递板(17)、力放大机构(16)、拉杆(3)和抱闸机构(2);所述拉杆(3)穿置于所述固定支撑板(4)和中间压力传递板(17)中，所述力放大机构(16)安装于所述中间压力传递板(17)与所述压滤首板(8)之间;所述动力装置包括一级油缸(1)和二级油缸(5)，所述一级油缸(1)和二级油缸(5)串联布置;所述一级油缸推进完成后抱闸机构将拉杆抱紧;所述力放大机构(16)用于将二级油缸的力进行放大;所述压滤板上设有滤板限距装置(9)，相邻两个压滤板之间形成可变压滤腔室。
权利要求书
1.一种多腔室多级压滤污泥脱水方法，基于多腔室多级压滤污泥脱水装置，所述多腔室多级压滤污泥脱水装置包括压滤首板(8)、压滤尾板(11)、动力装置和多个压滤板(10)，所述多个压滤板(10)位于压滤首板(8)和压滤尾板(11)之间，其特征在于：它还包括固定支撑板(4)、中间压力传递板(17)、力放大机构(16)、拉杆(3)和抱闸机构(2);所述拉杆(3)穿置于所述固定支撑板(4)和中间压力传递板(17)中，所述力放大机构(16)安装于所述中间压力传递板(17)与所述压滤首板(8)之间;
所述动力装置包括一级油缸(1)和二级油缸(5)，所述一级油缸(1)和二级油缸(5)串联布置，对污泥进行分级加压;
所述一级油缸(1)推进完成后抱闸机构(2)将拉杆(3)抱紧，固定支撑板(4)和中间压力传递板(17)形成一个整体，一级油缸(1)不再受力;
所述力放大机构(16)用于将二级油缸(5)的力进行放大，在压滤后期泥饼厚度变化小，进而实现二级油缸有效推进产生超高压力;
所述的压滤板(10)为凹凸压滤板，所述压滤板(10)上设有滤板限距装置(9)，相邻两个压滤板之间形成可变压滤腔室，滤板限距装置(9)限定了在可变压滤腔室封闭的情况下相邻两个压滤板的最大距离。
2.根据权利要求1所述的多腔室多级压滤污泥 脱水方法，其特征在于：所述的拉杆(3)包括抱闸齿牙(3-1)、锁杆凹槽(3-2)和拉杆凸台(3-3)，所述的锁杆凹槽(3-2)用于拉杆锁环(6)将拉杆(3)锁紧并固定于中间压力传递板(17)的左侧，所述的中间压力传递板(17)用于安装拉杆(3)的孔是一个台阶形通孔，并与拉杆凸台(3-3)紧密配合，将中间压力传递板(17)受到油缸的反作用力通过凸台以及拉杆锁环(6)传递到拉杆(3)上，所述的拉杆锁环(6)拉住拉杆(3)并与中间压力传递板(17)同步向右移动。
3.根据权利要求1和2所述的多腔室多级压滤污泥脱水方法，其特征在于：所述的抱闸机构(2)与抱闸齿牙(3-1)紧密配合，将拉杆(3)锁紧固定于固定支撑板(4)上，便于拉杆(3)上的力传递至固定支撑板(4)，所述的抱闸机构(2)包括抱闸内半圆环(2-1)、抱闸联动杆(2-2)、抱闸外半圆环(2-3)和抱闸施力油缸(2-4)，所述的抱闸圆环内侧有与抱闸齿牙(3-1)相配合的凸台环，所述的抱闸联动杆(2-2)将位于上下两侧的抱闸内外半圆环连接在一起，即抱闸施力油缸(2-4)动作时抱闸内半圆环(2-1)受到向外的推力，抱闸外半圆环(2-3)受到向内的拉力。
4.根据权利要求1所述的多腔室多级压滤污泥脱水方法，其特征在于：所述的压滤板(10)一侧是凸模结构，另一侧是凹模结构，所述的压滤首板(8)为凹模结构，压滤尾板(11)为凸模结构，使之与相邻的压滤板(10)能够形成封闭的压滤腔室，所述的压滤板(10)中凸模结构嵌入到相邻滤板的凹模结构中形成压滤腔室，所述的压滤首板(8)和压滤尾板(11)之间有若干块压滤板(10)，在所述的多块压滤板(10)之间还设置了自调平衡模块(19)，所述的自调平衡模块包括凸球头板、凹球头板和软管。
5.根据权利要求1所述的多腔室多级压滤污泥脱水方法，其特征在于：所述的滤板限距装置(9)包括限距卡槽(9-1)、限距插销(9-2)和限距连杆(9-3)，所述的限距卡槽(9-1)上开有两个圆孔和一个方形槽，其中方形槽用于安装限距插销(9-2)，所述的限距插销(9-2)可在方形槽内的一定距离范围内滑动，所述的限距连杆(9-3)为开有两段半圆槽的圆柱杆，尾部较短的半圆槽安装在限距卡槽(9-1)内用于避免干涉限距插销(9-2)的移动，所述的限距连杆(9-3)的尾部交替固定安装于限距卡槽(9-1)的圆孔内，其头部可穿过右侧相邻的限距卡槽(9-1)的圆孔，所述的限距插销(9-2)向内移动到底部可卡住相应限距连杆(9-3)。
6.根据权利要求1或4所述的多腔室多级压滤污泥脱水方法，其特征在于：所述的滤板限距装置(9)安装于压滤板(10)的两侧且对称，所述的插销同步移动杆(15)贯穿于同一侧的限距插销(9-2)，并由导杆驱动气缸驱动其同步运动，实现限距插销(9-2)的插入和拔出，从而决定限距连杆(9-3)是否卡于限距卡槽(9-1)内。
7.根据权利要求1或4所述的多腔室多级压滤污泥脱水方法，其特征在于：所述的压滤板(10)包括滤板体、衬板、加强衬布和滤布，所述的衬板和加强衬布固定在所述滤板体两侧上，所述滤布设置在加强衬布外侧上，所述的衬板上均匀开设若干通水孔和网状导水槽，所述的滤板体上部开设有进气孔(20)和通气槽，下部开设有通水槽和出水孔，所述进气孔(20)通过气管与高压气泵连接。
8.根据权利要求5所述的多腔室多级压滤污泥脱水方法，其特征在于：所述的力放大机构(16)为双排连杆机构，其力-位移特性符合污泥的压缩特性曲线，用于将二级油缸(5)所产生的力进行放大，从而实现污泥二级压滤时产生超高压力，其包括若干根连杆。
9.根据权利要求1所述的多腔室多级压滤污泥脱水方法，其特征在于：所述固定支撑板(4)、拉杆支撑架(7)和压滤尾板(11)固定于整个装置的机架(18)上，所述的中间压力传递板(17)、压滤首板(8)和压滤板(10)可实现左右自由移动。
10.根据权利要求8所述的多腔室多级压滤污泥脱水方法，其特征在于：在压滤板(10)两侧且对称安装有滚轮(13)，在滚轮(13)的下面有与之相配合的轨道，从而使得滚轮带着压滤板(10)沿着轨道水平运动。
说明书
多腔室多级压滤污泥脱水方法
技术领域
本发明涉及污水污泥处理领域，具体地说是一种多腔室多级压滤污泥脱水方法。
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)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，且通过力放大机构对压力放大，脱水后污泥含水率较低的多腔室多级压滤污泥脱水方法。
本发明的技术解决方案是，提供一种以下多腔室多级压滤污泥脱水方法，基于多腔室多级压滤污泥脱水装置，所述多腔室多级压滤污泥脱水装置包括压滤首板、压滤尾板、动力装置和多个压滤板，所述多个压滤板位于压滤首板和压滤尾板之间，它还包括固定支撑板、中间压力传递板、力放大机构、拉杆和抱闸机构;所述拉杆穿置于所述固定支撑板和中间压力传递板中，所述力放大机构安装于所述中间压力传递板与所述压滤首板之间;
所述动力装置包括一级油缸和二级油缸，所述一级油缸和二级油缸串联布置，对污泥进行分级加压;
所述一级油缸推进完成后抱闸机构将拉杆抱紧，固定支撑板和中间压力传递板形成一个整体，一级油缸不再受力;
所述力放大机构用于将二级油缸的力进行放大，在压滤后期泥饼厚度变化小，进而实现二级油缸有效推进产生超高压力;
所述的压滤板为凹凸压滤板，所述压滤板上设有滤板限距装置，相邻两个压滤板之间形成可变压滤腔室，滤板限距装置限定了在可变压滤腔室封闭的情况下相邻两个压滤板的最大距离。
可选的，所述的拉杆包括抱闸齿牙、锁杆凹槽和拉杆凸台，所述的锁杆凹槽用于拉杆锁环将拉杆锁紧并固定于中间压力传递板的左侧，所述的中间压力传递板用于安装拉杆的孔是一个台阶形通孔，并与拉杆凸台紧密配合，将中间压力传递板受到油缸的反作用力通过凸台以及拉杆锁环传递到拉杆上，所述的拉杆锁环拉住拉杆并与中间压力传递板同步向右移动。
可选的，所述的抱闸机构可与抱闸齿牙紧密配合，将拉杆锁紧固定于固定支撑板上，便于拉杆上的力传递至固定支撑板，所述的抱闸机构包括抱闸内半圆环、抱闸联动杆、抱闸外半圆环和抱闸施力油缸，所述的抱闸圆环内侧有与抱闸齿牙相配合的凸台环，所述的抱闸联动杆将位于上下两侧的抱闸内外半圆环连接在一起，即抱闸施力油缸动作时抱闸内半圆环受到向外的推力，抱闸外半圆环受到向内的拉力。
可选的，所述的凹凸压滤板一侧是凸模结构，另一侧是凹模结构，所述的压滤首板为凹模结构，压滤尾板为凸模结构，使之与相邻的压滤板能够形成封闭的压滤腔室，所述的压滤板中凸模结构嵌入到相邻滤板的凹模结构中形成压滤腔室，所述的压滤首板和压滤尾板之间有若干块压滤板，在多个压滤板之间设置自调平衡模块，所述的自调平衡模块包括凸球头板、凹球头板和软管。
可选的，所述的滤板限距装置包括限距卡槽、限距插销和限距连杆，所述的限距卡槽上开有两个圆孔和一个方形槽，其中方形槽用于安装限距插销，所述的限距插销可在方形槽内的一定距离范围内滑动，所述的限距连杆为开有两段半圆槽的圆柱杆，尾部较短的半圆槽安装在限距卡槽内用于避免干涉限距插销的移动，所述的限距连杆的尾部交替固定安装于限距卡槽的圆孔内，其头部可穿过右侧相邻的限距卡槽的圆孔，所述的限距插销向内移动到底部可卡住相应限距连杆。
可选的，所述的滤板限距装置安装于压滤板的两侧且对称，所述的插销同步移动杆贯穿于同一侧的限距插销，并由导杆驱动气缸驱动其同步运动，实现限距插销的插入和拔出，从而决定限距连杆是否卡于限距卡槽内。
可选的，所述的凹凸压滤板包括滤板体、衬板、加强衬布和滤布，所述的衬板和加强衬布固定在所述滤板体两侧上，所述滤布设置在加强衬布外侧上，所述的衬板上均匀开设若干通水孔和网状导水槽，所述的滤板体上部开设有进气孔和通气槽，下部开设有通水槽和出水孔，进气孔与高压气泵通过气管连接。
可选的，所述的力的放大机构为双排连杆机构，其力-位移特性符合污泥的压缩特性曲线，用于将二级油缸所产生的力进行放大，从而实现污泥二级压滤时产生超高压力，其包括若干根连杆。污泥所受到的力和污泥压缩位移的关系为污泥所受到的力和污泥压缩位移的关系,构成压缩特性曲线。
可选的，所述固定支撑板、拉杆支撑架和压滤尾板固定于整个装置的机架上，所述的中间压力传递板、压滤首板和压滤板处于悬浮状态可左右自由移动。
可选的，在压滤板两侧且对称安装有滚轮，在滚轮的下面有与之相配合的轨道，从而使得滚轮带着压滤板沿着轨道水平运动。
采用本发明，本发明具有以下优点：(1)由于一级油缸产生的力小于二级油缸以及力放大机构产生的反作用力，故本发明采用的拉杆与抱闸机构在二级油缸动作时撤去一级油缸的力既保护了一级油缸又节约了电能，在一级油缸推进完成后抱闸机构将拉杆抱紧，固定支撑板和中间压力传递板形成一个整体，使二级油缸作用时产生的反作用力能安全有效完全地传递到固定支撑板上，一级油缸不再受力;(2)机械压榨泥饼所需要的压力很大，尤其在后期的时候如果没有较大压力泥饼的厚度基本无变化，因此本发明加入了力放大机构，用于将二级油缸的力进行放大，可以实现即便在压滤后期油缸依旧能有效推进产生超高压力;(3)本发明采用了凹凸压滤板，压滤首板为凹模结构，压滤尾板为凸模结构，压滤首板与压滤尾板之间有若干块凹凸压滤板，将凸模结构嵌入相邻滤板的凸模结构中形成压滤腔室的同时与首板、尾板相嵌形成首位两个封闭的压滤腔室，以此实现变腔室污泥压滤，设置的自调平衡模块可有效调节多个压滤腔室之后由于加工和配合不准所带来的作用力方向偏差问题;(4)本发明采用了滤板限距离装置，用于实现在压滤腔室封闭的情况下，相邻两滤板的距离不会超过设定的限定值;(5)设置高压气体吹气装置，有些机械压榨出不来的水分可通过气体带走，形成机械压榨叠加气流干燥双重效果。