專利名稱：電螺旋加壓脫水機的制作方法
本發(fā)展屬于固體——液體懸浮液的固液分離，脫水設(shè)備。應(yīng)用領(lǐng)域包括礦物處理，化工、冶金、食品、制藥，以及城市污水處理尤其污泥脫水等。
據(jù)作者所知，目前固液分離技術(shù)除了用于濃縮的各種沉降設(shè)備以及熱力干燥設(shè)備外，用于脫水的技術(shù)設(shè)備大體有以下幾種1、真空過濾機，包括轉(zhuǎn)鼓式、園盤、水平帶式等。
2、加壓過濾機，和真空過濾機結(jié)構(gòu)類似，只是在高壓空氣外殼內(nèi)裝置過濾機以增加脫水驅(qū)動力，降低濾餅水分，提高產(chǎn)率。
3、離心脫水機包括沉降式和篩蘭式。
4、帶式壓濾機，實際是帶式壓榨機。
5、壓濾機，典型為板框式壓濾機。
其他的結(jié)構(gòu)形式都大體歸納入以上幾種分類中。
以上各種技術(shù)各有特點，各有適用的領(lǐng)域。本發(fā)明試圖綜合各種方法的優(yōu)點以達到濾餅水份像加壓過濾機，壓榨作用像帶式壓濾機，排料機構(gòu)像離心脫水機，濾料受壓像板框壓濾機的效果，又克服以上的設(shè)備某些缺點，設(shè)備的結(jié)構(gòu)上簡單，重量輕，造價低，輔助設(shè)備少，無需真空泵等高耗能設(shè)備，無須高壓水沖洗濾帶。能量消耗小，尤其適用于做成移動設(shè)備，甚至裝在車船上以清理河道淤泥、湖泊淤泥。對于大小污水處理廠的污泥脫水尤為適合。對于某些帶電顆粒的懸浮液用外加的電場電流沖擊，以改變其表面電荷和(zeta)電位，使和水分子的結(jié)合能降低以利脫水。當(dāng)然脫水的驅(qū)動力為漿泵的壓力，螺旋的擠壓以及壓縮空氣。但對于不同的場合可以全部使用或某一、二項不使用。例如對污泥脫水由于濾餅為高度可壓縮，其脫水主要以壓榨作用可以不使用高壓空氣。而對于煤粉脫水要求很低的殘留水分，可以考慮使用壓縮空氣。對于那些電敏感的顆粒可以施加電流，以利脫水，對于那些電不敏感的可以不施加電流。結(jié)構(gòu)上可以很容易及方便的根據(jù)實際需要而改變。對于需要殺滅微生物的污泥，施加電流的另一個重要目的是消毒，這一點是其他傳統(tǒng)的脫水方法所無法完成的。濾布的堵塞是影響過濾作用的重要因素，清除濾布堵塞是任何一種脫水設(shè)備所面臨的問題。尤其對于厚濾布例如板框壓濾機由于不易清堵而使過濾周期長達數(shù)小時，帶式壓濾機由于壓榨力的施加要靠濾布的張力因此要有較大的強度必須用立體編織的厚濾布，每個過濾周期必須用高壓水沖洗濾布，耗水量驚人，這對于做成移動設(shè)備是很大的制約因素。傳統(tǒng)的脫水設(shè)備都要求有堅固的基礎(chǔ)和龐大的輔助設(shè)備，很難做成移動設(shè)備，對于陳舊河道、湖泊的淤泥清理帶來不便，同時設(shè)備投資均很大，這也就是為什么中國的污水處理廠有三分之二沒有污泥脫水設(shè)備而使用干化床任其自干的原因。
本發(fā)明使用平面濾布，尼龍的或不銹鋼編織的。而又能承受較大的壓力。過濾阻力主要來自于濾餅外表面的一層″皮膚″尤其對于無固定形狀、可變形的有機物顆粒。破壞這個“皮膚效應(yīng)”是清理堵塞的最有效方法。而用毛刷從內(nèi)部清堵是最簡便的手段。被刷子清理的顆粒，或者移開被堵塞的布孔而讓水出來，或者透過濾布孔而到外面不再起堵塞作用。對于有機污泥尤為有效。在這個管狀脫水機中幾個主要因素和部件作用如下1、電流的作用電泳使顆粒移向中心而離開濾布，電滲使水移向濾布而透出，電流改變了顆粒表面的電位使水易于和顆粒分離，電解使氫氣泡在負極析出，正極是很強的氧化劑，電生物作用殺滅細菌。2、漿泵的壓力使整個脫水機類似于板框壓濾機，整個空腔處于壓力之下，漿泵又起喂料作用。3、中心螺旋管的旋轉(zhuǎn)起毛刷清堵、螺旋壓榨和排料的作用。后半段中心通壓縮空氣起到進一步的干燥作用。尾部螺旋起到控制排料的作用，而中心管又是一個電極。4、外部簍管起承受壓力支持濾網(wǎng)和漏水的作用，又是一個電極。5、電機拖動部分控制著排料，脫水時間調(diào)節(jié)，壓榨力的控制和施加。中心管的最佳轉(zhuǎn)速應(yīng)由試驗確定。和現(xiàn)有的幾種過濾機、脫水機相比較，本發(fā)明的優(yōu)點是顯而易見的1、輔助設(shè)備較簡單，而且為通用設(shè)備、礦漿泵，壓風(fēng)機、脫水整流電源均是成熟的，重量不大的設(shè)備，可以裝備成移動設(shè)備。2、由毛刷從內(nèi)部清理堵塞是最直接而有效的，無需高壓沖洗水。3、后部的壓氣段起到加壓過濾機的作用，將殘留水份降到很低，當(dāng)然對于高可壓縮濾餅例如污泥等有機物含量高的物料沒有必要采用壓縮空氣。但對煤粉等卻是很必要的。4、管形結(jié)構(gòu)是承受壓力下的最簡單的結(jié)構(gòu)，機械結(jié)構(gòu)上最易實現(xiàn)。因此和各種脫水機相比重量相對很輕，不要求有很堅固的基礎(chǔ)，因此易于制成移動式的設(shè)備。5、對于需要消毒的污泥可以電流脈沖進行消毒殺菌，這是任何一種脫水機所不能做到的。
本發(fā)明適用于多種懸浮液的固液分離，它綜合了目前的幾種脫水設(shè)備的特點和優(yōu)點?？赏蔀橐环N新的脫水設(shè)備而取代某些現(xiàn)有的脫水設(shè)備。
當(dāng)然，由于多種多樣的懸浮液的物理化學(xué)性質(zhì)千變?nèi)f化，而又不可能有精確的計算，設(shè)備運行的最佳參數(shù)例如輸入礦漿的壓力，流量，中心管的轉(zhuǎn)速，排料量的大小，濾網(wǎng)的目數(shù)，脫水管長度，直徑等結(jié)構(gòu)性參數(shù)，等均需經(jīng)試驗后確定，但在原理上卻是相通的。
由于毛刷清理堵塞勢必會使一些固體顆粒透網(wǎng)而混入濾液，但對絕大多數(shù)應(yīng)用場合，脫水機濾液都是回到入料口再處理而不是直接排放，而且濾液量占入料量的很少比例，因此濾液中的固體含量稍高并不成為重要問題。這個問題在污泥脫水中是這樣，在其他礦漿脫水中亦是這樣。
當(dāng)然，由于水份的脫出，泥漿體積越來越小，中心管的輸送螺旋的螺距應(yīng)該越來越小。因此中心是一個變螺距輸送機。
為了檢修方便，外簍管應(yīng)是兩半結(jié)構(gòu)。
在機械強度允許和制造精度可行的情況下，排料螺旋頂端和濾網(wǎng)之間的間隙應(yīng)盡量的小以不碰濾網(wǎng)為限。盡量減少濾餅殘留厚度，對于殘留部份可以由毛刷清理，濃度不大時可用軟刷，而濃度太大時用硬刷，刷子固定在螺旋背面。當(dāng)然考慮到刷子和濾網(wǎng)之間的磨擦和磨損，毛刷材料的硬度應(yīng)小于濾網(wǎng)的硬度，使刷子成為易耗品。又考慮到電氣絕緣的問題，毛刷材料應(yīng)為電絕緣體如尼龍絲等，不宜使用金屬材料。考慮到排料螺旋和濾網(wǎng)有接觸的可能，又避免對濾網(wǎng)的損壞，排料螺旋的材料亦可用尼龍，工程塑料、橡膠等較軟的絕緣材料。這些撓性的熱塑性材料安裝固定在中心管上是比較方便的。鑒于在脫水過程中，漿料的體積變化，濃度變化，電導(dǎo)率變化，出水速度變化，中心管的直徑亦可做成不等直徑的，經(jīng)改變和外簍管之間的間隙來控制其停留時間，以及電作用的強度。
至于電氣安全防護和出水的搜集，可以用塑料瓦做成整體外罩，下設(shè)集水溝，并配合以完善的安全操作規(guī)程。如圖所示，泥漿從泵出口泵入，必要時根據(jù)泥漿性質(zhì)進行化學(xué)調(diào)節(jié)如城市污泥經(jīng)過絮凝劑PAM調(diào)節(jié)，泵入壓力在1kg/cm2-5kg/cm2之間。套管1)不旋轉(zhuǎn)，套接處應(yīng)有密封；大皮帶輪2)經(jīng)過皮帶3)由電機4)拖動。電機轉(zhuǎn)速由電氣調(diào)整器控制；皮帶輪軸管經(jīng)法蘭和主管5)連結(jié)。內(nèi)主管旋轉(zhuǎn)，外套簍管10)不旋轉(zhuǎn)固定于支座23)24)上軸承7)和18)應(yīng)有密封裝置，并承受管內(nèi)壓力。軸承外套墊有橡膠圈8)和17)其作用為密封和電氣絕緣。漿料經(jīng)中心軸開口19)擠壓到中心管和外出水管之間的空間，濾網(wǎng)9)的內(nèi)側(cè)擋板20)的作用為阻擋漿料通過中心管。漿料將在內(nèi)外管之間運動。水份受泵的壓力而從濾網(wǎng)及承壓外簍管滲出。濃縮污泥由排料螺旋11)推向前進，濾網(wǎng)孔堵塞由固定在螺旋之上的毛刷12)不斷清刷。毛刷應(yīng)有足夠的硬度，而濾網(wǎng)9)為不銹鋼材料。(尼龍濾網(wǎng)亦可)。由于輸入漿料的體積不斷減小，排料螺旋11)為變螺距螺旋，螺距越來越小。螺旋對漿料有軸向擠壓作用，旋轉(zhuǎn)越快擠壓作用越強。擠壓排料量超過排出量時會有一部份漿料越過螺旋頂部回流。由于螺旋頂部和濾網(wǎng)之間有足夠的間隙，回流將穿過毛刷。排料至末端時由刮料板16)刮入中心管。濃料及干料由排料螺旋21)掏出，21)固定安裝不旋轉(zhuǎn)。螺旋方向和主螺旋相反。在中心管尾段設(shè)置擋氣板14)，中心管外壁鉆有許多排氣小孔13)，進氣板15)以可拆卸結(jié)構(gòu)中心留軸孔。排料螺旋21)的中心軸為管軸22)，壓縮空氣由22)通入中心管尾段，起加壓過濾的作用可以得到很低的殘留水份。當(dāng)然對于不要求很低水份的場合亦可不通入壓氣。15)可拆卸是為了清理中心管尾段中落入的固體物料。支座23)24)支撐整機重量，卡箍6)卡緊外簍管10)和兩端軸承7)，8)并和支座相連。絕緣墊8)，17)既起密封作用又起電絕緣作用使中心管和外簍管絕緣一般說來外管和支座接(-)負極，中心管接(+)極，由于中心管旋轉(zhuǎn)(+)極可接軸承外套，通過滾軸接電。由于中心管旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生軸推力使中心管向后座，軸承7)可采用錐形滾子軸承，18)可采用無限位的滾柱軸承。當(dāng)施加電壓足夠高時為了安全起見在5)和2)之間的法蘭盤處可加絕緣墊25)。
脫水電源箱為獨立另加的，它的電流波形可為全波半波整流，亦可為削波(可控硅調(diào)相)交流或直流脈沖(可調(diào)寬度，可調(diào)幅度，可調(diào)頻率視最佳效果而定)，其作用為改變顆粒和水分子的結(jié)合電位以利脫水，亦起殺滅細菌的作用。
電機的調(diào)速由電氣調(diào)速器實現(xiàn)，可為交流變頻器或其他形式的調(diào)速裝置。中心軸的最佳轉(zhuǎn)速由試驗確定。濾網(wǎng)的目數(shù)在60-200目之間，對于城市污泥及多數(shù)礦漿均能滿足需要。
電螺旋脫水機編號說明1、泥漿入料套管(入口接泥漿泵出口)2、傳動皮帶輸(亦可為鏈輪，齒輪)3、傳動皮帶，(或鏈條)。
4、拖動電機(可為交流電機，直流電機，滑差電機等，符加電氣調(diào)速裝置)。
5、主管，無縫或有縫鋼管，其作用為結(jié)構(gòu)支撐，進料，排料，清刷堵塞，尾端段進壓縮空氣。電極正極。
6、卡箍，固緊密封，和支座固定連結(jié)。
7、軸承，帶密封裝置以承受內(nèi)部壓力。干油潤滑。錐軸承。
8、橡膠圈，其作用為密封和電絕緣9、濾網(wǎng)，不銹鋼網(wǎng)或尼龍網(wǎng)，其目數(shù)由試驗決定。
10、簍管，鋼絲網(wǎng)，承受壓力。電極負極。
11、排料螺旋，焊于主管外表面，為不等距螺旋。
12、清堵塞毛刷，固定于螺旋上，尼龍刷。
13、壓縮空氣小孔，密布于主管尾段表面。
14、尾段通氣隔板，焊在主管內(nèi)。
15、尾段進氣隔板，可拆卸以清理通氣尾段內(nèi)的落渣。
16、刮泥板，將尾端的干泥刮入主管內(nèi)。
17、橡膠圈同8。
18、軸承，帶密封，無定位柱軸承。
19、主管出料口，逼迫漿料從主管進入脫水間隙。
20、進料隔板，焊于主管內(nèi)。
21、尾端排料螺旋，伸入主管內(nèi)，不旋轉(zhuǎn)，將主管內(nèi)的干料掏出。
22、進氣管軸，通入壓縮空氣。
23、24、支座。
25、電絕緣隔板，由于主管帶電，進料套管接地。
權(quán)利要求
1.一種管狀懸浮液固液分離設(shè)備，其特征在于A.懸浮液在內(nèi)外管之間的間隙中通過進行脫水，改變內(nèi)外管的直徑可改變脫水間隙的尺寸大小。中心管可做成不等直徑的柱體。B.外管為承壓金屬網(wǎng)內(nèi)襯脫水濾網(wǎng)，濾網(wǎng)為不銹鋼或尼龍網(wǎng)，網(wǎng)目數(shù)在40目至200目之間。為便于檢修外管制成兩半對接結(jié)構(gòu)。外管固定不旋轉(zhuǎn)。和內(nèi)管之間的軸承設(shè)密封一端承受止推軸向力。C.內(nèi)管由可調(diào)速電機拖動旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍在每分鐘幾轉(zhuǎn)至幾百轉(zhuǎn)之間。脫水漿料(各種礦漿、有機懸浮液，城市污泥等)由內(nèi)管進入其壓力可在0.1kg/cm2-10kg/cm2之間經(jīng)脫水后的濃料或干料仍回到內(nèi)管端排出。D.內(nèi)管開設(shè)孔洞，設(shè)置隔板以控制漿料的流動，在尾段還鉆有密布的壓氣小孔通入1-6kg/cm2壓縮空氣，進一步使?jié){料脫水成干料。對高可壓縮的濾餅例如城市污泥亦可不通入壓氣。E.內(nèi)管外表面設(shè)置不等螺距的排料螺旋。螺旋起排出濃漿和對濃漿起擠壓攪拌作用。螺旋上安裝毛刷隨內(nèi)管一起旋轉(zhuǎn)清刷外管濾網(wǎng)的內(nèi)表面起清堵透水作用。內(nèi)管尾端內(nèi)設(shè)排料螺旋，此螺旋的管軸內(nèi)通入壓縮空氣至內(nèi)管。螺旋的材料可為金屬亦可為非金屬如尼龍、工程塑料、橡膠等。F.內(nèi)管和外漏管之間設(shè)電氣絕緣橡膠墊，施加波整流波整流，可控硅削波調(diào)相整波，或脈沖(調(diào)寬，調(diào)幅，調(diào)頻)直流，電壓幅度在幾伏至幾百伏之間。一般情況下內(nèi)管接正極，外漏管接負極，例如對磷酸鹽礦漿尤為有效。以改變顆粒和水分子之間的結(jié)合電位以利脫水，并對污泥進行殺菌消毒。對電不敏感漿料亦可不施加電壓、電流。脫水電源箱外配。
2.如權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)和方法，其特征在于入料漿泵的壓力，排料螺旋的擠壓，尾段壓縮空氣，提供了脫水的驅(qū)動力。
3.電流的施加改變顆粒和水分子的表面結(jié)合能，提供輔助的固液分離的因素。其極性一般以內(nèi)正外負，特殊情況為內(nèi)負外正。附加的作用是對污泥進行消毒，其電壓幅度為幾伏至幾百伏。對電不敏感的場合亦可不施加。
4.脫水機尾段通入壓縮空氣其作用類似于加壓過濾機。尾端的排料螺旋可以掏出很干的濾餅。
5.清堵毛刷隨內(nèi)管一起旋轉(zhuǎn)，從內(nèi)部破壞濾餅表面的“皮膚效應(yīng)”和清除濾網(wǎng)堵塞。螺旋的攪拌作用使整個濾餅內(nèi)部都有達到外層脫水的機會，整個過程為一動態(tài)過程。濃度小毛刷可以較軟，濃度大毛刷較硬。
6.內(nèi)管轉(zhuǎn)速連續(xù)可調(diào)，以達到最佳效果。其調(diào)速范圍在每分鐘幾轉(zhuǎn)至幾百轉(zhuǎn)之間。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種新型管狀脫水設(shè)備。適用于城市污水處理的污泥脫水,礦漿、煤漿、食品、釀造等有機物漿料的濃縮脫水,以及其他的懸浮液的固液分離。固液分離的驅(qū)動力為漿泵壓力,螺旋擠壓,壓縮空氣,并輔助以電流的作用降低固體顆粒和水分子之間的結(jié)合能使之易于分離。外簍管的多孔網(wǎng)狀起承受壓力和漏水的作用,同時又是一個電極。由旋轉(zhuǎn)管的尾段通入壓縮空氣以降低濾餅水分至很低的程度,內(nèi)管由電機拖動旋轉(zhuǎn)。
文檔編號B01D57/02GK1192939SQ9710122
公開日1998年9月16日 申請日期1997年1月21日 優(yōu)先權(quán)日1997年1月21日
發(fā)明者孫復(fù)華 申請人:孫復(fù)華, 宋德之, 孫靜云