專利名稱：具有電滲透脫水功能的疊螺式污泥脫水機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及水處理行業(yè)中的污泥脫水設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種具有電滲透脫水功能的疊螺式污泥脫水機(jī)。
背景技術(shù)：
污泥脫水是污水處理工藝中極為重要的環(huán)節(jié)，該環(huán)節(jié)需完成兩項(xiàng)處理工作:(I)對(duì)已完成無(wú)害化處理的污水中的沉淀淤泥進(jìn)行分離；(2)經(jīng)過(guò)初步分離的淤泥其含水率高達(dá)99 %，必須對(duì)其進(jìn)行脫水減量，脫水減量后的淤泥體積極大縮小，以利于污泥進(jìn)行填埋、焚燒等后續(xù)工程。一般來(lái)說(shuō)，淤泥脫水減量后的含水率在80 %左右，呈泥餅狀態(tài)，體積縮小至原先的20 30 %。污泥脫水工藝大致分為如下幾類:(I)機(jī)械壓榨式；(2)熱干化式；(3)電滲透式。機(jī)械壓榨式脫水工藝采用的設(shè)備如板框式壓濾機(jī)、帶式壓濾機(jī)、疊螺式污泥脫水機(jī)、離心式脫水機(jī)等；熱干化式脫水工藝采用的設(shè)備如超聲波振蕩脫水機(jī)，轉(zhuǎn)盤式污泥干化機(jī)等；電滲透式脫水工藝近年來(lái)引起業(yè)界廣泛重視，對(duì)其脫水機(jī)理作了理論上的探索和論證，確認(rèn)為是一種低能耗的污泥脫水新工藝。但尚未見(jiàn)采用電滲透脫水工藝的污泥脫水機(jī)的相關(guān)文獻(xiàn)記載。目前，仍以機(jī)械壓榨式脫水工藝應(yīng)用最為廣泛。從設(shè)備的脫水能力來(lái)看，機(jī)械壓榨類設(shè)備均能產(chǎn)出含水率為80 %左右的泥餅狀污泥，機(jī)械壓榨類脫水設(shè)備難以處理毛細(xì)結(jié)合水、表面吸附水和內(nèi)部水，導(dǎo)致用機(jī)械壓榨法進(jìn)行污泥脫水時(shí)會(huì)存在上限；熱干化類設(shè)備脫水能力極大，但能耗也極高，故不輕易采用。為了減輕污泥后續(xù)處理的工程量，2008年國(guó)家環(huán)境部明確規(guī)定，進(jìn)入填埋場(chǎng)的污泥，其含水率不得大于60 %。然而，就目前各類污泥脫水機(jī)的現(xiàn)狀而言，與國(guó)家的相關(guān)規(guī)定相距甚遠(yuǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有的機(jī)械壓榨類脫水設(shè)備脫水存在上限，達(dá)不到國(guó)家規(guī)定的問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種具有電滲透脫水功能的疊螺式污泥脫水機(jī)，其將機(jī)械壓榨類脫水設(shè)備吸收揉合電滲透脫水工藝，增加去除毛細(xì)結(jié)合水、表面吸附水和內(nèi)部水的功能，從而較大幅度提聞設(shè)備的脫水能力。本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是它包括:一圓筒，包括由若干相互疊置且套裝于螺桿上的動(dòng)環(huán)和動(dòng)環(huán)墊塊組成的動(dòng)環(huán)組，相鄰動(dòng)環(huán)的間隙中還設(shè)有定環(huán)并組成定環(huán)組；一設(shè)于所述圓筒內(nèi)且與其同軸的變徑螺旋軸，所述變徑螺旋軸上設(shè)有螺旋葉片，所述動(dòng)環(huán)與定環(huán)的內(nèi)側(cè)與所述螺旋葉片間隙配合；所述圓筒與直流電源的負(fù)極連接，所述變徑螺旋軸與所述直流電源的正極連接。進(jìn)一步地，它還包括一與所述變徑螺旋軸連接的動(dòng)力裝置，所述動(dòng)力裝置的輸出軸與所述變徑螺旋軸之間通過(guò)輪胎聯(lián)軸器連接。
所述變徑螺旋軸兩端的軸承座上設(shè)有絕緣軸套。更進(jìn)一步地，所述變徑螺旋軸上設(shè)有偏心組件，所述偏心組件的偏心環(huán)通過(guò)平鍵固定在所述變徑螺旋軸上，偏心環(huán)外套有軸承，所述軸承通過(guò)偏心組件支架與所述動(dòng)環(huán)組螺栓連接，所述偏心組件支架與所述螺桿的連接處設(shè)有絕緣套管。所述動(dòng)環(huán)與所述螺桿的連接處設(shè)有絕緣套管。所述絕緣套管的材料為玻璃纖維絕緣套管、PVC套管或熱縮套管。本發(fā)明的效果在于:一、本發(fā)明的疊螺式污泥脫水機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，與傳統(tǒng)的機(jī)械壓榨類脫水設(shè)備兼容方便。在保留疊螺式污泥脫水機(jī)原有脫水效率的基礎(chǔ)上，吸收揉合電滲透脫水工藝，彌補(bǔ)機(jī)械壓榨類脫水設(shè)備難以處理毛細(xì)結(jié)合水、表面吸附水和內(nèi)部水的不足，能夠?qū)⒃寄囡灪?0%降低至70 60%之間。二、本發(fā)明的疊螺式污泥脫水機(jī)在變徑螺旋軸和動(dòng)力裝置之間通過(guò)絕緣的輪胎聯(lián)軸器連接，在變徑螺旋軸與動(dòng)、定環(huán)組件之間設(shè)置絕緣套管，達(dá)到變徑螺旋軸和圓筒之間相互絕緣，為疊螺式污泥脫水機(jī)吸收糅合電滲透工藝提供了方便。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明；圖1為含水污泥的各種成分的示意圖；圖2為電滲透脫水用于基建工程的示意圖；圖3為電滲透脫水工藝應(yīng)用于疊螺式污泥脫水機(jī)的示意圖；圖4為本發(fā)明疊螺式污泥脫水機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為圖4中F部位的局部放大圖；圖中標(biāo)號(hào)說(shuō)明:孔隙水-A表面吸附水-B內(nèi)部水-C毛細(xì)結(jié)合水-D污泥顆粒-E軟土地基-1負(fù)電極-2正電極-3引流排水管-4圓筒-100進(jìn)泥口 -101出泥口-102動(dòng)環(huán)-103動(dòng)環(huán)墊塊-104螺桿-105定環(huán)-106動(dòng)定環(huán)組件底座-107偏心組件支架-108 偏心組件-109
絕緣套管一-110絕緣套管二-111滲流液排出孔-112 變徑螺旋軸-200螺旋葉片-201軸承座-202絕緣軸套-203動(dòng)力裝置輸出軸-204輪胎聯(lián)軸器-205 直流電源-300
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合圖1至圖5說(shuō)明本發(fā)明的具有電滲透脫水功能的疊螺式污泥脫水機(jī)，請(qǐng)參見(jiàn)圖1，污泥中含有的水分按其存在形式，可分為孔隙水A、表面吸附水B、內(nèi)部水C和毛細(xì)結(jié)合水D。其中，孔隙水A指被大、小污泥顆粒E包圍的水分，約占總含水量的70 %以上，因其不直接與顆粒固體物結(jié)合，用機(jī)械壓榨法就能較輕易地將其分離；其余三類水則往往和顆粒固體物結(jié)合，不易用機(jī)械壓榨法分離。此外，污泥中含有大量微生物菌體和有機(jī)膠體物質(zhì)，粒徑小于10-4m。由于顆粒微小，造成污泥粘度大、空隙小、水力滲透系數(shù)低，更不易用機(jī)械壓榨法分離。這也可以理解為什么用機(jī)械壓榨法進(jìn)行污泥脫水時(shí)會(huì)存在上限。如采用增加機(jī)械力的手段來(lái)提高脫水能，一則效果不明顯，二則設(shè)備的造價(jià)及耗能將成倍地增加。欲尋找一種能突破機(jī)械壓榨法上限，將污泥的含水率作進(jìn)一步降低的創(chuàng)新型污泥脫水工藝，需具有如下特點(diǎn):(1)具有鮮明的技術(shù)特點(diǎn)，專攻機(jī)械壓榨類脫水設(shè)備難以處理的毛細(xì)結(jié)合水、表面吸附水和內(nèi)部水，以彌補(bǔ)機(jī)械壓榨類脫水設(shè)備的不足；(2)設(shè)備投資成本不高；(3)運(yùn)行成本性價(jià)比合理；(4)與傳統(tǒng)的機(jī)械壓榨類脫水設(shè)備兼容方便。電滲透脫水工藝早已有之，它的具體做法是在軟粘土、污泥等介質(zhì)中埋設(shè)等距分布的電極，在電極上加載直流電壓，控制好適當(dāng)?shù)碾妶?chǎng)強(qiáng)度，并在這個(gè)區(qū)域內(nèi)堆載預(yù)壓，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，就能起到排水固結(jié)作用。電滲透脫水的工作機(jī)理是:顆粒表面擴(kuò)散雙電層中的反離子在電場(chǎng)力的作用下遷移，并帶動(dòng)水分子由陽(yáng)極移向陰極產(chǎn)生滲透液。如加以定向壓力，該滲透液便產(chǎn)生流動(dòng)，從陰極排出。電滲透現(xiàn)象發(fā)生在顆粒間毛細(xì)孔通道內(nèi)，所以能脫除毛細(xì)結(jié)合水和表面吸附水。請(qǐng)參見(jiàn)圖2 (圖中空心箭頭表示預(yù)置壓力方向，實(shí)心箭頭表示滲透液流動(dòng)方向)，圖示為電滲透脫水工藝在大型基建工程中的應(yīng)用，用來(lái)對(duì)軟土地基、淤泥層進(jìn)行脫水及加固。負(fù)電極2和正電極3等距分布并埋設(shè)在軟土地基I中，在電場(chǎng)力的作用下，水分子由正電極3向負(fù)電極2遷移，在預(yù)置壓力的作用下滲透液產(chǎn)生流動(dòng)，并由引流排水管4排出。電滲透脫水工藝的特點(diǎn):(1)要對(duì)污泥施加持久的電場(chǎng)力，就要在污泥中埋設(shè)正、負(fù)電極，并接通直流電源；(2)在施加電場(chǎng)力的同時(shí)施加定向擠壓力。為使機(jī)械壓榨法污泥脫水設(shè)備吸收糅合電滲透脫水工藝，`分析如下:以板框壓濾機(jī)為例，其工作流程:(1)將污泥裝入板框壓力室；(2)用外力對(duì)板框施加擠壓力，污泥中含有的水分被擠壓出來(lái)；(3)去掉外加的壓力，放松板框，取出變成泥餅的污泥。再次裝入污泥，開始新的循環(huán)。這種工作流程使污泥受到的壓力是斷續(xù)的而非持久的，并且每次受壓的時(shí)間很短。很顯然，在板框壓濾機(jī)工作的同時(shí)，且不論能否在污泥中埋設(shè)電極，就是污泥受壓的時(shí)間也太短了。由此可見(jiàn)，板框壓濾機(jī)要糅合電滲透脫水工藝，同步施加電場(chǎng)力是不能實(shí)施的。以疊螺式壓濾機(jī)為例，其工藝流程是流水型，自動(dòng)進(jìn)料一連續(xù)受壓一自動(dòng)出料。污泥在受擠壓的同時(shí)也得以推進(jìn)，并推至出泥口排出。這一點(diǎn)很符合電滲透脫水工藝的要求。如果在疊螺式壓濾機(jī)的污泥入口處就開始設(shè)置正、負(fù)電極，使得污泥一進(jìn)入壓濾機(jī)便置身于電場(chǎng)之下，污泥在整個(gè)擠壓、脫水、推進(jìn)過(guò)程中，均受到擠壓力和電場(chǎng)力的雙重作用，就能明顯改善疊螺式壓濾機(jī)的脫水效率。當(dāng)然，在一個(gè)金屬結(jié)構(gòu)的設(shè)備內(nèi)建立一組覆蓋面足夠大的正、負(fù)電極，而且電極之間具有可靠的絕緣，不會(huì)產(chǎn)生短路現(xiàn)象。這也絕非易事。申請(qǐng)人:經(jīng)過(guò)大量的試驗(yàn)和反復(fù)研究，提出本發(fā)明的具有電滲透脫水功能的疊螺式污泥脫水機(jī)的技術(shù)方案，現(xiàn)結(jié)合圖3至圖5說(shuō)明本發(fā)明的疊螺式污泥脫水機(jī)，它包括圓筒100和設(shè)于圓筒100內(nèi)且與其同軸的變徑螺旋軸200。其中，圓筒100由動(dòng)環(huán)組和定環(huán)組組成，若干相互疊置且套裝于螺桿105上的動(dòng)環(huán)103和動(dòng)環(huán)墊塊104組成動(dòng)環(huán)組；每?jī)蓚€(gè)相鄰動(dòng)環(huán)103之間的間隙中設(shè)有定環(huán)106并組成定環(huán)組，定環(huán)組通過(guò)螺栓固定在動(dòng)定環(huán)組件底座107上。動(dòng)環(huán)103和定環(huán)106交錯(cuò)設(shè)置。變徑螺旋軸200上設(shè)有螺旋葉片201，動(dòng)環(huán)103與定環(huán)106的內(nèi)側(cè)與螺旋葉片201間隙配合；圓筒100的兩端分別為進(jìn)泥口 101和出泥口102。圓筒100與直流電源300的負(fù)極連接，變徑螺旋軸200與直流電源300的正極連接。變徑螺旋軸200和圓筒100之間相互絕緣。申請(qǐng)?zhí)枮?01210056063.X，申請(qǐng)公布號(hào)為CN102603146A的發(fā)明專利申請(qǐng)，名稱為無(wú)磨損疊螺式污泥脫水機(jī)的技術(shù)方案中記載了變徑螺旋軸200與圓筒100之間的連接關(guān)系，變徑螺旋軸200上設(shè)有偏心組件109，偏心組件109的偏心環(huán)通過(guò)平鍵固定在變徑螺旋軸200上，偏心環(huán)外套有軸承，軸承通過(guò)軸承座同動(dòng)環(huán)組螺栓連接。當(dāng)污泥由進(jìn)泥口 101進(jìn)入，即進(jìn)入了由圓筒100和變徑螺旋軸200構(gòu)成的直流電場(chǎng)，在電場(chǎng)力的作用下，污泥顆粒表面擴(kuò)散雙電層中的反離子產(chǎn)生遷移，形成滲透液。當(dāng)變徑螺旋軸200旋轉(zhuǎn)，推動(dòng)污泥前進(jìn)，在變徑螺旋軸200和變螺距槳葉201的雙重作用下，污泥的體積不斷受到擠壓，擠出水通過(guò)圓筒100下部的滲流液排出孔112排出，擠出水中包括了孔隙水和滲透液。疊螺式污泥脫水機(jī)內(nèi)產(chǎn)生電場(chǎng)力的條件:(I)必須要建立正極和負(fù)極；(2)要使正極和負(fù)極具有足夠大的耦合面積，即必須要有足夠大的空間；(3)要使電場(chǎng)力具有足夠大的場(chǎng)強(qiáng)，必須使正、負(fù)極之間相互絕緣。其中，圓筒100與變徑螺旋軸200分別連接直流電源300的負(fù)極和正極后，通過(guò)螺栓形成良好的接觸，圓筒100與變徑螺旋軸200之間形成最大面積的耦合，滿足上述條件(I)和(2)。對(duì)于條件(3)，為使正、負(fù)極之間相互絕緣，脫水機(jī)中有三個(gè)部位需解決絕緣問(wèn)題:1、變徑螺旋軸機(jī)架，解決辦法是在變徑螺旋軸200兩端的軸承座202上均增設(shè)絕緣軸套203，絕緣軸套203可由尼龍(聚酰胺纖維)、聚四氟乙烯或塑料等絕緣材料制成。2、變徑螺 旋軸與動(dòng)力裝置的連接處，解決辦法是在動(dòng)力裝置輸出軸204與變徑螺旋軸200之間采用輪胎聯(lián)軸器205連接，利用輪胎聯(lián)軸器205橡膠材料的不導(dǎo)電性能，避免了這兩者之間的金屬接觸。3、變徑螺旋軸偏心組件和動(dòng)、定環(huán)組件的連接處，為解決絕緣問(wèn)題，本發(fā)明技術(shù)方案中偏心組件支架108與螺桿105的連接處設(shè)有絕緣套管一 110。動(dòng)環(huán)103與螺桿105的連接處設(shè)有絕緣套管二 111。絕緣套管的材料為玻璃纖維絕緣套管、PVC套管或熱縮套管等。該技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)了變徑螺旋軸和動(dòng)、定環(huán)組件的不接觸，為疊螺式污泥脫水機(jī)吸收糅合電滲透工藝提供了方便。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，上述的具體實(shí)施方式
只是示例性的，是為了使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠更好的理解本發(fā)明內(nèi)容，不應(yīng)理解為是對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，只要是根據(jù)本發(fā)明所揭示精神所作的任何等同變更或修飾，均落入本發(fā)明保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.具有電滲透脫水功能的疊螺式污泥脫水機(jī)，它包括 一圓筒，包括由若干相互疊置且套裝于螺桿上的動(dòng)環(huán)和動(dòng)環(huán)墊塊組成的動(dòng)環(huán)組，相鄰動(dòng)環(huán)的間隙中還設(shè)有定環(huán)并組成定環(huán)組； 一設(shè)于所述圓筒內(nèi)且與其同軸的變徑螺旋軸，所述變徑螺旋軸上設(shè)有螺旋葉片，所述動(dòng)環(huán)與定環(huán)的內(nèi)側(cè)與所述螺旋葉片間隙配合； 其特征在于所述圓筒與直流電源的負(fù)極連接，所述變徑螺旋軸與所述直流電源的正極連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的疊螺式污泥脫水機(jī)，其特征在于它還包括一與所述變徑螺旋軸連接的動(dòng)力裝置，所述動(dòng)力裝置的輸出軸與所述變徑螺旋軸之間通過(guò)輪胎聯(lián)軸器連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的疊螺式污泥脫水機(jī)，其特征在于所述變徑螺旋軸兩端的軸承座上設(shè)有絕緣軸套。
4.根據(jù)權(quán)利要求I至3任一權(quán)利要求所述的疊螺式污泥脫水機(jī)，其特征在于所述變徑螺旋軸上設(shè)有偏心組件，所述偏心組件的偏心環(huán)通過(guò)平鍵固定在所述變徑螺旋軸上，偏心環(huán)外套有軸承，所述軸承通過(guò)偏心組件支架與所述動(dòng)環(huán)組螺栓連接，所述偏心組件支架與所述螺桿的連接處設(shè)有絕緣套管。
5.根據(jù)權(quán)利要求I至3任一權(quán)利要求所述的疊螺式污泥脫水機(jī)，其特征在于所述動(dòng)環(huán)與所述螺桿的連接處設(shè)有絕緣套管。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的疊螺式污泥脫水機(jī)，其特征在于所述絕緣套管的材料為玻璃纖維絕緣套管、PVC套管或熱縮套管。
全文摘要
本發(fā)明公開了具有電滲透脫水功能的疊螺式污泥脫水機(jī)，涉及水處理行業(yè)中的污泥脫水設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。針對(duì)現(xiàn)有的機(jī)械壓榨類脫水設(shè)備脫水存在上限，達(dá)不到國(guó)家規(guī)定的問(wèn)題。它包括一圓筒，包括由若干相互疊置且套裝于螺桿上的動(dòng)環(huán)和動(dòng)環(huán)墊塊組成的動(dòng)環(huán)組，相鄰動(dòng)環(huán)的間隙中還設(shè)有定環(huán)并組成定環(huán)組；一設(shè)于圓筒內(nèi)且與其同軸的變徑螺旋軸，變徑螺旋軸上設(shè)有螺旋葉片，動(dòng)環(huán)與定環(huán)的內(nèi)側(cè)與螺旋葉片間隙配合；圓筒與直流電源的負(fù)極連接，變徑螺旋軸與直流電源的正極連接。本發(fā)明尤其適用于市政污水處理及工業(yè)廢水處理系統(tǒng)中，對(duì)污泥進(jìn)行脫水處理。
文檔編號(hào)C02F11/12GK103253844SQ201310158899
公開日2013年8月21日 申請(qǐng)日期2013年5月2日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月2日
發(fā)明者劉道廣, 張文標(biāo), 張亞雷, 黃永寬 申請(qǐng)人:上海同臣環(huán)保有限公司