專利名稱：電螺旋加壓脫水機(jī)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(guò)濾機(jī)，包括轉(zhuǎn)鼓式、園盤、水平帶式等。
2、加壓過(guò)濾機(jī)，和真空過(guò)濾機(jī)結(jié)構(gòu)類似，只是在高壓空氣外殼內(nèi)裝置過(guò)濾機(jī)以增加脫水驅(qū)動(dòng)力，降低濾餅水分，提高產(chǎn)率。
3、離心脫水機(jī)包括沉降式和篩蘭式。
4、帶式壓濾機(jī)，實(shí)際是帶式壓榨機(jī)。
5、壓濾機(jī)，典型為板框式壓濾機(jī)。
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(diǎn)，各有適用的領(lǐng)域。本發(fā)明試圖綜合各種方法的優(yōu)點(diǎn)以達(dá)到濾餅水份像加壓過(guò)濾機(jī)，壓榨作用像帶式壓濾機(jī)，排料機(jī)構(gòu)像離心脫水機(jī)，濾料受壓像板框壓濾機(jī)的效果，又克服以上的設(shè)備某些缺點(diǎn)，設(shè)備的結(jié)構(gòu)上簡(jiǎn)單，重量輕，造價(jià)低，輔助設(shè)備少，無(wú)需真空泵等高耗能設(shè)備，無(wú)須高壓水沖洗濾帶。能量消耗小，尤其適用于做成移動(dòng)設(shè)備，甚至裝在車船上以清理河道淤泥、湖泊淤泥。對(duì)于大小污水處理廠的污泥脫水尤為適合。對(duì)于某些帶電顆粒的懸浮液用外加的電場(chǎng)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(dòng)力為漿泵的壓力，螺旋的擠壓以及壓縮空氣。但對(duì)于不同的場(chǎng)合可以全部使用或某一、二項(xiàng)不使用。例如對(duì)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(duì)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(duì)于那些電敏感的顆粒可以施加電流，以利脫水，對(duì)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(shí)際需要而改變。對(duì)于需要?dú)缥⑸锏奈勰?，施加電流的另一個(gè)重要目的是消毒，這一點(diǎn)是其他傳統(tǒng)的脫水方法所無(wú)法完成的。濾布的堵塞是影響過(guò)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(wèn)題。尤其對(duì)于厚濾布例如板框壓濾機(jī)由于不易清堵而使過(guò)濾周期長(zhǎng)達(dá)數(shù)小時(shí)，帶式壓濾機(jī)由于壓榨力的施加要靠濾布的張力因此要有較大的強(qiáng)度必須用立體編織的厚濾布，每個(gè)過(guò)濾周期必須用高壓水沖洗濾布，耗水量驚人，這對(duì)于做成移動(dòng)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(jiān)固的基礎(chǔ)和龐大的輔助設(shè)備，很難做成移動(dòng)設(shè)備，對(duì)于陳舊河道、湖泊的淤泥清理帶來(lái)不便，同時(shí)設(shè)備投資均很大，這也就是為什么中國(guó)的污水處理廠有三分之二沒(méi)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(guò)濾阻力主要來(lái)自于濾餅外表面的一層″皮膚″尤其對(duì)于無(wú)固定形狀、可變形的有機(jī)物顆粒。破壞這個(gè)“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(jiǎn)便的手段。被刷子清理的顆粒，或者移開(kāi)被堵塞的布孔而讓水出來(lái)，或者透過(guò)濾布孔而到外面不再起堵塞作用。對(duì)于有機(jī)污泥尤為有效。在這個(gè)管狀脫水機(jī)中幾個(gè)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(kāi)濾布，電滲使水移向?yàn)V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(fù)極析出，正極是很強(qiáng)的氧化劑，電生物作用殺滅細(xì)菌。2、漿泵的壓力使整個(gè)脫水機(jī)類似于板框壓濾機(jī)，整個(gè)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(jìn)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(gè)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(gè)電極。5、電機(jī)拖動(dòng)部分控制著排料，脫水時(shí)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(yàn)確定。和現(xiàn)有的幾種過(guò)濾機(jī)、脫水機(jī)相比較，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是顯而易見(jiàn)的1、輔助設(shè)備較簡(jiǎn)單，而且為通用設(shè)備、礦漿泵，壓風(fēng)機(jī)、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(dòng)設(shè)備。2、由毛刷從內(nèi)部清理堵塞是最直接而有效的，無(wú)需高壓沖洗水。3、后部的壓氣段起到加壓過(guò)濾機(jī)的作用，將殘留水份降到很低，當(dāng)然對(duì)于高可壓縮濾餅例如污泥等有機(jī)物含量高的物料沒(méi)有必要采用壓縮空氣。但對(duì)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(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，機(jī)械結(jié)構(gòu)上最易實(shí)現(xiàn)。因此和各種脫水機(jī)相比重量相對(duì)很輕，不要求有很堅(jiān)固的基礎(chǔ)，因此易于制成移動(dòng)式的設(shè)備。5、對(duì)于需要消毒的污泥可以電流脈沖進(jìn)行消毒殺菌，這是任何一種脫水機(jī)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(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)。可望成為一種新的脫水設(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(jì)算，設(shè)備運(yùn)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(zhǎng)度，直徑等結(jié)構(gòu)性參數(shù)，等均需經(jīng)試驗(yàn)后確定，但在原理上卻是相通的。
由于毛刷清理堵塞勢(shì)必會(huì)使一些固體顆粒透網(wǎng)而混入濾液，但對(duì)絕大多數(shù)應(yīng)用場(chǎng)合，脫水機(jī)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(wèn)題。這個(gè)問(wèn)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(lái)越小，中心管的輸送螺旋的螺距應(yīng)該越來(lái)越小。因此中心是一個(gè)變螺距輸送機(jī)。
為了檢修方便，外簍管應(yīng)是兩半結(jié)構(gòu)。
在機(jī)械強(qiáng)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(duì)于殘留部份可以由毛刷清理，濃度不大時(shí)可用軟刷，而濃度太大時(shí)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(wèn)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?？紤]到排料螺旋和濾網(wǎng)有接觸的可能，又避免對(duì)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(guò)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(lái)控制其停留時(shí)間，以及電作用的強(qiáng)度。
至于電氣安全防護(hù)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(shí)根據(jù)泥漿性質(zhì)進(jìn)行化學(xué)調(diào)節(jié)如城市污泥經(jīng)過(guò)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(guò)皮帶3)由電機(jī)4)拖動(dòng)。電機(jī)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(kāi)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(guò)中心管。漿料將在內(nèi)外管之間運(yùn)動(dòng)。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(jìn)，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(lái)越小。螺旋對(duì)漿料有軸向擠壓作用，旋轉(zhuǎn)越快擠壓作用越強(qiáng)。擠壓排料量超過(guò)排出量時(shí)會(huì)有一部份漿料越過(guò)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(guò)毛刷。排料至末端時(shí)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(jìn)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(guò)濾的作用可以得到很低的殘留水份。當(dāng)然對(duì)于不要求很低水份的場(chǎng)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(jī)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(shuō)來(lái)外管和支座接(-)負(fù)極，中心管接(+)極，由于中心管旋轉(zhuǎn)(+)極可接軸承外套，通過(guò)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(wú)限位的滾柱軸承。當(dāng)施加電壓足夠高時(shí)為了安全起見(jiàn)在5)和2)之間的法蘭盤處可加絕緣墊25)。
脫水電源箱為獨(dú)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(xì)菌的作用。
電機(jī)的調(diào)速由電氣調(diào)速器實(shí)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(yàn)確定。濾網(wǎng)的目數(shù)在60-200目之間，對(duì)于城市污泥及多數(shù)礦漿均能滿足需要。
電螺旋脫水機(jī)編號(hào)說(shuō)明1、泥漿入料套管(入口接泥漿泵出口)2、傳動(dòng)皮帶輸(亦可為鏈輪，齒輪)3、傳動(dòng)皮帶，(或鏈條)。
4、拖動(dòng)電機(jī)(可為交流電機(jī)，直流電機(jī)，滑差電機(jī)等，符加電氣調(diào)速裝置)。
5、主管，無(wú)縫或有縫鋼管，其作用為結(jié)構(gòu)支撐，進(jìn)料，排料，清刷堵塞，尾端段進(jìn)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(rùn)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(yàn)決定。
10、簍管，鋼絲網(wǎng)，承受壓力。電極負(fù)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(jìn)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(wú)定位柱軸承。
19、主管出料口，逼迫漿料從主管進(jìn)入脫水間隙。
20、進(jìn)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(jìn)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(jìn)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(guò)進(jìn)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(duì)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(jī)拖動(dòng)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(jī)懸浮液，城市污泥等)由內(nèi)管進(jìn)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(kāi)設(shè)孔洞，設(shè)置隔板以控制漿料的流動(dòng)，在尾段還鉆有密布的壓氣小孔通入1-6kg/cm2壓縮空氣，進(jìn)一步使?jié){料脫水成干料。對(duì)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(duì)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(fù)極，例如對(duì)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(duì)污泥進(jìn)行殺菌消毒。對(duì)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(dòng)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(fù)，特殊情況為內(nèi)負(fù)外正。附加的作用是對(duì)污泥進(jìn)行消毒，其電壓幅度為幾伏至幾百伏。對(duì)電不敏感的場(chǎng)合亦可不施加。
4.脫水機(jī)尾段通入壓縮空氣其作用類似于加壓過(guò)濾機(jī)。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(gè)濾餅內(nèi)部都有達(dá)到外層脫水的機(jī)會(huì)，整個(gè)過(guò)程為一動(dòng)態(tài)過(guò)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(dá)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(jī)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(dòng)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(shí)又是一個(gè)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(jī)拖動(dòng)旋轉(zhuǎn)。
文檔編號(hào)B01D57/02GK1192939SQ9710122
公開(kāi)日1998年9月16日 申請(qǐng)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(qǐng)人:孫復(fù)華, 宋德之, 孫靜云