一种污泥浓缩脱水干化一体化处理装置及其处理方法与流程

本发明涉及污泥浓缩及脱水干化领域，特别涉及一种城市生活污泥或养殖场、化粪池的污泥浓缩脱水干化一体化处理装置及其处理方法。

背景技术：

目前在污水处理过程中，均会产生一种副产物——污泥，污泥是由水和污水处理过程所产生的固体沉淀物质，污泥脱水就是浓缩或消化污泥脱除水分，转化为半固态或固态泥块的一种污泥处理方法。而节能减排是我国经济持续发展的基本国策之一，随着水环境治理和保护力度的加强，污泥脱水的处理技术也不断发展。

现有城市生活污泥或养殖场、化粪池的污泥浓缩、脱水干化技术的设备一般有板框式过滤机、叠螺式过滤机、盘式污泥脱水机、带式脱水机等，普遍存在以下缺陷：1）脱水后含水率过高，一般处理后其含水率还高达70-80%，达不到脱水污泥进行填埋或焚烧等终端处理含水率的要求；2）设备制造成本或单位处理量的运行成本过高；3）设备占地面积和空间过大。

因此，本发明人对此做进一步研究，研发出一种污泥浓缩脱水干化一体化处理装置及其处理方法，本案由此产生。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于提供一种污泥浓缩脱水干化一体化处理装置及其处理方法，以解决现有技术中污泥处理后含水率高，运行成本大的问题。

为解决上述技术问题，本发明的技术解决方案是：

一种污泥浓缩脱水干化一体化处理装置，包括污泥浓缩装置和污泥深度脱水装置，污泥浓缩装置连接污泥深度脱水装置；

所述污泥浓缩装置包括楔形滤网和旋转的第一螺旋轴，所述楔形滤网包括低浓度污水过滤段、污泥浓缩段和污泥挤压段；低浓度污水过滤段、污泥浓缩段和污泥挤压段依次连接，变螺距又变直径的第一螺旋轴包括中心轴、第一橡胶圈和第一螺旋叶片，第一螺旋叶片安装在中心轴上，第一橡胶圈包围在第一螺旋叶片和楔形滤网之间；

所述污泥深度脱水装置包括螺旋输送与挤压一体机和挤压脱水室，所述螺旋输送与挤压一体机包括第二螺旋叶片、输送壳体和变螺距的第二螺旋轴，第二螺旋叶片安装在第二螺旋轴上，所述挤压脱水室包括左过滤板、右过滤板和中间过滤板，左过滤板和右过滤板以中间过滤板为轴，向外张开或向内闭合。

进一步，所述污泥浓缩装置还包括进料口、出料口和螺旋轴驱动装置，所述出料口包括出料压板、压缩弹簧、限位套及限位调节螺栓。

进一步，所述污泥深度脱水装置还包括驱动装置和与污泥浓缩装置连接的进料斗，进料斗与输送壳体连接，驱动装置与第二螺旋轴之间通过轴承座相连，所述轴承座包括一对背靠背安装的圆锥滚子轴承。

进一步，中间过滤板由滤布、中间楔形滤网、滤板体、滤液出口和压缩空气进口组成，滤布、中间楔形滤网及滤板体组成一个空心腔体。

进一步，左过滤板由左滤布、左楔形滤网、左外封板和左出液口组成，左滤布、左楔形滤网和左外封板形成一密封的左滤液腔；右过滤板由右滤布、右楔形滤网、右外封板和右出液口组成，右滤布、右楔形滤网和右外封板形成一密封的右滤液腔。

进一步，挤压脱水室还包括开启装置，开启装置由开启油缸或气缸、左连杆、右连杆、铰接座组成，左连杆和右连杆分别与左过滤板和右过滤板铰接，当开启油缸或气缸的活塞杆伸出时，左过滤板和右过滤板闭合，当开启油缸或气缸的活塞杆缩回时，左过滤板和右过滤板向外张开卸料。

进一步，挤压脱水室还包括锁紧装置，锁紧装置由锁紧油缸或气缸、锁紧销组成，左过滤板上设有左锁紧耳板孔，右过滤板设有右锁紧耳板孔，锁紧油缸或气缸的活塞杆伸出或缩回时，带动锁紧销插入或退出左锁紧耳板孔和右锁紧耳板孔，使左过滤板和右过滤板闭合或张开。

一种污泥浓缩脱水干化一体化处理方法，包括以下步骤：

步骤一：一级浓缩脱水：将待处理的污泥输送至污泥浓缩装置，通过污泥浓缩装置的第一螺旋轴对污泥进行初步的挤压并带动污泥至楔形滤网，污泥依次通过低浓度污水过滤段滤掉大部分自由水、污泥浓缩段滤掉剩余自由水和污泥挤压段滤掉部分内部水，将污泥颗粒和水分离；

步骤二：二级深度脱水、干化：经过一级浓缩脱水处理过的污泥输送至污泥深度脱水装置，经过螺旋输送与挤压一体机进行输送和挤压至挤压脱水室，在挤压脱水室中，当左过滤板和右过滤板闭合时，压缩空气吹脱污泥颗粒的表面吸附水，使污泥干化，同时排出滤液，当左过滤板和右过滤板向外张开时，即可得到满足含水率要求的污泥。

进一步，在步骤一中：第一螺旋轴的旋转速度控制在1.5-3.5r/min；

进一步，在步骤二中：螺旋输送与挤压一体机的第二螺旋轴的启动速度在7r/min，当挤压脱水室填满污泥后，开始脱水；随着压力增加，第二螺旋轴的旋转速度逐渐降低，当旋转速度降低到1.5r/min时，中间过滤板通入压缩空气，压缩空气吹脱污泥颗粒的表面吸附水；压缩空气压力为0.7-1Mpa。

采用上述方案后，本发明通过污泥浓缩装置的第一螺旋轴不断输送污泥至楔形滤网进行分段过滤，控制过滤的精度，接着再经过污泥深度脱水装置的螺旋输送与挤压一体机螺旋挤压和输送，在挤压脱水室中挤压污泥并深度脱水。本发明具有以下优点：

1、污泥浓缩装置实现了具有不同压力，不同过滤精度的分段过滤设计，使得本发明污泥的过滤精度能得到很好的控制，除去其绝大部分自由水，可使高含水率的污水或污泥浓缩成含水率为80-85%的污泥，在污泥深度脱水装置中的螺旋挤压、压缩空气挤压、压缩空气吹脱作用，使污泥颗粒的表面水、内部结合水除去，干化成含水率低于50%的污泥，具有良好的脱水效果，从而达到填埋场、焚烧站等终端处理所要求的含水率要求；

2、本发明的污泥浓缩装置和污泥深度脱水装置结构简单，可连续作业，处理量大，其设备制造或单位处理量的运营成本比现有技术低；

3、本发明采用全机械化处理，转速低，因而其制造成本低，作业噪音小使用寿命长，而且其使用的装置结构紧凑，占地面积和空间较小。

附图说明

图1是本发明的污泥浓缩装置的结构示意图；

图2是本发明的污泥深度脱水装置的结构示意图；

图3是图2 A-A方向左过滤板和右过滤板闭合时的剖视图；

图4是左过滤板和右过滤板闭合时图2的右向视图；

图5是左过滤板和右过滤板张开时图2的右向视图；

图6是本发明中间过滤板的主视图；

图7是图6的左向视图；

图8是本发明中间过滤板的局部放大图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详述。本发明所揭示的是一种污泥浓缩脱水干化一体化处理装置，如图1和图2所示，一种污泥浓缩脱水干化一体化处理装置，包括污泥浓缩装置1和污泥深度脱水装置2，污泥浓缩装置1连接污泥深度脱水装置2。

所述污泥浓缩装置1包括楔形滤网11和旋转的第一螺旋轴12，所述楔形滤网11包括低浓度污水过滤段111、污泥浓缩段112和污泥挤压段113；低浓度污水过滤段111、污泥浓缩段112和污泥挤压段113依次连接，低浓度污水过滤段111、污泥浓缩段112和污泥挤压段113是根据过滤过程中，污泥浓缩装置的不同压力设置的，具有不同的过滤精度，在本实施例中，低浓度污水过滤段111的滤网孔径为0.5mm，污泥浓缩段112的滤网孔径为0.3mm，污泥挤压段113的滤网孔径为0.1mm。

第一螺旋轴12为变螺距、变直径的轴，目的是为了适应污泥浓缩后体积减少，保持第一螺旋轴12与楔形滤网11之间的足够的挤压力。

第一螺旋轴12包括中心轴121、第一橡胶圈122和第一螺旋叶片123，第一螺旋叶片123安装在中心轴121上，第一橡胶圈122包围在第一螺旋叶片123和楔形滤网11之间，不仅可以密封两个第一螺旋叶片123之间的空间，减少污液倒流，提高污泥浓缩装置的工作效率，而且可以减少第一螺旋叶片123与楔形滤网11因直接接触导致的磨损，提高污泥浓缩装置的使用寿命。

所述污泥深度脱水装置2包括螺旋输送与挤压一体机21和挤压脱水室22，螺旋输送与挤压一体机21连接挤压脱水室22，所述螺旋输送与挤压一体机21包括第二螺旋叶片214、输送壳体212、变螺距的第二螺旋轴211。第二螺旋轴211设置成变螺距的目的：排出污泥中空气，使进入脱水室的污泥产生足够的挤压力。

所述挤压脱水室22包括左过滤板221、右过滤板222和中间过滤板223，左过滤板221和右过滤板222以中间过滤板223为轴，可以向外张开或者向内闭合。

进一步，所述污泥浓缩装置1还包括进料口13、出料口14和螺旋轴驱动装置15，所述出料口14包括出料压板141、压缩弹簧142、限位套143及限位调节螺栓144。出料口14设置压缩弹簧142、限位套143及限位调节螺栓144的目的是为了调节污泥浓缩装置的压力，以适应不同种类的污泥。

进一步，所述污泥深度脱水装置2还包括驱动装置24和与污泥浓缩装置1连接的进料斗23，进料斗23与输送壳体212连接，驱动装置24与第二螺旋轴211之间通过轴承座25相连，所述轴承座25包括一对背靠背安装的圆锥滚子轴承251、252。第二螺旋轴211为悬臂式安装，第二螺旋轴211在工作时产生的弯矩和轴向力由一对背靠背安装的圆锥滚子轴承251、252承受。

进一步，第一螺旋叶片123上具有柔性刮板。第一螺旋叶片123上的柔性刮板同步旋转，柔性刮板与楔形滤网11直接接触，刮掉沉积在楔形滤网11的污泥颗粒，加快过滤速度。

进一步，如图6、图7和图8所示，中间过滤板223由滤布2231、中间楔形滤网2232、滤板体2233、滤液出口2234和压缩空气进口2235组成，滤布2231、中间楔形滤网2232及滤板体2233组成一个空心腔体2236。滤布2231起过滤作用，中间楔形滤网2232作为过滤骨架，当一个挤压作业循环终了时，压缩空气通过压缩空气进口2235进气空心腔体2236，使滤布2231向外张开，进一步压缩污泥，同时压缩空气透过滤布2231，穿过污泥，吹脱污泥颗粒的表面吸附水，从而使污泥干化。

进一步，如图3、图4和图5所示，左过滤板221由左滤布2211、左楔形滤网2212、左外封板2213和左出液口2215组成，左滤布2211、左楔形滤网2212和左外封板2213形成一密封的左滤液腔2214。右过滤板223与左过滤板221结构对称，右过滤板223由右滤布2231、右楔形滤网2232、右外封板2233和右出液口2235组成，右滤布2231、右楔形滤网2232和右外封板2233形成一密封的右滤液腔2234。

进一步，挤压脱水室22还包括开启装置224，开启装置224由开启油缸（或气缸）2241、左连杆2242、右连杆2243、铰接座2244组成，左连杆2242与左过滤板221铰接，右连杆2243与右过滤板223铰接，当开启油缸（或气缸）2241的活塞杆伸出时，左过滤板221和右过滤板223闭合，当开启油缸（或气缸）2241的活塞杆缩回时，左过滤板221和右过滤板223向外张开卸料。

进一步，挤压脱水室22还包括锁紧装置225，锁紧装置225由锁紧油缸（或气缸）2251、锁紧销2252组成，左过滤板221上设有左锁紧耳板孔2215，右过滤板223设有右锁紧耳板孔2235，锁紧油缸（或气缸）2251的活塞杆伸出或缩回时，带动锁紧销2252插入或退出左锁紧耳板孔2215和右锁紧耳板孔2235，使左过滤板221和右过滤板223闭合或张开。

一种污泥浓缩脱水干化一体化处理方法，包括以下步骤：

步骤一：一级浓缩脱水、干化：将待处理的污泥输送至污泥浓缩装置1，通过污泥浓缩装置1的第一螺旋轴12对污泥进行初步的挤压并带动污泥至楔形滤网11，污泥依次通过低浓度污水过滤段111滤掉大部分自由水、污泥浓缩段112滤掉剩余自由水和污泥挤压段113滤掉部分内部水，将污泥颗粒和水分离；

步骤二：二级浓缩脱水、干化：经过一级浓缩脱水、干化处理过的污泥输送至污泥深度脱水装置2，经过螺旋输送与挤压一体机21进行输送和挤压至挤压脱水室22，在挤压脱水室22中，当左过滤板221和右过滤板223闭合时，压缩空气吹脱污泥颗粒的表面吸附水，使污泥干化，同时排出滤液，当左过滤板221和右过滤板223向外张开时，即可得到满足含水率要求的污泥。

进一步，在步骤一中：第一螺旋轴12的旋转速度控制在1.5-3.5r/min；

进一步，在步骤二中：螺旋输送与挤压一体机21的第二螺旋轴211的启动速度在7r/min，当挤压脱水室2填满污泥后，开始脱水；随着压力增加，第二螺旋轴211的旋转速度逐渐降低，当旋转速度降低到1.5r/min时，中间过滤板223通入压缩空气，压缩空气吹脱污泥颗粒的表面吸附水；压缩空气压力为0.7-1MPa。

本装置设置两级浓缩脱水、干化装置，低浓度污水或污泥首先通过第一级浓缩脱水装置的过滤、浓缩、挤压作用，除去其绝大部分自由水，可使高含水率的污水或污泥浓缩成含水率为80-85%的污泥；浓缩后的污泥经过第二级脱水干化装置的螺旋挤压、压缩空气挤压、压缩空气吹脱作用，使污泥颗粒的表面水、内部结合水除去，干化成含水率低于50%的污泥，达到填埋场、焚烧站等终端处理所要求的含水率要求。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的技术范围作任何限制，故但凡依本发明的权利要求和说明书所做的变化或修饰，皆应属于本发明专利涵盖的范围之内。