泥浆现场脱水的系统的制作方法

本实用新型涉及一种泥浆现场脱水的系统，用于河道、湖泊、下水道清淤以及其他途径产生的废弃泥浆，在泥浆产生地进行快速脱水处理。

背景技术：

河道、湖泊、排水管网清淤是解决水体治理的必经步骤，但是传统的清淤施工方式产生的泥浆就近填埋处理成为二次污染源，而不产生二次污染的泥浆集中处理方式则泥浆运输成本高、速度慢、土地占用多，成为制约水体治理的瓶颈因素。

目前，大部分清淤施工企业采用的无二次污染的清淤施工方式如下：首先进行筑坝断流作业，接着使用水枪冲散底部淤泥，然后将泥浆抽吸到罐车运输至处理场储存，最后在处理场进行沉降浓缩和压滤脱水成泥饼外运填埋。这种传统的作业方式耗时耗力，特别是泥浆运输环节占据处理成本的一半以上。

能够在清淤现场就地对泥浆进行脱水的方法仍然是清淤作业技术的瓶颈。目前清淤泥浆脱水也不乏出现一些新的工艺，例如叠螺机脱水法等，不过相比较而言，时下的泥浆脱水生产还是以传统的高压过滤、离心力分离等高能耗、低处理速度为主流的脱水工艺。

一、常规泥浆脱水方法

目前应用较多的泥浆脱水方法有高压板框过滤法、卧螺离心分离法、带式压滤法等。

1.高压板框过滤法

高压板框过滤是一种间歇式的过滤脱水方法，一般用于比较少量的泥浆脱水，大型的板框过滤装置庞大，装机功率高，需要稳固的承载基础。高压板框过滤一般适合在固定的泥浆处理车间内使用，不太适合在清淤泥浆产出地现场的简陋环境使用。

2.卧螺离心分离法

卧螺离心分离法是一种连续的过滤脱水方法，一般用于密度小、少量的泥浆脱水，大型的离心机体积庞大，装机功率很高，需要特别稳固的基础，不适合经常移动地点使用。卧螺离心机一般适合在固定的泥浆处理车间内使用，基本不适合用于在清淤泥浆产出地现场的简陋环境使用。

3.带式压滤法

带式压滤法是一种连续式的过滤脱水方法，一般用于比较容易过滤的泥浆脱水处理。大型的带式压滤机体积庞大，安装精度高，维修维护的技术要求高，需要稳固的承载基础。带式压滤一般适合在固定的泥浆处理车间内使用，不太适合在清淤泥浆产出地的简陋环境使用。

二、泥浆脱水新方法

上述泥浆脱水方法是目前国内应用最广泛的主流方法。近年来，一些新的泥浆脱水方法也在不断的涌现，比较典型的就是叠螺压榨脱水法。

叠螺压榨脱水机的主体是由固定环和游动环相互层叠，螺旋轴贯穿其中形成的过滤装置，前段为浓缩部，后段为脱水部，固定环和游动环之间形成滤缝，螺旋轴的螺距从浓缩部到脱水部逐渐变小。泥浆在浓缩部经过絮凝浓缩后，被螺旋轴推到脱水部，在前进的过程中随着滤缝及螺距的逐渐变小，以及背压板的阻挡作用，产生极大的内压，容积不断缩小，达到充分脱水的目的。

叠螺压榨脱水机功率较小、装置体积小，逐渐成为污水厂剩余活性污泥脱水的首选，但是由于其脱水依赖于固定环和游动环之间形成的滤缝脱出水分，当泥浆中存在砂子的时候，细小的砂子会被挤压到滤缝中，导致滤缝被撑大，泥和水直接从滤缝中出来，叠螺压榨脱水就无法进行了；另外砂子进到滤缝中后，在固定环、游动环以及螺旋轴上磨出沟槽，固定环、游动环以及螺旋轴就报废而需要更换了。由于清淤泥浆中普遍存在大量砂子，而把这些砂子去除干净基本是不太现实的，因此叠螺机的清淤泥浆脱水效果很不稳定，主要部件因砂子磨损而寿命很短，所以目前仍难以适应大规模生产应用。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是如何实现大量清淤泥浆在产生地现场快速、低能耗、稳定地脱水。

为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是提供一种泥浆现场脱水的系统，其特征在于：包括用于对泥浆进行除渣的筛分器，筛分器的泥浆出口连接絮凝浓缩器，絮凝浓缩器的污水出口连接集水槽，絮凝浓缩器的浓缩泥浆出口经泥浆泵连接混合器入口，用于配置泥浆增粘剂的配药罐连接混合器入口，混合器出口与泥浆脱水装置的泥浆进料管连接，泥浆脱水装置的泥团出口连接泥水分离装置的入泥口，泥浆脱水装置的脱出水出口连接集水槽和配药罐，泥水分离装置的出泥斗连接螺旋挤压输送机；

泥浆脱水装置包括转筒及用于驱动转筒旋转的驱动装置；转筒由转筒直管段和转筒锥管段连接而成，转筒直管段另一端设有脱出水溢流口，转筒锥管段另一端设有泥团出口；转筒直管段和转筒锥管段内壁均设有螺旋板，在转筒内从脱出水溢流口至泥团出口之间形成中心贯通的螺旋通道；泥浆进料管从脱出水溢流口插入转筒直管段内；

泥水分离装置包括筛筒及用于驱动筛筒旋转的驱动装置；筛筒两端设有挡板，一端的挡板上设有进泥口，另一端的挡板上设有出泥口；筛筒的筛网面由不锈钢丝环绕成螺旋状构成。

优选地，所述用于驱动转筒滚动的驱动装置包括设于所述转筒底部的滚轮，所述转筒外壁沿周向设有转动轨道，转筒通过转动轨道支承于滚轮上，滚轮连接驱动电机。滚轮通过与转动轨道的摩擦力带动转筒沿转动轨道旋转。

优选地，所述转筒的转速范围为0～10rpm。

优选地，所述转筒锥管段的锥角为10°～90°。

优选地，所述转筒直管段内的螺旋板形成的中心贯通的螺旋通道贯通延伸到溢流出水口，转筒锥管段内的螺旋板形成的中心贯通的螺旋通道贯通延伸到泥团出口。

优选地，所述转筒锥管段内，从与转筒直管段连接的一端至泥团出口，螺旋通道逐渐收缩变小。

优选地，所述插入式泥浆进料管插入转筒直管段的深度为转筒直管段长度的20％～100％；所述插入式泥浆进料管外壁与脱出水溢流口之间保持间距。

优选地，所述转筒锥管段内设有用于聚集并引导脱出水向溢流口方向流动的逆流内筒。

优选地，所述逆流内筒呈漏斗状，为一段连续收缩或分多段收缩；逆流内筒周壁密布便于水体进入的孔。

更优选地，所述逆流内筒的最大直径小于或等于转筒直管段的螺旋板内开孔直径d，转筒直管段的直径为1.1d～10d，逆流内筒最小直径为0.05d～0.5d，逆流内筒长度为转筒锥管段长度的0.2～2倍，转筒总长度与转筒直管段的直径比为1～10，螺旋板的螺距为0.05d～0.5d。

优选地，所述用于驱动筛筒旋转的驱动装置包括设于所述筛筒底部的滚轮，所述筛筒外壁沿周向设有导轨槽，筛筒通过导轨槽支承于滚轮上，滚轮连接驱动电机；滚轮通过与导轨槽的摩擦力带动筛筒沿导轨槽旋转；

优选地，所述筛筒外沿轴线方向分布有一排或多排反冲清洗喷头，反冲清洗喷头连接用于提供压缩空气的进气管和/或用于提供带压力清洗水的进水管，从而对筛筒的非过滤部位从外向内进行筛孔疏通。

优选地，所述出泥口底部设有泥斗。

优选地，所述筛筒的转速范围为0～10rpm。

优选地，所述不锈钢丝的断面为梯形。

优选地，相邻圈的不锈钢丝之间形成的条形筛孔为内窄外宽结构。

优选地，所述筛网面上外部设有轴向支撑筋。

优选地，所述筛筒的长径比为1～10。

本实用新型还提供了一种泥浆现场脱水的方法，采用上述泥浆现场脱水的系统，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：泥浆经筛分器除渣后加入絮凝剂，混合均匀并流入絮凝浓缩器中，絮凝浓缩器分离出来的污水排出到集水槽，絮凝浓缩器分离出来的浓缩泥浆经泥浆泵排至混合器中；

步骤2：混合器中加入配药罐配置的增粘剂，并混合均匀，形成粘性的泥浆；

步骤3：粘性的泥浆进入泥浆脱水装置内，由于泥浆中的颗粒表面具有粘性，在转筒带着其内的泥浆旋转过程中，泥浆内的颗粒相互粘结、滚动揉搓长大成为泥团，泥团裹挟着水经转筒锥管段端部泥团出口挤出，进入泥水分离装置的进泥口；同时泥团在旋转过程中，自身重量挤压下的脱出水，从转筒直管段端部的脱出水溢流口流出；脱出水一部分输送到配药罐中，剩余部分排出到集水槽，集水槽内的水就地排放或作为冲淤水使用；

步骤4：泥水分离装置内，筛筒旋转，泥团裹挟的水被筛分出去流入集水槽，泥团贴着筛网面翻滚，并利用螺旋状的不锈钢丝提供的推力向出泥口方向运动，最终脱水污泥从出泥口排出；

步骤5：从泥水分离装置排出的泥团经过螺旋挤压输送机最后脱水成为泥块，并装车外运。

优选地，所述步骤2中，增粘剂为聚丙烯腈、聚丙烯酰胺、聚糖中的一种或几种的混合物。

本实用新型提供的系统克服了现有技术的不足，能够实现泥浆就地现场大量、快速脱水，相比较同等装机功率的常规板框过滤处理的系统，本系统处理速度达到5倍以上，相对叠螺脱水机达到2.5倍以上，而占地面积仅为常规板框过滤处理方法的50％，且能耗低，能连续运行，简单可靠，使用寿命长，稳定性好。

附图说明

图1为泥浆现场脱水的系统示意图；

图2为泥浆脱水装置1/4剖面轴侧图；

图3为泥水分离装置轴侧图；

图4为筛网面结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本实用新型。应理解，这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。此外应理解，在阅读了本实用新型讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

图1为泥浆现场脱水的系统结构示意图，所述的泥浆现场脱水的系统由筛分器1、絮凝浓缩器2、集水槽3、泥浆泵4、混合器5、调质药剂配药罐6、泥浆脱水装置7、泥水分离装置8、螺旋挤压输送机9等组成。

筛分器1用于对泥浆进行除渣，筛分器1的泥浆出口连接絮凝浓缩器2，絮凝浓缩器2的污水出口连接集水槽3，絮凝浓缩器2的浓缩泥浆出口经泥浆泵4连接混合器5入口，配药罐6连接混合器5入口，混合器5出口与泥浆脱水装置7的泥浆进料管连接，泥浆脱水装置7的泥团出口连接泥水分离装置8的入泥口，泥浆脱水装置7的脱出水出口连接集水槽5和配药罐6，泥水分离装置8的出泥口连接螺旋挤压输送机9。

絮凝浓缩器2入口处设有混合室，混合室内设有搅拌器21，混合室还设有絮凝剂加入口。絮凝浓缩器2出口处顶部设有溢水口22，絮凝浓缩器2底部设有浓缩泥浆出口23。

配药罐6用于配置给泥浆增粘的增粘剂。

结合图2，泥浆脱水装置7由插入式泥浆进料管71、脱出水溢流口72、转筒直管段73、第一从动滚轮74、第一主动滚轮75、转动轨道76、转筒锥管段77、泥团出口78、逆流内筒79等组成。

转筒由转筒直管段73和转筒锥管段77连接而成，转筒直管段73另一端开有脱出水溢流口72，转筒锥管段77另一端开有泥团出口78。转筒锥管段77的锥角在10°～90°。转筒直管段73和转筒锥管段77内壁均设有螺旋板，转筒直管段73内的螺旋板形成的中心贯通的螺旋通道贯通延伸到溢流出水口72，转筒锥管段77内的螺旋板形成的中心贯通的螺旋通道贯通延伸到泥团出口78，在转筒内从脱出水溢流口72至泥团出口78之间形成中心贯通的螺旋通道。

转筒底部设有第一从动滚轮74和第一主动滚轮75，转筒外壁设有转动轨道76，转筒的转动轨道76支承在第一从动滚轮74和第一主动滚轮75上。滚轮通过与转动轨道76的摩擦力带动转筒旋转，第一主动滚轮75提供旋转所需的动力，第一从动滚轮74被动旋转，并和第一主动滚轮75一起支撑转筒。通过调节第一主动滚轮75的转速来控制转筒的转速，转速范围为0～10rpm。

插入式泥浆进料管11从脱出水溢流口72插入转筒直管段73内，插入深度为转筒直管段73的20％～100％。插入式进料管71用于将泥浆送入转筒内进料，通过螺旋通道，泥浆内的颗粒相互粘结、滚动揉搓长大成为泥团，泥团滚动长大并沉淀于水下部的沉淀槽，在转筒旋转时螺旋通道形成由转筒直管段73向转筒锥管段77方向的推动力，推动泥团向泥团出口78运动。泥团运动到转筒锥管段77后，其内部通道逐渐收缩变小，最后延伸到泥团出口78，泥团挤压转筒而脱水，最终从泥团出口78排出转筒。

逆流内筒79设于转筒锥管段77内，逆流内筒79呈漏斗状(靠近泥团出口78的一端开口较小)，其上密布小孔，逆流的脱出水从小孔进入逆流内筒79向脱出水溢流口72方向流动。插入式泥浆进料管71外壁与脱出水溢流口72之间保持间距，使脱出水可以从脱出水溢流口72顺利流出。

逆流内筒79的内径可为一段连续收缩或分多段收缩，逆流内筒79的最大处直径小于或等于转筒直管段73的螺旋板内开孔直径d，转筒直管段73的直径为1.1d～10d，逆流内筒79最小处直径为0.05d～0.5d，逆流内筒79长度为转筒锥管段77长度的0.2～2倍，转筒总长度与转筒直管段73的直径比为1～10，螺旋板螺距为0.05d～0.5d。

泥浆脱水装置使用时，第一主动滚轮75带动转筒沿转动轨道76低速旋转，起辅助支撑转筒的第一从动滚轮74也同步旋转；泥浆经过加黏药剂调整后，通过插入式泥浆进料管71进入转筒直管段73，转筒的旋转带动泥浆一起旋转，受转筒内的螺旋板形成的螺旋通道约束，泥浆向泥团出口78方向推进；在旋转的过程中，以泥浆中存在的砂子为核心，泥浆中粘性的絮体越来越多地吸附到这些核心上成为泥团，泥团像滚雪球一样长大，泥团不断增加的自重将其中的水挤出；泥团运动到转筒锥管段77后，其内的螺旋板形成的通道逐渐收缩变小，泥团受挤压进一步脱水，最终从泥团出口78排出锥管段77；泥水在转筒锥管段77向泥团出口78移动的同时，泥水液位被抬高到超过螺旋板的高度向后逆流，逆流内筒79呈漏斗状，其上密布小孔，逆流的脱出水从小孔进入逆流内筒79向脱出水溢流口72方向流动；在转筒直管段73，脱出水逐级越过其内的螺旋板反向流动，从脱出水溢流口72流出转筒，实现脱出水的无动力排出。

在这种脱水方式下，随着泥团的不断长大，泥团表面积成倍增长，泥团粘附泥浆内颗粒的速度越快，像滚雪球一样是在加速进行的，因此装置能很容易实现快速、大规模地处理泥浆，同时脱水过程主要依靠泥团自身的重力挤压来完成，因此脱水的能耗很低。

结合图3，泥水分离装置8由进泥口81、挡板82、筛筒83、导轨槽84、第二主动滚轮85、第二从动滚轮86、出泥口87、泥斗88、筛网面89、反冲清洗喷头810、进气/进水管811等组成。

筛筒83两端装有挡板82，一端的挡板82上开有进泥口81，另一端的挡板82上开有出泥口87。出泥口87底部设有泥斗88。

筛筒83的筛网面89外部沿周向设有两圈导轨槽84，第二主动滚轮85、第二从动滚轮86布置与筛筒83底部，筛筒83通过导轨槽84支承在第二主动滚轮85、第二从动滚轮86上。滚轮通过与轨道槽86的摩擦力带动筛筒3旋转，并通过调节第二主动滚轮85的转速来控制筛筒83的转速，筛筒83的转速范围为0～10rpm。

结合图4，筛网面89采用梯形断面的不锈钢丝812环绕成螺旋状构成，相邻圈的不锈钢丝之间形成的条形筛孔814为内窄外宽结构。当泥团移动方向与不锈钢丝环绕的螺旋方向相同时，筛网面89上的螺旋状不锈钢丝旋转时提供推进泥团往出泥口87方向运动的动力。

筛网面89上外部装有轴向支撑筋813，以保证筛网面的强度。

筛筒83的长径比为1～10。

泥水分离装置使用时，第二主动滚轮85带动筛筒83沿导轨槽84转动，起辅助支撑作用的从动滚轮86也被带动着同步旋转；携水泥团从进泥口81进入旋转的筛筒83后，筛筒83带着携水泥团转动，泥团携带的水通过筛网面89上的筛孔滤出；挡板82和筛网面89螺旋线旋转产生的推力作用使泥团向出泥口87方向运动，并从出泥口87滚出到泥斗88外输。

为了防止泥沙堵塞筛网面89上的筛孔，影响筛筒83的滤水能力，在筛筒83外沿轴线方向分布有一排或多排反冲清洗喷头810，反冲清洗喷头810通过进气/进水管811提供压缩空气/带压力清洗水，对筛筒83的非过滤部位从外向内进行筛孔疏通。

下面以具体实施例对本实用新型作进一步说明。

实施例1

一种泥浆现场脱水的系统，如图1所示。

a)将60m³/H的含水98.0％的某地清淤泥浆进入到筛分器，筛除可能堵塞或损坏管路设备的的渣物，泥浆流入搅拌槽并加入絮凝剂聚合氯化铁，搅拌器将絮凝剂和泥浆混合均匀并进行絮凝反应，溢流出水30m³/H，底部浓缩的泥浆含水达到96.0％；

b)30m³/H的浓缩泥浆通过泵的提升和加入聚丙烯腈的溶液，混合后进入泥浆脱水装置，旋转的过程中溢流出水18.6m³/H，小部分溢流水回用于调质增粘剂的配药罐，泥团进入泥水分离装置；

c)泥水分离装置中，旋转筛筒筛除泥团中裹挟的水，得到含水75.5％的泥团4.9m³/H。

d)螺旋挤压输送机最后脱除少量的水，得到含水72.7％的泥块4.4m³/H。

实施例2

一种泥浆现场脱水的系统，如图1所示。

a)将60m³/H的含水96.0％的某地清淤泥浆进入到筛分器，筛除可能堵塞或损坏管路设备的的渣物，泥浆流入搅拌槽并加入絮凝剂聚合氯化铁，搅拌器将絮凝剂和泥浆混合均匀并进行絮凝反应，溢流出水12m³/H，底部浓缩的泥浆含水达到95.0％；

b)48m³/H的浓缩泥浆通过泵的提升和加入聚丙烯酰胺的溶液，混合后进入泥浆脱水装置，旋转的过程中溢流出水30m³/H，小部分溢流水回用于调质增粘剂的配药罐，泥团进入泥水分离装置；

c)泥水分离装置中，旋转筛筒筛除泥团中裹挟的水，得到含水75.0％的泥团9.6m³/H。

d)螺旋挤压输送机最后脱除少量的水，得到含水72.4％的泥块8.7m³/H。

实施例3

一种泥浆现场脱水的系统，如图1所示。

a)将60m³/H的含水94.0％的某地清淤泥浆进入到筛分器，筛除可能堵塞或损坏管路设备的的渣物，泥浆流入搅拌槽并加入絮凝剂聚合氯化铁，搅拌器将絮凝剂和泥浆混合均匀并进行絮凝反应，溢流出水4m³/H，底部浓缩的泥浆含水达到93.6％；

b)56m³/H的浓缩泥浆通过泵的提升和加入聚糖的溶液，混合后进入泥浆脱水装置，旋转的过程中溢流出水35m³/H，小部分溢流水回用于调质增粘剂的配药罐，泥团进入泥水分离装置；

c)泥水分离装置中，旋转筛筒筛除泥团中裹挟的水，得到含水74.3％的泥团14m³/H。

d)螺旋挤压输送机最后脱除少量的水，得到含水72.3％的泥块13m³/H。

以上各实施例的步骤a)中，筛分器使用了振动分级筛，筛除的渣物包括碎塑料片、破碎纤维、小石子、小砖块和水泥块等；溢流水受清淤泥浆的进流量和含固量不稳定的影响，所提到的流量为某具体系统的额定处理量，均为8小时内平均流量，所提到的泥浆含水率均为8小时内的平均值。

以上各实施例步骤b)中，溢流水回用量根据配药罐的需求量设定，泥浆物质组成成分需要匹配调质药剂具体品种和加入量，通常通过配伍试验来具体确定。

以上各实施例步骤d)中，最终得到的脱水泥块的含水率与原泥浆中有机质的含量相关，有机质含量越低得到的脱水泥块含水率越低。

采用本实用新型的系统，实现了对泥浆现场快速脱水，相比较同等装机功率的常规板框过滤处理的系统，本系统处理速度达到5倍以上(相对叠螺脱水机，达到2.5倍以上)，而占地面积仅为常规板框过滤处理方法的50％，取得了较好的技术效果。