专利名称：具有电渗透脱水功能的叠螺式污泥脱水机的制作方法
技术领域：
本发明涉及水处理行业中的污泥脱水设备技术领域，具体涉及一种具有电渗透脱水功能的叠螺式污泥脱水机。
背景技术：
污泥脱水是污水处理工艺中极为重要的环节，该环节需完成两项处理工作:(I)对已完成无害化处理的污水中的沉淀淤泥进行分离；(2)经过初步分离的淤泥其含水率高达99 %，必须对其进行脱水减量，脱水减量后的淤泥体积极大缩小，以利于污泥进行填埋、焚烧等后续工程。一般来说，淤泥脱水减量后的含水率在80 %左右，呈泥饼状态，体积缩小至原先的20 30 %。污泥脱水工艺大致分为如下几类:(I)机械压榨式；(2)热干化式；(3)电渗透式。机械压榨式脱水工艺采用的设备如板框式压滤机、带式压滤机、叠螺式污泥脱水机、离心式脱水机等；热干化式脱水工艺采用的设备如超声波振荡脱水机，转盘式污泥干化机等；电渗透式脱水工艺近年来引起业界广泛重视，对其脱水机理作了理论上的探索和论证，确认为是一种低能耗的污泥脱水新工艺。但尚未见采用电渗透脱水工艺的污泥脱水机的相关文献记载。目前，仍以机械压榨式脱水工艺应用最为广泛。从设备的脱水能力来看，机械压榨类设备均能产出含水率为80 %左右的泥饼状污泥，机械压榨类脱水设备难以处理毛细结合水、表面吸附水和内部水，导致用机械压榨法进行污泥脱水时会存在上限；热干化类设备脱水能力极大，但能耗也极高，故不轻易采用。为了减轻污泥后续处理的工程量，2008年国家环境部明确规定，进入填埋场的污泥，其含水率不得大于60 %。然而，就目前各类污泥脱水机的现状而言，与国家的相关规定相距甚远。
发明内容
针对现有的机械压榨类脱水设备脱水存在上限，达不到国家规定的问题，本发明的目的在于提供一种具有电渗透脱水功能的叠螺式污泥脱水机，其将机械压榨类脱水设备吸收揉合电渗透脱水工艺，增加去除毛细结合水、表面吸附水和内部水的功能，从而较大幅度提闻设备的脱水能力。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是它包括:一圆筒，包括由若干相互叠置且套装于螺杆上的动环和动环垫块组成的动环组，相邻动环的间隙中还设有定环并组成定环组；一设于所述圆筒内且与其同轴的变径螺旋轴，所述变径螺旋轴上设有螺旋叶片，所述动环与定环的内侧与所述螺旋叶片间隙配合；所述圆筒与直流电源的负极连接，所述变径螺旋轴与所述直流电源的正极连接。进一步地，它还包括一与所述变径螺旋轴连接的动力装置，所述动力装置的输出轴与所述变径螺旋轴之间通过轮胎联轴器连接。
所述变径螺旋轴两端的轴承座上设有绝缘轴套。更进一步地，所述变径螺旋轴上设有偏心组件，所述偏心组件的偏心环通过平键固定在所述变径螺旋轴上，偏心环外套有轴承，所述轴承通过偏心组件支架与所述动环组螺栓连接，所述偏心组件支架与所述螺杆的连接处设有绝缘套管。所述动环与所述螺杆的连接处设有绝缘套管。所述绝缘套管的材料为玻璃纤维绝缘套管、PVC套管或热缩套管。本发明的效果在于:一、本发明的叠螺式污泥脱水机结构简单，与传统的机械压榨类脱水设备兼容方便。在保留叠螺式污泥脱水机原有脱水效率的基础上，吸收揉合电渗透脱水工艺，弥补机械压榨类脱水设备难以处理毛细结合水、表面吸附水和内部水的不足，能够将原始泥饼含水量80%降低至70 60%之间。二、本发明的叠螺式污泥脱水机在变径螺旋轴和动力装置之间通过绝缘的轮胎联轴器连接，在变径螺旋轴与动、定环组件之间设置绝缘套管，达到变径螺旋轴和圆筒之间相互绝缘，为叠螺式污泥脱水机吸收糅合电渗透工艺提供了方便。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明；图1为含水污泥的各种成分的示意图；图2为电渗透脱水用于基建工程的示意图；图3为电渗透脱水工艺应用于叠螺式污泥脱水机的示意图；图4为本发明叠螺式污泥脱水机的结构示意图；图5为图4中F部位的局部放大图；图中标号说明:孔隙水-A表面吸附水-B内部水-C毛细结合水-D污泥颗粒-E软土地基-1负电极-2正电极-3引流排水管-4圆筒-100进泥口 -101出泥口-102动环-103动环垫块-104螺杆-105定环-106动定环组件底座-107偏心组件支架-108 偏心组件-109
绝缘套管一-110绝缘套管二-111渗流液排出孔-112 变径螺旋轴-200螺旋叶片-201轴承座-202绝缘轴套-203动力装置输出轴-204轮胎联轴器-205 直流电源-300
具体实施方式
以下结合图1至图5说明本发明的具有电渗透脱水功能的叠螺式污泥脱水机，请参见图1，污泥中含有的水分按其存在形式，可分为孔隙水A、表面吸附水B、内部水C和毛细结合水D。其中，孔隙水A指被大、小污泥颗粒E包围的水分，约占总含水量的70 %以上，因其不直接与颗粒固体物结合，用机械压榨法就能较轻易地将其分离；其余三类水则往往和颗粒固体物结合，不易用机械压榨法分离。此外，污泥中含有大量微生物菌体和有机胶体物质，粒径小于10-4m。由于颗粒微小，造成污泥粘度大、空隙小、水力渗透系数低，更不易用机械压榨法分离。这也可以理解为什么用机械压榨法进行污泥脱水时会存在上限。如采用增加机械力的手段来提高脱水能，一则效果不明显，二则设备的造价及耗能将成倍地增加。欲寻找一种能突破机械压榨法上限，将污泥的含水率作进一步降低的创新型污泥脱水工艺，需具有如下特点:(1)具有鲜明的技术特点，专攻机械压榨类脱水设备难以处理的毛细结合水、表面吸附水和内部水，以弥补机械压榨类脱水设备的不足；(2)设备投资成本不高；(3)运行成本性价比合理；(4)与传统的机械压榨类脱水设备兼容方便。电渗透脱水工艺早已有之，它的具体做法是在软粘土、污泥等介质中埋设等距分布的电极，在电极上加载直流电压，控制好适当的电场强度，并在这个区域内堆载预压，经过一段时间后，就能起到排水固结作用。电渗透脱水的工作机理是:颗粒表面扩散双电层中的反离子在电场力的作用下迁移，并带动水分子由阳极移向阴极产生渗透液。如加以定向压力，该渗透液便产生流动，从阴极排出。电渗透现象发生在颗粒间毛细孔通道内，所以能脱除毛细结合水和表面吸附水。请参见图2 (图中空心箭头表示预置压力方向，实心箭头表示渗透液流动方向)，图示为电渗透脱水工艺在大型基建工程中的应用，用来对软土地基、淤泥层进行脱水及加固。负电极2和正电极3等距分布并埋设在软土地基I中，在电场力的作用下，水分子由正电极3向负电极2迁移，在预置压力的作用下渗透液产生流动，并由引流排水管4排出。电渗透脱水工艺的特点:(1)要对污泥施加持久的电场力，就要在污泥中埋设正、负电极，并接通直流电源；(2)在施加电场力的同时施加定向挤压力。为使机械压榨法污泥脱水设备吸收糅合电渗透脱水工艺，`分析如下:以板框压滤机为例，其工作流程:(1)将污泥装入板框压力室；(2)用外力对板框施加挤压力，污泥中含有的水分被挤压出来；(3)去掉外加的压力，放松板框，取出变成泥饼的污泥。再次装入污泥，开始新的循环。这种工作流程使污泥受到的压力是断续的而非持久的，并且每次受压的时间很短。很显然，在板框压滤机工作的同时，且不论能否在污泥中埋设电极，就是污泥受压的时间也太短了。由此可见，板框压滤机要糅合电渗透脱水工艺，同步施加电场力是不能实施的。以叠螺式压滤机为例，其工艺流程是流水型，自动进料一连续受压一自动出料。污泥在受挤压的同时也得以推进，并推至出泥口排出。这一点很符合电渗透脱水工艺的要求。如果在叠螺式压滤机的污泥入口处就开始设置正、负电极，使得污泥一进入压滤机便置身于电场之下，污泥在整个挤压、脱水、推进过程中，均受到挤压力和电场力的双重作用，就能明显改善叠螺式压滤机的脱水效率。当然，在一个金属结构的设备内建立一组覆盖面足够大的正、负电极，而且电极之间具有可靠的绝缘，不会产生短路现象。这也绝非易事。申请人:经过大量的试验和反复研究，提出本发明的具有电渗透脱水功能的叠螺式污泥脱水机的技术方案，现结合图3至图5说明本发明的叠螺式污泥脱水机，它包括圆筒100和设于圆筒100内且与其同轴的变径螺旋轴200。其中，圆筒100由动环组和定环组组成，若干相互叠置且套装于螺杆105上的动环103和动环垫块104组成动环组；每两个相邻动环103之间的间隙中设有定环106并组成定环组，定环组通过螺栓固定在动定环组件底座107上。动环103和定环106交错设置。变径螺旋轴200上设有螺旋叶片201，动环103与定环106的内侧与螺旋叶片201间隙配合；圆筒100的两端分别为进泥口 101和出泥口102。圆筒100与直流电源300的负极连接，变径螺旋轴200与直流电源300的正极连接。变径螺旋轴200和圆筒100之间相互绝缘。申请号为201210056063.X，申请公布号为CN102603146A的发明专利申请，名称为无磨损叠螺式污泥脱水机的技术方案中记载了变径螺旋轴200与圆筒100之间的连接关系，变径螺旋轴200上设有偏心组件109，偏心组件109的偏心环通过平键固定在变径螺旋轴200上，偏心环外套有轴承，轴承通过轴承座同动环组螺栓连接。当污泥由进泥口 101进入，即进入了由圆筒100和变径螺旋轴200构成的直流电场，在电场力的作用下，污泥颗粒表面扩散双电层中的反离子产生迁移，形成渗透液。当变径螺旋轴200旋转，推动污泥前进，在变径螺旋轴200和变螺距桨叶201的双重作用下，污泥的体积不断受到挤压，挤出水通过圆筒100下部的渗流液排出孔112排出，挤出水中包括了孔隙水和渗透液。叠螺式污泥脱水机内产生电场力的条件:(I)必须要建立正极和负极；(2)要使正极和负极具有足够大的耦合面积，即必须要有足够大的空间；(3)要使电场力具有足够大的场强，必须使正、负极之间相互绝缘。其中，圆筒100与变径螺旋轴200分别连接直流电源300的负极和正极后，通过螺栓形成良好的接触，圆筒100与变径螺旋轴200之间形成最大面积的耦合，满足上述条件(I)和(2)。对于条件(3)，为使正、负极之间相互绝缘，脱水机中有三个部位需解决绝缘问题:1、变径螺旋轴机架，解决办法是在变径螺旋轴200两端的轴承座202上均增设绝缘轴套203，绝缘轴套203可由尼龙(聚酰胺纤维)、聚四氟乙烯或塑料等绝缘材料制成。2、变径螺 旋轴与动力装置的连接处，解决办法是在动力装置输出轴204与变径螺旋轴200之间采用轮胎联轴器205连接，利用轮胎联轴器205橡胶材料的不导电性能，避免了这两者之间的金属接触。3、变径螺旋轴偏心组件和动、定环组件的连接处，为解决绝缘问题，本发明技术方案中偏心组件支架108与螺杆105的连接处设有绝缘套管一 110。动环103与螺杆105的连接处设有绝缘套管二 111。绝缘套管的材料为玻璃纤维绝缘套管、PVC套管或热缩套管等。该技术方案实现了变径螺旋轴和动、定环组件的不接触，为叠螺式污泥脱水机吸收糅合电渗透工艺提供了方便。本领域技术人员应该认识到，上述的具体实施方式
只是示例性的，是为了使本领域技术人员能够更好的理解本发明内容，不应理解为是对本发明保护范围的限制，只要是根据本发明所揭示精神所作的任何等同变更或修饰，均落入本发明保护范围。
权利要求
1.具有电渗透脱水功能的叠螺式污泥脱水机，它包括 一圆筒，包括由若干相互叠置且套装于螺杆上的动环和动环垫块组成的动环组，相邻动环的间隙中还设有定环并组成定环组； 一设于所述圆筒内且与其同轴的变径螺旋轴，所述变径螺旋轴上设有螺旋叶片，所述动环与定环的内侧与所述螺旋叶片间隙配合； 其特征在于所述圆筒与直流电源的负极连接，所述变径螺旋轴与所述直流电源的正极连接。
2.根据权利要求I所述的叠螺式污泥脱水机，其特征在于它还包括一与所述变径螺旋轴连接的动力装置，所述动力装置的输出轴与所述变径螺旋轴之间通过轮胎联轴器连接。
3.根据权利要求I所述的叠螺式污泥脱水机，其特征在于所述变径螺旋轴两端的轴承座上设有绝缘轴套。
4.根据权利要求I至3任一权利要求所述的叠螺式污泥脱水机，其特征在于所述变径螺旋轴上设有偏心组件，所述偏心组件的偏心环通过平键固定在所述变径螺旋轴上，偏心环外套有轴承，所述轴承通过偏心组件支架与所述动环组螺栓连接，所述偏心组件支架与所述螺杆的连接处设有绝缘套管。
5.根据权利要求I至3任一权利要求所述的叠螺式污泥脱水机，其特征在于所述动环与所述螺杆的连接处设有绝缘套管。
6.根据权利要求4所述的叠螺式污泥脱水机，其特征在于所述绝缘套管的材料为玻璃纤维绝缘套管、PVC套管或热缩套管。
全文摘要
本发明公开了具有电渗透脱水功能的叠螺式污泥脱水机，涉及水处理行业中的污泥脱水设备技术领域。针对现有的机械压榨类脱水设备脱水存在上限，达不到国家规定的问题。它包括一圆筒，包括由若干相互叠置且套装于螺杆上的动环和动环垫块组成的动环组，相邻动环的间隙中还设有定环并组成定环组；一设于圆筒内且与其同轴的变径螺旋轴，变径螺旋轴上设有螺旋叶片，动环与定环的内侧与螺旋叶片间隙配合；圆筒与直流电源的负极连接，变径螺旋轴与直流电源的正极连接。本发明尤其适用于市政污水处理及工业废水处理系统中，对污泥进行脱水处理。
文档编号C02F11/12GK103253844SQ201310158899
公开日2013年8月21日 申请日期2013年5月2日 优先权日2013年5月2日
发明者刘道广, 张文标, 张亚雷, 黄永宽 申请人:上海同臣环保有限公司