一种密封式平板压榨脱水机的制作方法

本发明涉及环保领域，尤其是涉及一种用于污泥处理的密封式平板压榨脱水机。

背景技术：

我国每年的污泥处理需求总量接近4000万吨，初级脱水后的污泥平均含水率约80%。现行对污泥处理的要求是：减量化、无害化、稳定化、资源化，其中减量化至关重要，要求将污泥的含水率从80%降低到50%左右，使污泥体积减少一半以上，形成相对稳定的状态，不容易造成二次污染。目前污泥处理中脱水环节普遍使用烘干或深度挤压的方式。烘干需要消耗大量能耗，还会生成需要进一步处理的臭气；挤压过程中需要对污泥进行加药调质，药剂的副作用是使污泥的绝干总量增加，泥质变差，导致后续处置困难。中国专利文献CN104817247A，于2015年8月5日公开了“压力电渗透干化机”，该设备包括：机架；模块单元，设置在所述机架上，包括加压装置、承压装置、导向柱、复位弹性部件、上绝缘板、下绝缘板；所述加压装置固定在所述机架上；所述承压装置的两端套设在所述导向柱上，所述复位弹性部件也套设在所述导向柱上；所述上绝缘板固定在所述承压装置的下部，所述下绝缘板设置上绝缘板的下方；所述上绝缘板的表面镶嵌有阳极板；所述下绝缘板的表面镶嵌有阴极板；物料传送装置；布料装置以及卸料装置。与此类似的方案旨在通过直流电带动液体流动的方式实现污泥脱水。但是该方案也存在着值得改进的缺陷。污泥在上下极板之间进行压滤的时候，由于污泥的含水量高，受压后随即变形，向四周延伸，大量从上下极板之间溢出。为了解决污泥溢出的问题，有的改进方案在上下极板的间隙的两侧方安装弹性胶条，对污泥进行侧向的密封。然而在实际应用中，一是污泥仍然可以从上下极板两端方向溢出，二是由于存在弹性胶条的厚度，上下极板之间的最小间隙受到限制，当水份从污泥中排出，污泥的厚度显著变薄至弹性胶条厚度以下时，上下极板的压力就无法传递至污泥上，电渗透也随之失效。

技术实现要素：

针对上述现有方案存在的技术问题，本发明旨在提供一种密封式平板压榨脱水机，可以避免物料在压榨时被挤出压榨空间，提升压榨脱水效果。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种密封式平板压榨脱水机，包括机架，机架的一端为进料端，另一端为出料端，还包括滤带；进料端与出料端之间设有至少一个平板脱水模块，平板脱水模块的上部包括可竖直往复运动的上压部件，下部包括固定的下托部件，下托部件的顶面上还设有密封框；上压部件的下底面和下托部件的顶面均平行与水平面；滤带循环转动，其中位于进料端和出料端之间的部分位于上压部件和密封框之间；上压部件的运动方向与密封框的位置对应；待处理物料由进料端进入，铺设于密封框位置对应的滤带的上表面，上压部件向下运动，与密封框构成密封空间，对该密封空间范围的物料实施物理挤压，物料脱水后，由滤带将已脱水物料带至出料端实施出料。

在本技术方案中，为脱水机设计了一个滤带，滤带在动力作用下依次经过各个辊体，形成一个往复循环，其中位于进料端与出料端之间的一段，是用来承载物料的，构成了压榨区间，待处理物料的压榨和电渗透工作就在该区间内完成。实现压榨动作的是平板脱水模块，可以是一个，如有必要也可以是串联起来的多个。平板脱水模块包括上下两个部分，上部分主要是上压部件，可以在动力控制下上下运动，下部分包括上压部件，阴极板上设有密封框，上压部件的位置与密封框的位置适配。上压部件的下底面和下托部件的顶面隔着滤带和密封框彼此平行。当待处理物料由进料端进入，并平摊在滤带上，滤带向出料端运动，将物料带至密封框上方时，上压部件向下运动，隔着滤带挤压物料，受压的物料向外摊开，面积变大，厚度变薄，但受密封框的外框的限制，无法继续变薄，就可以始终承受来自阳极板的压力，始终处于压榨脱水状态，而不是一受到压力就被挤出压榨区间。脱水完毕，阳极板升起后，滤带承载着已脱水物料向出料端运动，在出料端完成出料。一般的，进料端可以配置进料装置，例如保持供料平衡的进料机、可使物料相对均匀的摊开在滤带上的刮料板等；出料端可以配置出料装置，例如处于静止位置的卸料刮刀，滤带运转至出料端后，已脱水物料触及出料刮刀而被从滤带上分离出来后，滤带向下返回；滤带以滤带驱动装置为驱动，核心部件可以是一个或多个动力辊；阳极板的上下往复运动可以由气缸或者油缸控制；整个设备的动力设备和直流电电源均可由PLC控制器进行控制。平板脱水模块可以在数量上进行扩展，配合必要长度的滤带，可以满足不同物料的不同电渗透压榨脱水要求。

作为优选，还设有直流电源；所述上压部件的底面固定有阳极板，阳极板的两侧间隔均匀的以导体连接直流电源的阳极；所述下托部件的顶面固定有阴极板，阴极板的两侧间隔均匀的以导体连接直流电源的阴极；当上压部件下压贴合密封框内的物料时，直流电源接通，电流由阳极板经过物料流入阴极板，对物料同步实施电渗透脱水。密封框不但可以适用在普通的通过力学进行压榨的平板脱水设备上，同样可以适用在电渗透脱水设备上。当阳极板下压接触待处理物料时，物料不再从阳极板和阴极板之间被挤出，而是继续保留在密封框、阳极板和阴极板之间的密封空间内，物料的上表面隔着滤带紧贴阳极板，下表面紧贴阴极板，直流电从阳极板经过物料流向阴极板，进行电渗透脱水。

作为优选，所述密封框的材质为刚性的绝缘材料。使用绝缘材料，避免了电流直接从阳极板经密封框流至阴极板，刚性材质使密封框自身不会被下压力压缩变形，从而影响密封空间的体积。

作为优选，所述密封框高出排液槽板的高度不低于30mm。限定密封框高出排液槽板的高度，使每次压榨时密封框内的物料的压榨后体积得到了限制。如果高度设置过高，可能导致压榨不充分，脱水效果未能满足要求；高度设置过低，单次压榨动作完成的脱水工作量太小，影响作业效率。

作为优选，所述密封框连接有竖直方向可压缩的弹性件，平板脱水模块的下部对应的设有导向方向为竖直方向的导向机构；当上压部件触及待处理物料时，随着待处理物料所含水份被挤压排出，厚度变薄，密封框可随导向机构的导向方向向下运动，并始终保持上压部件对待处理物料施加压力。本技术方案为密封框设计了受压后可在竖直方向上伸缩的结构。当上压部件下压物料时，物料会在密封框的范围内变薄，但当物料含水量较高时，物料厚度不高于密封框边框的高度，上压部件的下底面仅能触及到密封框的边框，无法对边框内的物料施加足够的压力。在应用了本方案后，当上压部件下压时，首先会将物料在密封框范围内摊开；当上压部件继续下压，下底面触及密封框的外框时，密封框会克服弹性件的弹力逐渐向下运动，在此过程中上压部件与下托部件的顶面之间的距离会越来越小，而位于此位置的物料无法位移，会受到越来越大的压力，实现充分脱水；最后，达到脱水要求后，上压部件上升，密封槽带动滤带向上回弹至原始位置。其中使用的弹性件可以是钢弹簧或者空气弹簧，导向机构可以导向柱，也可以是竖直设置的键槽配合结构等，可以是与弹簧组合在一起的，也可以是独立设置的。

作为优选，所述密封框的外框架的水平投影位于下托部件的水平投影外侧。这样能防止上压部件下压时中间部分因重力而下坠无法接触上压部件的下底面，从而保持压榨脱水面积最大化。

作为优选，以所述密封框的外框架的水平投影与下托部件的水平投影之间的距离为X，以密封框高出下托部件顶面的高度为Y，有1.2Y≥X≥0.8Y。密封框的外框架的水平投影与下托部件的水平投影之间的距离应该适度，过大就会导致密封框内靠近四周的污泥无法受到下方下托部件顶面的支撑，过小会导致滤带和密封框外框架在每一次压榨动作时摩擦较大导致影响滤带的使用寿命。综合考虑，该距离设置在密封框高出下托部件顶面的高度值的0.8倍至1.2倍之间为宜，待处理物料的含水率越高，该取值越小。

综上所述，本发明的有益效果是：可以将高含水量的待处理物料封闭起来进行加压，消除了被挤出压力区的现象，大幅提升了脱水效果。

附图说明

图1是本发明的结构示意图，直流电源及连接电路未示于图中。

图2是图1的A-A剖视图。

图3是平板脱水模块的结构示意图。

图4是密封框应用在平板脱水模块上的配合关系图。

图5是密封框的俯视图。

图6是真空抽吸系统和清洗系统的示意图。

其中：1机架、2进料机、3动力辊、4密封框、5辊体、6滤带、7滤带驱动电机、8卸料刮刀、9清洗系统、10真空抽吸系统、14油缸、15加压板、16绝缘板、17阳极板、18阴极板、19排液槽板、20承压箱体、21尼龙板条、22弹簧、23导向柱、24固定板、25真空泵、26自动排液罐、27气动阀、28真空支管、29集液总管、30清洗水泵、31清洗水管、32真空箱。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明做进一步的描述。

如图1、图2、图3所示，为一种密封式平板压榨脱水机。该脱水机包括固定在地面的机架1，机架的右侧端为进料端，左侧端为出料端，进料端安装有进料机2，出料端安装有卸料刮刀9。机架上安装有滤带6，滤带由若干个辊体5撑起，滤带驱动电机8带动动力辊3转动，带动滤带形成逆时针转动的循环圈。滤带从进料机至卸料刮刀之间的一段构成压榨区间。在该区间内安装有至少一个平板脱水模块，本例为两个串联在一起。平板脱水模块包括上下两部分：上部为上压部件，包括由上至下依次叠合的加压板15、绝缘板16和阳极板17；阳极板的两端向上弯折，弯折部通过螺栓可拆卸的固定在绝缘板的相对位置，加压板被安装在固定于机架上方的油缸14上，阳极板的底面为水平面；下部分包括由上至下依次叠合的阴极板、绝缘的排液槽板19和承压箱体20，阴极板的两侧向上弯折，弯折部通过螺栓可拆卸的固定在排液槽板的相对位置。极板的两侧间隔均匀的以紫铜带连接直流电源的阳极；阴极板的两侧间隔均匀的以紫铜带连接直流电源的阴极。本例中，阳极平板采用贵重金属材质，和污泥接触的下底面烧结有耐电蚀的导电涂层；阴极板材质为316不锈钢。

如图5所示，密封框为矩形，外框架为尼龙板条21。如图3、图4所示，密封框位于阴极板的上方，滤带的下方，其高度高于阴极板上表面不低于30mm，本例为高于阴极板上表面35mm。外框架的四个侧边外侧壁上均固定有上下方向的导向机构，本例使用的是导向柱23，导向柱的下端固定有固定板24，承压箱体的侧壁上固定有定位板，导向柱穿过定位板，在定位板和导向柱的上端固定点之间抵接有弹簧22。密封框的外框架的水平投影位于下托部件的水平投影外侧，两者间的距离为35mm。

如图6所示，并结合图1所示，本脱水机还设计有真空抽吸系统10和清洗系统9。排液槽板上均布有排液用的沟槽和通孔，这些沟槽和通孔分别连接真空支管25，再汇集至集液总管26，集液总管的出口连接自动排液罐23的进口，自动排液罐的抽气端连接真空泵25，而阴极板上均布有若干供压榨滤液排出的通孔，这些通孔与排液槽板上的沟槽和通孔连通，用来将压榨产生的滤液排至自动排液罐。清洗系统安装在机架的下方，清洗水泵30连接清洗水管31，滤带紧贴真空箱32上平面运转，清洗水管安装在滤带上方，喷头垂直于滤带的平面，真空箱下端通过真空抽吸系统连接真空泵，真空箱的上端开口正对喷头的喷淋方向。真空泵的出气端还能将压缩空气送入清洗液中，由水泵将混有压缩空气的清洗液泵送至喷头进行喷淋。在真空抽吸系统中，为了保证真空效果，在管路中设置有多个气动阀27。

本例的密封式平板压榨脱水机，其工作状态是：首先由机器右侧的进料机分别将两份适量的待处理污泥送至滤带上，滤带带动污泥向左运动，使两份污泥分别对应一个密封框的位置，此时上方的阳极板在油缸推动下向下压，阳极板的下底面首先接触污泥堆的峰顶，污泥受力后逐渐在密封框的范围内向周围摊开，厚度也逐渐变薄，部分水份开始溢出。然后，阳极板的下底面接触密封框的外框架，使密封框整体克服弹簧向下移动，而位于密封框和阳极板的下底面之间的污泥受到下方排液槽板的支撑，无法向下位移，因此受到上方越来越大的挤压力，自身厚度越来越薄，大量的水份被挤出。于此同时，直流电源开始供电，直流电由上方的阳极板穿过密封框内的污泥流向下方的阴极板，对污泥实施电渗透脱水，直至满足脱水要求。然后油缸推动阳极板上升复位，电路切断，电渗透结束，弹簧也推动密封框整体上升复位，滤带承载着两份已完成脱水的污泥继续向左运动，至最左端时，卸料刮刀依次与两份已脱水污泥接触，将污泥与滤带分离，滤带向下向右循环运转，对污泥的压榨脱水步骤完成。

在对污泥的压榨脱水步骤中，有大量的水份携带少量的污泥颗粒以悬浮液的形态被挤出，这些悬浮液通过阴极板上的通孔、排液槽板上布设的排液槽、孔等进入真空支管，再汇集至集液总管，并通过真空吸力被吸入自动排液罐，最终实现妥善处理和排放。

在对污泥的压榨脱水步骤中，滤带在与污泥分离后，会沾有少量的污泥颗粒，随着作业的持续，这些颗粒越来越多，堵塞滤带上的滤孔，会影响设备的作业效率。清洗水泵开启后供水，真空泵开启后供压缩空气，水汽混合体从喷头喷出，对滤带进行喷淋清洗，冲去这些污泥颗粒，保持滤孔的通畅。冲下的残液被真空箱的开口吸走，送入自动排液罐处理。

本例的密封式平板压榨脱水机，在传统电渗透脱水设备上进行了大量的优化，能更高效的实现电渗透压榨脱水，使用了密封框可以提高压榨脱水的效率，使用了真空抽吸系统可以收集滤液，使用了清洗系统可以对滤带进行冲洗。在设备的控制上，可以将各个子设备的动力控制系统集成在PLC控制柜上，实现操作者的便捷操控。

本例的密封式平板压榨脱水机，使用了两个平板脱水模块。如非必要，也可以仅使用一个平板脱水模块；如有应用需求，平板脱水模块也可以在数量上进行扩展，彼此串联起来，配合必要长度的滤带，可以满足不同物料的不同压榨脱水要求。在使用串联的多个平板脱水模块时，还可以通过编程控制，使同一份待处理物料在依次行进至不同的平板脱水模块内时，由浅至深进行梯度脱水，以实现设备的高速运转，提高整体处理效果。