用于污水處理的平板式磁分離設(shè)備機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

□ 劉佳斌 □ 田廣奪 □ 梁澤楠 □ 李 東 □ 李海龍

北京強(qiáng)度環(huán)境研究所 北京 100076

1 設(shè)計(jì)背景

在諸多環(huán)境保護(hù)工作中,污水處理是一個(gè)極為重要的環(huán)節(jié)。為使污水中的有害、有毒物質(zhì)得到有效處理,需要對(duì)污水處理過程中產(chǎn)生的污泥和凈水進(jìn)行分離,避免造成再次污染[1]。

磁分離是污水處理工作中將污泥和凈水分離常用的物理方法,主要利用磁力效應(yīng),對(duì)廢水施加磁場(chǎng),使廢水中的磁性顆粒磁化、凝聚,形成易于分離的絮凝體,即污泥,然后直接分離除去。對(duì)于非磁性顆粒,通過投加磁性絮凝劑,使顆粒變?yōu)閹Т判缘男跄w,實(shí)現(xiàn)分離[2-4]。

現(xiàn)有的磁分離設(shè)備由多個(gè)磁盤及泥水分離槽構(gòu)成,在磁場(chǎng)的作用下添加絮凝劑,達(dá)到固液分離的目的。現(xiàn)有的磁分離設(shè)備存在刮渣機(jī)構(gòu)不易維修,磁盤加工及裝配較復(fù)雜,兜泥條使用壽命較短需要經(jīng)常更換,工藝性較差等問題。

針對(duì)以上問題,研制一種應(yīng)用于污水處理的高效率、強(qiáng)處理能力、高自動(dòng)化程度、易于維修的磁分離設(shè)備,成為目前亟需完成的任務(wù)。

筆者對(duì)用于污水處理的平板式磁分離設(shè)備的機(jī)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)。

2 設(shè)備工作原理

平板式磁分離設(shè)備基于磁分離技術(shù)處理污水,主要利用污染物的凝聚性和對(duì)污染物的加種性實(shí)現(xiàn)分離。凝聚性具體指具有鐵磁性或順磁性的污染物在磁場(chǎng)作用下凝聚為表面直徑增大的顆粒,然后實(shí)現(xiàn)除去。加種性具體指借助外加磁性絮凝劑以增強(qiáng)弱順磁性,或使非磁性污染物產(chǎn)生磁性,進(jìn)而便于用磁分離技術(shù)除去。

平板式磁分離設(shè)備在污水污泥混合液中加入鐵礦粉作為絮凝劑,使含泥污水中的絮凝狀濃縮性污泥顆粒與絮凝劑充分混合,在污水污泥周圍建立高能磁場(chǎng),通過磁場(chǎng)吸附作用使污泥更快更好地被吸附至專用接收裝置。當(dāng)含泥污水流出磁場(chǎng)時(shí),水中絮凝團(tuán)已蕩然無存,只剩下清澈干凈的清水。

平板式磁分離設(shè)備的結(jié)構(gòu)如圖1所示,包括入水槽機(jī)構(gòu)、磁分離主體機(jī)構(gòu)、出水槽機(jī)構(gòu)。平板式磁分離設(shè)備的工作流程如圖2所示。

▲圖1 平板式磁分離設(shè)備結(jié)構(gòu)

▲圖2 平板式磁分離設(shè)備工作流程

3 設(shè)備主要機(jī)構(gòu)

3.1 入水槽機(jī)構(gòu)

入水槽機(jī)構(gòu)如圖3所示,主要包括A氣缸、閘門、A氣缸閘門連接板、A氣缸安裝座、橫梁、污水入口、入水導(dǎo)向槽。

▲圖3 入水槽機(jī)構(gòu)

A氣缸帶動(dòng)閘門豎直上下移動(dòng),可間歇性地為平板式磁分離設(shè)備提供待處理污水。當(dāng)A氣缸的活塞桿伸出時(shí),閘門向下運(yùn)動(dòng),此時(shí)閘門關(guān)閉,污水停止進(jìn)入平板式磁分離設(shè)備。當(dāng)A氣缸的活塞桿縮回時(shí),閘門向上運(yùn)動(dòng),此時(shí)閘門打開,污水進(jìn)入平板式磁分離設(shè)備。

3.2 磁分離主體機(jī)構(gòu)

磁分離主體機(jī)構(gòu)如圖4所示,主要包括磁板組件、磁分離槽機(jī)構(gòu)、刮泥機(jī)構(gòu)[5-6]。

▲圖4 磁分離主體機(jī)構(gòu)

磁板組件安裝在磁分離槽機(jī)構(gòu)下方,刮泥機(jī)構(gòu)安裝在磁分離槽機(jī)構(gòu)上方。當(dāng)磁板組件與磁分離槽機(jī)構(gòu)的距離最小時(shí),磁分離槽機(jī)構(gòu)與磁板組件間的磁力最大,刮泥機(jī)構(gòu)不動(dòng)作。在這一狀態(tài)下,磁分離槽機(jī)構(gòu)表面吸附帶絮凝劑的絮凝體,凈水沿磁分離槽機(jī)構(gòu)流出。當(dāng)磁板組件與磁分離槽機(jī)構(gòu)的距離最大時(shí),磁分離槽機(jī)構(gòu)與磁板組件間的磁力最小,刮泥機(jī)構(gòu)沿磁分離槽機(jī)構(gòu)上表面動(dòng)作,將帶絮凝劑的絮凝體刮除。

磁板組件如圖5所示,主要包括磁板支架、磁板、不銹鋼蒙皮、磁板支撐角鐵、隔板。

▲圖5 磁板組件

磁板支架用于支撐磁板,由矩形邊框和橫縱加強(qiáng)筋構(gòu)成。磁板共有九塊,用于安裝矩形磁塊。每塊磁板含有83個(gè)矩形磁塊,磁板可以通過磁力吸引帶絮凝劑的絮凝體。不銹鋼蒙皮安裝在磁板上端,用于保護(hù)矩形磁塊不受磨損。磁板支撐角鐵用于支撐磁板支架,上端和下端分別與磁板支架、磁分離主體機(jī)構(gòu)下機(jī)架相固連。隔板安裝在磁板支架右側(cè)位置,具有限制水流流速和減小水流沖擊力的作用。

磁分離槽機(jī)構(gòu)如圖6所示,主要包括磁分離槽、B氣缸、導(dǎo)向滑塊、配重鉛塊、導(dǎo)向輪、鏈條、鏈輪、升降底托、磁分離槽支撐板。

▲圖6 磁分離槽機(jī)構(gòu)

磁分離槽采用不銹鋼鋼板,基于磁板的磁力,磁分離槽上表面能夠吸附污水中帶絮凝劑的絮凝體。B氣缸共有兩個(gè),可帶動(dòng)升降底托在豎直方向上下移動(dòng)。導(dǎo)向滑塊為U形件,共有四個(gè)。配重鉛塊有四個(gè),起配重作用,防止兩個(gè)B氣缸的頂升力不足。導(dǎo)向輪有四個(gè),可以在導(dǎo)向滑塊的U形口上下滑動(dòng)。鏈輪有四個(gè),安裝在導(dǎo)向滑塊的左上端,用于支撐鏈條。鏈條一端與配重鉛塊固連,另一端與導(dǎo)向輪固連。磁分離槽支撐板有六個(gè),上端與磁分離槽固連,下端與升降底托固連。

刮泥機(jī)構(gòu)如圖7所示,主要包括刮泥組件、滑塊、刮泥組件安裝板、導(dǎo)軌、同步齒形帶、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、帶輪。

▲圖7 刮泥機(jī)構(gòu)

滑塊安裝在導(dǎo)軌上,可以沿導(dǎo)軌水平移動(dòng)。刮泥組件安裝板安裝在滑塊上,用于安裝刮泥組件。同步齒形帶安裝在刮泥組件安裝板上,帶輪由驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng),可帶動(dòng)同步齒形帶水平移動(dòng),進(jìn)而帶動(dòng)刮泥組件水平移動(dòng)。

刮泥組件如圖8所示,包括尼龍刮泥板、刮板固定板、彈簧、直線軸承、導(dǎo)桿、支撐橫梁。

尼龍刮泥板將帶絮凝劑的絮凝體刮至出水槽機(jī)構(gòu)。刮板固定板用于安裝尼龍刮泥板。彈簧安裝在導(dǎo)桿上,起緩沖作用。直線軸承安裝在支撐橫梁上。導(dǎo)桿下端安裝在刮板固定板上,由上至下依次穿過直線軸承、支撐橫梁、彈簧,并且可以在直線軸承中間孔中豎直上下移動(dòng)。支撐橫梁安裝在刮泥組件安裝板上,起支撐作用。

▲圖8 刮泥組件

3.3 出水槽機(jī)構(gòu)

出水槽機(jī)構(gòu)如圖9所示,主要包括清水出口、出水槽、刮泥氣缸、污泥槽、刮泥氣缸安裝座、C氣缸、C氣缸連接板、刮泥板安裝塊、刮泥板、活動(dòng)導(dǎo)向板、污泥排出口。

▲圖9 出水槽機(jī)構(gòu)

清水出口為清水的排出口。出水槽用于盛放清水。污泥排出口為帶絮凝劑絮凝體的排出口。刮泥氣缸安裝在刮泥氣缸安裝座下端,可以帶動(dòng)刮泥板左右移動(dòng)。污泥槽用于盛放由磁分離主體機(jī)構(gòu)刮出的帶絮凝劑絮凝體。刮泥氣缸安裝座上端固定在出水槽機(jī)構(gòu)下機(jī)架上,下端與刮泥氣缸相連。C氣缸安裝在出水槽右側(cè),用于推動(dòng)C氣缸連接板前后移動(dòng),進(jìn)而帶動(dòng)活動(dòng)導(dǎo)向板前后移動(dòng)。刮泥板安裝塊上端安裝在刮泥氣缸滑塊上,下端安裝在刮泥板上。活動(dòng)導(dǎo)向板安裝在C氣缸連接板下端,起收集污泥的作用,將污泥收集至污泥槽中,而非出水槽中。通過清水出口、出水槽、污泥排出口、刮泥氣缸、污泥槽、刮泥氣缸安裝座、C氣缸、C氣缸連接板、刮泥板安裝塊、刮泥板、活動(dòng)導(dǎo)向板的組合動(dòng)作,出水槽機(jī)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)清水與帶絮凝劑絮凝體的分離,清水由清水出口排出,帶絮凝劑的絮凝體由污泥排出口排出。

4 結(jié)束語

用于污水處理的平板式磁分離設(shè)備具有原理清晰、效率高、處理能力強(qiáng)、自動(dòng)化程度高、易于維修等優(yōu)點(diǎn),能夠有效解決現(xiàn)有磁分離設(shè)備中刮渣機(jī)構(gòu)不易維修,磁盤加工及裝配較復(fù)雜,兜泥條使用壽命較短需要經(jīng)常更換,工藝性較差等問題。