□ 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),對廢水施加磁場,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,在磁場的作用下添加絮凝劑,達(dá)到固液分離的目的?，F(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,通過磁場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?；顒?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。