CN113912180B - 一种自升降三相分离器及浮动气柜一体化装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及废水处理技术领域，公开了一种自升降三相分离器及浮动气柜一体化装置，其技术方案要点是包括外塔体、内塔体和连接组件，外塔体底部设置有用于进水的进水系统，内塔体位于外塔体内，内塔体设置有沼气腔，内塔体和外塔体之间形成有沉降区，本发明中内塔体可以移动，形成了一个浮动的气柜，相较于传统的固定式气柜，沼气柜的体积是变化的，沼气的压力是恒定的，沼气压力较低的情况下，内塔体是稳定的，沼气柜的容积随着沼气压力的增大而增加。本发明巧妙地将三相分离器和沼气柜结合起来，二合一的设计，节省了占地面积，节省了分开建造沼气柜的投资。
Description
技术领域
本发明涉及废水处理技术领域，更具体的说是涉及一种自升降三相分离器及浮动气柜一体化装置。
背景技术
在污水处理工程中，厌氧反应器是广泛使用的设备，其中厌氧反应器的三相分离器是最核心的装置，三相分离器设计是否合理，是厌氧反应器能维持高浓度厌氧颗粒污泥的关键。同时厌氧反应器产生的沼气如何处理也是行业的一大难点，在沼气处理前必须要有沼气储存设施，保证后续沼气处理设备的稳定运行。沼气柜(或沼气包)的平面布置有严格的规范要求，需要有足够的消防间距，而在实际生产中，往往面临着消防间距不够的困境。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种自升降三相分离器及浮动气柜一体化装置，用于克服现有技术中的上述缺陷。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种自升降三相分离器及浮动气柜一体化装置，包括外塔体、内塔体和连接组件，所述外塔体底部设置有用于进污水的进水系统，所述内塔体位于所述外塔体内，所述内塔体设置有沼气腔，所述内塔体和所述外塔体之间形成有沉降区，所述外塔体内侧设置有向下倾斜的挡气板，所述挡气板与所述内塔体之间形成有与所述沉降区相通的出入间隙，所述挡气板用于阻挡气体进入所述沉降区，所述内塔体顶部固定安装有顶盖，所述外塔体上安装有一端与外界相通另一端伸入所述沼气腔的沼气管，所述外塔体上安装有一端与外界相通另一端与所述沉降区连通的排水管；
连接组件，所述连接组件包括中心支柱、中心套管，所述中心支柱垂直安装于所述外塔体底部，所述中心套管滑动套设于所述中心支柱上，所述顶盖与所述中心套管固定连接，以使所述内塔体能够沿所述中心支柱长度方向滑动。
作为本发明的进一步改进，所述连接组件还包括支柱上法兰、支柱下法兰、套管上法兰、套管下法兰，所述支柱上法兰和所述支柱下法兰均安装于所述中心支柱上，所述中心套管贯穿所述顶盖，所述套管上法兰和所述套管下法兰分别安装于所述中心套管的顶部和底部，所述套管上法兰与所述套管下法兰位于所述支柱上法兰与所述支柱下法兰之间。
作为本发明的进一步改进，所述顶盖顶部设置有稳定机构，所述稳定机构包括大转圈、小转圈若干配重件，所述大转圈和所述小转圈均安装于所述顶盖顶部，且所述大转圈与所述小转圈轴心相重合，所述大转圈上环形阵列设置有若干第一电机，若干所述第一电机输出端安装有丝杠，所述丝杠远离所述第一电机的一端与所述小转圈转动连接，若干所述配重件一一安装于所述丝杠上，以使驱动所述配重件移动调整所述顶盖的重心。
作为本发明的进一步改进，所述大转圈和所述小转圈均安装于所述顶盖顶部，所述大转圈和所述小转圈均转动安装于所述顶盖顶部，所述稳定机构还包括驱动组件，所述驱动组件用于驱动所述大转圈和所述小转圈转动。
作为本发明的进一步改进，所述配重件包括配重块和轮子，所述配重块与所述丝杠之间螺纹连接，所述轮子安装于所述配重块上且与所述顶盖之间滑动连接。
作为本发明的进一步改进，所述配重块内置有与所述配重块滑动安装的套杆，所述配重块通过所述套杆与所述丝杠螺纹连接，所述套杆的两端设置有第一插块和第二插块，所述配重块底部滑动安装有安装杆，所述安装杆与所述配重块之间连接有弹簧，所述弹簧提供驱动所述安装杆朝向所述顶盖移动的弹力，所述安装杆朝向所述顶盖的一侧伸出所述配重块，且所述安装杆朝向所述顶盖的一侧安装有毛刷，所述毛刷上设置有能够与所述第二插块插接的插孔，当所述套杆朝向所述大转圈移动时，所述第一插块与所述配重块插接，所述第二插块脱离所述安装杆，以使所述弹簧复位驱动所述安装杆带动所述毛刷与所述顶盖抵接，当所述套杆朝向所述小转圈移动时，所述第一插块脱离所述配重块，所述第二插块插入所述安装杆中，以使带动所述安装杆和所述毛刷向上移动且与所述顶盖脱离抵接。
作为本发明的进一步改进，所述第二插块的插入端呈梯形设置。
作为本发明的进一步改进，所述顶盖与所述外塔体之间连接有若干拉簧。
作为本发明的进一步改进，所述顶盖安装有自动泄压管，所述自动泄压管的一端与外界相通，所述自动泄压管另一端伸入所述沼气腔底部。
作为本发明的进一步改进，所述自动泄压管的泄压压力为15kPa。
本发明的有益效果：本发明中内塔体可以移动的特性形成了一个浮动的气柜，相较于传统的固定式气柜，沼气柜的体积是变化的，沼气的压力是恒定的，沼气压力较低的情况下，内塔体是稳定的，沼气柜的容积随着沼气压力的增大而增加。同时本发明巧妙地将三相分离器和沼气柜结合起来，二合一的设计，节省了占地面积，节省了分开建造沼气柜的投资。
附图说明
图1是本发明的主视结构示意图；
图2是中心套管和中心支柱的局部安装示意图；
图3是图1中A处的局部放大图；
图4是图3中A处的局部放大图；
图5是图1中顶盖的俯视图。
附图标记：11、外塔体；12、内塔体；13、顶盖；14、沉降区；15、挡气板；16、出入间隙；17、沼气管；18、排水管；181、围坝；19、沼气腔；2、连接组件；21、中心支柱；22、支柱下法兰；23、套管下法兰；24、中心套管；25、套管上法兰；26、支柱上法兰；27、强筋板；3、稳定机构；31、大转圈；32、小转圈；33、第一电机；34、丝杠；4、驱动组件；41、齿圈；42、第二电机；43、链条；44、齿轮；45、链轮；46、转轴；5、配重件；51、配重块；52、弹簧；53、第二插块；54、安装杆；55、毛刷；56、轮子；57、第一插块；58、套杆；6、拉簧；7、自动泄压管；8、通气管。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明进一步详细说明。其中相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“底面”和“顶面”、“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。
参照图1-3所示，本实施例的一种自升降三相分离器及浮动气柜一体化装置，包括外塔体11、内塔体12和连接组件2，外塔体11底部设置有用于进污水的进水系统，通常来说，会进水系统的进污水口处设置有泵系统，通过泵系统可以向污水口进行送泥或出泥的工作，内塔体12位于外塔体11内，内塔体12设置有沼气腔19，内塔体12和外塔体11之间形成有沉降区14，外塔体11内侧设置有向下倾斜的挡气板15，挡气板15与内塔体12之间形成有与沉降区相通的出入间隙16，挡气板15用于阻挡气体进入沉降区，这样在泥液从污水口进入到外塔体11后，产生的沼气会进入到沼气腔19中，泥液会因为沼气腔19中的气压原因，大部分进入到沉降区14的泥液进行沉降，内塔体12顶部固定安装有顶盖13，外塔体11上安装有一端与外界相通另一端伸入沼气腔19的沼气管17，沼气管17用于将泥液产生的沼气进行收集，外塔体11上安装有一端与外界相通另一端与沉降区14连通的排水管18，通常来说，排水管18是水平安装于外塔体11较为上侧的位置，这样可以防止泥液中污泥部分从排水管18排出，同时外塔体11内侧还安装有一圈围坝181，从而进一步防止污泥进入到排水管18中，排水管18的作用是将沉淀后的泥液中清水部分进行排出，在清水和沼气分离排出后，污泥可以通过出入间隙16重新滑落到污水口处，在通过泵系统进行抽取，这样就完成了三相分离的工作；
连接组件2，连接组件2包括中心支柱21、中心套管24，中心支柱21垂直安装于外塔体11底部，中心套管24滑动套设于中心支柱21上，顶盖13与中心套管24固定连接，以使内塔体12能够沿中心支柱21长度方向滑动，内塔体12可以移动的特性形成了一个浮动的气柜，相较于传统的固定式气柜沼气柜的体积是变化的，沼气的压力是恒定的，沼气压力较低的情况下，内塔体是稳定的，沼气柜的容积随着沼气压力的增大而增加。同时本发明巧妙地将三相分离器和沼气柜结合起来，二合一的设计，节省了占地面积，节省了分开建造沼气柜的投资。
具体的，中心套管24采用304不锈钢材质制作，耐腐蚀，使用寿命长。
具体的，套管上法兰25和套管下法兰23均与中心套管24之间连接若干垂直设置的强筋板27。
具体的，支柱上法兰26和支柱下法兰22均与中心支柱21之间连接若干垂直设置的强筋板27。
具体的，外塔体11和内塔体12均呈圆柱性设置，而外塔体11顶部可以是开口设置的，因此挡气板15也是环形绕设在外塔体11上的。
具体的，挡气板15远离外塔体11的一端与内塔体12轴心之间的距离小于内塔体12底部边缘处与内塔体12轴心之间的距离，这样设置的好处是，沼气在运动的过程中，因为密度比较小，进入沼气腔19时，是在垂直方向上移动的，而这样设置的后的挡气板15，挡气板15恰好能够在垂直路径上将出入间隙16遮挡，绝大部分沼气不会进入到沉降区14。
进一步的，因为挡气板15是倾斜设置的，因此挡气板15和外塔体11之间形成的夹角非常容易聚集沼气，因此在挡气板15上设置若干杆个通气管8道，通气管8的一端伸入挡气板15与外塔体11之间的夹角处，通气管8的另一端伸入沼气腔19中。
具体的，顶盖13内含有现浇混泥土和钢渣等具有一定重量的物体，因此需要一定气压才会推动内塔体12和顶盖13向上移动。
进一步的，内塔体12升降所需的压强为10kPa。
参照图1-2所示，连接组件2还包括支柱上法兰26、支柱下法兰22、套管上法兰25、套管下法兰23，支柱上法兰26和支柱下法兰22均安装于中心支柱21上，中心套管24贯穿顶盖13，套管上法兰25和套管下法兰23分别安装于中心套管24的顶部和底部，套管上法兰25与套管下法兰23位于支柱上法兰26与支柱下法兰22之间，这样设置的用途是形成一个内塔体12升降的间距，通过支柱上法兰26限定套管上法兰25的移动，通过支柱下法兰22限定套管下法兰23的移动，从而有效的防止内塔体12脱离中心支柱21的情况。。
参照图1-3所示，顶盖13顶部设置有稳定机构3，稳定机构3包括大转圈31、小转圈32若干配重件5，大转圈31和小转圈32均安装于顶盖13顶部，且大转圈31与小转圈32轴心相重合，大转圈31上环形阵列设置有若干第一电机33，若干第一电机33输出端安装有丝杠34，丝杠34远离第一电机33的一端与小转圈32转动连接，若干配重件5一一安装于丝杠34上，以使驱动配重件5移动调整顶盖13的重心，在本发明实际使用的过程中，首先顶盖13通常是浇灌制成的，其重心很难保证是与中心支柱21轴心是重合的，因此需要在使用的过程中通过设置一些配重件5来调整顶盖13和内塔体12的重心。而对于外塔体11和内塔体12通常是室外使用的，会遭遇一些大风暴雨等恶劣天气，顶盖13顶部也会堆积一些垃圾。因此在使用的过程中，经常需要对顶盖13的重心进行调节，而若干配重件5和若干丝杠34的设置，可以调整配重件5在顶盖13的位置达到重心的调整的需求，同时多个配重件5和多个丝杠34可以在不同方向上配合调整顶盖13的重心。
参照图1和图5所示，大转圈31和小转圈32均安装于顶盖13顶部，大转圈31和小转圈32均转动安装于顶盖13顶部，稳定机构3还包括驱动组件4，驱动组件4用于驱动大转圈31和小转圈32转动，多个丝杠34和配重件5的设置也很难达成对顶盖13重心的完美调节，因此设置驱动组件4驱动大小转圈32的转动，可以使得配重件5到达顶盖13任意位置。
具体的，驱动组件4包括设置于顶盖13的第二电机42，第二电机42的输出端垂直设置且安装有齿轮44，小转圈32顶部设置有齿圈41，齿圈41内部设置有齿，齿圈41与齿轮44啮合，这样设置后可以不影响中心支柱21的安装的同时，驱动大小两个转圈的转动。
进一步的，顶盖13顶部还转动安装有转轴46，转轴46顶部与第二电机42顶部均设置有型号相同的齿轮44，电机输出端与转轴46上还安装有直径相同的链轮45，并且通过链条43将两个链轮45连接，这样设置的好处是，驱动齿圈41转动更为稳定，同时要保证的是链轮45的直径要大于套管上法兰25的直径，这样链条43不会影响套管上法兰25和支柱上法兰26之间的抵接。
进一步的，齿轮44的直径要小于齿圈41的直径，从而驱动组件4还可以充当减速器的用途。
参照图4所示，配重件5包括配重块51和轮子56，配重块51与丝杠34之间螺纹连接，轮子56安装于配重块51上且与顶盖13之间滑动连接，通过轮子56的设置，可以方便配重块51在顶盖13上的移动。
进一步，轮子56可以采用万向轮，从而适应大转圈31与小转圈32在转动的过程中，轮子56可以超转动的方向移动。
参照图4所示，配重块51内置有与配重块51滑动安装的套杆58，配重块51通过套杆58与丝杠34螺纹连接，套杆58的两端设置有第一插块57和第二插块53，配重块51底部滑动安装有安装杆54，安装杆54与配重块51之间连接有弹簧52，弹簧52提供驱动安装杆54朝向顶盖13移动的弹力，安装杆54朝向顶盖13的一侧伸出配重块51，且安装杆54朝向顶盖13的一侧安装有毛刷55，毛刷55上设置有能够与第二插块53插接的插孔，当套杆58朝向大转圈31移动时，第一插块57与配重块51插接，第二插块53脱离安装杆54，以使弹簧52复位驱动安装杆54带动毛刷55与顶盖13抵接，当套杆58朝向小转圈32移动时，第一插块57脱离配重块51，第二插块53插入安装杆54中，以使带动安装杆54和毛刷55向上移动且与顶盖13脱离抵接，在日常使用的过程中，顶盖13顶部会堆积一定量的垃圾，从而影响顶盖13重心，同时在遇到下雪天气时，顶盖13附着一些积雪，不仅会影响顶盖13重心的同时，还会造成整个内塔体12自身重量过重的问题，而通过配重块51上的毛刷55，可以将垃圾和积雪扫入沉降区14，然后从出入间隙16掉落到外塔体11内底部进行快速清洁。并且本发明设计了套杆58、第一插块57和第二插块53，来驱动配重块51移动的同时，还控制毛刷55的移动方向，保证毛刷55只有在向顶盖13边缘处移动时，才会与顶盖13顶部抵接，从而方便清洁，同时配合可以转动的大转圈31和小转圈32，可以对顶盖13任意一个位置均能够完成清洁。
参照图4所示，第二插块53的插入端呈梯形设置，具体的就是在第二插块53插入端脱离安装杆54时，安装杆54上的插孔顶部与第二插块53的插入端斜面的最低端对齐，这样在第二插块53插入端朝向插孔移动时，梯形的插入端的斜面会最先与插孔内顶壁抵接，因此会在插入的过程中将安装杆54向上顶起。
具体的，第二插块53的插入端只需要有一个可以将安装杆54顶起的斜面，因此第二插块53的插入端还可以呈三角形等。
参照图1所示，顶盖13与外塔体11之间连接有若干拉簧6。
具体的，拉簧6采用一段钢丝绳和一段弹簧组成，这样可以保证在间距较大的情况下，获得较为合理的弹力。
具体的，在外塔体11和顶盖13周圈各焊有8组吊耳，每组两个吊耳之间采用根钢丝绳和弹簧进行连接，其中的弹簧的型号为TH33560，其中的弹簧的弹性系数为7.37N/mm，8根拉簧6可以保持气柜的稳定、缓慢上升。
参照图1所示，顶盖13安装有自动泄压管7，自动泄压管7的一端与外界相通，自动泄压管7另一端伸入沼气腔19底部。
参照图1所示，自动泄压管7的泄压压力为15kPa，设备具有过压保护功能，当沼气压力超过15kPa时，自动泄压管7会自动排气，保持气柜的压力恒定。
工作原理：当需要处理泥液时，先通过泵系统将泥液从污水口进入到外塔体11底部，在这个过程中，泥液慢慢向上蔓延，同时也会产生大量的沼气，沼气进入到沼气腔19中通过沼气管17进行排放处理或收集处理，沼气产生通常是较快的，因此会将顶盖13和内塔体12向上顶起。若沼气产生过多使得顶盖13上升至于支柱上法兰26平齐时，沼气腔19的气压大于15kPa，此时自动泄压管会启动进行泄压。与此同时泥液通过出入间隙16进入到沉降区14中，在这个过程中，污泥与清水会分成，因此分层后，清水会从排水管18排出，当剩余的污泥即将没过围坝181时，停止加入泥液，污泥会回流至外塔体11底部，然后通过泵系统抽出。
当需要调整顶盖13的重心时，打开多个第一电机33，从而驱动配重块51移动，使得配重块51处于合适位置，使得顶盖13的重心与中心轴平齐，同时也可以通过驱动组件4调整大转圈31和小转圈32的位置，进一步对顶盖13重心调整。
以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种自升降三相分离器及浮动气柜一体化装置，其特征在于：包括外塔体(11)、内塔体(12)和连接组件(2)，所述外塔体(11)底部设置有用于进水的进水系统，所述内塔体(12)位于所述外塔体(11)内，所述内塔体(12)设置有沼气腔(19)，所述内塔体(12)和所述外塔体(11)之间形成有沉降区(14)，所述外塔体(11)内侧设置有向下倾斜的挡气板(15)，所述挡气板(15)与所述内塔体(12)之间形成有与所述沉降区(14)相通的出入间隙(16)，所述挡气板(15)用于阻挡气体进入所述沉降区(14)，所述内塔体(12)顶部固定安装有顶盖(13)，所述外塔体(11)上安装有一端与外界相通另一端伸入所述沼气腔(19)的沼气管(17)，所述外塔体(11)上安装有一端与外界相通另一端与所述沉降区(14)连通的排水管(18)；
连接组件(2)，所述连接组件(2)包括中心支柱(21)、中心套管(24)，所述中心支柱(21)垂直安装于所述外塔体(11)底部，所述中心套管(24)滑动套设于所述中心支柱(21)上，所述顶盖(13)与所述中心套管(24)固定连接，以使所述内塔体(12)能够沿所述中心支柱(21)长度方向滑动；
所述顶盖(13)顶部设置有稳定机构(3)，所述稳定机构(3)包括大转圈(31)、小转圈(32)若干配重件(5)，所述大转圈(31)和所述小转圈(32)均安装于所述顶盖(13)顶部，且所述大转圈(31)与所述小转圈(32)轴心相重合，所述大转圈(31)上环形阵列设置有若干第一电机(33)，若干所述第一电机(33)输出端安装有丝杠(34)，所述丝杠(34)远离所述第一电机(33)的一端与所述小转圈(32)转动连接，若干所述配重件(5)一一安装于所述丝杠(34)上，以使驱动所述配重件(5)移动调整所述顶盖(13)的重心；
所述配重件(5)包括配重块(51)，所述配重块(51)与所述丝杠(34)之间螺纹连接；
所述配重块(51)内置有与所述配重块(51)滑动安装的套杆(58)，所述配重块(51)通过所述套杆(58)与所述丝杠(34)螺纹连接，所述套杆(58)的两端设置有第一插块(57)和第二插块(53)，所述配重块(51)底部滑动安装有安装杆(54)，所述安装杆(54)与所述配重块(51)之间连接有弹簧(52)，所述弹簧(52)提供驱动所述安装杆(54)朝向所述顶盖(13)移动的弹力，所述安装杆(54)朝向所述顶盖(13)的一侧伸出所述配重块(51)，且所述安装杆(54)朝向所述顶盖(13)的一侧安装有毛刷(55)，所述毛刷(55)上设置有能够与所述第二插块(53)插接的插孔，当所述套杆(58)朝向所述大转圈(31)移动时，所述第一插块(57)与所述配重块(51)插接，所述第二插块(53)脱离所述安装杆(54)，以使所述弹簧(52)复位驱动所述安装杆(54)带动所述毛刷(55)与所述顶盖(13)抵接，当所述套杆(58)朝向所述小转圈(32)移动时，所述第一插块(57)脱离所述配重块(51)，所述第二插块(53)插入所述安装杆(54)中，以使带动所述安装杆(54)和所述毛刷(55)向上移动且与所述顶盖(13)脱离抵接。
2.根据权利要求1所述的一种自升降三相分离器及浮动气柜一体化装置，其特征在于：所述连接组件(2)还包括支柱上法兰(26)、支柱下法兰(22)、套管上法兰(25)、套管下法兰(23)，所述支柱上法兰(26)和所述支柱下法兰(22)均安装于所述中心支柱(21)上，所述中心套管(24)贯穿所述顶盖(13)，所述套管上法兰(25)和所述套管下法兰(23)分别安装于所述中心套管(24)的顶部和底部，所述套管上法兰(25)与所述套管下法兰(23)位于所述支柱上法兰(26)与所述支柱下法兰(22)之间。
3.根据权利要求1所述的一种自升降三相分离器及浮动气柜一体化装置，其特征在于：所述大转圈(31)和所述小转圈(32)均安装于所述顶盖(13)顶部，所述大转圈(31)和所述小转圈(32)均转动安装于所述顶盖(13)顶部，所述稳定机构(3)还包括驱动组件(4)，所述驱动组件(4)用于驱动所述大转圈(31)和所述小转圈(32)转动。
4.根据权利要求1所述的一种自升降三相分离器及浮动气柜一体化装置，其特征在于：所述配重件(5)包括轮子(56)，所述轮子(56)安装于所述配重块(51)上且与所述顶盖(13)之间滑动连接。
5.根据权利要求1所述的一种自升降三相分离器及浮动气柜一体化装置，其特征在于：所述第二插块(53)的插入端呈梯形设置。
6.根据权利要求1所述的一种自升降三相分离器及浮动气柜一体化装置，其特征在于：所述顶盖(13)与所述外塔体(11)之间连接有若干拉簧(6)。
7.根据权利要求1所述的一种自升降三相分离器及浮动气柜一体化装置，其特征在于：所述顶盖(13)安装有自动泄压管(7)，所述自动泄压管(7)的一端与外界相通，所述自动泄压管(7)另一端伸入所述沼气腔(19)底部。
8.根据权利要求7所述的一种自升降三相分离器及浮动气柜一体化装置，其特征在于：所述自动泄压管(7)的泄压压力为15kPa。
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