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帶式壓濾機結構設計對處理能力的影響

發表時間:2017-12-01

前言

隨著人們環保意識的不斷加強和我國環保政策和法規的不斷完善,各行各業汙水處理項目和工程急劇增多,各種各樣的固液分離設備也隨之不斷地應用于工程實踐。科學技術的不斷進步,新久热在线播放中文字幕、新技術、新材料不斷湧現,以及工程項目對服務設備的經濟技術、投資成本指標等要求的不斷提高,各個工程項目中所有設備的開機率和連續工作時間也都大幅度的提高,這就給在汙泥脫水領域中占有最大市場份額的帶式壓濾機提出了新的更高的要求。

我國自六十年代末開始引進應用、消化吸收國外的先進技術,同時開發擁有自主技術的同類設備。帶式壓濾機作爲汙泥脫水工藝過程中的主導設備,其對具體工藝條件的適應性和本身工作的可靠性是否能夠達到預期的設計指標、滿足工藝要求,受到了實實在在的考核與驗證。

1 帶式壓濾機概述

带式压滤机是由化学絮凝和机械挤压原理相结合而组成的高效固液分离设备,其连续久热在线播放中文字幕性好、自动化程度高、工作稳定性好、可靠性强、动力消耗少、操作维修简便、工人劳动强度低、处理能力大等优点广泛应用于各久热在线播放中文字幕的污泥处理工艺过程。   带式压滤机在实际工程应用中所涉及的主要技术经济指标有: (1)处理能力(Kg绝干污泥/h/m或m3污水/h/m); (2)脱水泥饼含水率(%); (3)化学药剂添加量(Kg/m3污水或Kg/T绝干污泥); (4)动力消耗(Kwh); (5)冲洗水耗量(m3/h); (6)带张力(kN/ m); (7)带有效宽度(mm); (8)滤带运行速度(m/min); (9)气源压力(Mpa)。

以上九項指標中,處理能力是評價帶式壓濾機綜合性能的首要指標,然而,汙泥脫水處理工藝水平高低和帶式壓濾機結構設計優劣都是影響其處理能力的直接因素。工藝因素是多方面綜合性的,諸如:

(1)絮凝藥劑選擇:目前,聚丙稀酰胺(PAM)是汙泥脫水領域應用最廣泛的絮凝劑,PAM可分爲陽離子型、陰離子型和非離子型,其中每一個離子型又可分爲許多種分子量。因此,對不同的處理介質,應該選擇不同類型不同品種的PAM,例如,市政汙水一般都需要使用陽離子型,而酒精、金礦尾礦等久热在线播放中文字幕一般都需要選用陰離子型。在定性選擇之後,還要進行定量選擇,否則,非但達不到提高處理量之目的,甚至有可能造成汙泥脫水根本無法進行。

(2)助凝藥劑選擇:不同久热在线播放中文字幕的汙水處理或不同處理介質的汙泥脫水,所使用的絮凝藥劑有所不同,有時還需要添加必要的助凝藥劑,例如酒精久热在线播放中文字幕的酒糟脫水,就必須在添加PAM之前,先加入PAC(堿式氯化鋁)或熟石灰(氫氧化鈣)等,否則就根本無法形成絮體進行脫水。

(3)藥劑溶解濃度、添加量:確定了藥劑的具體品種、型號,就要進行溶解濃度、添加量與脫水效果、運行成本等指標對比的試驗,以最終確定運行成本相對最低、脫水效果相對最好、處理量相對最大的工藝指標。

溶藥裝置能否保證藥劑熟化時間、熟化狀態爲最佳、使帶式壓濾機連續生産性得以充分發揮,加藥裝置是否能夠保證藥劑的分子鏈不被破壞、藥劑的活性不被降解,使汙泥形成足以承受一定壓力的絮體等,都是屬于工藝因素方面的問題。這裏,我們爲了研究帶式壓濾機本身的結構設計對其處理能力的影響,因此,暫且抛開工藝因素進行分析。

2 結構設計對帶式壓濾機處理能力的影響

任何一台帶式壓濾機都是由重力脫水區和壓榨脫水區加之必要的輔助系統組成一台完整的機器。

2.1 重力脫水區

絮凝污泥首先进入重力脱水区,絮凝产生的游离水绝大部分需在该区被脱除。所以,重力脱水区是影响带式压滤机处理能力首当其冲的主要因素之一。在重力脱水区内,絮体沉淀在滤带之上,游离水需要通过絮体透过滤带而脱除,这就给长度有限的重力脱水区段增加了很大的负担,要在整机尺寸和重力脱水区长度不变的前提下最大地提高该区的效率,在其结构的考虑上,从以下三方面着手很有实效: (1)设计具有一定仰角的上倾式滤带运动结构,这样,污泥随滤带向前运动时,大部分游离水将倒流回入泥口处的湍流区(图1),在湍流区内絮体尚在生长过程加之受污泥泵的推力作用,完全处于运动状态,所以,游离水不会受絮体层的阻碍而极易被脱除。实践证明,其仰角以30左右为益。例如:山东仓上金矿进行的工业性试验中,使用DY3000型(3000mm带宽)带式压滤机,原设计重力脱水区是水平的,经改造为上倾式后,处理效果和处理量都有明显提高。

(2)設計多級錯位布置的犁耙梳泥結構,使移出湍流區平鋪與濾帶上的汙泥不斷受到梳理,以使未及倒流回湍流區的遊離水被及時濾掉。其犁耙級數和耙齒間距的設置應根據重力脫水區的長度和對各種處理介質的適應性來綜合考慮進行設計。

(3)在滿足整機結構尺寸的前提下,重力脫水區長度尺寸應盡可能加大,以求得最長的重力脫水時間。

2.2 楔型脫水區

隨著濾帶的運轉,汙泥進入楔型脫水區,楔型區兼有重力脫水和壓榨脫水的雙重作用,所以,楔型區亦是影響帶式壓濾機處理能力的主要因素之一。

衆所周知,當汙泥還處于自由重力脫水具有較強流動狀態的時侯,若對其突然施壓,勢必會造成汙泥快速向受壓點四周擴散,倘若由兩條濾帶組成的夾角很大,即汙泥突然進入由兩條濾帶組成的擠壓部,則必然造成從濾帶兩側外卸産生“跑泥”現象。

産生“跑泥”就無法壓出泥餅,也就更談不上提高處理量。從這一點上講,楔形角應越小越好。但是,若楔形角設計過小,從重力脫水區過來的汙泥不能全部進入楔型區,直接造成汙泥在楔型區入口處堆積從濾帶兩側外溢。此時,只能減小汙泥泵流量以保證脫水工藝的穩定,這樣反而減小了處理量。若處理不當還會造成整個脫水工藝過程發生紊亂。

究竟楔形角多大才合理,應該結合重力脫水區的長度,濾帶運行的速度範圍,濾帶的透水性能,楔型區的長度、帶式壓濾機設計最大處理能力等因素綜合考慮;應保證即能最大限度地接受重力脫水區送來的汙泥,又可以使汙泥在楔型區內盡可能早的接受緩慢遞增的、汙泥向濾帶兩側擴散外溢趨勢極小的預壓,使汙泥中剩余遊離水的脫除量完全滿足汙泥逐漸增稠變硬的要求,從而順利地過渡到壓榨區。

实践证明,对于大部分处理介质,若入料固含量按≥3%计,其楔型区设计长度大于2m,楔形角设计为1.50左右,可以使带式压滤机实际处理量达到240~300Kg(DS)/h.m以上。例如:山东蓬莱市污水处理厂选用一台DY2000带式压滤机,实测出泥3.5 m3/h(含水率81.6%),其入料固含量为4.6%,则实际处理污水3.5×18.4%÷4.6%=14 m3/h,折绝干污泥14×4.6%=322Kg/h.m。

2.3 壓榨脫水區

經過楔型脫水區脫水的汙泥,仍然還沒有形成濾餅,並且具有一定的流動性,但是已經完全可以經受來自兩條濾帶施加給其的合理壓榨力。之所以稱合理壓榨力,是因爲如果壓榨區結構設計的不合理,也完全可能造成汙泥在接受逐漸增加的擠壓力的過程中,形成汙泥受壓擴散和濾水過程不協調而外瀉“跑泥”。所以,壓榨區結構設計的優劣,也將對帶式壓濾機處理量産生直接影響。

(1)辊径变化的影响:压榨辊曲率半径的均匀递减,则各辊单位面积上的正压力均匀递增,即污泥所受的挤压力和剪切力由低向高均匀、平稳过渡, 这样可以有效地避免由于压力突变造成的“跑泥”现象。为此,应尽可能做到相临两辊径之差为接近值的降径设计。如我们设计的压榨辊系相临辊径差值的排列顺序为:49、52、52、54、60mm。

(2)包角變化的影響:濾帶對各輥的包角趨近等梯度增加,使得汙泥在壓榨段內一直處于穩定遞增的受壓狀態,既可以保證提高處理量的穩定性又可以最大限度的降低泥餅含水率。爲此,應盡可能做到壓力由低向高的輥子包角趨近等梯度增加的設計思路。

(3)相鄰兩輥中心距的影響:壓榨輥系中相鄰兩輥中心距的合理布局,可以最大限度降低壓榨段濾帶做無用功的長度,以盡可能地防止“漏泥”現象産生而影響處理量。爲此,應力求做到相鄰兩輥中心距最短的設計標准。

輥徑、包角和中心距是互爲關聯的三個指標,在實踐中應以輥徑爲基准與包角和中心距兩指標進行平衡設計,以求得相對的最佳設計方案。

2.4 濾帶張力

常規狀態下,張力值設計的越大,泥餅含水率可能越低,但是,壓力越高壓榨段擠漏“跑泥”的可能性就越大,爲了解決“跑泥”,實際工作中在其它因素(如絮凝效果、沖洗效果等)都正常只有采用減小處理量來求得平衡。所以,在保證泥餅含水率基本要求的前提下,從提高處理量和延長氣動元件、濾帶、軸承等零部件的服務壽命角度考慮,應適當降低張力設計值。

2.5 濾帶運行速度

在保證汙泥由重力、楔型脫水區安全、平穩過渡到壓榨區的前提下(80%以上遊離水充分脫除),適當提高濾帶運行速度就可以相應提高汙泥泵流量,也就是提高了帶式壓濾機的處理量。爲此,在滿足其它設計指標的前提下,應適當擴大濾帶運行速度範圍指標。

2.6 濾帶沖洗裝置

汙泥脫水是通過濾帶編織的縫隙排泄濾液的,當汙泥經過壓榨脫水後,殘存在濾帶縫隙中的泥渣若不及時處理幹淨,下一個脫水循環的濾液就無法透過濾帶排出。這樣,勢必造成從濾帶兩側泄漏。此時,處理量急劇下降甚至根本談不上處理量。所以,設計高性能的沖洗裝置是非常重要的。

長期的工程實踐證明:噴嘴出口處沖洗水流速保持在6m/sec左右,射流角度爲85°左右,在濾帶上形成的沖洗帶寬度位于80~90mm範圍,兩噴嘴射出的水流邊緣錯位疊加爲15~25mm時,其沖洗效果、耗水量、水泵電機功率等指標的匹配相對最佳。

2.7 濾帶選擇

濾帶透氣量選擇的合適與否,對處理能力的提高起著至關重要的作用。透氣量過大,容易造成壓榨段濾液渾濁,去除率降低。透氣量過小,重力區排水效率低,處理能力直接受到影響,當絮凝效果稍有下降時,還有可能在壓榨段出現擠壓“跑泥”現象。

通過在實驗室0.3米帶式壓濾機上對天津造紙網廠和沈陽銅網廠生産的多種形式和型號的濾帶(如20903、17704、22503、22504、6850等)上機對各種不同處理介質進行脫水試驗和多年現場應用證明,對各種處理介質適應性較強的透氣量指標在8000~10000m3/h範圍內。同時,選擇濾帶時還應該考慮到濾帶編織結構對沖洗效果的影響(相同透氣量,不同編織結構的濾帶對沖洗效果的影響不同)、耐磨性、接頭形式(涉及到最小曲率半徑)對濾帶壽命的影響等。

3 工程实例 3.1河北制药厂

河北制藥廠一期汙水處理工程使用了DY2000型(2000mm帶寬)帶式壓濾機5台,二期工程又增選5台,共計10台帶式壓濾機成套裝備服務于該廠的汙泥脫水系統。實測平均每台帶式壓濾機處理入料固含量爲3%的汙水16.67m3/h,則處理絕幹汙泥達到250.05Kg/h.m。

3.2 山東聊城市汙水處理廠

山东聊城市污水处理厂使用了2台DNS-2000B一体化污泥浓缩压滤机(2000mm带宽带式压滤机前置2000mm带宽污泥浓缩预脱水机),实测指标为:入料污泥固含量9752mg/l;处理量51.4 m3/h;泥饼含水率80.77%;出泥饼量2606.87 Kg/h。根据以上实测数据可反算出处理污水量为:2.60687×100-80.77)%÷0.9752%=51.405m3/h(与实测吻合);处理绝干污泥量为:51.405×0.9752%=501.3Kg/h÷2=250.65Kg/h.m。

一般情況下帶壓機處理能力僅爲150~200Kg/h.m,經過結構改進的帶壓機處理能力提高了25~30%。

4 結論

通過以上討論和分析不難看出,結構設計對帶式壓濾機處理能力的影響主要體現在重力脫水區、楔型脫水區、壓榨區、沖洗裝置的設計以及濾帶運行速度、濾帶張力設計和濾帶選擇等方面。如果將每一個問題都考慮的即全面具體,又能夠有機地協調好各方面的相互配合和制約關系,就能夠使帶式壓濾機很好的服務于我國各久热在线播放中文字幕的固液分離領域。