結(jié)構設計對帶式壓濾機處理能力影響-探析

1、結(jié)構設計對帶式壓濾機處理能力影響-探析            摘要：文章通過對帶式壓濾機的設計和應用實踐，從機械結(jié)構設計角度分析了帶式壓濾機重力脫水區(qū)、壓榨脫水區(qū)以及輔助系統(tǒng)對整機處理能力的影響，并且提供了設計參數(shù)。 關鍵詞：帶式壓濾機 結(jié)構設計 重力脫水區(qū) 壓榨脫水區(qū) 濾帶  前言 隨著人們環(huán)保意識的不斷加強和我國環(huán)保政策和法規(guī)的不斷完善，各行各業(yè)污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，新產(chǎn)品、新技術、新材

2、料不斷涌現(xiàn)，以及工程項目對服務設備的經(jīng)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(xù)工作時間也都大幅度的提高，這就給在污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(fā)擁有自主技術的同類設備。帶式壓濾機作為污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 帶式壓濾機是由化學絮凝和機械擠壓原理相結(jié)合而組成的高效固液分離設備，其連續(xù)生產(chǎn)性好、自動化程度高、工作穩(wěn)定性好、可靠性強、動力

3、消耗少、操作維修簡便、工人勞動強度低、處理能力大等優(yōu)點廣泛應用于各行業(yè)的污泥處理工藝過程。 帶式壓濾機在實際工程應用中所涉及的主要技術經(jīng)濟指標有： （1）處理能力（Kg絕干污泥/h/m或m3污水/h/m）； （2）脫水泥餅含水率（%）； （3）化學藥劑添加量（Kg/m3污水或Kg/T絕干污泥）； （4）動力消耗（Kwh）； （5）沖洗水耗量（m3/h）； （6）帶張力（kN/ m）； （7）帶有效寬度（mm）； （8）濾帶運行速度（m/min）； （9）氣源壓力（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，污泥脫水處理工藝水平高低和帶式壓濾機結(jié)構設計優(yōu)劣都是影

4、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）是污泥脫水領域應用最廣泛的絮凝劑，PAM可分為陽離子型、陰離子型和非離子型，其中每一個離子型又可分為許多種分子量。因此，對不同的處理介質(zhì)，應該選擇不同類型不同品種的PAM，例如，市政污水一般都需要使用陽離子型，而酒精、金礦尾礦等行業(yè)一般都需要選用陰離子型。在定性選擇之后，還要進行定量選擇，否則，非但達不到提高處理量之目的，甚至有可能造成污泥脫水根本無法進行。 （2）助凝藥劑選擇：不同行業(yè)的污水處理或不同處理介質(zhì)的污泥脫水，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，例如酒精行業(yè)的

5、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(tài)為最佳、使帶式壓濾機連續(xù)生產(chǎn)性得以充分發(fā)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，使污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。這里，我們?yōu)榱搜芯繋綁簽V機本身的結(jié)構設計對其處理能力的影響，因此，暫且拋開工藝因

6、素進行分析。 2結(jié)構設計對帶式壓濾機處理能力的影響 任何一臺帶式壓濾機都是由重力脫水區(qū)和壓榨脫水區(qū)加之必要的輔助系統(tǒng)組成一臺完整的機器。 2.1重力脫水區(qū) 絮凝污泥首先進入重力脫水區(qū)，絮凝產(chǎn)生的游離水絕大部分需在該區(qū)被脫除。所以，重力脫水區(qū)是影響帶式壓濾機處理能力首當其沖的主要因素之一。在重力脫水區(qū)內(nèi)，絮體沉淀在濾帶之上，游離水需要通過絮體透過濾帶而脫除，這就給長度有限的重力脫水區(qū)段增加了很大的負擔，要在整機尺寸和重力脫水區(qū)長度不變的前提下最大地提高該區(qū)的效率，在其結(jié)構的考慮上，從以下三方面著手很有實效： （1）設計具有一定仰角的上傾式濾帶運動結(jié)構，這樣，污泥隨濾帶向前運動時，大部分游離水將倒

7、流回入泥口處的湍流區(qū)（圖1），在湍流區(qū)內(nèi)絮體尚在生長過程加之受污泥泵的推力作用，完全處于運動狀態(tài)，所以，游離水不會受絮體層的阻礙而極易被脫除。實踐證明，其仰角以30左右為益。例如：山東倉上金礦進行的工業(yè)性試驗中，使用DY3000型（3000mm帶寬）帶式壓濾機，原設計重力脫水區(qū)是水平的，經(jīng)改造為上傾式后，處理效果和處理量都有明顯提高。 （2）設計多級錯位布置的犁耙梳泥結(jié)構，使移出湍流區(qū)平鋪與濾帶上的污泥不斷受到梳理，以使未及倒流回湍流區(qū)的游離水被及時濾掉。其犁耙級數(shù)和耙齒間距的設置應根據(jù)重力脫水區(qū)的長度和對各種處理介質(zhì)的適應性來綜合考慮進行設計。 （3）在滿足整機結(jié)構尺寸的前提下，重力脫水區(qū)長

8、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(qū) 隨著濾帶的運轉(zhuǎn)，污泥進入楔型脫水區(qū)，楔型區(qū)兼有重力脫水和壓榨脫水的雙重作用，所以，楔型區(qū)亦是影響帶式壓濾機處理能力的主要因素之一。產(chǎn)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(qū)過來的污泥不能全部進入楔型區(qū)，直接造成污泥在楔型區(qū)入口處堆積從濾帶兩側(cè)外溢。此時，只能減小污泥泵流量以保證脫水工藝的穩(wěn)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(fā)生紊亂。（圖3）     2007-05-17 

9、60;      究竟楔形角多大才合理，應該結(jié)合重力脫水區(qū)的長度，濾帶運行的速度范圍，濾帶的透水性能，楔型區(qū)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(qū)送來的污泥，又可以使污泥在楔型區(qū)內(nèi)盡可能早的接受緩慢遞增的、污泥向濾帶兩側(cè)擴散外溢趨勢極小的預壓，使污泥中剩余游離水的脫除量完全滿足污泥逐漸增稠變硬的要求，從而順利地過渡到壓榨區(qū)。 實踐證明，對于大部分處理介質(zhì)，若入料固含量按3%計，其楔型區(qū)設計長度大于2m，楔形角設計為1.50左右，可以使帶式壓濾機實際處理量達到240"300Kg（D

10、S）/h.m以上。例如：山東蓬萊市污水處理廠選用一臺DY2000帶式壓濾機，實測出泥3.5 m3/h（含水率81.6%），其入料固含量為4.6%，則實際處理污水3.5×18.4%÷4.6%=14 m3/h，折絕干污泥14×4.6%=322Kg/h.m。2.3壓榨脫水區(qū) 經(jīng)過楔型脫水區(qū)脫水的污泥，仍然還沒有形成濾餅，并且具有一定的流動性，但是已經(jīng)完全可以經(jīng)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，是因為如果壓榨區(qū)結(jié)構設計的不合理，也完全可能造成污泥在接受逐漸增加的擠壓力的過程中，形成污泥受壓擴散和濾水過程不協(xié)調(diào)而外瀉“跑泥”。所以，壓榨區(qū)結(jié)構設計的優(yōu)劣

11、，也將對帶式壓濾機處理量產(chǎn)生直接影響。 （1）輥徑變化的影響：壓榨輥曲率半徑的均勻遞減，則各輥單位面積上的正壓力均勻遞增，即污泥所受的擠壓力和剪切力由低向高均勻、平穩(wěn)過渡， 這樣可以有效地避免由于壓力突變造成的“跑泥”現(xiàn)象。為此，應盡可能做到相臨兩輥徑之差為接近值的降徑設計。如我們設計的壓榨輥系相臨輥徑差值的排列順序為：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，使得污泥在壓榨段內(nèi)一直處于穩(wěn)定遞增的受壓狀態(tài)，既可以保證提高處理量的穩(wěn)定性又可以最大限度的降低泥餅含水率。為此，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

12、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(xiàn)象產(chǎn)生而影響處理量。為此，應力求做到相鄰兩輥中心距最短的設計標準。 輥徑、包角和中心距是互為關聯(lián)的三個指標，在實踐中應以輥徑為基準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(guī)狀態(tài)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，為了解決“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

13、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 在保證污泥由重力、楔型脫水區(qū)安全、平穩(wěn)過渡到壓榨區(qū)的前提下（80%以上游離水充分脫除），適當提高濾帶運行速度就可以相應提高污泥泵流量，也就是提高了帶式壓濾機的處理量。為此，在滿足其它設計指標的前提下，應適當擴大濾帶運行速度范圍指標。 2.6濾帶沖洗裝置 污泥脫水是通過濾帶編織的縫隙排泄濾液的，當污泥經(jīng)過壓榨脫水后，殘存在濾帶縫隙中的泥渣若不及時處理干凈，下一個脫水循環(huán)的濾液就無法透過濾帶排出。這樣，勢必造成從濾帶兩側(cè)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

14、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，射流角度為85°左右，在濾帶上形成的沖洗帶寬度位于80"90mm范圍，兩噴嘴射出的水流邊緣錯位疊加為15"25mm時（圖4），其沖洗效果、耗水量、水泵電機功率等指標的匹配相對最佳。3工程實例 3.1河北制藥廠 河北制藥廠一期污水處理工程使用了DY2000型（2000mm帶寬）帶式壓濾機5臺，二期工程又增選5臺，共計10臺帶式壓濾機成套裝備服務于該廠的污泥脫水系統(tǒng)。實測平均每臺帶式壓濾機處理入料固含量為3%的污水16.67m3/h，則處理絕干污泥達到250.05Kg/h.m

15、。 3.2山東聊城市污水處理廠 山東聊城市污水處理廠使用了2臺DNS-2000B一體化污泥濃縮壓濾機（2000mm帶寬帶式壓濾機前置2000mm帶寬污泥濃縮預脫水機），實測指標為：入料污泥固含量9752mg/l；處理量51.4 m3/h；泥餅含水率80.77%；出泥餅量2606.87 Kg/h。根據(jù)以上實測數(shù)據(jù)可反算出處理污水量為：2.60687×100-80.77）%÷0.9752%=51.405m3/h（與實測吻合）；處理絕干污泥量為：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為150&