板框廂式隔膜壓濾機(jī)
前言
新鋼公司具有三十多年鎰鐵冶煉歷史，是我國最大的錠鐵生產(chǎn)基地。三座255m3鎰鐵高爐每天產(chǎn)生文氏管洗滌污水600m3/h,洗滌塔及電除塵污水500m7h。為有效控制污染源，該公司在多年運(yùn)行實(shí)踐中先后采用石灰、聚鐵作混凝劑，使污水經(jīng)平流沉淀池處理后實(shí)現(xiàn)了閉路循環(huán)。但平流池的底流污泥，則直接外排袁河。以日均兩座猛鐵高爐生產(chǎn)計(jì)算，排放的污泥量達(dá)19.2-38.4t/d,氰化物達(dá)220~560kg/d,對河水體造成了很大的污染。
鑒于錳鐵污泥未找到合理的開發(fā)利用途徑，對該污泥的最終處置只能是通過降低含水率，減小體積，以便運(yùn)輸和堆放。干化場是一種簡單節(jié)能的自然脫水方式，干化場的脫水作用主要為上部蒸發(fā)。蒸發(fā)受自然條件的影響很大,氣溫高、干燥、風(fēng)速大、日曬多的地區(qū)效果好，寒冷多雨地區(qū)效果差。新余地處南方多雨潮濕地帶，污泥干化期一般在一個月以上。新鋼公司過去釆用此法處理鎰鐵污泥，后因效果不佳和場地限制停用，改為直接外排。取經(jīng)多年自然干化后的污泥進(jìn)行化驗(yàn)分析，其含水率仍高達(dá)55.3%。故不宜釆用自然干化，只能利用機(jī)械設(shè)備強(qiáng)制過濾脫水。
2.0過濾機(jī)原理
過濾是固液分離過程中常用的一種方法，其原理為：流體通過過濾介質(zhì)時，將懸浮于液體中的固溶物和膠體物截留在介質(zhì)中，進(jìn)而達(dá)到固液分離的目的。按照介質(zhì)截留固溶物的方式又分表面過濾和深層過濾。表面過濾是指固溶物以濾餅的形式沉積宇過濾介質(zhì)的進(jìn)料一側(cè)，一般這種方法多用來處理間溶物含量較高的懸浮液，如固溶物含量＞1%；深層過濾則是將固溶物沉積于過濾介質(zhì)的內(nèi)部，多用于處連固溶物含量＜1%的懸浮液。目前國內(nèi)常用的幾種污泥處理設(shè)備均屬于表面過濾，如：真空過濾、板框過濾、帶式壓濾等。
3.0機(jī)理分析
含于物料中的水通常以三種狀態(tài)存在：游離水、毛細(xì)水和化合水9游離水可用重力脫水方法脫去;化合水屬于物質(zhì)自身的結(jié)構(gòu)水，在物質(zhì)生成過程中以化合狀態(tài)存在于物質(zhì)內(nèi)部，是物質(zhì)的組成成分之一；毛細(xì)水則是包含在顆粒表面的細(xì)小縫隙和毛細(xì)管內(nèi)的水。可知，料漿越細(xì)，毛細(xì)管的半徑越小，毛細(xì)壓力則越大；而濕潤接觸角越小毛細(xì)壓力反之越大。料漿中大量的水分在毛細(xì)壓力的作用下，聚集在顆粒間的縫隙之中，顆粒越小，其間隙亦越小，去除難度也就越大。根據(jù)實(shí)測資料，鎰鐵污泥性質(zhì)見表1。
| 有 | 色 | 冶金設(shè) | ||
| 表1 | 錳鐵高爐瓦斯污泥化學(xué)分析 | |||
| 成份 | SiO2 | A12O3 CaO MgO | TFe | MnO |
| % | 10.82 | 6.65 12.27 2.72 : | 3.36 | -17.97 |
| 表2 | 錳鐵高爐瓦斯污泥粒度分析 | |||
| 粒徑， | mm | >0.246 0.246-0.175 | 0.1 | 75-0.147 |
| % | 10.67 6.67 | 5.33 | ||
| 粒徑, | mm 0- | 147-0.104 0.104~0.074 | <0.074 | |
| % | 13.33 10.67 | 53.33 |
從表中數(shù)據(jù)不難看出：鎰鐵高爐瓦斯污泥顆粒細(xì)小，污泥顆粒間的毛細(xì)管水、顆粒的吸附水及顆粒內(nèi)部水含量在污泥中所含水份的比例大(45%以上)。故該污泥的性質(zhì)是不易濃縮、不易過濾脫水。據(jù)了解，因處理難度大，目前國內(nèi)鎰鐵高爐瓦斯污泥基本上是采取簡易處理方法如渣濾法，或不經(jīng)處理直接外排。
4.0工藝方案
結(jié)合新鋼公司實(shí)際情況，對國內(nèi)常用的幾種污泥處理設(shè)備比較論證如下：
(1)真空過濾機(jī)
真空過濾機(jī)是利用真空泵抽氣保持真空度將水份從污泥中分離岀來的過濾脫水設(shè)備。新鋼公司生鐵污泥處理采用的就是這種方式，但效果不是很好。由于鎰鐵污泥顆粒粒度小于生鐵污泥，污泥飽和含水率又高于生鐵污泥，為驗(yàn)證真空過濾效果，將鎰鐵污泥在真空過濾機(jī)上做過濾脫水試驗(yàn)，并與生鐵污泥進(jìn)行同條件對比。試驗(yàn)情況詳見表3、。
| 表3錳鐵污泥與生鐵污泥脫水對比試驗(yàn) | ||||
| 樣品 | 泥漿濃度，％ | 試驗(yàn)真空度mmHg | 濾餅情況 | 含水率，％ |
| 錳鐵泥漿 | 12.5 | 520 | 厚1.5cm不成型 | 75 |
| 錳鐵泥漿 | 16.2 | 530 | 厚1.5cm不成型 | 72 |
| 生鐵泥漿 | 12.0 | 520 | 厚1.3cm塊狀 | 38 |
| 生鐵泥漿 | 14.5 | 510 | 厚1.4cm塊狀 | 36 |
試驗(yàn)結(jié)果表明：真空過濾機(jī)不適用于鎰鐵污泥。
(2)帶式壓濾機(jī)
帶式壓濾機(jī)是一種新型高效的污泥脫水設(shè)備。由上、下兩組同向移動的輾和回轉(zhuǎn)網(wǎng)帶組成，先經(jīng)重力脫水區(qū)去除料漿中的自由水和游離水，再通過施加機(jī)械力使網(wǎng)帶兩側(cè)產(chǎn)生的壓力差大于毛細(xì)壓力而去除毛細(xì)水。與傳統(tǒng)的表面過濾(真空過濾和板框過濾)不同，傳統(tǒng)的表面過濾要求過濾介質(zhì)的孔徑小于或等于待濾料漿中固體物質(zhì)的粒徑；而帶式壓濾則是利用高分子絮凝劑能快速聚集固體微粒的機(jī)理，將細(xì)小顆粒凝聚成大絮團(tuán)，再用孔徑比待濾物料中固體物質(zhì)的粒徑大得多的過濾介質(zhì)去過濾，以達(dá)到高效過濾的目的。其關(guān)鍵在于必須正確選用絮凝劑，形成大的絮凝體，進(jìn)泥泥漿濃度要求相對較高。新鋼公司現(xiàn)使用的絮凝劑為公司自產(chǎn)聚鐵。根據(jù)污泥沉降試驗(yàn)，從平流池出來的底流污泥濃度為4%左右，經(jīng)濃縮后泥漿濃度僅達(dá)13%左右，該泥漿濃度很難滿足帶壓機(jī)對進(jìn)泥的要求。
(3)廂式壓濾機(jī)
廂式壓濾機(jī)是一種間歇操作的污泥脫水設(shè)備，充氣后通過橡膠隔膜可在短時間內(nèi)將濾渣擠干，特別適合處理細(xì)、粘、稠的污泥。在轉(zhuǎn)爐煙氣凈化污泥處理上已有成功經(jīng)驗(yàn)。
綜上所述.，優(yōu)選廂式壓濾機(jī)作為脫水設(shè)備。最后確定處理工藝流程如圖1所示。
設(shè)計(jì)采用參數(shù)如下：沉淀池平均排泥量Q=80m3/h沉淀池平均排泥濃度4%,濃縮池直徑8m,池深3m,容積150.72m3,沉淀面積50.24m2。實(shí)際濃縮時間t=150.72/80=1.9、濃縮后污泥濃度11%~17%。廂式壓濾機(jī)型號XMZG120/1000-L,進(jìn)料壓力0.25MPa，壓榨壓力0.4MPa,壓榨時間2.5min。平流池至濃縮池泥漿、濃縮池至壓濾機(jī)泥漿均采用泥漿泵提升,DN100鋼管輸送。
該工程于竣工并投入使用，經(jīng)過一年多的跟蹤調(diào)査，反饋情況較好，濾餅含水率48%左右，獲得新鋼公司2001年度科技成果三等獎。
結(jié)論
- 采用廂式壓濾機(jī)處理鎰鐵污泥工藝可行，效果好，有顯著的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。
- 省略傳統(tǒng)廂式壓濾和處理工藝中污泥中間倉這一環(huán)節(jié)，技術(shù)上是一創(chuàng)新，實(shí)踐證明可行，且能夠降低運(yùn)行及維修費(fèi)用。
- 這一工藝的成功，填補(bǔ)了國內(nèi)鎰鐵污泥處理的空白，可以在同行業(yè)中推廣。
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