板框廂式隔膜壓濾機
引言
根據(jù)國家住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部統(tǒng)計數(shù)據(jù)，全國設(shè)市城市、縣累計建成城鎮(zhèn)污水處理廠2832座，污水處理能力達到1.25m3/d。污水處理廠的污泥是各類污水處理過程中的必然產(chǎn)物，含水率較高，體積大，按上述規(guī)模計算，全國每日至少約要產(chǎn)生含水率為97%的污泥約70萬t。
污水處理過程中產(chǎn)生的污泥，其脫水減量化處理是后續(xù)處理處置的經(jīng)濟性的前提和保證。為降低含水率，達到污泥處置對含水率的要求，目前，較多的城鎮(zhèn)污水處理廠選用板框式壓濾機來對產(chǎn)生的剩余污泥進行脫水，降低污泥含水率。
污泥深度脫水是指對污泥進行調(diào)理，破除細胞壁，釋放結(jié)合水、吸附水和細胞內(nèi)水，改善污泥的脫水性能,使處理后的污泥含水率達到60%以下的脫水方式。針對不同的城市污水處理廠污泥性質(zhì)和后處理處置要求，利用過壓濾機濾板、隔膜板和濾布組成的過濾單元，在油缸壓緊濾板的條件下，用進料泵壓力對物料進行固液分離，并在進料結(jié)束后,采用隔膜壓榨技術(shù)對濾餅進行壓榨，顯著提高壓濾機的脫水效率，濾餅較硬,呈塊狀，主要設(shè)備為板框壓濾機。濾布是板框式壓濾機的“心臟”，板框式壓濾機的過濾效果主要決定于所選的濾布是否恰當(dāng)，合適的濾布壓濾過程中產(chǎn)生濾液澄清，固相損失少，壓濾后濾餅容易剝離,濾布不易堵塞，容易反洗再利用，工作壽命長。
因此，合理選用濾布,提高過濾效率,降低脫水后污泥含水率，降低生產(chǎn)成本,是板框式壓濾機選配的一項重要任務(wù)。
壓濾機濾布種類
壓濾機濾布從所選的濾布材質(zhì)、材料構(gòu)成方式以及編制方式不同進行分類選配。
1.1濾布材質(zhì)
1.1.1丙綸濾布
丙綸是由丙烯作原料經(jīng)聚合、熔體紡絲制得的纖維，價格較為低廉。丙綸濾布具有較好的耐化學(xué)腐蝕性，對酸和堿抵抗性能良好，力學(xué)強度高，耐磨性好。丙綸的濕強基本等于干強，在進泥后壓濾過程中，丙綸濾布強度基本保持不變。丙綸濾布的吸濕性很小,幾乎不吸濕，一般大氣條件下的回潮率接近于零，但它有芯吸作用，能通過織物中的毛細管傳遞水蒸氣，但本身不起任何吸收作用。丙綸的縱面平、直、光，在污泥壓縮后，也便于污泥的剝離。但丙綸濾布的耐光性較差，熱穩(wěn)定性也較差，易老化⑷。
1.1.2滌綸濾布
滌綸是以精對苯二甲酸（PTA）或?qū)Ρ蕉姿岫柞ィ―MT）和乙二醇（EG）為原料經(jīng)酯化或酯交換和縮聚反應(yīng)而制得的成纖高聚物——聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）,經(jīng)紡絲和后處理制成的纖維。滌綸具有強度高，耐磨性好,耐光性好,耐腐蝕,可耐漂白劑、氧化劑、炷類、酮類、石油產(chǎn)品及無機酸，耐稀堿,不怕霉，但熱堿可使其分解。
由于滌綸濾布吸濕性較低，它的濕態(tài)強度與干態(tài)強度基本相同。彈性接近羊毛，當(dāng)伸長5%-6%時,幾乎可以完全恢復(fù)。耐皺性超過其他纖維，即織物不折皺，尺寸穩(wěn)定性好。
1.1.3錦綸濾布
錦綸纖維強力高，強度為4~5.3Cndtex,伸長率為18%~45%。在10%伸長時彈性同復(fù)率在90%以±o錦綸強力在纖維中最強，據(jù)測定,錦綸纖維的耐磨性為棉纖維的10倍,粘膠的50倍。耐磨性居多種纖維之首。錦綸纖維耐強堿、弱酸。但錦綸不耐光,容易變色發(fā)脆，因此錦綸織物不宜長期在日光下暴曬。
1.1.4維綸濾布
維綸濾布的化學(xué)名稱叫聚乙烯醇，它的強力比滌綸要低，強度僅為3.52~5.72Cndtex。斷裂伸長12%~25%。彈性差,織物保持形性差,耐磨性較好,耐用性較純棉的1~2倍。但有一個最大的優(yōu)點就是能經(jīng)受強堿的作用，并且吸濕性好,容易與橡膠結(jié)合在一起，是橡膠行業(yè)中配用的好材料，它的缺點是耐溫較低，溫度達100龍就有收縮，不耐酸性。
| 表1不同材質(zhì)濾布的性能指標Tab.1PerformanceofDifferentMaterial | ||||
| 性能 | 滌綸 | 錦綸 | 丙綸 | 維綸 |
| 耐酸性 | 強 | 較差 | 良好 | 不耐酸 |
| 耐堿性 | 耐弱堿 | 良好 | 強 | 耐強堿 |
| 回復(fù)性 | 很好 | 較好 | 很好 | 較差 |
| 耐磨性 | 很好 | 很好 | 好 | 較好 |
1.2濾布材料結(jié)構(gòu)
按濾布材料的結(jié)構(gòu)方式可以分為：單絲、復(fù)絲長纖和短纖。
單絲一般是合成纖維拉成0.16-0.32dtex的單根長絲，由它織成的濾布具有表面光滑、空隙均勻、比阻小、透水快、不易堵塞、易清洗和污泥剝離性能好等優(yōu)點。但它捕集粒子直徑較大，濾液的含固率較高，回收率較低。
復(fù)絲即經(jīng)線/緯線，由多根纖維組成一根絲織成。復(fù)絲長纖用它織成濾布，抗拉強度好，對顆粒的截留性能較單絲為好，但污泥卸料時剝離性能稍差。
復(fù)絲短纖是用天然棉毛纖維或合成短纖維多股捻制而成,其具有絨毛狀纖維,呈現(xiàn)良好的顆粒截留性能,密封性也佳,但缺點是孔隙易堵塞，清洗和污泥剝離性能較差。
| 表2幾種常見結(jié)構(gòu)形式的濾布的特點
Tab.2CharacteristicofServalCommonStructionFilters |
||
| 材質(zhì) | 長絲 | 短絲 |
| 丙綸 | 丙綸長纖維,纖維長，形成的紗絲光滑,而丙綸長纖維織造成的工業(yè)用布,布面光滑,透氣性能好。 | 丙綸短纖維，纖維短，紡成的紗絲帶毛;所以丙綸短纖維織造成的工業(yè)用布，布面帶毛,粉末過濾和壓力過濾效果均比長纖維好。 |
| 滌綸 | 滌綸長纖濾布表面光滑、耐磨性好、強力高、通過拼捻后，強度更高，耐磨性更好，從而織物透氣性能好，漏水性快，清洗方便。 | 滌綸短纖維濾布原料結(jié)構(gòu)短而毛，織出的織物密集，顆粒截留性好，但剝離性，透氣性較差。強度耐磨性，漏水性也不及滌綸長纖濾布。 |
1.3濾布編制方式
按照濾布的織造方法也可分為三種：平紋、斜紋和緞紋。
平紋濾布構(gòu)造致密,孔隙小，故顆粒截留性好,濾液澄清度高，使用壽命長，價格也較便宜。缺點是比阻大，易堵塞,卸渣性能差。
緞紋織布的孔隙最大，比阻小，不易堵,污泥剝離性能好。但顆粒截留能力低,濾液較為渾濁，回收率較低。
斜紋濾布的各項性能介于平紋與緞紋之間，但其抗摩擦能力很強,過濾速度也大，壽命最長，因而被廣泛應(yīng)用。
城鎮(zhèn)污水處理廠板框式壓濾機濾布的要求
城鎮(zhèn)污水處理廠的污泥產(chǎn)生量較大，工作強度較高，濾布反復(fù)擠壓經(jīng)常使用,需要具有一定的抗拉強度,無伸縮,尺寸穩(wěn)定性好,對濾布的力學(xué)強度要求較高;在污泥調(diào)理調(diào)質(zhì)過程中往往需要添加PAM、鐵鹽、鋁鹽或石灰等藥劑,污泥性質(zhì)較為復(fù)雜,調(diào)理后的污泥呈堿性,濾布要能夠有一定的耐腐蝕性能。
城鎮(zhèn)污水處理廠污泥中主要為有機質(zhì)顆粒物，顆粒較細，需要孔隙相對較小的濾布，過濾后的濾液要較清澈,有利于提高污泥的回收率;濾布的透水性也較好，過濾速度快，能夠較快地排岀污泥中的水分，提高板框機的工作效率;濾布的不宜堵塞;濾布脫水后污泥的剝離性好，泥餅在板框機濾板開框后能夠自動剝離;濾布容易沖洗再生,延長使用周期,降低使用成本。
因此,在對板框式壓濾機濾布選型上，要能夠滿足以下幾個要求：強度高、耐腐蝕、濾液清、透水快、不易堵、易剝離、壽命長。
3試驗數(shù)據(jù)分析
根據(jù)實際處理經(jīng)驗,針對上述要求,結(jié)合材質(zhì)的特性，城鎮(zhèn)污水處理廠板框式壓濾脫水機濾布宜選用丙綸或滌綸材質(zhì)的濾布，材料構(gòu)成選用單絲或者復(fù)絲長纖,編制方式選擇常用的斜紋模式，并將兩種濾布進行試驗比較，如表3所示。
| 濾布編號 | 材質(zhì) | 結(jié)構(gòu) | 編制方式 |
| 1#濾布 | 丙綸 | 復(fù)絲長纖 | 斜紋 |
| 2#濾布 | 滌統(tǒng)； | 單絲 | 斜紋 |
試驗釆用過濾面積為4n?的板框式壓濾機，最大壓榨壓力為15kgf,最大壓合壓力為12kgf,選用表3的兩種濾布在不同藥劑濃度和不同藥劑種類條件下,對污泥處理情況進行分析O
試驗用污泥為石洞口污水處理廠濃縮后污泥，藥劑分別選用了污泥干化焚燒后的飛灰、氯化鐵以及陽離子的聚丙烯酰胺。
3.1不同藥劑對濾布含水率的影響
試驗選用了常用的藥劑投加種類，組合對板框式壓濾機選用的不同濾布條件下，含水率等情況的分析”如表4所示。
| 批次 | 進泥含水率/% | 加藥量比例 | 壓合 | 壓榨 | –布類_濾種– | 泥餅含水率
/% |
||||
| 飛灰
/% |
鐵鹽
/% |
PAM
(+)/% |
壓力/kgf | 時間/min | 壓力
/kgf |
時間/min | ||||
| 1 | 97.2 | 10.0 | 0 | 0.015 | 11.5 | 90 | 15 | 60 | 1#濾布
2#濾布 |
78.1
79.7 |
| 2 | 97.3 | 0 | 7.0 | 0 | 11.5 | 90 | 12 | 60 | 1#濾布
2#濾布 |
69.6
68.5 |
| 3 | 97.1 | 20.0 | 8.0 | 0.014 | 11.5 | 90 | 12 | 60 | 哋布
2殲布 |
65.9
65.3 |
從泥餅含水率來看，在不添加鐵鹽的情況下,2#濾布較1#濾布泥餅的含水率較高，在添加鐵鹽后，含水率明顯降低，且2#濾布的含水率較低。
3.2不同投加量對濾布含水率的影響
試驗選用了在鐵鹽投加量固定,飛灰投加量不斷變化的條件下，兩種濾布過濾后含水率的情況如表5所示。
由表5可知由于2#濾布的透水性較好，隨著飛灰投加濃度的增加，含水率降低尤為明顯。
| 批次 | 進泥含水率/% | 加藥量比例 | 壓合 | 壓榨 | -濾布種類 | 泥餅含水率
/% |
||||
| 飛灰
/% |
鐵鹽
/% |
PAM
(+) |
壓力
/kgf |
時間/min | 壓力/kgf | 時間/min | ||||
| 1 | 97.0 | 25.0 | 7.0 | 0 | 11.5 | 90 | 12 | 60 | 1#濾布
2#濾布 |
65.1
65.2 |
| 2 | 97.4 | 30.0 | 7.0 | 0 | 11.5 | 90 | 12 | 60 | 1#濾布
2#濾布 |
57.5
55.9 |
| 3 | 97.1 | 45.0 | 7.0 | 0 | 11.5 | 85 | 12 | 60 | 1#濾布
2#濾布 |
53.5
52.1 |
3.3比較分析
綜合上述試驗結(jié)果，對兩種濾布進行比較分析如表6所示。
| 表62種濾布的評價指標Tab.6Performanceof2Filters | ||
| 評價指標 | 1#濾布 | 2#濾布 |
| 脫水含水率 | 高 | 低 |
| 濾液清濁 | 清 | 濁 |
| 自動脫落性 | 差 | 好 |
| 透水性 | 弱 | 強 |
結(jié)論
隨著城市人口的增長、市政服務(wù)設(shè)施的不斷完善、污水處理技術(shù)的革新以及處理程度的深化，在污水處理過程中產(chǎn)生的污泥量還將大大增加，污泥脫水減量化勢在必行，板框機作為一種較常用的處理設(shè)備,發(fā)展前景較為廣闊。
板框機濾布的選擇非常重要，需要綜合考慮濾液、泥餅含水率、使用成本等多項因素進行考慮，在總結(jié)了城市污水處理廠污泥性質(zhì)和處理過程特點的同時，選用了兩種常用的濾布進行試驗研究，結(jié)果表明，滌綸單絲斜紋濾布能夠得到較低的含水率，但其濾液較為渾濁，污泥脫水的回收率較低，而丙綸復(fù)絲長纖斜紋濾布的含水率較高，但濾液的回收率好。各污水處理廠可根據(jù)自身的情況選擇合適的濾布，達到降低含水率，提高使用效率的目的。
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