新型立式连续压滤机的开发与应用

新型立式连续压滤机的开发与应用

王朝岭 ,孟兰芝 ,马爱清

景津装备股份有限公司 山东德州 253000

摘要：过滤机是污泥脱水处理中的重要设备。目前，广泛应用于污泥脱水的过滤设备主要有板框式压滤机、厢式压滤机和水平带式压滤机。上述设备都有其自身的局限性，板框类压滤机不能连续作业，生产效率低；水平带式压滤机可连续处理料浆，但是占地面积大、结构复杂、维护难度大且造价高。需要尝试研制一套既能连续生产又具备能耗低、成本小的新型压滤设备。

关键词：含固率；压榨；；压滤机；带式

1、过滤设备的分类及常用压滤机存在的问题

世界上过滤机械的种类有很多，国内外对分类方法先后提出各自的划分原则，但始终仍没有统一提法。直到21世纪，多数发达国家根据推动力工作原理的共性将其分为“类”这一说法逐渐在业内得到认可，根据整机的结构特征（特例时按功能）将其分为“型”，根据特点的关键性又将其分为“式”。压滤设备主要有两大种类型：真空过滤和加压过滤，其中如转鼓型、圆盘型等属于真空类，压滤组、压榨组、压力过滤器组、动态过滤器组等属于加压过滤器类，其中压滤组的典型代表为板框型和厢型；压力过滤器组有叶滤型、可逆型等；压榨组有水平带型和圆锥盘型等；动态过滤器组有螺旋型过滤器、转鼓型过滤器和管型等。

当今世界日益严重的能源短缺、资源枯竭、可直用水资源不足，人们所处的环境也每况愈下，这些问题的加剧使污泥处理行业得到迅猛发展，同时也推动着过滤机研发市场的迅猛发展。机械脱水使用的设备中，常用较多的有板框压滤机、厢式压滤机、水平带式压滤机、转鼓真空过滤机等。

2、立式连续压滤机的重要零部件设计与分析

2.1立式连续压滤机密封引流槽及滤带支撑辊的设计

立式连续压滤机是开放式结构，滤带两侧靠传送带的贴合及形状进行密封。当进入的压滤机的悬浊液含有大量的游离水时，容易从机架边部溢出，而发生“跑泥”现象。造成“跑泥”这一现象的原因是悬浊液中存在大量的游离水，在挤压的过程中局部压力较大，且具有极好的流动性。在这种流动性好抗压能力弱的情况下极易出现失压跑泥现象，相反如果悬浊液不具备较好的流动性，料液中粒子密度高，抗压能力就强，随着游离水逐渐脱去，抗压能力也随之增强，这样的状态不但不容易“跑泥”，还极利于脱水。在实际生产中，悬浊液的这种压力一旦破坏，就会造成“跑泥”，因此，立式连续压滤机在设计中必需考虑到悬浊液的这一力学特性。为了增加脱水效果，防止“跑泥”现象，整个滤带有效工作区域都设计了滤带支撑辊，滤带支撑辊的增加是为了使两条滤带间的悬浊液保持在固定厚度，同时对滤带起到支撑保护作用，若没有支撑辊，投入进来的悬浊液可能因压力增大而将滤带损坏；滤带支撑辊合理的间距布置也起到对悬浊液进行分区处理的功能，让压力等梯度增加，这样压力分配更加均衡，不会使悬浊液压力突变，滤带支撑辊的设计起到保护滤带的作用，同时具有一定的防止“跑泥”功用。根据设计要求，满足生产需要同时根据第三章流场仿真的结果可知滤带有效过滤高度为4.5m，所以在高度方向，滤带两侧共设计22支滤带支撑辊，尺寸为：3200mm×∅180mm。

滤带支撑辊和滤带中间是传送带，传送带包裹在压榨辊上，传送带和滤带直接接触并一起运行，和传送带直接接触的表面设计成锯齿状横纹，悬浊液进入压滤区后，水通过滤带进入到锯齿状的槽内，水便沿着锯齿槽向两侧流出，这便是悬浊液中过滤出来的水。框架两侧、滤带边部设计有密封引流槽，将两侧的水收集并引流到框架最下面的收水槽内，同时在悬浊液受压扩散或滤水过程不协调发生“跑泥”现象时，密封引流槽既能将溢出的悬浊液引流到收水槽，同时起到一定的密封作用。

2.2立式连续压滤机滤带选择

滤带是立式连续压滤机的一个尤为重要的零件，滤带张紧程度是其中重要环节，保证滤带的正常运行，防止因张力过小产生打滑现象，在不同的工况条件下，需要建立不同的张力。在生产运行中，通过张紧装置来调整生产所需的张力，为了能承受所需的张力，滤带的抗拉强度必须能达到要求；由于本机结构的特殊性，悬浊液进入滤带后，在水头的作用下，压力会逐渐增大，所以滤带本身必须具备一定的抗拉强度，这样才能承受机架内悬浊液带来的压力，所以滤带支撑辊及辊架的设计很好地使滤带保持在垂直的平面上，这样在承受机架内悬浊液带来压力的同时又能很好的完成脱水作业，所以选择滤带的抗拉强度必须同时满足上述两种情况。

除了上述对滤带的考量，为了保证立式连续压滤机脱水作业的连续正常运转，还要求具有抗折皱、变形小等特点。

滤带的材料大多选择PET高强聚酯、PA66尼龙及PP丙纶，滤带的织法有：平纹、斜纹、缎纹。根据使用场合的不同，选择不同的材料及不同的织法。本机最终所选用的滤带为高强聚酯缎纹织法的滤带。该滤带透水性能很好而且污泥不易随水流失，为网面环状，接头是无痕形式，这种滤带的重力脱水效果非常良好。根据本机的立式结构，为匹配结构及运行的需求，设计为左右两根滤带，独立同步运行，两根滤带的中间区域为有效过滤区。

2.3立式连续压滤机整机结构的设计

按照二维原理图整体设计方案，在设计要求指导下将原理图中的零部件具体化，在完成各零部件设计及确定相关参数后，对运动部件间进行干涉检查，运动仿真的部件确定其剩余自由度的数目，完成相关步骤后在CATIA软件中准备进行模拟装配，整机装配时首先调入部件机架，模拟实际的装配顺序依次装入各零部件，标准件可以从设计库中调入，立式连续压滤机整机的设计完成，如图所示。

图1 立式连续压滤机三维结构装配图

3、立式连续压滤机的应用效果

新型立式连续压滤机具有以下优点：

（1）絮凝效果良好

立式连续压滤机脱水分为药剂预处理和机械脱水两个过程，所以在絮凝这个反应环节也至关重要。假设絮凝效果良好，其主要体现在药剂与料浆混合后扩散效果好、颗粒团体生长快；反应时间合理，颗粒团体凝结力强、承压性好；搅拌线速度设置合理，游离水量大。

（2）滤饼压缩性好

滤饼假设具有很好的压缩性，就意味着在立式连续压滤机正常生产情况下没有跑泥现象，系统平稳运行，这样就可以对出泥量进行理论上的验算。

（3）滤带冲洗效果良好

由水泵送来的水通过喷嘴以较高压力喷射在左、右滤带上，将残留在滤带上的污粒冲洗掉，使滤带在循环使用中保持较好的通透性。采用滤带反向冲洗，左、右滤带皆实现了反冲洗，残留在滤带孔隙间的污粒都能很好地被冲洗掉，保证了循环的机械压榨脱水效果，同时降低了泵的功率。

结语

本文在现有压滤设备的基础上，提出一种具有创新性的压滤新思想：开发一种竖直型带式压滤机，利用泥浆重力水头加压，以水为动力送水，实现连续压滤作业、提升效率的同时，又能降低压滤主动压力及能耗。由于立式带式压滤机的结构参数设计、优化尚缺乏理论指导，针对开发竖直带式压滤机涉及的基础理论问题和实际应用问题进行深入的研究，为竖直带式压滤机结构设计、参数匹配、提高效率，科学集成系统等提供理论依据和方向性指导。

参考文献

[1]张娜.X压滤机公司发展战略分析[D].济南：山东大学，2018.

[2]郑志涛.城市污泥板框压滤脱水技术研究[D].长春理工大学，2018.

[3]刁磊.压滤机实际应用中的问题及对策探讨[J].聚酯工业，2020，33（03）：10-12.