一般带式压滤机应用于煤炭、化工、造纸、印染等行业污泥脱水已众所周知。但炼钢废水中的污泥比重大、坚硬、含大量的超微细氧化铁粉。若采用其他的脱水设备处理, 如真空过滤机、板框压滤机和离心脱水机, 都有各自的不足之处, 在应用中受到限制。如真空过滤机对粘度大、粒度细的污泥脱水, 滤饼含水率高、落料低、处理能力低; 板框压滤机尽管脱水效果好, 但不能连续作业, 工人劳动强度高, 处理能力低, 基建与设备投资多, 电耗、气耗多; 离心脱水机虽然处理能力大, 体积小, 但造价高, 磨损严重, 设备维修、管理困难, 脱水效果低。
为此, 我们在总结国内外各种经验基础上, 对原有常规结构和滤带做了重要改进设计, 采用了快捷稳定的换带机构; 高性能高寿命滤带; 变频调速装置; 调偏伺服机构; 滤带平整装置和根据我国工厂实际状况而增设的行之有效的调偏气源净化保持装置。
1 带式压滤机工作原理
该带式压滤机主要由污泥预处理系统和带式压滤机主机组成。图1为污泥预处理系统原理图; 图2为新型带式压滤机主机工作原理图。
待脱水的污泥首先进入预处理系统, 污泥在预处理系统内通过投加絮凝剂, 经污泥混凝器作用对污泥进行絮凝, 然后将污泥送到带式压滤机主机重力脱水段, 污泥靠重力作用脱去大部分自由水和游离水, 这时污泥已失去流动性, 紧接着污泥进入楔形预压脱水段, 进行预压脱水, 污泥在楔形预压脱水段中受到轻度压力使污泥平整, 并再度脱水; 然后污泥进入到S形挤压段中被夹在上下两层滤带中间, 经若干由大到小(压强由小到大) 的辊筒反复挤压同时对污泥进行剪切, 促使污泥进一步脱水。最后通过卸料装置将泥饼从滤带上剥离下来。
2 带式压滤机结构特征
2. 1 污泥预处理系统: 如图1所示, 污泥预处理
系统主要由絮凝剂溶解罐, 污泥缓冲罐, 污泥混凝器, 供料泵, 供药泵等组成。其主要目的是对污泥投加絮凝剂并经过污泥混凝器作用, 使污泥与药剂充分混凝反应, 使之达到超絮凝的目的, 污泥预处理的好坏是本机关键技术之一, 对于絮凝剂的投加种类及投加量, 需根据不同物料和性质来选择, 这些参数的确定, 可根据小样试验或开机试验来确定。
絮凝剂、凝聚剂、助凝剂、助滤剂如下:
2. 1. 1 有机类:
(1) 聚丙烯酰胺( PAM)
(2) 聚乙烯毗烯盐(阳离子型)
(3) 聚丙烯酸钠(阴离子型)
(4) 天然高分子物质(淀粉树胶、藻类等)
2. 1. 2 无机类:
(1) 硫酸铝( 2) 明矾( 3) 聚合氧化铝( 4)硫酸亚铁(5) 硫酸铁(6) 碳酸镁
2. 1. 3 助滤剂:
(1) 珠光体(2) 硅土(3) 消石灰(4) 锯屑(5) 碳粉(6) 石棉(7) 氯氧化硫酸亚铁
以上有机类絮凝剂主要是高分子物质, 它的凝聚作用是使物料中粒子交联(架桥) , 以形成较大颗粒。无机类絮凝剂的作用是中和物料粒子的表面电荷, 以粒子间的引力作结合力, 形成絮块。助滤剂的作用在于过滤分离掉微粒子及防止胶状微粒子对介质的阻塞。
2. 2 如图2所示, 压滤机主机分为: 给料装置1、
重力脱水段2、楔形预压段3、S形挤压段4、张紧装置5、清洗装置6、调偏装置7、驱动装置8、卸料装置9、机架10, 共10个主要部分。
给料装置: 给料装置主要由进料管、混合筒和漏斗三部分组成, 混合筒由电机驱动, 采用无极调速。混合筒和漏斗采用不锈钢板制成, 使该装置具有良好的防腐性能。
重力脱水段: 重力脱水段主要由数个并排放置的托辊和挡板组成, 托辊表面挂硬胶, 使托辊具有良好的耐腐性能。滤带在托辊上表面滚动, 随着滤带的前进, 被絮凝料浆中的大部分游离水在重力作用下自动脱除, 挡板主要是防止料浆从侧面溢出。
重力脱水段分为2层, 经预处理后的污泥首先入第一层重力脱水段, 靠污泥本身重力作用脱去大量水分, 剩余表面稀泥, 经翻转机构使污泥落到第2层重力脱水段, 再次进行重力脱水, 使污泥失去流动性。
楔形预压段: 楔形预压段是由上下两层若干个直径相同的辊筒组成, 上下滤带从上、下托辊间通过, 两条滤带间的间隙沿着滤带前进的方向逐渐减小, 最后上下两条滤带重叠到一起, 形成一个楔形区, 随着间隙的减小, 压力在不断的提高, 以对污泥进行预压, 为挤压脱水做准备。楔形预压段的下层辊筒是固定的, 对滤带起支撑作用, 上层辊筒是可调的, 通过调节上层组辊高度来改变“楔角空间大小”。
S形挤压段: 经楔形预压脱水后的污泥进入到S形挤压段。污泥被夹在上、下两层滤带之间, 经过若干个由大到小的辊筒, 形成了一定的压强梯度, 使污泥受到的压强由小逐渐变大, 同时对污泥进行剪切, 达到逐步减少水分的目的。
张紧装置: 张紧装置包括上、下两套张紧机构, 分别张紧上、下滤带, 每套机构由张紧辊、导向杆、气囊和同步齿轮轴构成。张紧辊轴径两端支撑在左右导向杆上, 导向杆另一端与气囊连接, 气囊充气后推动导向杆, 带动张紧辊移动将滤带张紧, 为保证左右导向杆同步移动, 导向杆上装有齿条与同步轴两端的齿轮啮合。保证了张紧辊的平行移动, 使滤带沿辊的长度方向上获得相同的张紧力。
清洗装置: 上、下滤带分别安装清洗水管, 用水压大于0. 7 MPa的清水对滤带进行清洗(边工作边清洗) 达到滤带再生的目的。清洗管内设有尼龙刷, 当机器运转时, 可用手轮操纵尼龙刷, 以清洗喷嘴上赃物, 避免喷嘴堵塞。
调偏装置: 每一条滤带均设有旋转调整托辊,以防止滤带运行中偏离中心位置, 调整托辊由气动调整装置自动操纵, 气动调整装置由以下三部分组成: a) 终端控制零件, 即两个气囊操纵调整托辊; b) 自动控制阀盘, 调整气囊中的空气流量;c) 探测板, 传输滤带边缘的位置, 并与相关的自动控制相连。当滤带跑偏, 触及边缘的限位开关,转阀接通, 气囊打开, 调偏托辊向滤带移动的相反方向移动一个角度, 使跑偏端产生一个返回力矩,
滤带返回原位, 转阀关闭气囊。
当调偏装置失灵, 滤带严重跑偏, 触到装在机架上的行程开关, 发出信号, 切断电源, 机器停止运行。
驱动装置: 驱动装置是由变频调速装置控制驱动电机, 实现电机无极调速, 电机输出端联接大速比的行星摆线减速器, 减速器输出的扭矩通过链条传递到上、下驱动辊, 带动上下滤带运动。
卸料装置: 带有弹簧刮刀片的刮刀在滤带上相对滑动, 使滤饼脱离滤带掉落在皮带运输机上。
机架: 机架由空心方型钢管组成, 上下两部分机架用四个M42螺栓连成一个整体。为了整体更换滤带, 机架的一侧可以打开, 机架的表面涂防腐层, 所有接合面都要求加工, 确保辊子安装后位置精确。
3 主要技术性能与国外同类产品对比
表1是该机与国外同类产品的主要技术性能对比表
由表1可以看出, 该带式压滤机从分体换带机构、驱动方式、调偏装置等方面已达到国外发达国家同类产品水平, 其中增设了滤带平整装置和根据我国工厂实际状况而设的调偏气源净化保持装置。
4 新型带式压滤机改进的几个关键技术
4. 1 快捷稳定的换带机构, 针对尖硬氧化铁粉污
泥处理, 滤带是最薄弱的环节, 要提高滤带寿命,其中无接头是一个关键, 这就要求机器可快捷分体换带, 提高生产效率。具有单侧开启式结构的机架可以保证分体换带, 同时机架有足够刚度保证运动件安装精度;
4. 2 高性能高寿命滤带, 大量实验证明, 原聚氨 酯滤带由于其物理特性, 寿命在现有情况下只在500 h～700 h, 甚至结构不好的还要低到百小时左右(如螺旋网) 。所以选用新型高分子合成材料,由尼龙, 聚酯和聚丙烯等原料织制而成的四综双层网, 上层丝径较细、结构较紧密, 起捕集作用, 下层丝径较粗, 强度高, 以提高滤带的性能和寿命;
4. 3 变频调速既能保持机器连续自动稳定生产,同时负载特性好, 速度稳定, 冲击力小, 对滤带寿命有很大提高;
4. 4 调偏伺服机构, 选择合理数学模型, 设计合理伺服阀, 保持调偏横向运动平稳, 也是提高滤带寿命的关键技术;
4. 5 调偏气源净化保持装置: 冶金工厂气源一般都不干净, 经常使伺服阀失灵无法调偏, 造成滤带损坏, 为此采用SMC气源3 联件, 使气源净化,保持压力稳定, 一旦有问题马上报警提示, 保证整机工作性能和滤带寿命;
4. 6 滤带平整装置: 由于滤带采用新材料, 耐磨性、抗老化性能大大提高, 但也容易出现出皱现象, 直接影响滤带寿命。为此增加一套气动平整装置, 通过冲气气囊保持滤带恒定的张力, 使滤带平整运行, 大大提高滤带寿命。
5 结论
新型带式压滤机主要特点:
5. 1 脱水效果好: 本机采用了化学处理和机械压力脱水相结合的方法。进泥浆含水率在70% ～80% , 出泥含水率20%～30%。
5. 2 滤带寿命长: 平均寿命为2 000 h, 最高达5000 h, 效率高。
5. 3 操作管理方便: 本机自动化程度高, 供料以及滤带工作速度均用无级调速电机控制, 滤带还设有自动调偏装置, 本机可在无人操作下自动安全运行。
5. 4 设备运行成本低: 本机电耗低, 投药量少,处理每吨干泥费用仅是真空过滤机的1 /2左右。并具有噪音低, 无振动优点。
5. 5 污泥处理能力强: 由于本机是连续运行, 重力脱水部分较长, 采用了双层重力脱水式和楔形预压脱水方式, 提高了前期脱水效果, 从而可提高滤带工作速度, 增大了污泥处理能力。
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