簡介： 研究和掌握帶式濃縮壓濾機(jī)處理能力的計(jì)算方法，對帶式濃縮壓濾機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、運(yùn)行參數(shù)選定、污泥調(diào)理等具有重要意義。筆者通過兩種不同的計(jì)算方法，認(rèn)為帶式濃縮壓濾機(jī)的處理能力受多種因素的影響，在設(shè)計(jì)、運(yùn)行中應(yīng)綜合考慮，有機(jī)地協(xié)調(diào)好各因素的相互配合和制約關(guān)系。
關(guān)鍵字：帶式濃縮壓濾機(jī) 卡門過濾方程 污泥的比阻 過濾產(chǎn)率 運(yùn)行參數(shù)
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Handling capacity computation methods for the combined unitof gravity belt thickener and belt filter press LIU Bang-liang HUANG Liang
(Anhui Guozhen Environmental Protection Sci-Technology Co., Ltd.,Hefei 230031,China)
Abstract: It is important for our choosing operating parameters and construction designing of the combined unit of gravity belt thickener and belt filter press and improving the dewatering property of the sludge to study and master its sludge handling equipment computation. Through comparing two different computation methods, handling capacity for the combined unit of gravity belt thickener and belt filter press is affected by many factors .The factors must be regulated and thought over systematically to efficient cooperation and condition in the designing and handling.
Keywords: Combined unit of gravity belt thickener and belt filter press; Carmen filtration equation; Sludge specific resistance; Filtration product ratio; Operating parameters

1、概述
帶式濃縮壓濾機(jī)（以下簡稱帶式壓濾機(jī)）是依據(jù)化學(xué)絮凝接觸過濾和機(jī)械擠壓原理而制成的高效固液分離設(shè)備，因其具有工藝流程簡單、自動化程度高、運(yùn)行連續(xù)、控制操作簡便和工作過程可調(diào)節(jié)等一系列優(yōu)點(diǎn)，并且省卻了污泥濃縮池、在一定程度上節(jié)省了建設(shè)資金，正得到越來越廣泛的應(yīng)用。
經(jīng)絮凝的污泥shou先進(jìn)入重力脫水區(qū)，大部分游離水在重力作用下通過濾帶被濾除；隨著濾帶的運(yùn)行，污泥進(jìn)入由兩條濾帶組成的楔形區(qū)，兩條濾帶對污泥實(shí)施緩慢加壓，污泥逐漸增稠，流動性降低，過渡到壓榨區(qū)；在壓榨區(qū)，污泥受到遞增的擠壓力和兩條濾帶上下位置交替變化所產(chǎn)生的剪切力的作用，大部分殘存于污泥中的游離水和間隙水被濾除，污泥成為含水率較低的片狀濾餅；上下濾帶經(jīng)卸料輥分離，憑借濾帶曲率的變化并利用刮刀將濾餅刮落，實(shí)現(xiàn)物料的固液分離，而上、下濾帶經(jīng)沖洗后重新使用，進(jìn)行下一周期的濃縮壓濾。
帶式壓濾機(jī)在實(shí)際工程應(yīng)用中所涉及的主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)有：①處理能力，②泥餅含水率，③化學(xué)藥劑投加量，④動力消耗，⑤沖洗水耗量，⑥帶張力，⑦有效帶寬，⑧濾帶運(yùn)行速度，⑨氣源壓力等主要指標(biāo)，其中處理能力是評價帶式壓濾機(jī)綜合性能的shou要指標(biāo)。影響帶式壓濾機(jī)處理能力的因素很多，但主要體現(xiàn)在重力脫水區(qū)、壓榨區(qū)及其濾帶運(yùn)行速度、濾帶張力、輥徑(大小、包角和中心距)、濾帶(透氣量)選擇、加藥調(diào)理效果等方面，也是帶式壓濾機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造等質(zhì)量的綜合體現(xiàn)。所以了解帶式壓濾機(jī)處理能力的計(jì)算方法對帶式壓濾機(jī)的優(yōu)化設(shè)計(jì)、運(yùn)行參數(shù)的選擇、合理投加藥劑量等選擇具有一定的指導(dǎo)意義。

2、帶式濃縮壓濾機(jī)處理能力的計(jì)算

2.1 帶式壓濾機(jī)處理能力的**種計(jì)算方法
以帶式壓濾機(jī)產(chǎn)出濕泥餅厚度為主要計(jì)算參數(shù)，根據(jù)算出的濕泥餅產(chǎn)量，再計(jì)算出進(jìn)料量（即處理能力），其計(jì)算公式如下：
Q濕泥餅=B·ξ·δ·v·s·γ·β
式中：Q濕泥餅——濕泥餅產(chǎn)出量t/h
B——濾帶寬度m
ξ——濾帶寬度利用系數(shù)，一般取0.85～0.9
δ——濕泥餅厚度m，一般取6～10mm（0.006～0.01m）
v——壓濾帶帶實(shí)際工作速度m/min , 一般取3～6m/min
s——單位時間60min/h
γ——濕泥餅比重t/m3，一般取1.03 t/m3
β——固相回收率，一般取≥95%
Q進(jìn)料量=（濕泥餅含固率/進(jìn)料含固率）×Q濕泥餅（t/h）
從以上計(jì)算公式可以看出，該計(jì)算方法是以帶式壓濾機(jī)產(chǎn)出濕泥餅厚度為主要計(jì)算參數(shù)，而濕泥餅厚度的形成一方面與帶式壓濾機(jī)的運(yùn)行參數(shù)如濾帶運(yùn)行速度、過濾壓力有很大關(guān)系；另一方面還與污泥的性質(zhì)如固體濃度、粘度、加藥調(diào)理后污泥的比阻等也有很大關(guān)系；濕泥餅厚度的形成關(guān)鍵還取決于壓濾機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如濃縮段的長度、濃縮段的容量、壓濾時間和壓濾周期、濾帶透氣量的選擇等。計(jì)算公式中Q濕泥餅與濕泥餅厚度δ成線性關(guān)系，濕泥餅厚度選擇范圍3～10mm，并且許多帶式壓濾機(jī)實(shí)際運(yùn)行中形成的濕泥餅的厚度在濾帶寬度范圍內(nèi)也不均勻。所以筆者認(rèn)為，該種計(jì)算方法沒有與濃縮段、壓榨段的主要技術(shù)參數(shù)及污泥的主要性質(zhì)參數(shù)相結(jié)合，沒有反映出污泥加藥調(diào)理效果、壓濾機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)、運(yùn)行參數(shù)的變化等因素對帶式壓濾機(jī)處理能力的影響，且計(jì)算出的Q濕泥餅數(shù)值范圍較大，一般適用于帶式壓濾機(jī)的設(shè)計(jì)選型，對帶式壓濾機(jī)的優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、指導(dǎo)運(yùn)行等意義不大。
2.2 帶式壓濾機(jī)處理能力的另一種計(jì)算方法：
城市污水和工業(yè)廢水的污泥脫水系統(tǒng)，在污泥脫水前都需對污泥進(jìn)行加藥調(diào)理。加藥調(diào)理的目的是改善污泥的脫水性能，降低污泥中水的親和力，降低污泥的過濾比阻抗值（即濾餅的阻力）r和毛細(xì)管吸水時間CST。#p#分頁標(biāo)題#e#
過濾開始時，濾液必須克服過濾介質(zhì)（濾帶）的阻力，當(dāng)濾餅逐漸形成后，還必須克服濾餅本身的阻力，屬濾餅過濾的基本形式。可利用根據(jù)液體通過濾渣層流動的基本原理推導(dǎo)出的卡門（Carman）過濾基本方程來進(jìn)行過濾產(chǎn)率（即處理能力）的計(jì)算。
根據(jù)卡門過濾基本方程：
(1)
式中：V——濾液體積 m3
t——過濾時間 s
P——過濾壓力Pa
A——過濾面積m2
μ——濾液的動力粘度Pa·s
ω——濾過單位體積濾液在過濾介質(zhì)上截留的干固體重量kg/m3
r——比阻m/kg，即濾餅的阻力，定義為單位過濾面積上單位干重濾餅所具有的阻力
Rf——過濾介質(zhì)的阻抗1/m2
由ω的定義可寫出下式：
（2）
式中：Q0——進(jìn)污泥量（處理量）m3
Qf——濾液量m3
Ck——濾餅中固體物質(zhì)濃度kg/ m3
根據(jù)液相平衡關(guān)系：Q0= Qf + Qk
根據(jù)固相平衡關(guān)系：Q0C0= QfCf+ QkCk
得：
（3）
式中：C0——進(jìn)原污泥中固體物質(zhì)濃度g/L
Cf——濾液中固體物質(zhì)濃度g/L，污泥脫水系統(tǒng)一般要求固體回收率≥95%，Cf數(shù)值很小，實(shí)際計(jì)算時可取Cf =0
Qk——濾餅量L
根據(jù)過濾產(chǎn)率的定義：單位時間內(nèi)單位過濾面積上產(chǎn)生的濾餅干重量kg/(m2·s)或kg/(m2·h)。
為計(jì)算方便，暫設(shè)過濾介質(zhì)的阻抗Rf=0，則卡門過濾基本方程（1）式變?yōu)椋?br /> 即 （4）
設(shè)濾餅干重為W，則W=ωV，V=W/ω代入（4）整理得：

即：帶式壓濾機(jī)處理量L（以jue干污泥量計(jì)，即濾餅干重）為：
(kg/m2.s) （5）
（5）式即為帶式壓濾機(jī)處理能力的另一種計(jì)算公式。
對于城市污水廠污泥脫水系統(tǒng)，污泥經(jīng)加藥調(diào)理后，污泥的比阻r控制在（1～4）×1012m/kg（實(shí)驗(yàn)室就是通過測定r值確定較經(jīng)濟(jì)的加藥量），其中對于帶式壓濾機(jī)，實(shí)驗(yàn)室一般通過加藥調(diào)理后污泥的比阻抗r在(1～3)×1012 m/kg（離心脫水r=(2～4)×1012 m/kg）。按環(huán)境溫度20℃時，污泥的運(yùn)動粘度μ=0.001Pa·s。
利用（5）式計(jì)算時，對于帶式壓濾一體機(jī)應(yīng)分兩部分計(jì)算：濃縮段和壓榨段。濃縮段屬重力過濾脫水，過濾壓力P按進(jìn)入濃縮段污泥槽中污泥的高度（平均厚度，1mm=9.5Pa）計(jì)算，濃度C0為進(jìn)泥濃度，Ck出濃縮段污泥濃度，一般可按為8～10%（通過濃縮段重力脫水后，污泥基本失去流動性時濃度）。過濾時間t按濃縮段長度與濾帶行走速度求得。
對于壓榨段，壓力P通過濾帶張力、壓榨滾與濾帶接觸面積計(jì)算，進(jìn)入壓榨段的濃度C0即為出濃縮段污泥濃度（8～10%），Ck即**終濾餅濃度（25%～20%），壓濾時間t=m/T，m=ts/T（即t=ts/T2），ts為實(shí)際壓濾時間（壓榨段濾帶與壓榨滾接觸長度、壓榨段濾帶運(yùn)行速度求得），T為壓濾周期（壓榨段運(yùn)行時間）。
濃縮段與壓榨段的處理量的和即為帶式壓濾機(jī)的處理量。因在計(jì)算中未考慮過濾介質(zhì)濾帶的阻抗Rf，而濾帶的阻抗Rf與濾帶的材質(zhì)、通氣量[一般選8000～10000m3/(h·m2)]等有關(guān)，所以**終的處理量應(yīng)是上述計(jì)算的處理量乘以一個系數(shù)K（K一般取0.9～0.95）即為帶式壓濾機(jī)的處理量。
3、結(jié)論
第二種計(jì)算方法較**種計(jì)算方法雖為復(fù)雜，但該計(jì)算方法中包含了帶式壓濾機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)，污泥性質(zhì)參數(shù)，運(yùn)行參數(shù)等對處理量的影響，對優(yōu)化帶式壓濾機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，合理投加藥劑量、運(yùn)行參數(shù)的選擇對提高帶式壓濾機(jī)的處理量具有一定的指導(dǎo)意義。并通過實(shí)例計(jì)算，濃縮段的處理量對帶式壓濾機(jī)處理能力起主要作用。