1 前言

鋁型材廠表面脫脂、堿蝕、酸洗、氧化等過(guò)程會(huì)產(chǎn)生大量的廢液，廢液經(jīng)處理并絮凝沉淀后過(guò)濾的污泥含水率達(dá)到90%以上，經(jīng)過(guò)污泥脫水機(jī)壓濾脫水后的濾餅即是固體含鋁污泥。含鋁污泥結(jié)構(gòu)疏松，且?guī)в幸欢ǖ母g性，在脫水設(shè)備的選型上，國(guó)內(nèi)鋁型材廠多年來(lái)一直將板框式壓濾機(jī)作為首選設(shè)備。板框壓濾機(jī)具有濾餅水分低，濾液基本不含顆粒物的優(yōu)點(diǎn)，但也存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜，維修工作量大，工人勞動(dòng)強(qiáng)度高及設(shè)備可靠性低等不足，尤其是其間斷作業(yè)方式，不僅工作效率低，且濾餅不能均勻摻混入產(chǎn)品皮帶。為避免上述缺點(diǎn)，筆者所在的公司根據(jù)工廠的生產(chǎn)能力和排污規(guī)模，嘗試采用帶式壓濾機(jī)進(jìn)行污泥脫水，實(shí)現(xiàn)了工作效率高、含水率低，工人勞動(dòng)強(qiáng)度降低等效果。

通常污泥先進(jìn)行預(yù)處理，改善脫水性能后再脫水。最通用的預(yù)處理方法是投加無(wú)機(jī)鹽或高分子混凝劑。此外，還有淘洗法和熱處理法。機(jī)械脫水法有過(guò)濾和離心法。過(guò)濾是將濕污泥用濾層（多孔性材料如濾布、金屬絲網(wǎng)）過(guò)濾，使水分（濾液）滲過(guò)濾層，脫水污泥（濾餅）則被截留在濾層上。離心法是借污泥中固、液比重差所產(chǎn)生的不同離心傾向達(dá)到泥水分離。過(guò)濾法用的設(shè)備有真空過(guò)濾機(jī)、板框壓濾機(jī)和帶式過(guò)濾機(jī)。真空過(guò)濾機(jī)連續(xù)進(jìn)泥，連續(xù)出泥,運(yùn)行平穩(wěn)，但附屬設(shè)施較多。板框壓濾機(jī)為化工常用設(shè)備，過(guò)濾推動(dòng)力大，泥餅含水率較低，進(jìn)泥、出泥是間歇的，生產(chǎn)率較低。人工操作的板框壓濾機(jī)，勞動(dòng)強(qiáng)度甚大，大多改用機(jī)械自動(dòng)操作。帶式過(guò)濾機(jī)是新型的過(guò)濾機(jī)，有多種設(shè)計(jì)，依據(jù)的脫水原理也有不同（重力過(guò)濾、壓力過(guò)濾、毛細(xì)管吸水、造粒），但它們都有回轉(zhuǎn)帶，一邊運(yùn)泥，一邊脫水，或只有運(yùn)泥作用。它們的復(fù)雜性和能耗都相近。離心法常用臥式高速沉降離心脫水機(jī)，由內(nèi)外轉(zhuǎn)筒組成，轉(zhuǎn)筒一端呈圓柱形，另一端呈圓錐形。轉(zhuǎn)速一般在3000轉(zhuǎn)/分左右或更高，內(nèi)外轉(zhuǎn)筒有一定的速差。離心脫水機(jī)連續(xù)生產(chǎn)和自動(dòng)控制，衛(wèi)生條件較好，占地也小，但污泥預(yù)處理的要求較高。 機(jī)械脫水法主要用于初次沉淀池污泥和消化污泥。脫水污泥的含水率和污泥性質(zhì)及脫水方法有關(guān)。一般情況下，真空過(guò)濾的泥餅含水率為百分之六十至百分之八十，板框壓濾為百分之四十五至百分之八十，離心脫水為百分之八十至百分之八十五。

2 帶式壓濾機(jī)工作原理與工藝流程

2.1 工作原理

帶式壓濾機(jī)工作原理是：經(jīng)過(guò)濃縮的污泥與一定濃度的絮凝劑在靜、動(dòng)態(tài)混合器中充分混合以后，污泥中的微小固體顆粒聚凝成體積較大的絮狀團(tuán)塊，同時(shí)分離出自由水，絮凝后的污泥被輸送到濃縮重力脫水的濾帶上，在重力的作用下自由水被分離，形成不流動(dòng)狀態(tài)的污泥，然后夾持在上下兩條網(wǎng)帶之間，經(jīng)過(guò)楔形預(yù)壓區(qū)、低壓區(qū)和高壓區(qū)由小到大的擠壓力、剪切力作用下，逐步擠壓污泥，以達(dá)到最大程度的泥、水分離，最后形成濾餅排出。

如下圖1所示：調(diào)理好的污泥進(jìn)入帶式壓濾機(jī)重力脫水區(qū)1，在布料機(jī)構(gòu)2和疏料機(jī)構(gòu)3的共同作用下，隨濾帶4向前運(yùn)動(dòng)并在重力作用下，脫去污泥的空隙水。

圖1 帶式壓濾機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理示意圖

當(dāng)污泥隨濾帶運(yùn)行至重力脫水區(qū)末端時(shí)，通過(guò)翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)5進(jìn)入帶式壓濾機(jī)的楔形脫水區(qū)6，在楔形脫水區(qū)，污泥被兩條濾帶形成的楔壓力預(yù)壓，進(jìn)一步脫去污泥的空隙水。

經(jīng)重力脫水和楔壓脫水的污泥進(jìn)入低壓區(qū)7和高壓區(qū)8壓榨脫水，壓力區(qū)由低壓多孔輥和高壓輥組成，濾帶裹著污泥纏繞在壓力輥表面運(yùn)行，由于壓力輥直徑是由大到小排列的，所以濾帶對(duì)污泥施加的壓力是由小到大逐步提高的，這符合污泥的脫水特性。經(jīng)壓榨脫水后的濾餅成固形物被刮泥刀9刮落并排出。

整臺(tái)帶式壓濾機(jī)除起骨架作用的機(jī)架10外，驅(qū)動(dòng)裝置11驅(qū)動(dòng)兩條濾帶環(huán)形連續(xù)運(yùn)行，張緊裝置12負(fù)責(zé)張緊濾帶形成對(duì)污泥的壓榨力；清洗裝置13負(fù)責(zé)清洗濾帶上的殘留渣，保證濾帶高效率工作；自動(dòng)糾偏裝置14負(fù)責(zé)確保濾帶在運(yùn)行過(guò)程中自動(dòng)糾正軸向偏移量；濾液接盤(pán)15的作用是收集壓榨脫水產(chǎn)生的濾液；而輥系16包括壓力輥、驅(qū)動(dòng)輥、張緊輥、糾偏輥、卸料輥和導(dǎo)向輥等，支撐著濾帶并讓濾帶周而復(fù)始地重復(fù)著各種功能。

2.2 工藝流程

鋁加工表面處理廢水污泥脫水一體化的工作流程，首先，通過(guò)三槽式自動(dòng)投藥溶解裝置對(duì)絮凝劑（PAM）與自來(lái)水進(jìn)行充分溶解并連續(xù)配制合適的藥液，藥液被藥液輸送泵抽至靜態(tài)混合稀釋裝置進(jìn)行混合稀釋儲(chǔ)存?zhèn)溆?。?dāng)污泥需要脫水時(shí)，濃縮池中含水率較高的泥漿通過(guò)污泥切割機(jī)和污泥輸送泵抽至污泥與藥劑混合器跟稀釋后的藥液快速進(jìn)行混合反應(yīng)并絮凝成團(tuán)，然后利用壓縮空氣，污泥經(jīng)過(guò)帶式壓濾機(jī)的重力脫水、楔壓脫水、低壓脫水、中壓脫水和高壓脫水，使污泥水份逐步降低，形成固態(tài)泥餅排出。同時(shí)，清洗泵將清水池清水對(duì)帶式濃縮機(jī)和濾帶進(jìn)行沖洗，保證壓濾機(jī)的脫水性能。最后將脫水后的濾餅通過(guò)膠帶輸送機(jī)全自動(dòng)地輸送至儲(chǔ)泥場(chǎng)。工藝流程如下圖2所示：

圖2 含鋁污泥脫水一體化工藝流程示意圖

3 主要設(shè)備及工藝說(shuō)明

3.1 三槽式自動(dòng)投藥溶解裝置

參數(shù)：溶劑罐 150L，溶藥罐 4.5m3，藥劑投加速度 4.5～13.5kg/h，溶解能力 4.5m3/h，電機(jī)功率 3×1.1kW，重量 2500kg。

三槽式自動(dòng)投藥溶解裝置是一種自動(dòng)投藥和連續(xù)制備聚合物溶液的設(shè)備。采用三槽式設(shè)計(jì)集溶解攪拌、熟化攪拌、存儲(chǔ)為一體，實(shí)現(xiàn)連續(xù)配制藥液。

3.2 靜態(tài)混合稀釋裝置

參數(shù)：輸入藥劑濃度 0.2％/0.3％，輸出藥劑濃度 0.1％，輸入藥劑流量 3m3/h，輸出藥劑流量 6/9m3/h，公稱(chēng)通徑 DN40mm。

由進(jìn)水計(jì)量組件、進(jìn)藥計(jì)量組件、靜態(tài)混合器和稀釋藥液輸出組件組成。采用支架垂直安裝以節(jié)省用地、方便操作。

3.3 機(jī)械攪拌式動(dòng)態(tài)混合器

參數(shù)：規(guī)格 Φ800×1300，攪拌轉(zhuǎn)速 6～30rpm，功率0.55kW，流量24～36m3/h。

通過(guò)機(jī)械攪拌使污泥與藥劑在容器內(nèi)完成混合與絮凝反應(yīng)，該裝置由容器和慢速攪拌機(jī)組成。

3.4 流量可調(diào)螺桿式輸送泵組（興龍泵+變速機(jī)+電機(jī)）

參數(shù)：流量 6.0～22.0m3/h，轉(zhuǎn)速 100～400rpm，壓力 0.3MPa，電機(jī)功率 3kW。

將溶解好后的絮凝劑（PAM）和切割后的污泥有效地輸送至污泥與藥劑混合器，待充分混合后進(jìn)入帶式壓濾機(jī)進(jìn)行作業(yè)。

3.5 帶式壓濾機(jī)

參數(shù)：濾帶寬度 2500mm，濾帶速度 3.5～18m/min，電機(jī)功率 2.2kW，重力脫水長(zhǎng)度 3000mm，濾帶長(zhǎng)度 6900mm，參考處理能力 45m3/h，濾帶張力 10kg/cm，氣壓 5.1kg/cm2。

污泥經(jīng)過(guò)帶式壓濾機(jī)的重力脫水、楔壓脫水、低壓脫水、中壓脫水和高壓脫水，使污泥水份逐步降低，形成固態(tài)泥餅排出。

3.6 濾帶清洗泵

參數(shù)：轉(zhuǎn)速 2900rpm，流量 21m3/h，揚(yáng)程 60m，電機(jī)功率 7.5kW，葉輪直徑 222mm。

為保證濾帶的清洗效果，充分發(fā)揮脫水機(jī)的脫水性能，專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)合適的葉輪作為脫水機(jī)專(zhuān)用的清洗泵。

3.7 空氣壓縮機(jī)組

參數(shù)：排氣量 0.75m3/min，壓力 1.2MPa，儲(chǔ)氣罐 0.25m3，電機(jī)功率 5.5kW，材質(zhì)組合，外形尺寸 1630mm×660mm×1130mm，多臺(tái)集中供氣。

空氣經(jīng)過(guò)壓縮機(jī)直接進(jìn)入帶式壓濾機(jī)。

3.8 膠帶輸送機(jī)

參數(shù)：膠帶寬度B 650mm，輸送量 15m3/h，膠帶速度 30mpm。

將脫水后的濾餅通過(guò)膠帶輸送機(jī)全自動(dòng)地輸送至儲(chǔ)泥場(chǎng)，大大地減少了人工裝袋搬運(yùn)等勞動(dòng)力。

4 運(yùn)行效果檢驗(yàn)

4.1 工藝特點(diǎn)

（1）設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊，工藝運(yùn)行穩(wěn)定。采用較長(zhǎng)的預(yù)脫水段和重力脫水段，低壓輥徑足夠大且壓力輥徑由大到小排列，對(duì)鋁加工表面處理廢水污泥脫水的適應(yīng)性較強(qiáng)，污泥處理能力大。

（2）設(shè)備操作方便。從污泥進(jìn)料到泥餅剝離的全過(guò)程實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化和密閉式。無(wú)需專(zhuān)人看管，濾帶的驅(qū)動(dòng)速度可根據(jù)污泥的進(jìn)料率進(jìn)行調(diào)整；濾帶運(yùn)行線(xiàn)路由氣動(dòng)開(kāi)關(guān)控制，發(fā)生故障時(shí)，關(guān)閉系統(tǒng)。

（3）設(shè)備運(yùn)行費(fèi)用低。由于采用了三槽式自動(dòng)投藥溶解裝置和雙帶式結(jié)構(gòu)，可以降低絮凝劑消耗量，而且重力脫水段的采用和各軋輥之間的剪切力，大大降低了能耗。

（4）濃縮機(jī)采用頂置式布置，占地面積小，機(jī)器維護(hù)保養(yǎng)空間大，易于維護(hù)。由于采用齒輪齒條同步撐緊裝置，保證網(wǎng)帶撐緊同步。帶中位網(wǎng)帶糾偏系統(tǒng)，網(wǎng)帶周邊磨損小，且有適應(yīng)惡劣環(huán)境的防腐設(shè)計(jì)，延長(zhǎng)了壽命。

4.2 工藝效果

公司經(jīng)過(guò)采用的“新環(huán)”BSD-2500S7AL型帶式壓濾機(jī)泥水一體化污泥脫水技術(shù)的實(shí)際運(yùn)行，運(yùn)行效果與板框壓濾機(jī)比較見(jiàn)表1：

表1 帶式壓濾機(jī)與板框壓濾機(jī)運(yùn)行效果比較

4.3 經(jīng)濟(jì)效果

公司廢水處理站污泥處理原選用4臺(tái)板框壓濾機(jī)設(shè)備進(jìn)行脫水，但隨著生產(chǎn)規(guī)模的增大，造成工人勞動(dòng)力強(qiáng)度和成本增大，效果不佳。在改用“新環(huán)”BSD-2500S7AL型帶式壓濾機(jī)進(jìn)行污泥脫水后，如下表2所示，每噸污泥生產(chǎn)成本比原來(lái)4臺(tái)板框壓濾機(jī)節(jié)省約20元。

表2 帶式壓濾機(jī)與4臺(tái)板框壓濾機(jī)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)成本比較

鋁加工表面處理廢水污泥脫水用帶式壓濾機(jī)在應(yīng)用中可以通過(guò)采取下列措施提高其運(yùn)行效果：

（1）當(dāng)三槽式投藥溶解裝置液位到達(dá)設(shè)定下限位置時(shí)系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警并自動(dòng)停止時(shí)，應(yīng)立即檢查絮凝劑的用量并適當(dāng)補(bǔ)充，然后重新啟動(dòng)裝置繼續(xù)作業(yè)。

（2）通過(guò)調(diào)整上、下濾布的張力差，使下濾布的張力略小于上濾布的張力，可以提高壓榨效果。

（3）采用二沉池出水作為濾帶沖洗水，并提高沖洗水壓力至0.8～1.0MPa。

（4）加粗原有扇形沖洗噴嘴的孔徑，保證沖洗強(qiáng)度和沖洗水量。

6 結(jié)論

目前鋁加工表面處理廢水污泥脫水工藝種類(lèi)較多,本文結(jié)合工廠的生產(chǎn)能力和排污規(guī)模,介紹了帶式壓濾機(jī)對(duì)含鋁污泥脫水一體化的處理工藝，采用對(duì)污泥進(jìn)行化學(xué)調(diào)理、機(jī)械脫水相結(jié)合的方法,將污泥的含水率從95%～98%的一次性降到65%以下。從而實(shí)現(xiàn)了脫水效率高、污泥含水率低、運(yùn)行費(fèi)用小和減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度等效果，為污泥的后續(xù)處置創(chuàng)造了有利條件。

結(jié)合本公司的實(shí)際情況，現(xiàn)采用的“新環(huán)”帶式壓濾機(jī)泥水一體化污泥脫水技術(shù)和設(shè)備使污泥出廠含水率，可降低至65%以下。設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊，工藝運(yùn)行穩(wěn)定，操作方便，占地面積小，易于維護(hù)。每噸污泥脫水成本比原來(lái)4臺(tái)板框壓濾機(jī)節(jié)省約20元，運(yùn)行費(fèi)用低。隨著我國(guó)化學(xué)工業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展，藥劑和網(wǎng)帶的費(fèi)用將會(huì)進(jìn)一步降低，生產(chǎn)成本也會(huì)隨之降低，帶式壓濾機(jī)在鋁加工表面處理廢水污泥脫水方面將得到推廣應(yīng)用，技術(shù)也越來(lái)越成熟。