帶式濃縮壓濾機處理能力的計算方法

簡介： 研究和掌握帶式濃縮壓濾機處理能力的計算方法，對帶式濃縮壓濾機的結構設計、運行參數選定、污泥調理等具有重要意義。筆者通過兩種不同的計算方法，認為帶式濃縮壓濾機的處理能力受多種因素的影響，在設計、運行中應綜合考慮，有機地協調好各因素的相互配合和制約關系。
關鍵字：帶式濃縮壓濾機 卡門過濾方程 污泥的比阻 過濾產率 運行參數
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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（以下簡稱帶式壓濾機）是依據化學絮凝接觸過濾和機械擠壓原理而制成的高效固液分離設備，因其具有工藝流程簡單、自動化程度高、運行連續、控制操作簡便和工作過程可調節等一系列優點，并且省卻了污泥濃縮池、在一定程度上節省了建設資金，正得到越來越廣泛的應用。
經絮凝的污泥shou先進入重力脫水區，大部分游離水在重力作用下通過濾帶被濾除；隨著濾帶的運行，污泥進入由兩條濾帶組成的楔形區，兩條濾帶對污泥實施緩慢加壓，污泥逐漸增稠，流動性降低，過渡到壓榨區；在壓榨區，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，實現物料的固液分離，而上、下濾帶經沖洗后重新使用，進行下一周期的濃縮壓濾。
帶式壓濾機在實際工程應用中所涉及的主要技術經濟指標有：①處理能力，②泥餅含水率，③化學藥劑投加量，④動力消耗，⑤沖洗水耗量，⑥帶張力，⑦有效帶寬，⑧濾帶運行速度，⑨氣源壓力等主要指標，其中處理能力是評價帶式壓濾機綜合性能的shou要指標。影響帶式壓濾機處理能力的因素很多，但主要體現在重力脫水區、壓榨區及其濾帶運行速度、濾帶張力、輥徑(大小、包角和中心距)、濾帶(透氣量)選擇、加藥調理效果等方面，也是帶式壓濾機結構設計、生產制造等質量的綜合體現。所以了解帶式壓濾機處理能力的計算方法對帶式壓濾機的優化設計、運行參數的選擇、合理投加藥劑量等選擇具有一定的指導意義。

2、帶式濃縮壓濾機處理能力的計算

2.1 帶式壓濾機處理能力的**種計算方法
以帶式壓濾機產出濕泥餅厚度為主要計算參數，根據算出的濕泥餅產量，再計算出進料量（即處理能力），其計算公式如下：
Q濕泥餅=B·ξ·δ·v·s·γ·β
式中：Q濕泥餅——濕泥餅產出量t/h
B——濾帶寬度m
ξ——濾帶寬度利用系數，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進料量=（濕泥餅含固率/進料含固率）×Q濕泥餅（t/h）
從以上計算公式可以看出，該計算方法是以帶式壓濾機產出濕泥餅厚度為主要計算參數，而濕泥餅厚度的形成一方面與帶式壓濾機的運行參數如濾帶運行速度、過濾壓力有很大關系；另一方面還與污泥的性質如固體濃度、粘度、加藥調理后污泥的比阻等也有很大關系；濕泥餅厚度的形成關鍵還取決于壓濾機的結構設計如濃縮段的長度、濃縮段的容量、壓濾時間和壓濾周期、濾帶透氣量的選擇等。計算公式中Q濕泥餅與濕泥餅厚度δ成線性關系，濕泥餅厚度選擇范圍3～10mm，并且許多帶式壓濾機實際運行中形成的濕泥餅的厚度在濾帶寬度范圍內也不均勻。所以筆者認為，該種計算方法沒有與濃縮段、壓榨段的主要技術參數及污泥的主要性質參數相結合，沒有反映出污泥加藥調理效果、壓濾機結構參數設計、運行參數的變化等因素對帶式壓濾機處理能力的影響，且計算出的Q濕泥餅數值范圍較大，一般適用于帶式壓濾機的設計選型，對帶式壓濾機的優化結構設計、指導運行等意義不大。
2.2 帶式壓濾機處理能力的另一種計算方法：
城市污水和工業廢水的污泥脫水系統，在污泥脫水前都需對污泥進行加藥調理。加藥調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和毛細管吸水時間CST。#p#分頁標題#e#
過濾開始時，濾液必須克服過濾介質（濾帶）的阻力，當濾餅逐漸形成后，還必須克服濾餅本身的阻力，屬濾餅過濾的基本形式。可利用根據液體通過濾渣層流動的基本原理推導出的卡門（Carman）過濾基本方程來進行過濾產率（即處理能力）的計算。
根據卡門過濾基本方程：
(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——過濾介質的阻抗1/m2
由ω的定義可寫出下式：
（2）
式中：Q0——進污泥量（處理量）m3
Qf——濾液量m3
Ck——濾餅中固體物質濃度kg/ m3
根據液相平衡關系：Q0= Qf + Qk
根據固相平衡關系：Q0C0= QfCf+ QkCk
得：
（3）
式中：C0——進原污泥中固體物質濃度g/L
Cf——濾液中固體物質濃度g/L，污泥脫水系統一般要求固體回收率≥95%，Cf數值很小，實際計算時可取Cf =0
Qk——濾餅量L
根據過濾產率的定義：單位時間內單位過濾面積上產生的濾餅干重量kg/(m2·s)或kg/(m2·h)。
為計算方便，暫設過濾介質的阻抗Rf=0，則卡門過濾基本方程（1）式變為：
即 （4）
設濾餅干重為W，則W=ωV，V=W/ω代入（4）整理得：

即：帶式壓濾機處理量L（以jue干污泥量計，即濾餅干重）為：
(kg/m2.s) （5）
（5）式即為帶式壓濾機處理能力的另一種計算公式。
對于城市污水廠污泥脫水系統，污泥經加藥調理后，污泥的比阻r控制在（1～4）×1012m/kg（實驗室就是通過測定r值確定較經濟的加藥量），其中對于帶式壓濾機，實驗室一般通過加藥調理后污泥的比阻抗r在(1～3)×1012 m/kg（離心脫水r=(2～4)×1012 m/kg）。按環境溫度20℃時，污泥的運動粘度μ=0.001Pa·s。
利用（5）式計算時，對于帶式壓濾一體機應分兩部分計算：濃縮段和壓榨段。濃縮段屬重力過濾脫水，過濾壓力P按進入濃縮段污泥槽中污泥的高度（平均厚度，1mm=9.5Pa）計算，濃度C0為進泥濃度，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算，進入壓榨段的濃度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為實際壓濾時間（壓榨段濾帶與壓榨滾接觸長度、壓榨段濾帶運行速度求得），T為壓濾周期（壓榨段運行時間）。
濃縮段與壓榨段的處理量的和即為帶式壓濾機的處理量。因在計算中未考慮過濾介質濾帶的阻抗Rf，而濾帶的阻抗Rf與濾帶的材質、通氣量[一般選8000～10000m3/(h·m2)]等有關，所以**終的處理量應是上述計算的處理量乘以一個系數K（K一般取0.9～0.95）即為帶式壓濾機的處理量。
3、結論
第二種計算方法較**種計算方法雖為復雜，但該計算方法中包含了帶式壓濾機結構設計參數，污泥性質參數，運行參數等對處理量的影響，對優化帶式壓濾機的結構設計，合理投加藥劑量、運行參數的選擇對提高帶式壓濾機的處理量具有一定的指導意義。并通過實例計算，濃縮段的處理量對帶式壓濾機處理能力起主要作用。