【文章內(nèi)容簡介】 原理的簡要介紹 帶式污泥脫水機基本上是由輥子和 濾帶組成的，在輥子上安裝上、下兩條濾帶，這兩條濾帶在電動機和減速 器的帶動下，以一定的速度連續(xù)運行。在壓榨輥子上兩個濾帶不斷擠壓污泥。此外為了保證機器的正常長期的運轉(zhuǎn)，要有一些輔助的部件，如防止濾布跑偏裝置和濾布洗滌裝置，正式 由于這種合理又簡單的結(jié)構(gòu)，才會使帶式污泥脫水機是獲得成功，另外獲得成功的另一個主要的原因是，用高分子絮凝劑對污泥實行預處理。 帶式污泥脫水機結(jié)構(gòu)的簡要介紹 帶式污泥脫水機主要由機架、傳動裝置、調(diào)偏裝置、張緊裝置、沖洗裝置、卸料裝置、輥系、水槽等部件組成。 在用帶式污泥脫水機處理污泥之前必須要進行污泥的預處理。有機污泥當中含有大量的水分，按形態(tài)分為自由水、胞間水、和胞內(nèi)水分。自由水是因為表面張力而附著在固體顆粒上的水分。在重力的作用下，即可分離出來。胞間水是因化學結(jié)合力保持在污泥顆粒周圍的水分，為了除 掉胞間水，污泥中必須要加進高分子電解質(zhì)進行調(diào)質(zhì)，使其成為自由水。至于胞內(nèi)水是含在生物體細胞內(nèi)的水分，需要用加熱發(fā)或者冷凍法弄破細胞壁后才能排出?；谟袡C污泥中水的特點，污泥的流動性很大，雖然帶式污泥脫水機有上下相對而設(shè)置的兩片濾布帶，但其水平方向并沒有密封，泥漿可能從濾布帶兩邊流出，因此帶式污泥脫水機處理污泥之前必須進行化學處理。往污泥中添加高分子化學絮凝劑是最有效的化學處理方法。因為高分子化學絮凝劑可以迅速而又完全的分散在泥漿中，可在比較靜止的條件下實現(xiàn)反應(yīng)，使泥漿形成絮凝塊。經(jīng)過這樣處理的污泥的流動性就 大大減小。預處理之后的污泥就可以進入帶式污泥脫水機進行壓榨脫水了。 帶式污泥脫水機主要原理是利用化學絮凝和機械擠壓進行污泥脫水。其脫水的工藝流程：首先對待脫水的污泥用泵送入污泥的預處理系統(tǒng)，然后往混凝反應(yīng)東北大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 緒論 6 器內(nèi)投加化學絮凝劑，使 污泥與之 進行充分的化學反應(yīng)，形成絮凝后流入 重力脫水段；在重力的作用下脫去大部分自由水，而后進入楔形預壓段。在此階段中，一方面使污泥平整，另一方面使污泥受到輕度擠壓，逐漸受壓脫水，為后面的壓榨脫水作好準備，然后污泥進入 S形壓榨脫水段，在此段污泥被夾在上下兩層濾網(wǎng)中間，經(jīng)過幾個由大到小滾筒 的反復壓榨和剪切脫水，使污泥形成濾餅狀，最后通過卸料裝置將濾餅卸掉。 帶式污泥脫水機的脫水過程一般分為三個區(qū)段進行。第一區(qū)段為 重力脫水區(qū)，料漿落到移動的濾布上，在重力的作用下，游離水大部分自然脫落，穿過濾帶流走。第二區(qū)段為楔形擠壓區(qū) ，兩條濾帶迭合 前，濾帶之間的空間逐漸減小，形成一個楔形區(qū)段，此時濾布開始對濾布施加擠壓剪切作用，隨著壓力的逐漸增加，濾料再次脫水，但 這一 區(qū)段一般較短，并需加上擋板防止跑料。第三區(qū)段為擠壓壓榨區(qū)，重疊的濾帶夾著初步脫水的濾餅沿設(shè)計 的 壓輥路線作連續(xù)環(huán)繞運動，使疊合濾帶的兩個面都受到多 次擠壓，擠壓區(qū)段是帶式污泥脫水機的主要脫水區(qū)。濾料通過擠壓區(qū)段完成最后脫水，形成了濾餅，濾餅在重疊濾帶分開處卸落。 影響帶式污泥脫水機脫水性能的因素分析 污泥的性質(zhì)及絮凝效果 污泥的性質(zhì)對帶式污泥脫水機的脫水性能有著顯著的影響。污泥的種類很多，固含率、粒度、流動性也各不相同，嚴重影響脫水效果。針對一般的污泥，己經(jīng)總結(jié)出相應(yīng)的規(guī)律，對各種污泥的性質(zhì)有了一定的掌握，選擇適當?shù)奶幚砉に?，達到理想的處理效果?？梢钥闯?，無機污泥、初沉池污泥比活性污泥容易脫水。相應(yīng)地，處理能力和濾餅最終含水率也不同 。為了使污泥更好地進行脫水，通常向其中投加絮凝劑，采用的是陽離子聚合物，其種類和用量與污泥性質(zhì)有關(guān)。同大氣中的粉粒體相比，液相中懸浮顆粒的性質(zhì)和狀態(tài)要復雜得多，它們對泥漿的過濾脫水性能影響頗大。對泥漿進行預處理，有助于改善過濾脫水性。其中，物理調(diào)質(zhì)包括熱處理、凍結(jié)溶解處理及濕式氧化處理。而化學調(diào)質(zhì)，則需加藥劑(有機高分子絮凝劑、無機凝結(jié)劑及其他助濾劑 )?，F(xiàn)在，以化學調(diào)質(zhì)法的應(yīng)用居多，其原因在于所用裝置的原始成本低、操作簡單。 根據(jù)所含固體顆粒的大小，固液分散系 (以下稱為泥漿 )分為懸浮液和溶膠。東北大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 緒論 7 溶膠中的固 體顆粒稱為膠質(zhì)。懸浮液中往往有各種膠質(zhì)共存，因而也具有一定的膠質(zhì)性質(zhì)。顆粒有疏水性和親水性之分。疏水性顆粒 (如粘土 )對水無親和力，因表面電荷的相斥作用而穩(wěn)定地分散于水中 。親水性顆粒 (如蛋白質(zhì) )，則對水有親和力因水合作用而穩(wěn)定地分散于水中。這些微小的穩(wěn)定分散的顆粒，容易堵塞濾布的孔隙，影響過濾脫水，而且在泥漿中呈現(xiàn)分散和絮凝等復雜的現(xiàn)象。因此在過濾脫水機和絮凝劑的研究開發(fā)均很活躍的今天，如果不搞清顆粒在液體中的性質(zhì)和狀態(tài)，就不能提出合適的固液粉粒工藝，也不能給出完善的脫水劑設(shè)計方法。泥漿的過濾脫水技術(shù)水平，體 現(xiàn)在調(diào)質(zhì)技術(shù)和脫水機的性能上，目前的狀況是過濾脫水機的性能有利顯著的提高，例如帶式污泥脫水機，由于配備了高壓壓榨機構(gòu)而使壓榨壓力有了很大的提高。但是在如此高的壓榨壓力下，由于以前沒有合適的絮凝劑，致使泥餅難以從濾帶上剝離下來，因此多數(shù)帶式污泥脫水機只好在低壓榨力下運轉(zhuǎn)。這說明調(diào)質(zhì)技術(shù)的研究滯后于過濾脫水技術(shù)的發(fā)展。迄今為止，對作為調(diào)質(zhì)藥劑的絮凝劑的研究也有了長足的進步，例如開發(fā)了種類繁多的絮凝劑，其中包括兩性絮凝劑，己解決了高壓榨力下泥餅難以從濾餅上脫落的難題。 濾帶的選擇和沖洗情況 過濾介質(zhì) (即濾帶 )是過濾機的心臟，應(yīng)具備一定的機械性能 (如剛度、強度、拉伸抗力等 )、使用性能 (如化學穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性、吸附性等 )、過濾性能 (截流的最小顆粒、截流效率等 )。過濾介質(zhì)的過濾機理分為一下幾種基本形式： 1. 表面篩濾 (surface straining)，使指尺寸大于介質(zhì)孔隙的顆粒沉淀在介質(zhì)的表面上。單絲平紋編制網(wǎng)就按此機理工作。 2. 深層粗濾 (depth straining)，是指顆粒進入介質(zhì)的深部，依靠深部流道尺寸小于顆粒尺寸來截流顆粒。大多數(shù)氈子按此機理工作。 3. 濾餅過濾 (cake filtration)，即顆粒沉積在介質(zhì)上形成餅層。在沉積過程中，有少量 (或沒有 )顆粒貫穿介質(zhì)。如果顆粒的尺寸小于介質(zhì)的孔隙，則經(jīng)過暫短的初濾期后，會很快進入濾餅。但常見的情況是顆粒的尺寸大于介質(zhì)的孔隙，經(jīng)過一段初濾期后，由顆粒在介質(zhì)孔隙上方形成架橋，成為形成較厚濾餅的基礎(chǔ)。濾布就是按此機理工作的。 4. 深層過濾 (depth filtration)，是指顆粒進入介質(zhì)的內(nèi)部，依靠介質(zhì)纖維的附著力或已被流道所附著的顆粒，來截留遠小于介質(zhì)流道尺寸的顆粒。過濾東北大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 緒論 8 片 (filter sheet)即按此機理工作。 顆粒在紡織介質(zhì)上的沉積機理，有以下幾種 : 1. 直接截流機理，在無外力作用時，懸浮液中的顆粒被小于其直徑的孔隙所截流。介質(zhì)的此種作用也稱為篩分效應(yīng)。 2. 慣性沉積機理，當懸浮液碰到介質(zhì)的紗線時，液體進行繞流，而顆粒則因慣性作用被紗線截留沉積到介質(zhì)上。 3. 擴散沉積機理，懸浮液中的顆粒因作布朗運動而偏離液體的流線，撞到紗線上后即被捕集。顆粒的粒徑越小，流體的流速越低，布朗運動的效應(yīng)便越強。 4. 倫敦一范德瓦爾引力機理，當顆粒極小且與纖維間的距離很小時，顆粒與纖維間的距 離很小時，顆粒與纖維之間的該引力會使顆粒吸附到纖維上。顆粒的粒徑越小，流體的流速越高，越不容易沉積。顆粒的沉積又包括以下幾種機理： （ 1）靜電沉積機理，當顆粒和介質(zhì)纖維帶有電荷時，顆粒會因電荷之間的作用而沉積到纖維上。 （ 2）重力沉積機理，顆粒在重力作用下具有一定的沉降速度，因而其運動軌跡會偏離流體的流線而被紗線所截留。為了適應(yīng)高過濾壓力、高壓榨壓力及高洗滌壓力的作用，紡織濾布應(yīng)符合以下條件 : a. 能高效率地截留固體顆粒； b. 空隙堵塞少，能保持穩(wěn)定的過渡速度； c. 有良好的濾餅剝離性； d. 有較高 的抗拉性、耐膨潤性及耐腐蝕性。在重力脫水段，完全依靠重力來除去水分，自由水從濾帶的網(wǎng)孔中流走。如果濾帶沖洗不好，大部分網(wǎng)孔就會被絮凝過的污泥所堵塞，不能順利地濾去自由水，在預壓脫水段和壓榨脫水段肯定會出現(xiàn)跑泥現(xiàn)象，嚴重影響壓榨脫水效果。同樣在預壓段和壓榨脫水段，沖洗不好的濾帶也會影響脫水效果。 總之，如果濾帶的沖洗不好，會極大地 影響各脫水段的脫水效果，進而影響最終的濾餅含水率。為了使帶式污泥脫水 機能連續(xù)有效地工作，設(shè)有自動沖洗裝置，利用噴嘴的水力沖擊濾網(wǎng)，從而使濾帶自動再生。 帶式污泥脫水機的脫 水輥系結(jié)構(gòu)設(shè)計 帶式污泥脫水機結(jié)構(gòu)設(shè)計的好壞直接影響該設(shè)備的脫水效果 ， 國內(nèi)外制造商東北大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 緒論 9 設(shè)計了許多不同的結(jié)構(gòu)形式。日本是以立式為主，奧地利是以水平為主，法國是以半水平、半立式的布局為主，各有優(yōu)缺點。而我國的帶式污泥脫水機結(jié)構(gòu)設(shè)計還處在經(jīng)驗設(shè)計階段，不利于帶式污泥脫水機的研究和進一步發(fā)展。因此，需要利用現(xiàn)代化的設(shè)計方法對脫水輥系結(jié)構(gòu)進行理論分析，設(shè)計出更好的產(chǎn)品，使結(jié)構(gòu)合理，脫水效果更好。 濾餅脫水 濾餅脫水是指濾餅卸除前的脫水處理 ，是對濾餅施加飽和力，使濾餅空隙內(nèi)捕捉的濾液被置換的過程。這些 飽和力可能是機械 力，如對濾餅實施擠壓，也可能是流體動力，如采用真空抽吸或吹氣使空氣穿過濾餅，有效地置換濾餅中的液體。濾餅脫水的目的主要有兩個。一個是當濾餅作為產(chǎn)品需要進一步 干燥，可降低濾餅水分，減少進一步脫水費用，同時還能減少濾餅的毛體積，節(jié)省運輸費用和減少占用存儲場地。另一個是當有價成分存在于濾液中時，可降低濾餅水分，這就等于提高了濾液回收率，減少了有價成分的損失。 濾餅脫水方法 目前工業(yè)上常用的濾餅脫水方法有 : (1) 機械壓榨法，即對濾餅施加機械壓力，使之壓縮變形，擠出殘存在孔隙中的濾液。 (2) 氣體 置換法即利用空氣穿過濾餅層，將空隙內(nèi)殘留的液體帶走，或采用真空抽吸脫液。 (3) 離心法，即利用慣性原理脫液。 (4) 液體脫水法。 (5) 其他的物理和化學脫液法。 機械壓榨脫水和氣體置換脫水是最常用的兩種脫水方式，在某些場合下兩種方式同時并用，這樣可以取得更好的脫水效果。但是無論采用何種脫水方式，無論壓力梯度有多大，濾餅層中總會有一時刻毛細力與排液力達到平衡，這時脫水就會停止。因此采用常規(guī)的濾餅脫液方式，不可能將濾餅中殘存的液體全部排除。殘存液體使濾餅具有一個“剩余飽和度”。濾餅最終含水率取決于脫水過 程、液體性質(zhì)和濾餅結(jié)構(gòu)等因素。 東北大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 緒論 10 機械壓榨脫水 機械壓榨脫水時一種常用的能耗低而又有效的濾餅脫水方法。過濾機上常用的機械壓榨形式有隔膜壓榨、筒式壓榨、帶式壓榨、輥式壓榨和螺旋壓榨等。 濾餅的壓榨脫水過程一般分為兩個階段，第一階段為壓榨脫水階段，第二階段是依靠濾餅的蠕變脫水階段。一般工業(yè)壓榨脫水多采用第一階段作為操作條件，這種壓榨脫水方法適用于可壓縮性濾餅。帶式壓榨脫水的機理是由兩條可以回轉(zhuǎn)的張緊濾帶夾著濾餅通過一組設(shè)計好的輥子，使濾餅受到剪切和擠壓作用而脫水，帶式壓榨過濾機結(jié)構(gòu)互不相同，但基本原理 與壓榨方式大體一致。 壓榨輥的壓榨方式共分為兩種，即相對輥式和水平輥式。相對輥式由作用于輥間的壓力脫水，具有接觸面積小、壓榨力大、壓榨時間短的特點 。水平輥式利用濾帶的張力對輥子曲面施加壓力，具有接觸面積寬、壓力小、壓榨時間長的特點。目前在帶式壓榨機上水平輥應(yīng)用最多。 東北大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 機械系統(tǒng)總體設(shè)計 11 第二章 機械系統(tǒng)總體設(shè)計 帶式污泥脫水機的原理設(shè)計 帶式污泥脫水機主要是利用壓榨原理進行設(shè)計的，利用濾帶和壓輥對污泥施加壓力，將污泥中的水擠壓出去，同時壓出去的水從濾帶的孔中排除，而排出的水被水槽接受。為了能夠 達到較好的壓榨效果，使污 泥中的含水率達到要求，需要設(shè)計濾帶的傳動裝置、濾帶的張 緊裝置，濾帶的調(diào)偏裝置，以及濾帶的沖洗裝置。 總體的壓榨過程通過三個階段來完成的，污泥中的水分別在重力脫水區(qū)、楔形區(qū)和壓榨區(qū)被脫出去。污泥經(jīng)過加藥器與絮凝劑充分的反應(yīng)形成較大的絮團，先進入重力脫水區(qū)域在重力的作用下脫去一部分的水分，然后進入楔形脫水區(qū)域，污泥在楔形脫水區(qū)域受到輕度的擠壓進一步脫水 90%以上 ,在進入 S 形狀是壓榨脫水段 ,在這段有直徑不同的脫水輥子 , 污泥在濾網(wǎng)的張緊力的作用下做 S形包繞擠壓 ,輥子直徑由大到小形成壓強梯度 ,污泥在 S 形狀的壓榨段反復變形受壓從而獲得更低的含水率 .最后在出料處通過刮刀將污泥剝落 ,濾網(wǎng)經(jīng)過高壓水沖洗后重新進入污泥脫水過程。 帶式污泥脫水機的工