砂石废水压滤设备的应用与优势

覃尚贵

（葛洲坝集团第五工程有限公司，湖北　宜昌　443002）

摘 要：在原有的砂石废水处理传统压滤设备 (厢式压滤机) 的基础上，引用带式压滤机和陶瓷过滤机作对比试验，以了解砂石废水处理压滤设备的性能和使用工况。

关键词：工作原理　进浆浓度　产泥量　含水量　评价

目前砂石加工系统生产废水处理方式有尾矿库自然沉淀和处理池+机械脱水两种。广西龙滩大法坪砂石加工系统和向家坝马延坡砂石加工系统的生产废水处理采用尾矿库自然沉淀处理方式，溪洛渡、瀑布沟、大岗山、金鞍桥等砂石加工系统的生产废水处理采用处理池+机械脱水。废水处理后的泥浆采用机械脱水的方式，目前过滤行业中常用的污泥脱水设备主要有板框式 （厢式） 压滤机、带式压榨过滤机、离心机、真空带式过滤机、陶瓷过滤机等。溪洛渡水电站马家河坝细骨料加工系统水处理系统选取XMZ500/1500－U型厢式压滤机、DY－1000型带式压滤机和LH－30型陶瓷过滤机进行污泥脱水的对比实验。

1 厢式压滤机

1.1 进浆浓度

厢式压滤机的进料浓度比较灵活，从最低的千分之几的低浓度污水，到浓缩后的50%甚至更高的浓缩污泥，无论浓度怎么变化，只要能够流动，能被进料泵抽送就可以进入压滤机直接过滤。

进浆水样：平均含固率60.4%，平均含水率39.6%。pH值均为6.8～7.2。

1.2 过滤周期

压紧滤板，启动进料泵后，20分钟后明流出水口出水量明显减弱，成滴漏状，开始启动拉板和取板程序，松开压紧板，依次拉开滤板，卸落滤饼至泥斗，30分钟内完成卸料。在卸料过程中大部分滤饼可以靠重力自然脱落，少量黏附在滤布表面，需人工辅助卸落，避免下次过滤时冒浆或者破坏滤板密封面。每一过滤周期的操作时间在60分钟以内。

在进料泵的参数固定的前提下，压滤机的过滤周期和原水的含固量有着紧密的关系，当原水含固量高于30%时，进料时间在20分钟内 （其他运行时间不变），过滤周期少于60分钟；当原水含固量低于30%时，进料时间大于20分钟 （其他运行时间不变），直至整个滤室容积被充满为止，过滤周期大于60分钟。

1.3 滤饼产量及含水率

每小时的产泥量为16.9吨，含水率20.9%～21.4%。

1.4 设备评价

①适应能力很强，可以适用于各种浓度状态的污泥脱水。

②过滤面积大，滤室容积大，过滤水量和产泥量高。在进料泵足够大、进料浓度适中的情况下，500m2压滤机的进水能力甚至能达到100～150m3/h以上。滤液清澈，可直接排放或回用。

③运行成本低，设备稳定性强，便于维护和检修。

④是一种间歇式的过滤设备，不能实现连续过滤。

⑤拉板卸料时，有时候会因为滤饼粘接性强不容易自动卸落或卸落不完全，需要人工助卸，工人的劳动强度大。

⑥需要投加絮凝剂 （PAM：分子量1200万，阳离子），运行成本较高。

2 带式压榨机

带式压榨机是一种先进的连续过滤设备，由污泥混合器、若干个不同口径辊筒以及滤带组成。污泥经过投加凝聚剂在污泥混合器内进行充分混合反应后流入重力脱水段，这时污泥已失去流动性。再经反转机构后进入楔形压榨区，受上下滤带挤压，使污泥再度脱水，然后喂入“S”形压榨段，在“S”形压榨段中，污泥被夹在上、下两层滤带中间经若干不同口径的辊筒反复压榨，这时对污泥造成剪切，促使滤饼进一步脱水，最后通过刮刀将滤饼刮落，而上、下带进行冲洗重新使用。如图1所示。

图1

2.1 进料浓度

在实验过程中，如将辐流沉淀池底部的含固量为58%的泥浆直接抽送到带机前端的污泥混合器，则无论絮凝剂干粉如何配比，都会因污泥浓度过大而絮凝反应不均匀、絮凝效果很差，泥浆经污泥混合罐出口进入带机重力脱水区时，因细微颗粒未絮凝成团而大量透过滤带，少数进入楔形压榨区的污泥也因没有抱合力而偏出滤带。

此后通过清水管道往污泥混合罐中添加清水，降低原水的含固量，经多次实验，带机的原水浓度达到30%左右时效果最好，能达到最好的滤饼厚度。

2.2 絮凝剂配比

药液计量泵流量为325L/H、原水流量约11～12m3/h能取得最好的絮凝效果及最大的滤饼厚度 （约8mm）。

2.3 产泥量及含水率

经测算，每小时产干污泥量4.227吨，含水率24.9%。

带机每增加1米带宽，则产泥量增加4.227吨。

2.4 设备评价

①采用先进的奥地利技术，外形美观大方。结构刚度大，运行平稳噪音低。(www.xing528.com)

②配置先进的浓缩预处理设备，对污泥絮凝效果好。

③重力脱水区配置先进的布料器，使物料分布均匀，延长滤带寿命。具有超长的重力脱水区和楔形脱水区，物料脱水充分，保证物料不会在压榨区内溢出。辊系排列科学有序，重力脱水、楔形脱水、压榨脱水分别排出，互不干扰，压榨脱水辊直径比率大，脱水效果好。

④从进料到排出泥饼连续作业自动化程度高，产泥量均匀、稳定，可以实现24小时连续不间断运转。根据需要可设PLC接口，便于微机集中控制。动力传动机构采用机械或变频无级调速，调速范围大，适应性广。滤带设有可靠的在线反冲洗装置，保证滤带的脱水效果。

⑤需要投加絮凝剂 （PAM：分子量1200万，阳离子），运行成本最高。

⑥反冲洗用水量较大。

3 陶瓷过滤机

陶瓷过滤机的原理就是采用陶瓷过滤板为过滤介质，陶瓷过滤板具有产生毛细效应微孔，使微孔中的毛细作用力大于真空所施加的力，微孔始终保持充满液体状态，以保证在任何情况下，陶瓷过滤板没有空气透过而水能穿过，达到固液分离，实现了以最小的真空动力获得最大的真空度。

陶瓷过滤机工作流程分为4个阶段包含4个区：滤饼形成 （真空区）、滤饼干燥 （干燥区）、滤饼刮除 （卸料区）、清洗 （反冲洗区）。

陶瓷过滤机主要由转子、搅拌器、刮刀组件、料浆槽、分配器、陶瓷过滤板、真空系统、清洗系统和自动化控制系统等组成。过滤原理如图2所示。

图2

1-转子 2-固定圈 3-陶瓷板 4-刮刀 5-料浆槽 6-真空系统 7-超声波清洗

工作原理如下：

①滤饼形成：料浆在真空力的作用下其所含固体颗粒吸附在陶瓷过滤板上形成滤饼而液体穿过陶瓷过滤板微孔经滤室、分配头到真空桶。

②滤饼干燥：滤饼通过干燥区时继续脱出滤液水。

③滤饼刮除：在卸料区滤饼由刮刀刮下，通过输送机带走。

④清洗：到达真空桶内滤液水滤泵抽出。一部分滤液水通过水路系统回到反冲洗区反冲清洗陶瓷过滤板进行重新回用，另一部分滤液水也可利用。

3.1 进料浓度

陶瓷过滤机过滤性能与料浆的黏度、料浆的压缩性、浓度、pH值、粒径和粒度分布、沉降速度以及工艺流程中添加剂等外部重要条件有相当关系。在确定某一料浆后，其处理量、滤饼含水率与陶瓷过滤机的主轴转速、搅拌转速、真空度、陶瓷过滤板孔径及性能、刮刀间隙、清洗系统、料位高低等内部参数条件相关。理论上要求过滤浓度大于30%以上。

进浆水样：平均含固率60.4%，平均含水率39.6%。pH值均为6.8～7.2。

3.2 产泥量及含水率

在进料过滤过程中我们发现，在主轴转速、搅拌转速、真空度、陶瓷过滤板孔径及性能、刮刀间隙、清洗系统、料位高低等参数都确定的情况下，陶瓷过滤机的滤饼厚度和产泥量有着很大的变化。在陶瓷过滤机开行后，我们在30分钟、60分钟、90分钟分别提取了单片单面陶瓷板的泥样，检测出的滤饼情况如表1所示。

表1

由上述数据计算，一台30m2的陶瓷过滤机的产干泥能力平均约为28.4t/h，平均含水率21.3%。

3.3 设备评价

①陶瓷过滤机真空损失少，真空度高，可达0.095MPa以上，滤饼含水率低，产量高。

②陶瓷过滤板微孔孔径小，微细过滤颗粒被拦截，回收率高，并且滤液清澈，含固量仅0.003%～0.004%，无环境污染，水资源充分利用。

③自动化程度高，劳动强度低，维护方便，维修工作量小。

④对进料浓度要求较高 （大于30%）。

4 结论

通过试验表明，三种泥浆干化设备中陶瓷过滤机的产量较大，自动化程度最高，劳动强度最低，操作、维护简便，运行成本最低，占地面积最小，但对进料浓度要求较高，不适应浓度变化较大的物料过滤，需配置泥浆调节池；厢式压滤机的产量最大，运行成本适中，适用浓度最广，但有工作压力要求，需配置渣浆泵，属于间歇性运行，辅助卸料的劳动强度大，对渣浆泵损坏大，占地面积较大，可考虑加装滤布曲张助卸、自动集液翻板、干泥皮带输送等装置，来实现远程自动化操作；带式压滤机自动化程度高，属于连续运行，占地面积最大，但运行成本最高，卫生条件差。陶瓷过滤机和带式压滤机均无工作压力要求，泥浆可采取重力自流方式，无需配置渣浆泵。厢式压滤机和带式压滤机均采用滤布为过滤介质而需投加絮凝剂，陶瓷过滤机采用陶瓷过滤板为过滤介质无需投加絮凝剂。三种设备的综合分析见表2。

表2

◎作者简介：

覃尚贵，男，高级工程师，葛洲坝五公司副总工程师高级工程师，葛洲坝集团溪落渡砂石项目部总工程师，现任葛洲坝集团白鹤滩砂石项目部常务副总经理。