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1、固液分离设备的述评 固液分离设备的述评 摘要：固液分离技术是上世纪末及本世纪初发展国民经济的关键技术之一。而固液分离设备的发展，为人类提供了丰富多彩的工业产品。本文概述了固液分离设备的情况。简要评述了固液分离设备的制造业现状和固液分离设备研究与发展的概况。根据当今工业发展的特点 ，对几种不同液固分离设备的优缺点做了简要说明。 关键词：固液分离；技术；设备 前言 随着固液分离技术的应用领域的逐渐扩大，固液分离技术广泛应用于各个行业，如选矿、造纸、医药卫生、环境保护和食品等。传统的固液分
2、离设备主要集中在过滤 、压滤、重力沉降和浮选等方面 。随着矿物资源的不断开采和利用，矿石日趋“贫、细、杂”，有用矿物经选别作业的后期处理日渐困难 ；在选矿所有领域中超细悬浮液的脱水是一个日趋重要的问题。于是，人们对固液分离设备提出了更高要求，并倾注了很多心血去研究开发新的分离技术与分离设备。 1 固液分离设备介绍 1．1 固液分离设备的现状与发展趋势 随着科技的不断发展， 固液分离设备在结构形式、分离效率、自动化水平、功能集成、产品质量和可靠性方面发展迅速，与欧洲发达国家产品性能差距越来越小，近年来其在制药行业应用不断广泛。很多要求固液分离设备的浆体中的固形物颗粒粒度都很细.且有越来
3、越细之势,而且总的发展趋势是要求滤液的高澄清度和滤渣的低含湿量,以减少干燥和进一步处理的工作量、降低固液分离成本.突出的对象是工业废水、市政污水和污泥的脱水,这种料浆的浓度很稀(0.3%～1.0%),要先浓缩至3%～10%,而后进行预脱水,可由1%～5%浓缩至18%～40%,再用真空过滤、压滤、离心机等进行二次脱水.这就使得 固液分离设备技术面临前所未有的挑战,同时也就促使整个固液分离设备技术和设备围绕这些挑战而迅速发展。 同时固液分离设备在研究、消化、吸收国内外同类产品技术基础上，针对目前该类产品出现的普遍问题和结合国内污泥脱水的特点和要求，自行设计制造的具有当今先进水平的新型高效、连续
4、作业的压力式固液分离设备,在印染行业得到了广泛的应用。 1．2 固液分离设备的概述 固液分离是从水或废水中除去悬浮固体的过程。从废水中除去固体一般采用筛或沉淀方法。污泥处理中采用的分离方法有污泥重力浓缩、污泥的浮选或污泥的机械脱水。水处理中有微滤、澄清和深床过滤等方法。把固体和液体分开的过程都是固液分离，方法非常多，沉降，过滤，膜过滤，压滤，真空，离心机固液分离机是利用离心力，分离液体中固体颗粒物和絮状物的机械。 2 固液分离设备的原理 从原理上讲固液分离过程可以分为三大类沉降、过滤、离心这三种方法，其工作原理如下： 沉降式依靠外力的作用，利用分散物质（固相）与分散介质（液相）的密度
5、差异，使之发生相对运动，而实现固液分离的过程。 过滤式以某种多孔性物质作为介质，在外力的作用下，悬浮液中的流体通过介质孔道，而固体颗粒被截留下来，从而实现固液分离的过程。 离心是利用装置所提供的惯性离心力的作用来实现固液分离的过程。 3 固液分离设备分类 3．1 板框式脱水机 工作原理 板框式压滤机是通过板框的挤压，使污泥内的水通过滤布排出，达到脱水目的。它主要由凹人式滤板、框架、自动-气动闭合系统测板悬挂系统、滤板震动系统、空气压缩装置、滤布高压冲洗装置及机身一侧光电保护装置等构成。将带有滤液的滤板和滤框平行交替排列，每组滤板和滤框中间夹有滤布。用可动段把滤板和滤框压紧，使滤板和
6、滤板之间构成一个压滤室。污泥从料液进口流出水通过滤板从滤液派出口流出，泥饼堆积在框内滤布上，滤板和滤框松开后泥饼就很容易剥落下来。 脱水方式 加压脱水。 优点 结构简单，操作容易，运行确定故障少，保养方便，设备使用寿命，过滤推动力大，所得的泥饼含水量低。过滤范围选择范围灵活，且单位过滤面积占地较少；对物料的适应性强。 缺点 不能连续运行，处理量小，滤布消耗大。易堵塞，需要使用高压泵；不适用于油性污泥的脱水；难以实现连续自动运行。 适用条件 适用于中、小型污泥脱水处理场合。 设备选型时，应考虑的事项 (1)对泥饼含固率的要求。一般板框式压滤机与其他类型脱水机相比，泥饼含固率最
7、高，如果从减少污泥堆置占地因素考虑，可以选择板框式压滤机。 (2)框架的材质。 (3)滤板及滤布的材质。要求耐腐蚀，滤布要具有一定的抗拉强度。 (4)滤板的移动方式。要求可以通过液压一气动装置全自动或半自动完成，以减轻操作人员劳动强度。 (5)滤布振荡装置，以使滤饼易于脱落。与其他型式脱水机相比，板框式压滤机最大的缺点是占地面积较大。 3．2带式脱水机 工作原理 带式脱水机由滤带、辗压筒、滤带张紧系统、滤带调偏系统、滤带驱动系统和滤带冲洗系统组成。污泥流入在辊之间连续转动的上下两块带状滤布上后。滤布的张力和轧辊的压力及剪切力依次作用于夹在两块滤布之间的污泥上而进行重力浓缩和加压脱
8、水。脱水泥饼由刮泥上而进行重力浓缩和加压脱水。脱水泥饼由刮泥板剥离，剥离了泥饼的滤布用水清洗，以防止滤布孔堵塞，影响过滤速度。 带式污泥脱水机是由上下两条张紧的滤带夹带着污泥层，从一连串有规律排列的辊压筒中呈S形经过，依靠滤带本身的张力形成对污泥层的压榨和剪切力，把污泥层中的毛细水挤压出来，获得含固量较高的泥饼，从而实现污泥脱水。 一般带式污泥脱水机由滤带、辊压筒、滤带张紧系统、滤带调偏系统、滤带冲洗系统和滤带驱动系统构成。 脱水方式 重力脱水加剪切型。 优点 利用滤布的张力和压力在滤布上对污泥施加压力使其脱水并不需要真空或加压设备，动力消耗少，操作管理方便，可以连续操作，因而应用
9、最为广泛。同时带式污泥脱水机受污泥负荷波动的影响小，还具有出泥含水率较低且工作稳定启耗少、管理控制相对简单、对运转人员的素质要求不高等。 缺点 易堵塞，需要大量的水清洗，造成二次污染；不适于油性污泥的处理。 适用条件 在污水处理工程建设决策时，可以选用带式污泥脱水机以降低工程投资。目前，国内新建的污水处理厂大多采用带式污泥脱水机 设备选型时，应考虑的事项 (l)滤带。要求其具有较高的抗拉强度、耐曲折、耐酸碱、耐温度变化等特点，同时还应考虑污泥的具体性质，选择适合的编织纹理，使滤带具有良好的透气性能及对污泥颗粒的拦截性能。 (2)辊压筒的调偏系统。一般通过气动装置完成。 (3)滤
10、带的张紧系统。一般也由气动系统来控制。滤带张力一般控制在0.3－0.7MPa，常用值为0．5MPa。 (4)带速控制。不同性质的污泥对带速的要求各不相同，即对任何一种特定的污泥都存在一个最佳的带速控制范围，在该范围内，脱水系统既能保证一定的处理能力，又能得到高质量的泥饼。 3．3 离心式脱水机 工作原理 离心脱水机主要由转筒和带空心转轴的螺旋输送器组成，污泥由空心转轴送入转筒后在高速旋转产生的离心力作用下，立即被甩入转腔内。污泥颗粒比重较大，因而产生的离心力也较大，被甩贴在转毂内壁上，形成固体层；水密度小，离心力也小，只在固体层内侧产生液体层。固体层的污泥在螺旋输送器的缓慢推动下，被输
11、送到转载的锥端，经转载周围的出口连续排出，液体则由堰四溢流排至转载外，汇集后排出脱水机。 脱水方式 离心力脱水。 优点 离心脱水机单机处理量较大，可达50m³/h以上，处理负荷达1500kg/h，是带式脱水机的数倍，较适用于大型污水处理厂。离心机占地小，自动化程度高，一般为全封闭型式，利于改善作业环境。 缺点 离心机电耗较高，噪声较大，处理能力低，维修技术要求高等缺点。 适用条件 适用于污泥固液相对密度较大的污泥脱水。 设备选型时，应考虑的事项 （1）离心脱水机最关键的部件是转毂，转毂的直径越大，脱水处理能力越大。 （2）转载的长度越长，污泥的含固率就越高，但转载过长会使
12、性能价格比下降。使用过程中，转载的转速是一个重要的控制参数，控制转毂的转速，使其既能获得较高的含固率又能降低能耗，是离心脱水机运行好坏的关键。 （3）在作离心式脱水机选型时，因转轮或螺旋的外缘极易磨损，对其材质要有特殊要求。 （4）新型离心脱水机螺旋外缘大多做成装配块，以便更换。装配块的材质一般为碳化钨，价格昂贵。 3．4 陶瓷过滤机 工作原理 陶瓷过滤机工作基于毛细微孔的作用原理，采用微孔陶瓷为过滤介质，利用微孔陶瓷大量狭小具有毛细作用原理设计的固液分离设备，在负压工作状态下的盘式过滤机，利用微孔陶瓷板其独特透水不透气性，抽起陶瓷板内腔真空产生于外部的压差，使料槽内悬浮的物料在负压
13、的作用下吸附在陶瓷板上，固体物料因不能通过微孔陶瓷板被截留在陶瓷板表面，而液体因真空压差的作用及陶瓷板的亲水性则顺利通过进入气液分配装置外排或循环利用达到了固液分离的目的。 脱水方式 过滤脱水 优点 陶瓷过滤机的特殊材质及结构决定了它的优势，即一般强度好，耐磨损耐腐蚀，使用寿命长，同时因为其强度好，微孔无变形，技术指标稳定无波动。同时其微孔小，毛细作用强，节约能耗，运行成本低，滤饼水分低，滤液清澈可回用。 缺点 陶瓷过滤机在工作过程中，微小颗粒易于堵塞陶瓷微孔，影响生产效率。 设备选型时，应考虑的事项 （1）陶瓷过滤板是陶瓷过滤机的关键部件，陶瓷过滤板材质的变化，孔径的变化及强
14、度，直接影响到过滤效果，陶瓷过滤板的制造技术决定了陶瓷过滤机的使用效果。 （2）陶瓷片的材料选择。 （3）电控部分，陶瓷过滤机需要控制的地方比较多。 （4）处理量的稳定要求。 3．5 叠螺脱水机 工作原理 脱水机本体主要是由过滤体和螺旋轴所构成，过滤体又浓缩部和脱水部两部分。所以，当污泥进入滤体后，利用固定环、游动环的相对移动，使滤液通过叠片间隙快速向外排出，迅速浓缩，污泥向脱水部推移，当污水泥进入到脱水部时，在率腔内的空间不断缩小，污泥内压不断增强，再加上出泥处调压器的背压作用，使其达到高效脱水的目的，同时污泥不断排出机外。 脱水方式 螺旋脱水。 优点 叠螺脱水机工作时不
15、堵塞，轻松处理含油污泥，运行管理简单，可全自动操作，无人看守，同时其体积小、功能齐、节水节能。 缺点 不擅长颗粒大、硬度大的污泥脱水；处理量较小 适用条件 适用污泥浓度2,000～30,000mg/L 适用于10～30000 m³污水处理规模 设备选型时，应注意的事项 （1）叠螺污泥脱水机的绝干污泥处理量取决于叠螺主体的直径和数量，机型用三个字母加三位数字表示。 （2）在污泥的性质、浓度不明确的情况下进行选型时，建议采用绝干污泥处理量平均值来计算。 （3）无轴螺旋输送机或进料斗的高度设置可参考泥饼排出口底端离地面的高度。 （4）由于叠螺主体有自我清洗的功能，只需用压水依靠常闭
16、电磁阀实施定期喷淋。 （5）叠螺污泥脱水机系列脱水机的易损件更换周期是个大概数值，在实际运行过程中，污泥的种类、处理的方式、运行的调整状况以及每天的运行时间，都会影响易损件的更换周期。 3．6 转鼓过滤机 转鼓式固液分离设备是一种转鼓式筛网过滤装置。被处理的废水沿轴向进入鼓内，以径向辐射状经筛网流出，水中杂质（细小的悬浮物、纤维、纸浆等）即被截留于鼓筒上滤网内面。当截留在滤网上的杂质被转鼓带到上部时，被压力冲洗水反冲到排渣槽内流出。 脱水方式 连续加压 优点 用于水库水处理时，除浮游生物效率达高。微滤机占地面积小，生产能力大，操作管理方便。能连续自动操作，省人力。 缺点 附属
17、设备较多，投资费用高，过滤面积大。过滤推动力有限不易过滤高温的悬浮液 适用条件 适用于处理易含过滤颗粒的浓悬浮液。 设备选型时，应注意的事项 过滤布材质的选择，选择滤布时应考虑滤布的使用周期以及防静电能力。 小结 通过上述的比较分析，将各脱水设备的优缺点列表如下： 项目 叠螺脱 水机 带式脱 水机 离心式脱水机 板框式脱水机 陶瓷过 滤机 转鼓过 滤机 脱水方式 螺旋压滤 重力脱水+剪切型 离心力 脱水 加压脱水 过滤 连续加压 絮凝剂 使用 使用 使用 使用 使用 使用 含水率 85%以下 85%以下 85%以下 75
18、以下 85%以下 85%以下 冲洗用水 极少 极大 少 中 中 少 回收率 90%左右 90%左右 95%左右 95%以上 90%左右 90%左右 用电量 极少 中 极大 大 中 中 连续运行 可能 有可能，但比较困难 可能 不能（部分机型能） 可能 可能 维修管理 操作时间短，简单 操作时间长 操作时间长 操作时间长 操作时间长 操作时间短，简单 占地空间 小 大 中 大 小 小 振动噪音 极少 有 有 有 有 有 污泥浓 缩池 不要 要 要 要 要 要 根据不同型式脱水机性能的比较分析可以看出，不同的污水处理厂在作污泥脱水方究选择时，应从污泥特性、运行状况、人员素质、对泥饼的要求以及资金、成本等几个方面综合考虑，才能作出相对合理的选择。 8
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