1 前言
鋁型材廠表面脫脂、堿蝕、酸洗、氧化等過程會產(chǎn)生大量的廢液，廢液經(jīng)處理并絮凝沉淀后過濾的污泥含水率達到90%以上，經(jīng)過污泥脫水機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，在脫水設備的選型上，國內(nèi)鋁型材廠多年來一直將板框式壓濾機作為首選設備。板框壓濾機具有濾餅水分低，濾液基本不含顆粒物的優(yōu)點，但也存在結(jié)構(gòu)復雜，維修工作量大，工人勞動強度高及設備可靠性低等不足，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，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進行污泥脫水，實現(xiàn)了工作效率高、含水率低，工人勞動強度降低等效果。
通常污泥先進行預處理，改善脫水性能后再脫水。最通用的預處理方法是投加無機鹽或高分子混凝劑。此外，還有淘洗法和熱處理法。機械脫水法有過濾和離心法。過濾是將濕污泥用濾層（多孔性材料如濾布、金屬絲網(wǎng)）過濾，使水分（濾液）滲過濾層，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到泥水分離。過濾法用的設備有真空過濾機、板框壓濾機和帶式過濾機。真空過濾機連續(xù)進泥，連續(xù)出泥,運行平穩(wěn)，但附屬設施較多。板框壓濾機為化工常用設備，過濾推動力大，泥餅含水率較低，進泥、出泥是間歇的，生產(chǎn)率較低。人工操作的板框壓濾機，勞動強度甚大，大多改用機械自動操作。帶式過濾機是新型的過濾機，有多種設計，依據(jù)的脫水原理也有不同（重力過濾、壓力過濾、毛細管吸水、造粒），但它們都有回轉(zhuǎn)帶，一邊運泥，一邊脫水，或只有運泥作用。它們的復雜性和能耗都相近。離心法常用臥式高速沉降離心脫水機，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。離心脫水機連續(xù)生產(chǎn)和自動控制，衛(wèi)生條件較好，占地也小，但污泥預處理的要求較高。 機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。一般情況下，真空過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 帶式壓濾機工作原理與工藝流程
2.1 工作原理
帶式壓濾機工作原理是：經(jīng)過濃縮的污泥與一定濃度的絮凝劑在靜、動態(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塊，同時分離出自由水，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，形成不流動狀態(tài)的污泥，然后夾持在上下兩條網(wǎng)帶之間，經(jīng)過楔形預壓區(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)理好的污泥進入帶式壓濾機重力脫水區(qū)1，在布料機構(gòu)2和疏料機構(gòu)3的共同作用下，隨濾帶4向前運動并在重力作用下，脫去污泥的空隙水。
圖1 帶式壓濾機的結(jié)構(gòu)和工作原理示意圖
當污泥隨濾帶運行至重力脫水區(qū)末端時，通過翻轉(zhuǎn)機構(gòu)5進入帶式壓濾機的楔形脫水區(qū)6，在楔形脫水區(qū)，污泥被兩條濾帶形成的楔壓力預壓，進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行，由于壓力輥直徑是由大到小排列的，所以濾帶對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。
整臺帶式壓濾機除起骨架作用的機架10外，驅(qū)動裝置11驅(qū)動兩條濾帶環(huán)形連續(xù)運行，張緊裝置12負責張緊濾帶形成對污泥的壓榨力；清洗裝置13負責清洗濾帶上的殘留渣，保證濾帶高效率工作；自動糾偏裝置14負責確保濾帶在運行過程中自動糾正軸向偏移量；濾液接盤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)動輥、張緊輥、糾偏輥、卸料輥和導向輥等，支撐著濾帶并讓濾帶周而復始地重復著各種功能。
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，通過三槽式自動投藥溶解裝置對絮凝劑（PAM）與自來水進行充分溶解并連續(xù)配制合適的藥液，藥液被藥液輸送泵抽至靜態(tài)混合稀釋裝置進行混合稀釋儲存?zhèn)溆?。當污泥需要脫水時，濃縮池中含水率較高的泥漿通過污泥切割機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行混合反應并絮凝成團，然后利用壓縮空氣，污泥經(jīng)過帶式壓濾機的重力脫水、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，清洗泵將清水池清水對帶式濃縮機和濾帶進行沖洗，保證壓濾機的脫水性能。最后將脫水后的濾餅通過膠帶輸送機全自動地輸送至儲泥場。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 主要設備及工藝說明
3.1 三槽式自動投藥溶解裝置
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，電機功率 3×1.1kW，重量 2500kg。
三槽式自動投藥溶解裝置是一種自動投藥和連續(xù)制備聚合物溶液的設備。采用三槽式設計集溶解攪拌、熟化攪拌、存儲為一體，實現(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，公稱通徑 DN40mm。
由進水計量組件、進藥計量組件、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 機械攪拌式動態(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。
通過機械攪拌使污泥與藥劑在容器內(nèi)完成混合與絮凝反應，該裝置由容器和慢速攪拌機組成。
3.4 流量可調(diào)螺桿式輸送泵組（興龍泵+變速機+電機）
參數(shù)：流量 6.0～22.0m3/h，轉(zhuǎn)速 100～400rpm，壓力 0.3MPa，電機功率 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，待充分混合后進入帶式壓濾機進行作業(yè)。
3.5 帶式壓濾機
參數(shù)：濾帶寬度 2500mm，濾帶速度 3.5～18m/min，電機功率 2.2kW，重力脫水長度 3000mm，濾帶長度 6900mm，參考處理能力 45m3/h，濾帶張力 10kg/cm，氣壓 5.1kg/cm2。
污泥經(jīng)過帶式壓濾機的重力脫水、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，揚程 60m，電機功率 7.5kW，葉輪直徑 222mm。
為保證濾帶的清洗效果，充分發(fā)揮脫水機的脫水性能，專門設計合適的葉輪作為脫水機專用的清洗泵。
3.7 空氣壓縮機組
參數(shù)：排氣量 0.75m3/min，壓力 1.2MPa，儲氣罐 0.25m3，電機功率 5.5kW，材質(zhì)組合，外形尺寸 1630mm×660mm×1130mm，多臺集中供氣。
空氣經(jīng)過壓縮機直接進入帶式壓濾機。
3.8 膠帶輸送機
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膠帶輸送機全自動地輸送至儲泥場，大大地減少了人工裝袋搬運等勞動力。
4 運行效果檢驗
4.1 工藝特點
（1）設備結(jié)構(gòu)緊湊，工藝運行穩(wěn)定。采用較長的預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，對鋁加工表面處理廢水污泥脫水的適應性較強，污泥處理能力大。
（2）設備操作方便。從污泥進料到泥餅剝離的全過程實現(xiàn)了自動化和密閉式。無需專人看管，濾帶的驅(qū)動速度可根據(jù)污泥的進料率進行調(diào)整；濾帶運行線路由氣動開關控制，發(fā)生故障時，關閉系統(tǒng)。
（3）設備運行費用低。由于采用了三槽式自動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）濃縮機采用頂置式布置，占地面積小，機器維護保養(yǎng)空間大，易于維護。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，且有適應惡劣環(huán)境的防腐設計，延長了壽命。
4.2 工藝效果
公司經(jīng)過采用的“新環(huán)”BSD-2500S7AL型帶式壓濾機泥水一體化污泥脫水技術的實際運行，運行效果與板框壓濾機比較見表1：
表1 帶式壓濾機與板框壓濾機運行效果比較
4.3 經(jīng)濟效果
公司廢水處理站污泥處理原選用4臺板框壓濾機設備進行脫水，但隨著生產(chǎn)規(guī)模的增大，造成工人勞動力強度和成本增大，效果不佳。在改用“新環(huán)”BSD-2500S7AL型帶式壓濾機進行污泥脫水后，如下表2所示，每噸污泥生產(chǎn)成本比原來4臺板框壓濾機節(jié)省約20元。
表2 帶式壓濾機與4臺板框壓濾機運行經(jīng)濟成本比較
鋁加工表面處理廢水污泥脫水用帶式壓濾機在應用中可以通過采取下列措施提高其運行效果：
（1）當三槽式投藥溶解裝置液位到達設定下限位置時系統(tǒng)發(fā)出報警并自動停止時，應立即檢查絮凝劑的用量并適當補充，然后重新啟動裝置繼續(xù)作業(yè)。
（2）通過調(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,介紹了帶式壓濾機對含鋁污泥脫水一體化的處理工藝，采用對污泥進行化學調(diào)理、機械脫水相結(jié)合的方法,將污泥的含水率從95%～98%的一次性降到65%以下。從而實現(xiàn)了脫水效率高、污泥含水率低、運行費用小和減輕工人勞動強度等效果，為污泥的后續(xù)處置創(chuàng)造了有利條件。
結(jié)合本公司的實際情況，現(xiàn)采用的“新環(huán)”帶式壓濾機泥水一體化污泥脫水技術和設備使污泥出廠含水率，可降低至65%以下。設備結(jié)構(gòu)緊湊，工藝運行穩(wěn)定，操作方便，占地面積小，易于維護。每噸污泥脫水成本比原來4臺板框壓濾機節(jié)省約20元，運行費用低。隨著我國化學工業(yè)的進一步發(fā)展，藥劑和網(wǎng)帶的費用將會進一步降低，生產(chǎn)成本也會隨之降低，帶式壓濾機在鋁加工表面處理廢水污泥脫水方面將得到推廣應用，技術也越來越成熟。
