（化工过程机械专业论文）新型滚压式污泥脱水机的开发研究.pdf

学位论文数据集 中图分类号 t h 学科分类号 5 3 0 3 1 论文编号 10 0 10 2 0 0 7 0 4 2 5 密级 学位授予单位代码 1 0 0 1 0 学位授予单位名称北京化工大学 作者姓名孙斌学号 2 0 0 4 0 0 0 4 2 5 获学位专业名称化工过程机械获学位专业代码 0 8 0 7 0 6 课题来源其他项目研究方向 流体机械 论文题目新型滚压式污泥脱水机的开发研究 滚压式污泥脱水机脱水圆盘a n s y s 分析设计法应力强度 关键词 分析设计刮刀导向板 论文答辩日期2 0 0 7 年5 月3 0 日论文类型开发研究 学位论文评阅及答辩委员会情况 姓名职称 工作单位学科专长 指导教师范德顺教授北京化工大学化工机械 评阅人1徐鸿教授北京化工大学化工机械 评阅人2盲评 评阅人3 评阅人4 评阅人5 徽员糊孙腾良 高工中国化工装备总公司化工机械 答辩委员1钱才富教授北京化工大学 化工机械 答辩委员2徐鸿教授北京化工大学化工机械 答辩委员3 答辩委员4 答辩委员5 注：一论文类型：1 基础研究2 应用研究3 开发研究4 其它 二中图分类号在中国图书资料分类法查询 三学科分类号在中华人民共和国国家标准( g b t l3 7 4 5 - 9 ) 学科分类与代码中 查询 四论文编号由单位代码和年份及学号的后四位组成 j 摘要 新型滚压式污泥脱水机的开发研究 摘要 i i i illi ll lii ii ii i iiiif y 1810 2 0 8 滚压式污泥脱水机是参照m ；, l - 技术自行研制的一种新型脱水机械。它 具有结构简单、处理范围大、脱水效果好、占地面积小等优点，可用于污 水处理，也可用于食品与医药工业的固液分离，用途广泛。 本文设计的滚压式污泥脱水机是国内第一台直径为1 2 0 0 m m 的机型， 在结构上比现有机型有所创新，提高了脱水能力、脱水效果，降低了生产 成本。 滚压式污泥脱水机主要包括过滤部件与传动部件。过滤部件根据其脱 水面积与进出口压力进行结构设计。脱水圆盘是主要过滤部件，开孔多， 结构复杂，载荷分布不均，且几种载荷混合施加在圆盘表面。脱水圆盘的 结构直接关系到脱水机的生产能力与脱水效果，因此利用有限元软件 a n s y s 对脱水圆盘进行建模和计算分析，参照分析设计法校核其应力强 度与变形，是十分必要的。传动部件主要是根据过滤部件的实际转速确定 其传动比进行减速机的设计选型，并对减速机的输出轴进行结构设计与强 度校核。 本文还介绍了滚压式污泥脱水机在设计制造完成之后进行机器性能 试验与强度考核的详细情况。试验实现了脱水机的成功运转，验证了设计 结构的合理性。对于试验中出现的问题，进行了针对性分析，提出了改进 措施，并在设计了新的试验流程之后，取得了比较理想的效果。 最后，为了减轻重量节约成本，本文对脱水圆盘又进行了优化设计。 根据多方案的对比，采用正交设计方法对影响圆盘应力强度与重量的各个 i 北京化t 大学硕j ：学位论文 因素进行分析，找出在一定条件和范围内影响圆盘应力强度与重量的主要 因素和次要因素，并通过综合平衡分析找出合理的优化方案，在保证其应 力强度的前提下，尽可能地减轻圆盘的重量。 关键词：滚压式污泥脱水机脱水圆盘a n s y s 分析设计法应力强 度正交设计刮刀导向板 一 ， ，i ， a b s t r a c t d e v e l o p m e n ta n dr e s e a r c h o fr o t a r yp r e s sf i i r e r a b s t r a c t r o t a r yp r e s sf i l t e r i san e wt y p eo fd e w a t e r i n gm a c h i n e i th a sas i m p l e s t r u c t u r e ，ab i gr a n g eo ft r e a t m e n t ，h i g hd e w a t e r i n ge f f i c i e n c ya n das m a l l o c c u p i e da r e a i tc a nb eu s e di nm a n yf i e l d s ，s u c ha ss e w a g et r e a t m e n e ，s o l i d - l i q u i ds e p a r a t i o n i nf o o da n dm e d i c a li n d u s t r i e s n o wi ti s d e s i g n e db y o u r s e l v e sa f t e rs t u d y i n gt e c h n o l o g i e sf r o mf o r e i g nc o u n t r i e s i nt h i sp a p e r , ar o t a r yp r e s sf i l t e r ，t h ef i r s tm a c h i n ew i t had i a m e t e ro f 12 0 0 m mi nc h i n a ，i sd i s c u s s e d c o m p a r e dw i t ht h ep r e s e n tm a c h i n e s ，i th a s s o m ei n n o v a t i o ni ni t ss t r u c t u r e a sar e s u l t ，i th a sal a r g e rd e w a t e r i n gc a p a c i t y , h i g h e rd e w a t e r i n ge f f i c i e n c ya n dl o w e r c o s t t h er o t a r yp r e s sf i l t e ri n c l u d e sf i l t r a t i o np a r ta n dt r a n s m i s s i o np a r t t h e f i l t r a t i o np a r ti sd e s i g n e da c c o r d i n gt oi t sd e w a t e r i n gc a p a c i t ya n dp r e s s u r e f r o mi n l e tt oo u t l e t d e w a t e r i n gd i s ci sam a jo rp a r to ft h er o t a r yp r e s sf i l t e r i t h a sac o m p l e xs t r u c t u r ew i t hm a n yp o r e sa n dm u l t i p l el o a d s t h es t r u c t u r eo f t h ed i s cd e t e r m i n e st h ec a p a c i t ya n dd e w a t e r i n ge f f i c i e n c yo ft h ef i l t e r , s oi ti s i m p o r t a n tt oa n a l y z et h es t r e s si n t e n s i t ya n dd e f o r m a t i o no ft h ed i s c w i t h a n s y sa n dm e t h o do fa n a l y s i sd e s i g n t h em a i nd e s i g no ft r a n s m i s s i o np a r t i i i 北京化工大学硕l ：学位论文 i st h es e l e c t i o na n dr e m o d e l i n go fr e d u c e rw i t ht h et r a n s m i s s i o nr a t i o a c c o r d i n gt ot h er o t a t i o n a ls p e e do ff i l t r a t i o np a r t a n di t so u t p u ta x i s i s d e s i g n e da n d c h e c k e df o ri t si n t e n s i t y t h es e r v i c et e s to ft h er o t a r yp r e s sf i l t e ri si n t r o d u c e di nd e t a i l s i ta c h i e v e s t h eg o a lo fs u c c e s s f u ld e w a t e r i n g ，a n dp r o v e st h er a t i o n a l i t yo ft h ed e s i g n t h e p r o b l e m sp r e s e n ta r ea n a l y z e da n dd i s c u s s e d ，a n dp r e v e n t a t i v em e a s u r e sa r e p r o p o s e d m e a n w h i l e ，an e w w o r kf l o wi sd e s i g n e di no r d e rt og e tab e t t e rt e s t r e s u l t i nt h ee n d ，a f t e rac o m p a r i s o no fm a n yd e s i g n s ，o r t h o g o n a ld e s i g ni sc h o s e nt o a n a l y z et h ef a c t o r sw h i c ha f f e c tt h es t r e s si n t e n s i t ya n dm a s so f t h ed i s c t h e m a j o rf a c t o ra n dt h em i n o rf a c t o ra r ef o u n di nc e r t a i nc o n d i t i o n s f i n a l l y , a n o p t i m u mm o d e lo ft h ed i s ci so b t a i n e db yo v e r a l lb a l a n c ea n a l y s i sa n di th a s l e s sm a s si nt h ep r e m i s eo fg u a r a n t e e i n gi t ss t r e s si n t e n s i t y k e y w o r d s ：r o t a r yp r e s sf i l t e r , d e w a t e r i n gd i s c ，a n s y s ，a n a l y s i sd e s i g n ， s t r e s si n t e n s i t y , o r t h o g o n a ld e s i g n ，t h es c r a p i n ga n dg u i d ep l a t e i v 目录 目录 第一章绪论1 1 1 污泥脱水机械的发展现状1 1 1 1 国外污泥脱水机械的发展现状1 1 1 2 国内污泥脱水机械的发展现状4 1 2 滚压式污泥脱水机的介绍4 1 - 2 1 滚压式污泥脱水机的发展现状4 1 2 2 滚压式污泥脱水机的性能特点8 1 3 滚压式污泥脱水机研究的目的与意义9 1 4 论文研究的方法与主要内容1 0 1 4 1 有限元数值分析的方法简介1 0 1 4 2a n s y s 有限元软件简介1 1 1 4 3 分析设计法1 2 1 4 3 1 一次应力( p ) 1 2 1 4 3 2 二次应力( 蟛) 1 3 1 4 3 3 峰值应力( f ) 1 3 1 4 3 4 应力强度的限制条件1 3 1 4 4 论文研究的主要内容1 4 第二章新型滚压式污泥脱水机的结构设计1 5 2 1 过滤部件的设计1 5 2 1 1 脱水圆盘的结构设计1 5 2 1 1 1 脱水圆盘主要尺寸1 6 2 1 1 2 脱水圆盘的静力分析1 7 2 1 2 筛网的结构设计2 2 2 1 3 刮刀导向板的结构设计2 3 2 1 3 1 刮刀导向板结构2 3 2 1 3 2 刮刀导向板有限元分析2 4 2 1 4 壳体的结构设计2 6 v 北京化工大学硕士学位论文 2 1 4 1 壳体结构2 6 2 1 4 2 壳体的有限元分析2 6 2 2 传动部件的设计2 8 2 2 1 电动机与减速机的设计选型2 8 2 2 2d c y 减速器输出轴改造2 9 2 2 2 1 输出轴结构设计2 9 2 2 2 2 输出轴有限元分析3 0 2 2 2 3 输出轴键的校核3 3 第三章滚压式污泥脱水机性能试验3 5 3 1 试验内容3 5 3 1 1 絮凝剂定量试验3 5 3 1 2 木屑分离试验3 5 3 1 3 污水分离试验3 6 3 2 试验结论3 7 3 3 改进措施及方案3 7 3 3 1 絮凝剂的选择与配置3 7 3 3 2 试验流程与所需设备3 9 3 4 过滤部件的拆卸与强度考核4 1 3 4 1 刮刀导向板与内间隔盘的摩擦4 1 3 4 2 筛网平面与外间隔板的间隙4 2 3 4 3 被分离物料与静止部件间的摩擦4 2 第四章脱水圆盘的优化设计4 3 4 1 正交试验设计方法介绍4 3 4 2 脱水圆盘计算正交表4 4 4 3 正交计算分析4 5 4 3 1 应力强度s i n t 指标的方差分析4 6 4 3 2 重量m 指标的方差分析4 7 4 3 3 优化方案的确定4 8 4 4 优化脱水圆盘的静力分析4 8 4 4 1 优化脱水圆盘受正压力作用的分析4 8 v i v l i 北京化工大学硕士学位论文 c o n t e n t s c h a p t e r 1i n t r o d u c t i o n 1 1 1d e v e l o p m e n to f s e w a g ed e w a t e r i n gm a c h i n e s 1 1 1 1d e v e l o p m e n to f s e w a g ed e w a t e r i n gm a c h i n e sa b r o a d 1 1 1 2d e v e l o p m e n to f s e w a g ed e w a t e r i n gm a c h i n e si nc h i n a 4 1 2i n t r o d u t i o no f r o t a r yp r e s sf i l t e r 4 1 2 1d e v e l o p m e n to f r o t a r yp r e s sf i l t e r 4 1 2 2c a p a b i l i t yc h a r a c t e r i s t i co fr o t a r yp r e s sf i l t e r 8 1 3p u r p o s ea n ds i g n i f i c a n c eo f r e s e a r c h i n gr o t a r yp r e s sf i l t e r 9 1 4m e t h o da n dm a i nc o n t e n to f t h et h e s i s 1 0 1 4 1i n t r o d u c t i o no ff i n i t ee l e m e n tn u m e r i ca n a l y s i s 1 0 1 4 2i n t r o d u c t i o no f a n s y s 1 1 1 4 3m e t h o do f a n a l y s i sd e s i g n 1 2 1 4 3 1p r i m a r ys t r e s s 1 2 1 4 3 2s e c o n d a r ys t r e s s 1 3 1 4 3 3p e a ks t r e s s 1 3 1 4 3 4r e s t r i c t i v ec o n d i t i o n so fs t r e s si n t e n s i t y 1 3 1 4 4m a i nc o n t e n to f t h et h e s i s 1 4 c h a p t e r 2s t r u c t u r ed e s i g no fn e wr o t a r yp r e s sf i l t e r 1 5 2 1d e s i g no f t h ef i l t r a t i o np a r t 1 5 2 1 1s t r u c t u r ed e s i g no f t h ed e w a t e r i n gd i s c 1 5 2 1 1 1m a i nd i m e n s i o n so f t h ed e w a t e r i n gd i s c 1 6 2 1 1 2s t a t i ca n a l y s i so f t h ed e w a t e r i n gd i s c 1 7 2 1 2s t r u c t u r ed e s i g no f t h es c r e e n 2 2 2 1 3s t r u c t u r ed e s i g no f t h es c r a p i n ga n dg u i d ep l a t e 2 3 2 1 3 1s t r u c t u r eo f t h es c r a p i n ga n dg u i d ep l a t e 2 3 2 1 3 2f i n i t ee l e m e n ta n a l y s i so ft h es c r a p i n ga n dg u i d ep l a t e 2 4 2 1 4s t r u c t u r ed e s i g no f t h es h e l l 2 6 214ls t n l c t l l r eo f t h es h e l l 2 6 v 1 1 1 产 2 1 4 2f i n i t ee l e m e n ta n a l y s i so f t h es h e l l - 2 6 2 2d e s i g no f t h et r a n s m i s s i o np a r t 2 8 2 2 1s d e c t i o no f t h er e d u c e r s 2 8 2 2 2r e m o d e l i n gf o r t h eo u t p u ta x i s o f d c yr e d u c e r 2 9 2 2 2 1s t r u c t u r ed e s i g no f t h eo u t p u ta x i s 2 9 2 2 2 2f i n i t ee l e m e n ta n a l y s i so f t h eo u t p u ta x i s ，3 0 2 2 2 3c h e c kf o rk e y so no u t p u ta x i s 3 3 c h a p t e r 3s e r v i c et e s to fr o t a r yp r e s sf i l t e r 3 5 3 1c o n t e n to f s e r v i c et e s t 3 5 3 1 1q u a n t i t a t i v et e s tf o rf l o c c u l a n t 3 5 3 1 2s e p a r a t i o nt e s tf o rw o o dd u s t 3 5 3 1 3s e p a r a t i o nt e s tf o rs e w a g e 3 6 3 2c o n c l u s i o no f t h et e s t 3 7 3 3i m p r o v e m e n t 3 7 3 3 1s e l e c t i o n a n dc o l l o c a t i o n f o r f l o c c u l a n t 3 7 3 3 2t e s tf l o wa n dr e q u i r e dm a c h i n e s 3 9 3 4d i s a s s e m b l yo f t h ef i l t e r a t i o np a r t 4 1 3 4 1f r i c t i o nb e t w e e nt h es c r a p i n ga n dg u i d ep l a t ea n dt h ei n n e rd i s c 4 1 3 4 2c i e a 黜c eb e t w e e ns u r f a c eo ft h es c r e e na n dt h eo u t e rp l a t e 4 2 3 4 3f r i c t i o nb e t w e e nm a t e r i a l sa n dt h es t a t i o n a r yp a r t 4 2 c h a p t e r 4o p t i m u md e s i g no ft h ed e w a t e r i n gd i s c 4 3 4 1i n t r o d u c t i o no f o r t h o g o n a ld e s i g n 4 3 4 2o r t h o g o n a ll a y o u t 4 4 4 3o r t h o g o n a lc a l c u l a t i o na n da n a l y s i s 4 b 4 3 1v a r i a n c ea n a l y s i sf o rt h ei n d e xo f s t r e s si n t e n s i t y 4 6 4 3 2v a r i a n c ea n a l y s i sf o r t h ei n d e xo f m a s s 4 7 4 3 3o p t i m u mp r o g r a m 4 8 4 4s t a t i ca n a l y s i so ft h eo p t i m i z e dd e w a t e r i n gd i s c 4 8 4 4 1a n a l y s i so ft h eo p t i m i z e dd e w a t e r i n gd i s cu n d e rn o r m a lp r e s s u r e 4 8 4 4 2s t a t i ca n a l y s i so ft h ed i s cu n d e rn o r m a lp r e s s u r ea n df r i c t i o n 5 2 c h a p t e r 5c o n c l u s i o n 5 5 i x r e f e r e n c e s 5 7 a p p e n d i x - 5 9 a p p r e e i a t i o n - - 6 5 p u b l i s h e dp a p e rd u r i n ge d u c a t i o no f m a s t e r 6 6 i n t r o d l l i c t i ) i no fa u t h o ra n dh i sp r o f e s s o r 6 7 x 符号说明 p 己 只 兄 q f o s o b s m k 名 f m “ 仃l 、0 3 仃】 符号说明 一次应力，m p a 一次总体薄膜应力，m p a 一次弯曲应力，m p a 一次局部薄膜应力，m p a 二次应力，m p a 峰值应力，m p a 材料屈服强度，m p a 材料抗拉强度，m p a 材料设计应力强度，m p a 载荷组合系数 开孔率 最大剪应力，m p a 第一、第三主应力，m p a 许用应力，m p a 正交表表示法，表示正交表；7 表示正交表所需的实验次数， 在表中则表示行数；七表示正交表最多可安排的因素数，在表 中则表示列数；，表示各个因素都具有，个水平。 1 6 次计算的校核指标 l6 次计算的校核指标之和 各因素同一水平校核指标之和 各因素同一水平校核指标的平均数 因素极差 矫正数 因素平方和 因素自由度 方差 构造的统计量 安全系数 米塞斯等效应力 螺纹升角，o 螺旋副当量摩擦角，o 键、轴、轮毂三者中最弱材料的许用挤压应力，m p a x l 例 叻“一_r z鼹矽幡r s y 咖叫 搬 m刖一弘r z鼹矽施r sy咖h 北京化工人学硕士学位论文 x l l 第一章绪论 第一章绪论 1 1 污泥脱水机械的发展现状 2 0 0 4 年全国废水排放总量为4 8 2 4 亿吨，其中工业废水2 2 1 1 亿吨，城镇生活污 水2 6 1 3 亿吨，废水中c o d 排放量1 3 3 9 2 万吨【1 1 。如果6 5 的污水用生物法处理， 按万吨废水产生2 7 吨( 干质量) 污泥计算，则全国将产生污泥8 4 7 万吨( 干质量) ， 若折合含水8 0 ，则污泥为4 2 3 3 万吨。如果污泥的含水率减少一半，则全国可以减 少污泥2 1 1 6 万吨，至少可以减少一半的填埋用地和运输费用，大大降低管理成本口j 。 污泥容量大、易腐烂、有恶臭，容易造成环境的二次污染，所以污泥必须处理与处置， 目前污泥的处理已成为污水处理厂面临的又一难题【3 1 。影响污泥处理成本的最主要因 素是污泥的量，而污泥脱水是污泥处理的关键环节。通过脱水，污泥的体积可大大缩 小，污泥含固率显著提高，一般脱水后的污泥含固率至少应在2 0 以上，以便于污泥 的最终处置【4 j 。因此污泥脱水机械在污水处理过程中起到举足轻重的作用，它的性能 好坏直接影响到整个污水处理过程，研制与开发性能优良的污泥脱水机械日益受到人 们的关注。 1 1 1 国外污泥脱水机械的发展现状 欧美国家的污泥脱水机械的发展历史较长，技术也比较成熟。1 9 7 8 年，日本有关 部门对世界上3 6 3 个给水厂采用的脱水方法进行了调查，结果发现：自然干化应用率 占3 5 ，真空过滤占3 ，加压过滤占3 1 ，离心脱水占6 ，造粒脱水占3 ，其中 4 类机械脱水方法应用率占4 3 。随着科学技术的迅速发展和世界各国对环境保护的 日益重视，污泥处理大多采用不受自然条件影响、脱水率高、运行管理方便、自动化 程度高的机械脱水方法【4 1 。欧美一些国家采用的污泥脱水方法如表l 一1 所示。 从表1 1 中可以看出，国外污泥脱水技术现在主要依赖于机械脱水，而且发展的比 较全面。常用的固液分离设备与技术有真空过滤机和压滤机、过滤和沉降离心机、普通 沉降浓缩机( 强化和高效浓缩机) 、普通澄清机、有预涂层的过滤机、压滤机和深层床过 滤机等【5 1 。 在众多种压滤机中，板框压滤机是主要的压滤机( 图1 1 ) ，国内外产量都很大。s t a r p o l y p m s s 公司提出高效压滤机的概念是：在低成本下得到更干的滤饼。提高板框压滤机 的工作压力是降低滤饼水分的重要措施，国外板框压滤机的工作压力，一般为6 - - 1 4 b a r ， 也可达到2 5 b a r 或者更高一些，例如达到7 0 b a r 。 带式压滤机( 图1 - 2 ) 有两种基本形式：立式和卧式。卧式带滤机随着环保污泥的 北京化工大学硕二l 学位论文 表1 - 1 欧美一些国家采用的污泥脱水方法 国家用下列方法脱水的污泥占总脱水污泥的百分比 千化床干化塘带式机离心机板框机真空机 其他 比利时 2 5 2 5 5 0 丹麦 1 51 54 0 3 0 芬兰 3l4 25 22 法国 4 731 02 21 7l 西德 2 053 5l o2 51 4 爱尔兰 l o o 意大利 1 5 2 0 3 52 55 挪威 2 0 7 55 瑞典 72 86 2 2 l 英国 2 02 51 03 3 5 52 美国 1 887 22 图1 - 1 板框式压滤机 f i g 1 1p l a t ea n df r a m ef i l t e rp r e s s 图1 - 2 带式压榨过滤机 f 嘻1 - 2b e l tf i l t e rp r e s s 处理正在迅速发展，国外卧式带滤机的型号非常多。仅s e r n a g i o t t o 公司就有几十种双带 压滤机，目前带式压滤机的带宽般为0 5 3 4 m 。 旋转式压滤机的型式有多种( 图1 - 3 ) ，德国h u m b o l t w e d a g a g 的k h d 圆盘连续压 滤机已为国人所熟悉。类似的有荷兰a m a f i l t e r 公司的k d f 圆盘压滤机；k a r l s r u h e 大学 对k h d 过滤机的改进型是“t u k a r l s r u h e ”，它是高压过滤与真空过滤的联合。德国b h s 公司生产的用于药物、染料、食用油、农业、矿业等过滤的旋转压滤机是用不锈钢制作 的，工作压力为3 - 6 b a r ，过滤面积0 1 2 - 7 7 m 2 ，直径可达到2 m ，滤饼厚度2 , - 一1 5 0 m m ， 得到较多的应用。 沉降式离心机是固液分离的重要设备( 图1 - 4 ) ，用途非常广泛，发展快、品种多。 n o x o n 沉降式离心机具有很强的检测和自动调整能力，其控制系统中存储了多条曲线， 可根据处理不同的污泥选择最佳的操作条件，既可浓缩也可澄清。 2 第一章绪论 闰1 - 3 转鼓式压滤机 图l - 4 沉降式离心机 f 唱i - 3d m m f i l t e rp r e s s f i g 1 - 4d e c a m e rc e n t r i f u g e 结合目前的发展现状，污泥脱水机械正朝着以下几个方向发展1 6 j ： ( 1 ) 大型化、高参数：占整个过滤与分离机械用量4 0 以上的板框、厢式与带压 榨隔膜的加压过滤机，以聚丙烯为材料的加压过滤机为例，已经有2 0 0 0 m m x2 0 0 0 m m 、 2 0 0 0 m m x 2 5 0 0 m m 的滤板，以及过滤面积大于2 0 0 0 m 2 的单机；a l f a - l a v a l 、k r a u s s m a f f i 公司的普通型与虹吸型刮刀离心机( 图1 5 ) 均有2 m 左右的产品；r o b o t a l 公司生产的 刮刀卸料离心机转鼓直径d = 2 1 0 0 m m ，功率1 1 0 k w ：卧式螺旋卸料离心机中，出现了直 径为l 1 2 m 及分离因数为1 0 0 0 0 的螺旋离心机，碟片离心机直径为1 5 0 0 m m ；带式压 榨过滤机产品的带宽达6 m ：i 图1 5 虹吸型刮刀离心机 图l 石真空转鼓过滤机 f i g 1 - ss i p h o n - s c r a p e rc e n t r i f u g e f i g 1 - 6v a c u u md r u mf i l t e r ( 2 ) 节能型与复合型：厢式压滤机带压榨隔膜，采用机械压榨力脱液，可以使加 压过滤后的滤饼更干；螺旋离心机增加挤压段；真空过滤机外加蒸汽加压过滤；带压榨 隔膜的厢式压滤机增加干燥单元；各种离心机普遍采用变频( 双变频) 或液力传动，比 干燥脱液大大节能，有适宜的分离因数，启动阶段的功耗合理： ( 3 ) 增加过滤分离推动力：刮刀卸料离心机、三足离心机增加虹吸作用，虹吸作 用可以增加推动力，提高过滤速度、处理量，调节生产周期，滤布正反面均可洗涤：带 式真空过滤机在过滤带的卸渣端增加简易的压榨装置，使滤饼可以更干；回转真空过滤 北京化工大学硕，上学位论文 机( 图1 6 ) 增加蒸汽加压装置，使过滤推动力为真空与加压，同时有蒸汽可以强化对 滤饼中水分的蒸发作用； ( 4 ) 机械化、自动化与智能化：最典型是板框及厢式加压过滤机，其优点是能适 应多种操作工艺，缺点是劳动强度大。从它改进为厢式到增加压榨隔膜，同时在自动拉 板、自动振打、自动洗涤，刮去残余滤饼、自动压紧、自动补偿装置等全面自动机械化 及改善劳动条件有了长足的进步，实现了无人操作； ( 5 ) 新型过滤介质的发展迅速：替代被淘汰的石棉板材为原料的滤板材，如c u n o 公司研究开发的z e t ap l u s 过滤板使带电荷高分子物质通过化学官能团加入基体，形 成稳定的化学键，产生静电荷的正电位，构成强化的迷宫式通道。采用极细纤维+ 硅藻 土+ 电荷载荷，使之具有电、化学吸附与机械截留多重用。 1 1 2 国内污泥脱水机械的发展现状 目前我国城市污水处理厂和工业污水处理厂所用的污泥脱水机械品种名目繁多，大 体有转鼓真空过滤机，板框压滤机，叶片式过滤机，带式压滤机，离心脱水机等，但这 几种脱水机械均有许多不足之处 r l l s 。例如：板框压滤机脱水效果慢、投资成本高、工作 环境差；离心脱水机，振动大、噪音大、处理能力小：带式压滤机虽然能耗低，但由于 滤带强度的限制，其在高压区的压力上不去，脱水效果不好1 9 】f l o 】i l l l 。面对近年来国外污 泥脱水技术的发展，我国的差别十分明显。不论是大型化、高参数新产品的开发，节能 型、多功能设备的研制，还是传统设备的机械化、自动化、智能化水平的提高与完善等 方面，都存在着十分明显的差距。此外，过滤与分离机械制造行业及设计选用部门和用 户，普遍存在对分离效果的好坏与对分离工艺技术认识的不足。因此，尽快掌握新技术、 新知识，不断更新，不断提高，高瞻远瞩，敢于投入，以技术与知识的优势、人才的优 势努力，抓住污泥脱水机械发展的大好机遇 6 1 。 1 2 滚压式污泥脱水机的介绍 1 2 1 滚压式污泥脱水机的发展现状 从二十世纪八十年代开始，针对混合物的固液分离技术提出了旋转挤压脱水的概 念。从最开始的挤压脱水流道模型到后来的成型设备，以及设备性能上的改进，在国 外专利u s 4 5 3 4 8 6 8 、u s 4 9 8 6 8 8 1 、w 0 0 3 0 0 4 1 3 0 中均有详细的描述。 在专利u s 4 5 3 4 8 6 8 ( s y s t e ma n dm e t h o df o re x t r a c t i n gl i q u i df r o mah u m i dm a s sb y c o m p r e s s i o n ) 中，介绍了一种通过对物料进行挤压而达到固液分离的系统及方法。此 专利应用十分广泛，例如从水果和蔬菜中提取果汁，或者处理含颗粒以及各种形式废 4 第一章绪论 弃物的液体，以及处理煤炭中的水分，其中最后一项应用有着极其重要的意义，而且 可处理的煤炭水分高达9 6 。如图1 7 所示，该专利设计了一个脱水通道，通道设有 一个进口、一个出口，通道的上壁是固定不动的，其他三个壁可以沿通道的轴线向前 移动，但移动的速度不相同。四个壁中至少有一个壁开孔以保证被挤压出来的水分通 过壁上的这些小孔排出。混合物从进口以一定压力被压入通道，在挤压过程中混合物 和通道的外壁均向前移动，但两者间存在相对运动，这样就在混合物和通道壁之间产 生了一定的动摩擦力，于是在混合物与通道壁的接触边缘形成了一个压力区，这个压 力区低于混合物中心的压力( 由进口进料装置提供) ，于是在混合物内部产生的压力 差就源源不断的将混合物里的水分沿混合物流动的垂直方向挤压出去，而且由于混合 物与通道各个面上的动摩擦力不同，因此在混合物流动的方向上，压力越来越高，并 在出口处达到最大值。混合物在被挤压过程中越来越干燥，使得混合物与四壁之间的 摩擦力也越来越大，这样混合物在被挤压的过程中含水率越来越低，在出口处达到最 小值。这个专利为以后滚压式污泥脱水机的发展打下了理论基础，类似脱水设备的脱 水通道模型均由此专利发展演化出来的【忆j 。 、二曼3 沁世趔趔必川 皇 商鎏口控糍 惭嘲磊： 北京化工大学硕士学位论文 艺不够连续。u s 4 5 3 4 8 6 8 技术的引入使得整个工艺过程在保证对纸浆有效处理的基础 上，克服了传统工艺上的缺点和不便，将压滤和对纸浆的处理一步完成，保证了工艺 的连续性。根据专利u s 4 5 3 4 8 6 8 、u s 4 9 8 6 8 81 ，k a m y ri n c o fg l e n sf a l l s ，n y 公 司生产出类似的产品商标为”r i n g ”r t m 的