摘要：研究和掌握帶式濃縮壓濾機(jī)處理能力的計(jì)算方法，對(duì)帶式濃縮壓濾機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、運(yùn)行參數(shù)選定、污泥調(diào)理等具有重要意義。筆者通過兩種不同的計(jì)算方法，認(rèn)為帶式濃縮壓濾機(jī)的處理能力受多種因素的影響，在設(shè)計(jì)、運(yùn)行中應(yīng)綜合考慮，有機(jī)地協(xié)調(diào)好各因素的相互配合和制約關(guān)系。
　　
　　關(guān)鍵詞：帶式濃縮壓濾機(jī)、卡門過濾方程、污泥的比阻、過濾產(chǎn)率、運(yùn)行參數(shù)
　　
　　1、概述
　　
　　帶式濃縮壓濾機(jī)（以下簡稱帶式壓濾機(jī)）是依據(jù)化學(xué)絮凝接觸過濾和機(jī)械擠壓原理而制成的固液分離設(shè)備，因其具有工藝流程簡單、自動(dòng)化程度高、運(yùn)行連續(xù)、控制操作簡便和工作過程可調(diào)節(jié)等一系列優(yōu)點(diǎn)，并且省卻了污泥濃縮池、在一定程度上節(jié)省了建設(shè)資金，正得到越來越廣泛的應(yīng)用。
　　
　　經(jīng)絮凝的污泥首*入重力脫水區(qū)，大部分游離水在重力作用下通過濾帶被濾除；隨著濾帶的運(yùn)行，污泥進(jìn)入由兩條濾帶組成的楔形區(qū)，兩條濾帶對(duì)污泥實(shí)施緩慢加壓，污泥逐漸增稠，流動(dòng)性降低，過渡到壓榨區(qū)；在壓榨區(qū)，污泥受到遞增的擠壓力和兩條濾帶上下位置交替變化所產(chǎn)生的剪切力的作用，大部分殘存于污泥中的游離水和間隙水被濾除，污泥成為含水率較低的片狀濾餅；上下濾帶經(jīng)卸料輥分離，憑借濾帶曲率的變化并利用刮刀將濾餅刮落，實(shí)現(xiàn)物料的固液分離，而上、下濾帶經(jīng)沖洗后重新使用，進(jìn)行下一周期的濃縮壓濾。
　　
　　帶式壓濾機(jī)在實(shí)際工程應(yīng)用中所涉及的主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)有：①處理能力，②泥餅含水率，③化學(xué)藥劑投加量，④動(dòng)力消耗，⑤沖洗水耗量，⑥帶張力，⑦有效帶寬，⑧濾帶運(yùn)行速度，⑨氣源壓力等主要指標(biāo)，其中處理能力是評(píng)價(jià)帶式壓濾機(jī)綜合性能的首要指標(biāo)。影響帶式壓濾機(jī)處理能力的因素很多，但主要體現(xiàn)在重力脫水區(qū)、壓榨區(qū)及其濾帶運(yùn)行速度、濾帶張力、輥徑（大小、包角和中心距）、濾帶（透氣量）選擇、加藥調(diào)理效果等方面，也是帶式壓濾機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造等質(zhì)量的綜合體現(xiàn)。所以了解帶式壓濾機(jī)處理能力的計(jì)算方法對(duì)帶式壓濾機(jī)的優(yōu)化設(shè)計(jì)、運(yùn)行參數(shù)的選擇、合理投加藥劑量等選擇具有一定的指導(dǎo)意義。
　　
　　2、帶式濃縮壓濾機(jī)處理能力的計(jì)算
　　
　　2.1帶式壓濾機(jī)處理能力的*種計(jì)算方法
　　
　　以帶式壓濾機(jī)產(chǎn)出濕泥餅厚度為主要計(jì)算參數(shù)，根據(jù)算出的濕泥餅產(chǎn)量，再計(jì)算出進(jìn)料量（即處理能力），其計(jì)算公式如下：
　　
　　Q濕泥餅=B·ξ·δ·v·s·γ·β
　　
　　式中：Q濕泥餅——濕泥餅產(chǎn)出量t/h
　　
　　B——濾帶寬度m
　　
　　ξ——濾帶寬度利用系數(shù)，一般取0.85～0.9
　　
　　δ——濕泥餅厚度m，一般取6～10mm（0.006～0.01m）
　　
　　v——壓濾帶帶實(shí)際工作速度m/min,一般取3～6m/min
　　
　　s——單位時(shí)間60min/h
　　
　　γ——濕泥餅比重t/m3，一般取1.03t/m3
　　
　　β——固相回收率，一般取≥95%
　　
　　Q進(jìn)料量=（濕泥餅含固率/進(jìn)料含固率）×Q濕泥餅（t/h）
　　
　　從以上計(jì)算公式可以看出，該計(jì)算方法是以帶式壓濾機(jī)產(chǎn)出濕泥餅厚度為主要計(jì)算參數(shù)，而濕泥餅厚度的形成一方面與帶式壓濾機(jī)的運(yùn)行參數(shù)如濾帶運(yùn)行速度、過濾壓力有很大關(guān)系；另一方面還與污泥的性質(zhì)如固體濃度、粘度、加藥調(diào)理后污泥的比阻等也有很大關(guān)系；濕泥餅厚度的形成關(guān)鍵還取決于壓濾機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如濃縮段的長度、濃縮段的容量、壓濾時(shí)間和壓濾周期、濾帶透氣量的選擇等。計(jì)算公式中Q濕泥餅與濕泥餅厚度δ成線性關(guān)系，濕泥餅厚度選擇范圍3～10mm，并且許多帶式壓濾機(jī)實(shí)際運(yùn)行中形成的濕泥餅的厚度在濾帶寬度范圍內(nèi)也不均勻。所以筆者認(rèn)為，該種計(jì)算方法沒有與濃縮段、壓榨段的主要技術(shù)參數(shù)及污泥的主要性質(zhì)參數(shù)相結(jié)合，沒有反映出污泥加藥調(diào)理效果、壓濾機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)、運(yùn)行參數(shù)的變化等因素對(duì)帶式壓濾機(jī)處理能力的影響，且計(jì)算出的Q濕泥餅數(shù)值范圍較大，一般適用于帶式壓濾機(jī)的設(shè)計(jì)選型，對(duì)帶式壓濾機(jī)的優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、指導(dǎo)運(yùn)行等意義不大。
　　
　　2.2帶式壓濾機(jī)處理能力的另一種計(jì)算方法：
　　
　　城市污水和工業(yè)廢水的污泥脫水系統(tǒng)，在污泥脫水前都需對(duì)污泥進(jìn)行加藥調(diào)理。加藥調(diào)理的目的是改善污泥的脫水性能，降低污泥中水的親和力，降低污泥的過濾比阻抗值（即濾餅的阻力）r和毛細(xì)管吸水時(shí)間CST。
　　
　　過濾開始時(shí)，濾液必須克服過濾介質(zhì)（濾帶）的阻力，當(dāng)濾餅逐漸形成后，還必須克服濾餅本身的阻力，屬濾餅過濾的基本形式?？衫酶鶕?jù)液體通過濾渣層流動(dòng)的基本原理推導(dǎo)出的卡門（Carman）過濾基本方程來進(jìn)行過濾產(chǎn)率（即處理能力）的計(jì)算。
　　
　　根據(jù)卡門過濾基本方程：
　　
　?。?）
　　
　　式中：V——濾液體積m3
　　
　　t——過濾時(shí)間s
　　
　　P——過濾壓力Pa
　　
　　A——過濾面積m2
　　
　　μ——濾液的動(dòng)力粘度Pa·s
　　
　　ω——濾過單位體積濾液在過濾介質(zhì)上截留的干固體重量kg/m3
　　
　　r——比阻m/kg，即濾餅的阻力，定義為單位過濾面積上單位干重濾餅所具有的阻力
　　
　　Rf——過濾介質(zhì)的阻抗1/m2
　　
　　由ω的定義可寫出下式：
　　
　?。?）
　　
　　式中：Q0——進(jìn)污泥量（處理量）m3
　　
　　Qf——濾液量m3
　　
　　Ck——濾餅中固體物質(zhì)濃度kg/m3
　　
　　根據(jù)液相平衡關(guān)系：Q0=Qf+Qk
　　
　　根據(jù)固相平衡關(guān)系：Q0C0=QfCf+QkCk
　　
　　得：
　　
　?。?）
　　
　　式中：C0——進(jìn)原污泥中固體物質(zhì)濃度g/L
　　
　　Cf——濾液中固體物質(zhì)濃度g/L，污泥脫水系統(tǒng)一般要求固體回收率≥95%，Cf數(shù)值很小，實(shí)際計(jì)算時(shí)可取Cf=0
　　
　　Qk——濾餅量L
　　
　　根據(jù)過濾產(chǎn)率的定義：單位時(shí)間內(nèi)單位過濾面積上產(chǎn)生的濾餅干重量kg/（m2·s）或kg/（m2·h）。
　　
　　為計(jì)算方便，暫設(shè)過濾介質(zhì)的阻抗Rf=0，則卡門過濾基本方程（1）式變?yōu)椋?br />　　
　　即（4）
　　
　　設(shè)濾餅干重為W，則W=ωV，V=W/ω代入（4）整理得：
　　
　　即：帶式壓濾機(jī)處理量L（以絕干污泥量計(jì)，即濾餅干重）為：
　　
　　（kg/m2.s）（5）
　　
　?。?）式即為帶式壓濾機(jī)處理能力的另一種計(jì)算公式。
　　
　　對(duì)于城市污水廠污泥脫水系統(tǒng)，污泥經(jīng)加藥調(diào)理后，污泥的比阻r控制在（1～4）×1012m/kg（實(shí)驗(yàn)室就是通過測(cè)定r值確定較經(jīng)濟(jì)的加藥量），其中對(duì)于帶式壓濾機(jī)，實(shí)驗(yàn)室一般通過加藥調(diào)理后污泥的比阻抗r在（1～3）×1012m/kg（離心脫水r=（2～4）×1012m/kg）。按環(huán)境溫度20℃時(shí)，污泥的運(yùn)動(dòng)粘度μ=0.001Pa·s。
　　
　　利用（5）式計(jì)算時(shí)，對(duì)于帶式壓濾一體機(jī)應(yīng)分兩部分計(jì)算：濃縮段和壓榨段。濃縮段屬重力過濾脫水，過濾壓力P按進(jìn)入濃縮段污泥槽中污泥的高度（平均厚度，1mm=9.5Pa）計(jì)算，濃度C0為進(jìn)泥濃度，Ck出濃縮段污泥濃度，一般可按為8～10%（通過濃縮段重力脫水后，污泥基本失去流動(dòng)性時(shí)濃度）。過濾時(shí)間t按濃縮段長度與濾帶行走速度求得。
　　
　　對(duì)于壓榨段，壓力P通過濾帶張力、壓榨滾與濾帶接觸面積計(jì)算，進(jìn)入壓榨段的濃度C0即為出濃縮段污泥濃度（8～10%），Ck即zui終濾餅濃度（25%～20%），壓濾時(shí)間t=m/T，m=ts/T（即t=ts/T2），ts為實(shí)際壓濾時(shí)間（壓榨段濾帶與壓榨滾接觸長度、壓榨段濾帶運(yùn)行速度求得），T為壓濾周期（壓榨段運(yùn)行時(shí)間）。
　　
　　濃縮段與壓榨段的處理量的和即為帶式壓濾機(jī)的處理量。因在計(jì)算中未考慮過濾介質(zhì)濾帶的阻抗Rf，而濾帶的阻抗Rf與濾帶的材質(zhì)、通氣量[一般選8000～10000m3/（h·m2）]等有關(guān)，所以zui終的處理量應(yīng)是上述計(jì)算的處理量乘以一個(gè)系數(shù)K（K一般取0.9～0.95）即為帶式壓濾機(jī)的處理量。
　　
　　3、結(jié)論
　　
　　第二種計(jì)算方法較*種計(jì)算方法雖為復(fù)雜，但該計(jì)算方法中包含了帶式壓濾機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)，污泥性質(zhì)參數(shù)，運(yùn)行參數(shù)等對(duì)處理量的影響，對(duì)優(yōu)化帶式壓濾機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，合理投加藥劑量、運(yùn)行參數(shù)的選擇對(duì)提高帶式壓濾機(jī)的處理量具有一定的指導(dǎo)意義。并通過實(shí)例計(jì)算，濃縮段的處理量對(duì)帶式壓濾機(jī)處理能力起主要作用。