隨著(zhù)固液分離技術(shù)的應用領(lǐng)域的逐漸擴大，固液分離技術(shù)廣泛應用于各個(gè)行業(yè)，如選礦、造紙、醫藥衛生、環(huán)境保護和食品等。傳統的固液分離設備主要集中在過(guò)濾 、壓濾、重力沉降和浮選等方面 。隨著(zhù)礦物資源的不斷開(kāi)采和利用，礦石日趨“貧、細、雜”，有用礦物經(jīng)選別作業(yè)的后期處理日漸困難 ；在選礦所有領(lǐng)域中超細懸浮液的脫水是一個(gè)日趨重要的問(wèn)題。于是，人們對固液分離設備提出了更高要求，并傾注了很多心血去研究開(kāi)發(fā)新的分離技術(shù)與分離設備。
1 固液分離設備介紹
1．1 固液分離設備的現狀與發(fā)展趨勢
隨著(zhù)科技的不斷發(fā)展， 固液分離設備在結構形式、分離效率、自動(dòng)化水平、功能集成、產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性方面發(fā)展迅速，與歐洲發(fā)達國家產(chǎn)品性能差距越來(lái)越小，近年來(lái)其在制藥行業(yè)應用不斷廣泛。很多要求固液分離設備的漿體中的固形物顆粒粒度都很細.且有越來(lái)越細之勢,而且總的發(fā)展趨勢是要求濾液的高澄清度和濾渣的低含濕量,以減少干燥和進(jìn)一步處理的工作量、降低固液分離成本.突出的對象是工業(yè)廢水、市政污水和污泥的脫水,這種料漿的濃度很稀(0.3%～1.0%),要先濃縮至3%～10%,而后進(jìn)行預脫水,可由1%～5%濃縮至18%～40%,再用真空過(guò)濾、壓濾、離心機等進(jìn)行二次脫水.這就使得 固液分離設備技術(shù)面臨前所未有的挑戰,同時(shí)也就促使整個(gè)固液分離設備技術(shù)和設備圍繞這些挑戰而迅速發(fā)展。
同時(shí)固液分離設備在研究、消化、吸收國內外同類(lèi)產(chǎn)品技術(shù)基礎上，針對目前該類(lèi)產(chǎn)品出現的普遍問(wèn)題和結合國內污泥脫水的特點(diǎn)和要求，自行設計制造的具有當今先進(jìn)水平的新型高效、連續作業(yè)的壓力式固液分離設備,在印染行業(yè)得到了廣泛的應用。
1．2 固液分離設備的概述
固液分離是從水或廢水中除去懸浮固體的過(guò)程。從廢水中除去固體一般采用篩或沉淀方法。污泥處理中采用的分離方法有污泥重力濃縮、污泥的浮選或污泥的機械脫水。水處理中有微濾、澄清和深床過(guò)濾等方法。把固體和液體分開(kāi)的過(guò)程都是固液分離，方法非常多，沉降，過(guò)濾，膜過(guò)濾，壓濾，真空，離心機固液分離機是利用離心力，分離液體中固體顆粒物和絮狀物的機械。
2 固液分離設備的原理
從原理上講固液分離過(guò)程可以分為三大類(lèi)沉降、過(guò)濾、離心這三種方法，其工作原理如下：
沉降式依靠外力的作用，利用分散物質(zhì)（固相）與分散介質(zhì)（液相）的密度差異，使之發(fā)生相對運動(dòng)，而實(shí)現固液分離的過(guò)程。
過(guò)濾式以某種多孔性物質(zhì)作為介質(zhì)，在外力的作用下，懸浮液中的流體通過(guò)介質(zhì)孔道，而固體顆粒被截留下來(lái)，從而實(shí)現固液分離的過(guò)程。
離心是利用裝置所提供的慣性離心力的作用來(lái)實(shí)現固液分離的過(guò)程。
3 固液分離設備分類(lèi)
1）板框式脫水機
板框式壓濾機是通過(guò)板框的擠壓，使污泥內的水通過(guò)濾布排出，達到脫水目的。它主要由凹人式濾板、框架、自動(dòng)-氣動(dòng)閉合系統測板懸掛系統、濾板震動(dòng)系統、空氣壓縮裝置、濾布高壓沖洗裝置及機身一側光電保護裝置等構成。將帶有濾液的濾板和濾框平行交替排列，每組濾板和濾框中間夾有濾布。用可動(dòng)段把濾板和濾框壓緊，使濾板和濾板之間構成一個(gè)壓濾室。污泥從料液進(jìn)口流出水通過(guò)濾板從濾液派出口流出，泥餅堆積在框內濾布上，濾板和濾框松開(kāi)后泥餅就很容易剝落下來(lái)。
脫水方式：加壓脫水。
優(yōu)點(diǎn)：
結構簡(jiǎn)單，操作容易，運行確定故障少，保養方便，設備使用壽命，過(guò)濾推動(dòng)力大，所得的泥餅含水量低。過(guò)濾范圍選擇范圍靈活，且單位過(guò)濾面積占地較少；對物料的適應性強。
缺點(diǎn)：
不能連續運行，處理量小，濾布消耗大。易堵塞，需要使用高壓泵；不適用于油性污泥的脫水；難以實(shí)現連續自動(dòng)運行。
適用條件：適用于中、小型污泥脫水處理場(chǎng)合。
設備選型要點(diǎn)：
(1)對泥餅含固率的要求。一般板框式壓濾機與其他類(lèi)型脫水機相比，泥餅含固率最高，如果從減少污泥堆置占地因素考慮，可以選擇板框式壓濾機。
(2)框架的材質(zhì)。
(3)濾板及濾布的材質(zhì)。要求耐腐蝕，濾布要具有一定的抗拉強度。
(4)濾板的移動(dòng)方式。要求可以通過(guò)液壓一氣動(dòng)裝置全自動(dòng)或半自動(dòng)完成，以減輕操作人員勞動(dòng)強度。
(5)濾布振蕩裝置，以使濾餅易于脫落。與其他型式脫水機相比，板框式壓濾機最大的缺點(diǎn)是占地面積較大。
2）帶式脫水機
帶式脫水機由濾帶、輾壓筒、濾帶張緊系統、濾帶調偏系統、濾帶驅動(dòng)系統和濾帶沖洗系統組成。污泥流入在輥之間連續轉動(dòng)的上下兩塊帶狀濾布上后。濾布的張力和軋輥的壓力及剪切力依次作用于夾在兩塊濾布之間的污泥上而進(jìn)行重力濃縮和加壓脫水。脫水泥餅由刮泥上而進(jìn)行重力濃縮和加壓脫水。脫水泥餅由刮泥板剝離，剝離了泥餅的濾布用水清洗，以防止濾布孔堵塞，影響過(guò)濾速度。
帶式污泥脫水機是由上下兩條張緊的濾帶夾帶著(zhù)污泥層，從一連串有規律排列的輥壓筒中呈S形經(jīng)過(guò)，依靠濾帶本身的張力形成對污泥層的壓榨和剪切力，把污泥層中的毛細水擠壓出來(lái)，獲得含固量較高的泥餅，從而實(shí)現污泥脫水。
一般帶式污泥脫水機由濾帶、輥壓筒、濾帶張緊系統、濾帶調偏系統、濾帶沖洗系統和濾帶驅動(dòng)系統構成。
脫水方式：重力脫水加剪切型。
優(yōu)點(diǎn)：
利用濾布的張力和壓力在濾布上對污泥施加壓力使其脫水并不需要真空或加壓設備，動(dòng)力消耗少，操作管理方便，可以連續操作，因而應用最為廣泛。同時(shí)帶式污泥脫水機受污泥負荷波動(dòng)的影響小，還具有出泥含水率較低且工作穩定啟耗少、管理控制相對簡(jiǎn)單、對運轉人員的素質(zhì)要求不高等。
缺點(diǎn)：
易堵塞，需要大量的水清洗，造成二次污染；不適于油性污泥的處理。
適用條件：
在污水處理工程建設決策時(shí)，可以選用帶式污泥脫水機以降低工程投資。目前，國內新建的污水處理廠(chǎng)大多采用帶式污泥脫水機、
設備選型要點(diǎn)：
(1濾帶。要求其具有較高的抗拉強度、耐曲折、耐酸堿、耐溫度變化等特點(diǎn)，同時(shí)還應考慮污泥的具體性質(zhì)，選擇適合的編織紋理，使濾帶具有良好的透氣性能及對污泥顆粒的攔截性能。
(2)輥壓筒的調偏系統。一般通過(guò)氣動(dòng)裝置完成。
(3)濾帶的張緊系統。一般也由氣動(dòng)系統來(lái)控制。濾帶張力一般控制在0.3－0.7MPa，常用值為0．5MPa。
(4)帶速控制。不同性質(zhì)的污泥對帶速的要求各不相同，即對任何一種特定的污泥都存在一個(gè)最佳的帶速控制范圍，在該范圍內，脫水系統既能保證一定的處理能力，又能得到高質(zhì)量的泥餅。
3）離心式脫水機
離心脫水機主要由轉筒和帶空心轉軸的螺旋輸送器組成，污泥由空心轉軸送入轉筒后在高速旋轉產(chǎn)生的離心力作用下，立即被甩入轉腔內。污泥顆粒比重較大，因而產(chǎn)生的離心力也較大，被甩貼在轉轂內壁上，形成固體層；水密度小，離心力也小，只在固體層內側產(chǎn)生液體層。固體層的污泥在螺旋輸送器的緩慢推動(dòng)下，被輸送到轉載的錐端，經(jīng)轉載周?chē)某隹谶B續排出，液體則由堰四溢流排至轉載外，匯集后排出脫水機。
脫水方式：離心力脫水。
優(yōu)點(diǎn)：
離心脫水機單機處理量較大，可達50m³/h以上，處理負荷達1500kg/h，是帶式脫水機的數倍，較適用于大型污水處理廠(chǎng)。離心機占地小，自動(dòng)化程度高，一般為全封閉型式，利于改善作業(yè)環(huán)境。
缺點(diǎn)：
離心機電耗較高，噪聲較大，處理能力低，維修技術(shù)要求高等缺點(diǎn)。
適用條件：
適用于污泥固液相對密度較大的污泥脫水。
設備選型要點(diǎn)：
（1）離心脫水機最關(guān)鍵的部件是轉轂，轉轂的直徑越大，脫水處理能力越大。
（2）轉載的長(cháng)度越長(cháng)，污泥的含固率就越高，但轉載過(guò)長(cháng)會(huì )使性能價(jià)格比下降。使用過(guò)程中，轉載的轉速是一個(gè)重要的控制參數，控制轉轂的轉速，使其既能獲得較高的含固率又能降低能耗，是離心脫水機運行好壞的關(guān)鍵。
（3）在作離心式脫水機選型時(shí)，因轉輪或螺旋的外緣極易磨損，對其材質(zhì)要有特殊要求。
（4）新型離心脫水機螺旋外緣大多做成裝配塊，以便更換。裝配塊的材質(zhì)一般為碳化鎢，價(jià)格昂貴。
4） 陶瓷過(guò)濾機
陶瓷過(guò)濾機工作基于毛細微孔的作用原理，采用微孔陶瓷為過(guò)濾介質(zhì)，利用微孔陶瓷大量狹小具有毛細作用原理設計的固液分離設備，在負壓工作狀態(tài)下的盤(pán)式過(guò)濾機，利用微孔陶瓷板其獨特透水不透氣性，抽起陶瓷板內腔真空產(chǎn)生于外部的壓差，使料槽內懸浮的物料在負壓的作用下吸附在陶瓷板上，固體物料因不能通過(guò)微孔陶瓷板被截留在陶瓷板表面，而液體因真空壓差的作用及陶瓷板的親水性則順利通過(guò)進(jìn)入氣液分配裝置外排或循環(huán)利用達到了固液分離的目的。
脫水方式：過(guò)濾脫水
優(yōu)點(diǎn)：
陶瓷過(guò)濾機的特殊材質(zhì)及結構決定了它的優(yōu)勢，即一般強度好，耐磨損耐腐蝕，使用壽命長(cháng)，同時(shí)因為其強度好，微孔無(wú)變形，技術(shù)指標穩定無(wú)波動(dòng)。同時(shí)其微孔小，毛細作用強，節約能耗，運行成本低，濾餅水分低，濾液清澈可回用。
缺點(diǎn)：
陶瓷過(guò)濾機在工作過(guò)程中，微小顆粒易于堵塞陶瓷微孔，影響生產(chǎn)效率。
設備選型要點(diǎn)：
（1）陶瓷過(guò)濾板是陶瓷過(guò)濾機的關(guān)鍵部件，陶瓷過(guò)濾板材質(zhì)的變化，孔徑的變化及強度，直接影響到過(guò)濾效果，陶瓷過(guò)濾板的制造技術(shù)決定了陶瓷過(guò)濾機的使用效果。
（2）陶瓷片的材料選擇。
（3）電控部分，陶瓷過(guò)濾機需要控制的地方比較多。
（4）處理量的穩定要求。
5）疊螺脫水機
脫水機本體主要是由過(guò)濾體和螺旋軸所構成，過(guò)濾體又濃縮部和脫水部?jì)刹糠?。所以，當污泥進(jìn)入濾體后，利用固定環(huán)、游動(dòng)環(huán)的相對移動(dòng)，使濾液通過(guò)疊片間隙快速向外排出，迅速濃縮，污泥向脫水部推移，當污水泥進(jìn)入到脫水部時(shí)，在率腔內的空間不斷縮小，污泥內壓不斷增強，再加上出泥處調壓器的背壓作用，使其達到高效脫水的目的，同時(shí)污泥不斷排出機外。
脫水方式：螺旋脫水。
優(yōu)點(diǎn)：
疊螺脫水機工作時(shí)不堵塞，輕松處理含油污泥，運行管理簡(jiǎn)單，可全自動(dòng)操作，無(wú)人看守，同時(shí)其體積小、功能齊、節水節能。
缺點(diǎn)：
不擅長(cháng)顆粒大、硬度大的污泥脫水；處理量較小。
適用條件：
適用污泥濃度2,000～30,000mg/L 適用于10～30000 m³污水處理規模。
設備選型要點(diǎn)：
（1）疊螺污泥脫水機的絕干污泥處理量取決于疊螺主體的直徑和數量，機型用三個(gè)字母加三位數字表示。
（2）在污泥的性質(zhì)、濃度不明確的情況下進(jìn)行選型時(shí)，建議采用絕干污泥處理量平均值來(lái)計算。
（3）無(wú)軸螺旋輸送機或進(jìn)料斗的高度設置可參考泥餅排出口底端離地面的高度。
（4）由于疊螺主體有自我清洗的功能，只需用壓水依靠常閉電磁閥實(shí)施定期噴淋。
（5）疊螺污泥脫水機系列脫水機的易損件更換周期是個(gè)大概數值，在實(shí)際運行過(guò)程中，污泥的種類(lèi)、處理的方式、運行的調整狀況以及每天的運行時(shí)間，都會(huì )影響易損件的更換周期。
6）轉鼓過(guò)濾機
脫水方式：連續加壓
優(yōu)點(diǎn)：
用于水庫水處理時(shí)，除浮游生物效率達高。微濾機占地面積小，生產(chǎn)能力大，操作管理方便。能連續自動(dòng)操作，省人力。
缺點(diǎn)：
附屬設備較多，投資費用高，過(guò)濾面積大。過(guò)濾推動(dòng)力有限不易過(guò)濾高溫的懸浮液
適用條件：
適用于處理易含過(guò)濾顆粒的濃懸浮液。
設備選型要點(diǎn)：
過(guò)濾布材質(zhì)的選擇，選擇濾布時(shí)應考慮濾布的使用周期以及防靜電能力。
小結
通過(guò)上述的比較分析，將各脫水設備的優(yōu)缺點(diǎn)列表如下：
| 項目 |
疊螺脫
水機 |
帶式脫
水機 |
離心式脫水機 |
板框式脫水機 |
陶瓷過(guò)
濾機 |
轉鼓過(guò)
濾機 |
| 脫水方式 |
螺旋壓濾 |
重力脫水+剪切型 |
離心力
脫水 |
加壓脫水 |
過(guò)濾 |
連續加壓 |
| 絮凝劑 |
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%以下 |
85%以下 |
85%以下 |
| 沖洗用水 |
極少 |
極大 |
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 |
| 用電量 |
極少 |
中 |
極大 |
大 |
中 |
中 |
| 連續運行 |
可能 |
有可能，但比較困難 |
可能 |
不能（部分機型能） |
可能 |
可能 |
| 維修管理 |
操作時(shí)間短，簡(jiǎn)單 |
操作時(shí)間長(cháng) |
操作時(shí)間長(cháng) |
操作時(shí)間長(cháng) |
操作時(shí)間長(cháng) |
操作時(shí)間短，簡(jiǎn)單 |
| 占地空間 |
小 |
大 |
中 |
大 |
小 |
小 |
| 振動(dòng)噪音 |
極少 |
有 |
有 |
有 |
有 |
有 |
污泥濃
縮池 |
不要 |
要 |
要 |
要 |
要 |
要 |
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