带式振动浓缩压榨一体化脱水机理的研究.doc

带式振动浓缩压榨一体化脱水机理的研究 第25卷第4期 2005年8月 苏州大学(工科版) JOURNALOFsCDCH0wUNIVERSITY~ENGINEERING1ⅡE1)rr10N V01.25NO.4 A帔2005 文章编号:1673—047X(2005)04—0001—05 带式振动浓缩压榨一体化脱水机理的研究 芮延年,汪济香2,董玉民2,张志伟 (1.苏州大学机电工程学院,江苏苏州215021;2.青岛理工大学,山东青岛266033) 摘要:带式浓缩压榨脱水是近几年新发展起来的一种经济高效连续固液分离技术.作者在多年 从事该技术研究工作的基础上,提出了一种脱水效率更好的带式振动浓缩压榨一体化脱水技术. 该技术利用振动方式分别对重力脱水和压榨脱水过程进行作用,使重力脱水过程由静态滤饼过滤 变为悬浮动态过滤,压榨脱水过程由静态压滤变为动态压滤,从而提高了整个脱水效率.并通过实 验研究,对参数进行了优化,为该技术的推广应用奠定了理论与实验基础. 关键词:带式振动浓缩压榨一体化脱水;工作机理研究 中图分类号:0629.9文献标识码:A 0概述 带式浓缩压榨脱水是近几年新发展起来的一种经济高效连续固液分离技术.经絮凝预处理后的悬浮料 浆,经重力脱水,楔形预压脱水后,在两条聚酯网带的夹持下,经过若干个由大到小的压榨脱水辊筒的反复挤 压,将物料脱水成滤饼状.目前这种过滤机已逐渐被应用到化工,轻工,造纸,冶金和市政污水处理等污泥脱 水工作中. 随着工业生产规模的扩大,技术水平的提高, 要求带式压榨过滤机在单位时间内有更大的处理 量和更低的滤饼含水率.而决定该机处理能力的 主要因素是重力浓缩脱水效果.滤饼含水率与压 榨脱水效果有关.总结近十年来带式浓缩压榨过 滤机研究,设计,生产的经验,我们提出并研究开发 了新一代带式振动浓缩压榨一体化脱水技术. 其结构如图1所示. 1振动脱水机理的研究 重力脱水的主要目的是分离絮凝处理后料浆 中的自由水.其脱水效率决定着带式压榨过滤机 的全部处理量.影响其脱水效率的主要原因是重 力脱水方式. 1.1重力脱水方式的研究 自动张紧和卸自动清洗 浆 经过絮凝处理后的料浆,首先进行重力脱水.图1带式振动浓缩压榨一体化脱水机 过滤开始时,滤液只需克服过滤介质的阻力,这时过滤速率较快.随着过滤时间的增加,絮块下沉,粒子间隙 *收稿日期:2005—03—12 作者简介:芮延年(1951一),男,工学博士,教授,主要研究方向为机电一体化与环境工程. 基金项目:江苏省教委自然科学基金项目(编号O1KJB610001). 2苏州大学(工科版)第4期 缩小,充填密度增加,过滤速率减慢,特别是活性污泥在重力脱水过程中很容易在滤带表面形成一层较为致 密的滤层,过滤速率很快降至为零.这样自由水滞留在粒子中间或析出料浆表面形成了水池现象.这时 要提高重力脱水效果,除了强化絮凝效果外,重要的是要疏通滤带网孔.振动可使料浆中固体颗粒离开滤网 面向上运动,这是解决水池问题较好的方法之一. 1.2振动重力脱水动力学模型的研究 重力段振动脱水原理如图2所示.要想使物料(料浆中颗粒)在振动脱水装置中出现向上抛掷运动,也 就是使料浆中颗粒抛离滤带,必须使物料颗粒在重力工作面方向的重力加速度分量小于滤带面最大振动加 速度在垂直于滤带面方向的分量.振动重力脱水动力学模型如图3所示. 图2重力段振动脱水原理图图3振动重力脱水动力学模型 由图3可知,物料颗粒的重力在槽底垂直方向的分力Gcost/0为,而由于槽体沿着某一倾斜方向做简谐 运动,使物料颗粒所获得的惯性力在垂直于槽底方向的分力为叫asin8.因而,实现抛掷运动的条件为: GCOSnlt;z,tsina(1) 式中:G——物料的重量,kg; —— 物料的质量,kg?s2/n1m; a0——振动机槽体安装倾角; 叫——槽体振动的圆频率,S; —— 槽体振幅,cm; —— 振动方向角,即槽体振动方向与槽体底面的夹角. 将G=mg代人式(1)简化得: D:gt;1(2) gCOSa0 从式2可以看到要想使料浆中颗粒(或絮凝物)离开重力脱水带的滤网面,需抛掷指数Dgt;1.虽然料浆 经过絮凝处理,但其絮团强度较差,不能经受过激的振动,因此,一般取D=1.2～1.5为宜. 物料开始抛掷瞬时的振动相位角称为抛始角,根据重力加速度和振动加速度在垂直于工作面方向的分 量之和等于零的条件求出: gcosao一03sin90.=0(3) 1 上式可写成:gsin=J亓1(4) 由于抛掷指数Dgt;1,所以抛始角的值通常在0.～180..显然当振动相位角等于抛始角时,物 料开始出现抛掷.这时在垂直于槽体方向的运动方程为: my=叫Asin8sin一Gcosa0(5) 式中:Y——物料对槽体在垂直于槽底方向的相对运