新型瓦楞面微孔過濾機的特點及應用
于　宏　
(輕工業杭州機電設計研究院  浙江杭州310004)
    摘要：新型瓦楞面微孔過濾機是一種效率高、適應性強、占地小、布置靈活、結構簡單、價格便宜、能耗低、操作簡便、運行維護成本少的新型水處理設備。文中介紹了新型瓦楞面微孔過濾機的特點、工作原理、結構、選型、使用場合和應用實例。
    關鍵詞：瓦楞面微孔過濾機;纖維回收;廢水回用
    中圖分類號：TQ028.5;TS734　　文獻標志碼:B　　文章編號:1005-2895(2006)03-0012-03　
    0　前　言
    隨著人們環保意識的增強,對制漿造紙廢水的處理越來越重視。在制漿造紙廢水中,無論是中段廢水還是紙機白水都含有較多的纖維等固形物,有效地將纖維等固形物與廢水分離,不僅可減少纖維流失,而且可增加處理后的廢水循環利用,減少廢水排放量,節約用水,還可降低廢水后續生化處理負荷,降低廢水處理成本。
    我國目前的制漿造紙廢水纖維回收大多采用氣浮法、沉淀法和過濾法。氣浮法和沉淀法存在著設備投資大、占地面積大、操作不穩定、纖維雜質含量高、消耗化學藥品多、運行成本高、纖維停留時間長、易腐爛等缺點。過濾法的關鍵設備是過濾機,目前廣泛采用的多圓盤過濾機,存在設備投資大,制造要求高,為形成真空水腿需將設備架高或使用真空泵,操作費用高,卸料較困難,濾網易堵塞等缺點,由于國產設備運行效果不佳,大多依賴進口。
    新型瓦楞面微孔過濾機克服了上述設備的缺點,是一種經濟有效的廢水過濾設備,在我國制漿造紙行業具有廣泛的應用前景。
    1　特　點　
    新型瓦楞面微孔過濾機可用于中段廢水處理、紙機白水回收和造紙原水凈化,具有以下顯著優點:
    (1)采用瓦楞形過濾面,過濾面積比平鼓面增加3～5倍,在相同過濾面積時,占地面積大大減少,布置機動靈活�？捎糜诩�中處理廢水,也可與單臺紙機配置。
    (2)采用內濾面形式,固形物收集槽可安裝在鼓的中部,加大了鼓的可操作水位,增加了轉鼓的內外液位差,可增加過濾能力,得到高純凈的澄清液。
    (3)采用內濾面形式,使卸料變得容易,不需使用刮刀或輥子,大大延長濾網的使用壽命,可安裝非常細小的濾網, 小網眼達20μm,甚至10μm。
    (4)獨特的空氣反吹卸料系統使卸料干凈、可靠,回收的固形物(或纖維)濃度較高(可達4%～6%),便于處理。如回收物不需較高濃度時,也可采用噴水卸料。
    (5)采用化纖濾網熱定型于可拆式瓦楞形網架上,換網方便快捷,省去濾板等結構,開孔率大大增加,進一步增加了有效過濾面積。
    (6)結構簡單,制造成本低,投資省;濾鼓轉速可調,對處理水的流量和濃度變化適應性強。
    (7)操作簡便,費用低,無需大氣水腿或真空泵,能耗低,155m2微濾機的驅動只需要4kW電動機即可。
    (8)低轉速運行( 2.5r/min),使用壽命長,維修費用低。
    (9)絕大多數時間可使用設備內的澄清水自清洗濾網,極大地減少了新鮮水的用量。
    (10)固形物(或纖維)和水在過濾機內停留時間僅幾十秒,因此,固形物(或纖維)的腐壞大大減少,回收的原料可有效利用。
    (11)除在某些特殊情況下要增添少量預掛層或聚合物外,不需化學藥品或添加劑來幫助操作。
    2　工作原理
    新型瓦楞面微孔過濾機(簡稱微濾機)操作是一個連續過濾過程(見圖1)。要處理的水由過濾機的水斗和與水斗相連的轉鼓開口端,進入轉鼓內,轉鼓緩慢旋轉,濾液穿過濾網進入槽體內。在濾層未完全形成前穿過濾網的濾液為濁液,纖維濃度較高,越過濁液側堰板,由濁液出口排出,返回水斗。隨著懸浮固體物在濾網內不斷堆積,形成濾層,進一步提高介質的過濾效率[1]。通過濾層和濾網的澄清液越過清液側堰板,由清液出口排出。濾層到達鼓的頂部時 被鼓外氣嘴噴出的空氣反吹至鼓內收集槽內排出。濾網經清洗后進入下一循環。
                   
    3　結　構
    新型瓦楞面微孔過濾機是由槽體、轉鼓裝置、接水斗、卸料裝置、傳動裝置、噴水裝置、托輪裝置、密封裝置等部分組成(見圖2)。槽體由不銹鋼板和碳鋼加強筋拼焊而成。左側進漿斗上部設有溢流口,當水量過大時,多余的水由此溢流出去。槽體內清、濁液兩側都設有可調節高低的堰板,轉動調節螺桿,可調節液位及清、濁液流量比例。轉鼓主要由鼓體及6塊濾網片組成。聚酯濾網裝在瓦楞形網架上熱定型張緊后(由于鼓面為軸向瓦楞形,谷低的直徑小于谷頂的直徑,濾網安裝時,濾網需進行熱收縮張緊定型,從谷頂至谷底收縮不斷加大,直至濾網平整),組成濾網片,再裝在鼓體上�？蓽蕚湟惶讉溆脼V網片,先安裝好濾網,需換網時可直接更換濾網片。轉鼓的一端通過軸支撐于安裝在槽體上的軸承座內,另一端放在2個托輪上。接料斗為斜錐形,位于鼓內,一端用法蘭固定于槽體上,另一端通過尼龍滑動軸承,支撐于轉鼓軸上。卸料裝置為空氣卸料,可使回收的纖維具有較高的濃度。噴氣嘴置于瓦楞形濾面的凹槽中,空氣由離心風機送入卸料風管中,經噴嘴兩側的窄縫吹于濾網上,將網內的纖維剝離。轉動卸料風管,可調節噴嘴和濾網間的相對位置。在處理不需回收的水中固形物時(如處理河水),也可采用水噴嘴卸料。傳動裝置由電磁調速電機(或變頻電機)通過三角皮帶、減速機、聯軸器帶動轉鼓旋轉。噴水裝置由水泵、管件及3根噴水管組成。其中2根水管裝在轉鼓外,1根裝在轉鼓內。鼓外的2根噴水管中,位于前面的(按轉鼓旋轉方向)1根起卸料作用,當使用空氣卸料時關閉。位于后面的內外2根噴水管起清洗濾網的作用。3跟噴水管上均裝有自清洗式噴嘴,噴水管中裝有清洗噴嘴的刷子,由噴水管一端的手輪轉動。主要清洗微濾機本身的清洗水,由水泵從槽內抽取,必要時也可采用外接清水。2個托輪位于轉鼓開口的一端(進水口)的兩側,起支撐轉鼓的作用,通過調節螺栓可微調托輪的中心位置,便于調節轉鼓的對中位置。轉鼓開口一端(進水口)與槽體之間設有密封裝置,由調節螺栓張緊,將轉鼓內處理水與鼓外清濾液隔開。
                   
    4　主要工藝參數
    微濾機的主要工藝參數見表1。
                                     表1主要工藝參數(對紙機白水和中段廢水)
             
    5　技術關鍵
    新型瓦楞面微孔過濾機主要技術關鍵是:
    (1)瓦楞形過濾面的角度與過濾效果和卸料效果的關系;
    (2)卸料噴嘴的扇形角度、和轉鼓的相對位置與卸料效果的關系;
    (3)聚酯濾網的熱定型;
    (4)針對不同的處理水質和處理要求,選用適應的網目、轉鼓轉速和液位差。
    6　試驗結果
    由輕工業杭州機電設計研究院研制的新型瓦楞面微孔過濾機試驗樣機在某造紙廠分別進行了河水、中段廢水和紙機白水過濾的生產試驗,其結果如下。
    6.1　試驗設備主要參數
    過濾面積:10m2
    轉鼓規格:Φ1500mm×1020mm
    轉鼓轉速:0.26～3.25r/min(調速)
    電機功率:0.75kW
    外形尺寸:3163mm×2397mm×1950mm
    設備重量:1850kg
    6.2　試驗數據試驗主要數據記錄見表2。
                                                      表2試驗數據表
           
    6.3　試驗結論
    試驗數據表明,該微濾機處理紙機白水時,纖維回收率為90.9%～91.9%,回收纖維濃度為3.4%～4.1%,處理中段廢水時,纖維回收率為91.3%～91.8%,回收纖維濃度為2.8%～3.4%,纖維回收率和回收纖維濃度均較高。本次試驗時間較短,配套設施不完善,試驗進行的比較粗糙,未對絮凝劑進行選擇和添加量試驗,未對濾網網目、轉鼓轉速和液位差進行優選,上述試驗數據并不是在 工藝條件下測定的。
    7　應用情況
    新型瓦楞面微孔過濾機是國外推出的新型水處理設備,其用途極為廣泛:
   (1)用于紙機白水和中段廢水的集中處理,其效果及各項性能指標優于傳統處理方式。
    (2)由于該微濾機占地面積小,安裝方便,布置靈活,濾液澄清度高,可與單臺紙機配置,回收纖維和填料,澄清水回用于紙機洗滌毛布和濾網或用作密封水。
   (3)用于廢紙脫墨系統中,洗滌機或濃縮機濾液的處理,回收纖維和填料,澄清水循環使用,高澄清度的循環水有利于提高脫墨漿的白度。
    (4)用于現有污水或白水處理設備前的預處理,有效除去纖維和固形物,減輕現有處理設備的負荷,提高處理效果。
    (5)用于現有污水或白水處理設備后的補充處理,對處理效果不佳的濾液作進一步處理,使其安全地回用于紙機噴淋而不堵塞噴嘴。
    (6)采用20～40μm的細網,用于處理造紙原水,可替代砂濾機、袋式過濾機等常用設備。
    (7)根據處理水的流量、濃度和處理要求,微濾機可單臺使用,也可將2臺不同網目的微濾機串聯使用。
    8　微濾機型號和規格的選擇
    微濾機型號、規格和主要參數的選擇主要根據處理水種類和性質,處理量,纖維、填料/污染物的性質和含量,pH值,溫度,要求達到的處理效果決定。
    9　結　語
    新型瓦楞面微孔過濾機是一種效率高、適應性強、占地小、布置靈活、結構簡單、價格便宜、能耗低、操作簡便、運行維護成本少的新型水處理設備,在國外已得到廣泛應用,國內剛剛起步,經過不斷試驗、總結、改進和完善,在我國具有廣泛的市場發展前景。