新型瓦楞面微孔过滤机的特点及应用
于　宏　
(轻工业杭州机电设计研究院  浙江杭州310004)
    摘要：新型瓦楞面微孔过滤机是一种效率高、适应性强、占地小、布置灵活、结构简单、价格便宜、能耗低、操作简便、运行维护成本少的新型水处理设备。文中介绍了新型瓦楞面微孔过滤机的特点、工作原理、结构、选型、使用场合和应用实例。
    关键词：瓦楞面微孔过滤机;纤维回收;废水回用
    中图分类号：TQ028.5;TS734　　文献标志码:B　　文章编号:1005-2895(2006)03-0012-03　
    0　前　言
    随着人们环保意识的增强,对制浆造纸废水的处理越来越重视。在制浆造纸废水中,无论是中段废水还是纸机白水都含有较多的纤维等固形物,有效地将纤维等固形物与废水分离,不仅可减少纤维流失,而且可增加处理后的废水循环利用,减少废水排放量,节约用水,还可降低废水后续生化处理负荷,降低废水处理成本。
    我国目前的制浆造纸废水纤维回收大多采用气浮法、沉淀法和过滤法。气浮法和沉淀法存在着设备投资大、占地面积大、操作不稳定、纤维杂质含量高、消耗化学药品多、运行成本高、纤维停留时间长、易腐烂等缺点。过滤法的关键设备是过滤机,目前广泛采用的多圆盘过滤机,存在设备投资大,制造要求高,为形成真空水腿需将设备架高或使用真空泵,操作费用高,卸料较困难,滤网易堵塞等缺点,由于国产设备运行效果不佳,大多依赖进口。
    新型瓦楞面微孔过滤机克服了上述设备的缺点,是一种经济有效的废水过滤设备,在我国制浆造纸行业具有广泛的应用前景。
    1　特　点　
    新型瓦楞面微孔过滤机可用于中段废水处理、纸机白水回收和造纸原水净化,具有以下显著优点:
    (1)采用瓦楞形过滤面,过滤面积比平鼓面增加3～5倍,在相同过滤面积时,占地面积大大减少,布置机动灵活。可用于集中处理废水,也可与单台纸机配置。
    (2)采用内滤面形式,固形物收集槽可安装在鼓的中部,加大了鼓的可操作水位,增加了转鼓的内外液位差,可增加过滤能力,得到高纯净的澄清液。
    (3)采用内滤面形式,使卸料变得容易,不需使用刮刀或辊子,大大延长滤网的使用寿命,可安装非常细小的滤网, 小网眼达20μm,甚至10μm。
    (4)独特的空气反吹卸料系统使卸料干净、可靠,回收的固形物(或纤维)浓度较高(可达4%～6%),便于处理。如回收物不需较高浓度时,也可采用喷水卸料。
    (5)采用化纤滤网热定型于可拆式瓦楞形网架上,换网方便快捷,省去滤板等结构,开孔率大大增加,进一步增加了有效过滤面积。
    (6)结构简单,制造成本低,投资省;滤鼓转速可调,对处理水的流量和浓度变化适应性强。
    (7)操作简便,费用低,无需大气水腿或真空泵,能耗低,155m2微滤机的驱动只需要4kW电动机即可。
    (8)低转速运行( 2.5r/min),使用寿命长,维修费用低。
    (9)绝大多数时间可使用设备内的澄清水自清洗滤网,极大地减少了新鲜水的用量。
    (10)固形物(或纤维)和水在过滤机内停留时间仅几十秒,因此,固形物(或纤维)的腐坏大大减少,回收的原料可有效利用。
    (11)除在某些特殊情况下要增添少量预挂层或聚合物外,不需化学药品或添加剂来帮助操作。
    2　工作原理
    新型瓦楞面微孔过滤机(简称微滤机)操作是一个连续过滤过程(见图1)。要处理的水由过滤机的水斗和与水斗相连的转鼓开口端,进入转鼓内,转鼓缓慢旋转,滤液穿过滤网进入槽体内。在滤层未完全形成前穿过滤网的滤液为浊液,纤维浓度较高,越过浊液侧堰板,由浊液出口排出,返回水斗。随着悬浮固体物在滤网内不断堆积,形成滤层,进一步提高介质的过滤效率[1]。通过滤层和滤网的澄清液越过清液侧堰板,由清液出口排出。滤层到达鼓的顶部时 被鼓外气嘴喷出的空气反吹至鼓内收集槽内排出。滤网经清洗后进入下一循环。
                   
    3　结　构
    新型瓦楞面微孔过滤机是由槽体、转鼓装置、接水斗、卸料装置、传动装置、喷水装置、托轮装置、密封装置等部分组成(见图2)。槽体由不锈钢板和碳钢加强筋拼焊而成。左侧进浆斗上部设有溢流口,当水量过大时,多余的水由此溢流出去。槽体内清、浊液两侧都设有可调节高低的堰板,转动调节螺杆,可调节液位及清、浊液流量比例。转鼓主要由鼓体及6块滤网片组成。聚酯滤网装在瓦楞形网架上热定型张紧后(由于鼓面为轴向瓦楞形,谷低的直径小于谷顶的直径,滤网安装时,滤网需进行热收缩张紧定型,从谷顶至谷底收缩不断加大,直至滤网平整),组成滤网片,再装在鼓体上。可准备一套备用滤网片,先安装好滤网,需换网时可直接更换滤网片。转鼓的一端通过轴支撑于安装在槽体上的轴承座内,另一端放在2个托轮上。接料斗为斜锥形,位于鼓内,一端用法兰固定于槽体上,另一端通过尼龙滑动轴承,支撑于转鼓轴上。卸料装置为空气卸料,可使回收的纤维具有较高的浓度。喷气嘴置于瓦楞形滤面的凹槽中,空气由离心风机送入卸料风管中,经喷嘴两侧的窄缝吹于滤网上,将网内的纤维剥离。转动卸料风管,可调节喷嘴和滤网间的相对位置。在处理不需回收的水中固形物时(如处理河水),也可采用水喷嘴卸料。传动装置由电磁调速电机(或变频电机)通过三角皮带、减速机、联轴器带动转鼓旋转。喷水装置由水泵、管件及3根喷水管组成。其中2根水管装在转鼓外,1根装在转鼓内。鼓外的2根喷水管中,位于前面的(按转鼓旋转方向)1根起卸料作用,当使用空气卸料时关闭。位于后面的内外2根喷水管起清洗滤网的作用。3跟喷水管上均装有自清洗式喷嘴,喷水管中装有清洗喷嘴的刷子,由喷水管一端的手轮转动。主要清洗微滤机本身的清洗水,由水泵从槽内抽取,必要时也可采用外接清水。2个托轮位于转鼓开口的一端(进水口)的两侧,起支撑转鼓的作用,通过调节螺栓可微调托轮的中心位置,便于调节转鼓的对中位置。转鼓开口一端(进水口)与槽体之间设有密封装置,由调节螺栓张紧,将转鼓内处理水与鼓外清滤液隔开。
                   
    4　主要工艺参数
    微滤机的主要工艺参数见表1。
                                     表1主要工艺参数(对纸机白水和中段废水)
             
    5　技术关键
    新型瓦楞面微孔过滤机主要技术关键是:
    (1)瓦楞形过滤面的角度与过滤效果和卸料效果的关系;
    (2)卸料喷嘴的扇形角度、和转鼓的相对位置与卸料效果的关系;
    (3)聚酯滤网的热定型;
    (4)针对不同的处理水质和处理要求,选用适应的网目、转鼓转速和液位差。
    6　试验结果
    由轻工业杭州机电设计研究院研制的新型瓦楞面微孔过滤机试验样机在某造纸厂分别进行了河水、中段废水和纸机白水过滤的生产试验,其结果如下。
    6.1　试验设备主要参数
    过滤面积:10m2
    转鼓规格:Φ1500mm×1020mm
    转鼓转速:0.26～3.25r/min(调速)
    电机功率:0.75kW
    外形尺寸:3163mm×2397mm×1950mm
    设备重量:1850kg
    6.2　试验数据试验主要数据记录见表2。
                                                      表2试验数据表
           
    6.3　试验结论
    试验数据表明,该微滤机处理纸机白水时,纤维回收率为90.9%～91.9%,回收纤维浓度为3.4%～4.1%,处理中段废水时,纤维回收率为91.3%～91.8%,回收纤维浓度为2.8%～3.4%,纤维回收率和回收纤维浓度均较高。本次试验时间较短,配套设施不完善,试验进行的比较粗糙,未对絮凝剂进行选择和添加量试验,未对滤网网目、转鼓转速和液位差进行优选,上述试验数据并不是在 工艺条件下测定的。
    7　应用情况
    新型瓦楞面微孔过滤机是国外推出的新型水处理设备,其用途极为广泛:
   (1)用于纸机白水和中段废水的集中处理,其效果及各项性能指标优于传统处理方式。
    (2)由于该微滤机占地面积小,安装方便,布置灵活,滤液澄清度高,可与单台纸机配置,回收纤维和填料,澄清水回用于纸机洗涤毛布和滤网或用作密封水。
   (3)用于废纸脱墨系统中,洗涤机或浓缩机滤液的处理,回收纤维和填料,澄清水循环使用,高澄清度的循环水有利于提高脱墨浆的白度。
    (4)用于现有污水或白水处理设备前的预处理,有效除去纤维和固形物,减轻现有处理设备的负荷,提高处理效果。
    (5)用于现有污水或白水处理设备后的补充处理,对处理效果不佳的滤液作进一步处理,使其安全地回用于纸机喷淋而不堵塞喷嘴。
    (6)采用20～40μm的细网,用于处理造纸原水,可替代砂滤机、袋式过滤机等常用设备。
    (7)根据处理水的流量、浓度和处理要求,微滤机可单台使用,也可将2台不同网目的微滤机串联使用。
    8　微滤机型号和规格的选择
    微滤机型号、规格和主要参数的选择主要根据处理水种类和性质,处理量,纤维、填料/污染物的性质和含量,pH值,温度,要求达到的处理效果决定。
    9　结　语
    新型瓦楞面微孔过滤机是一种效率高、适应性强、占地小、布置灵活、结构简单、价格便宜、能耗低、操作简便、运行维护成本少的新型水处理设备,在国外已得到广泛应用,国内刚刚起步,经过不断试验、总结、改进和完善,在我国具有广泛的市场发展前景。