濾布加固工藝性能分析

郭志義，黃正漢，周劍峰，劉慧婷，李 晶

（上海白龍港污水處理廠，上海市 201201）

0 前言

在污泥板框壓濾處理過程中，應選用適當的過濾介質以實現最佳的分離效果。濾布是用途最廣、用得最多、最為常見的過濾介質，通常應用于機械方式下含水率為93%左右的污泥中的固液分離。濾布常與過濾機械合成一體來對液態物料進行分離處理。同時，它也是過濾機械的心臟，對其選用得正確與否，以及與過濾機械配套加工工藝是否專業，將直接影響到過濾機械的過濾效果和濾布的實際使用壽命。

板框壓濾機是繼帶式壓濾機和離心機之后的較為經濟實用的過濾機械，近年來正廣泛引入城市污水處理廠，逐步替代早期結構復雜、泥餅含水率高的帶式壓濾機和后來部分城市污水處理廠引入的高能耗離心機。污泥處理與處置技術系統中遇到的最大困難是污泥含水率太高的問題。降低污泥含水率，實現可干化再生的市政污泥，是城市污水處理一直追求的方向和目標。國內外應用實踐表明，經傳統的濃縮和脫水工藝處理后的生活污泥含水率很難達到60%以下。板框壓濾機結構簡單，適用性廣，含水率低且易于維護，若配用隔膜濾板和加熱濾板等輔助新工藝，再配以抗拉強度高，耐磨性能好的高強度單絲聚酰胺濾布，可使泥餅含水率降低到60%左右。它正成為城市污水處理廠的首選脫水設備。

1 板框壓濾機上濾布的使用情況

1.1 濾布的類型

現階段，上海白龍港污水處理廠的日處理規模為200萬m3，處理能力約占上海城市污水處理能力的1/3。到目前為止，污泥脫水系統現有26臺板框壓濾機，處理后的污泥含水率可達60%以下。這26臺板框壓濾機中有20臺屬于大面積濾板（2.0 m×2.0 m） 機型，其余6臺屬于小面積濾板（1.5 m×1.5 m） 機型。由于這些板框壓濾機產于四個不同的廠家（其中包括臺灣產的卜力斯板框壓濾機），因此配有不同類型的濾布。所采用的濾布具體有普通聚酰胺單絲濾布、聚丙烯單絲濾布和聚丙烯單復絲濾布。

1.2 濾布使用過程中的損壞情況

在生產運行中發現，部分板框壓濾機上的濾布受損率很高，且破損大多發生在濾板腔室內的支點部位和濾板腔室與濾板邊沿的連接部位，呈撕裂狀（見圖1）。

圖1 濾布破損情況示意圖

1.3 濾布損壞的原因分析

在研究濾布損壞原因的過程中，首先考慮濾布抗拉強度和耐磨性的影響。通過改用耐磨性較好和抗拉強度高的尼綸11濾布發現，其強度和壽命稍有改善，但受損仍然發生在同樣的部位。為此，對過濾機濾板結構和濾布損傷狀態進行聯合分析。通過對受損濾布斷裂纖維進行顯微觀察和分析，發現斷裂處均呈外力切斷面形狀（見圖2）。

圖2 受損濾布斷裂纖維顯微鏡圖示

1.4 濾布的改造

結合上一章節中濾布的受損情況可知，由于該廠目前使用的濾機大部分為大面積濾板（2.0 m×2.0 m），濾布所受的濾餅壓力較大，且濾餅在濾布上的摩擦時間也相對較長，從而容易發生破損。因此，采用濾布支點加固和增加濾布底網的方式進一步提高濾布的抗拉強度和耐磨性。實踐證明，這些措施能有效地延長國產常規板框壓濾機上濾布的使用壽命。然而，其對于臺灣產的卜力斯壓濾機則效果不佳，因此有必要對卜力斯壓濾機的濾布損壞情況進行單獨分析并加以改造。

2 板框壓濾機濾布的改造效果

2.1 卜力斯濾布損壞的原因

卜力斯壓濾機是臺灣產的板框壓濾機。此濾機濾板比常規濾板厚，濾板腔室深度為常規濾板的一倍，約20 mm。中心板厚約55 mm。濾機在運行時，隨著腔室內泥餅的不斷增厚，濾布在加壓壓力的作用下，從濾板邊沿和腔室內的五個支點上，被擠壓向腔室的底部。周而復始，最終導致了濾布的撕裂（見圖3）。

圖3 卜力斯壓濾機濾布破損部位示意圖

2.2 抗拉強度對比試驗

通過以上研究，對壓濾機的濾板結構和濾布損傷狀態進行分析。根據臺灣卜力斯壓濾機濾板的特殊性，對原濾布、無紡布加固濾布、底網加固濾布進行比較，采用柔韌性強的高強度復絲短纖濾布對濾布進行分點加固，共同進行抗拉強度對比試驗。試驗后發現，采用柔韌性強的高強度復絲短纖濾布對濾布進行加固，其抗拉強度值最高（見表1和圖4）。

表1 不同加工方式的抗拉強度比較表

圖4 不同加工方式的抗拉強度圖

2.3 卜力斯濾布的改造

根據試驗結果，重新制定濾布制作方案，對濾布加工方式進行了進一步改進，即在濾布對應濾板5個突起位置和4角位置上采用柔韌性強的高強度復絲短纖濾布進行加固，增加濾布抗壓性，避免運行中的壓力直接對單絲濾布進行擠壓。同時采用多道縫線進行加固，盡可能地減少過濾布和加固布間的空隙，確保兩布的緊密結合，使濾布的耐壓性達到最佳效果。經過這番改進后的濾布在實際使用中壽命大大提高，與無紡布加固濾布相比，使用壽命增加一倍，比無加固濾布使用壽命提高兩倍以上。

2.4 濾布后期加工加固的原因及其效果

通常情況下，城市污水處理廠使用板框壓濾機對生活污泥進行處理時，大多采用耐磨性能較好的高強度聚酰胺單絲濾布進行過濾（見圖5）。此類濾布既能防止生活污泥中弱堿性物質的侵蝕，同時其單絲光潔的表面特性不易讓粘性較大的生活污泥黏在布面和線縫里，使濾布具有較高的過濾效率，不易老化且易于清洗。

圖5 清潔前后的單絲濾布對比圖

然而，單絲濾布抱合力較差，其抗拉性能遠不如復絲濾布。因此需要對濾布進行加固以增強濾布的耐壓和抗磨性能時，一般采用低成本的無紡布或復絲底網，這兩種濾布既能起到部分加固作用及耐磨外，也能防止因加固布過硬而導致的濾板間不密封情況，從而從根本上改善漏液問題。但是，當遇到濾布因腔室過深而受到極強拉力或大面積濾板時，無紡布或底網的加固及保護作用也將大大降低。

復絲短纖維濾布既有單絲濾布表面光滑的特性，也有超強的截留性，每股復絲均有較強的抱合力，其復絲與復絲間防滑動性能遠比單絲濾布強。因此，復絲濾布的抗拉強度在濾布中是最強的。由于復絲濾布密度比單絲濾布高，易造成泥餅長時間殘留在濾布表面，難以清洗，因此，污水處理廠很少采用復絲濾布做過濾介質（見圖6）。

圖6 使用前后的復絲濾布對比圖

然而，如果把復絲短纖維濾布作為過濾介質的加固部分，則不存在殘留污泥堵塞加固布的問題。因為加固布本身是緊貼在支點部位或濾板邊沿的，并不影響濾布本身的過濾性能。當把它加工成濾布的加固部分時，短纖織物的柔韌性和復絲布的高抗拉作用得到充分發揮，提高濾布本身的使用壽命。

3 結語

綜上所述，過濾布性能的好壞直接影響到過濾機械的過濾性能，但過濾布使用壽命的長短，不僅僅取決于過濾布本身的內在質量，其后期加工方式是否能正確適配過濾機，對過濾布的使用壽命及日后的正常運行也起著關鍵作用。通過對卜力斯壓濾機上的過濾布進行后期加工加固方式的研究和改進，解決了長期困擾白龍江污水處理廠的濾布使用壽命短的難題，也為企業節省了很大的濾布開支費用。

[1]雷安先.壓濾機濾布選型和研究[J].過濾與分離，1998，（4）.