滤布加固工艺性能分析

郭志义，黄正汉，周剑峰，刘慧婷，李 晶

（上海白龙港污水处理厂，上海市 201201）

0 前言

在污泥板框压滤处理过程中，应选用适当的过滤介质以实现最佳的分离效果。滤布是用途最广、用得最多、最为常见的过滤介质，通常应用于机械方式下含水率为93%左右的污泥中的固液分离。滤布常与过滤机械合成一体来对液态物料进行分离处理。同时，它也是过滤机械的心脏，对其选用得正确与否，以及与过滤机械配套加工工艺是否专业，将直接影响到过滤机械的过滤效果和滤布的实际使用寿命。

板框压滤机是继带式压滤机和离心机之后的较为经济实用的过滤机械，近年来正广泛引入城市污水处理厂，逐步替代早期结构复杂、泥饼含水率高的带式压滤机和后来部分城市污水处理厂引入的高能耗离心机。污泥处理与处置技术系统中遇到的最大困难是污泥含水率太高的问题。降低污泥含水率，实现可干化再生的市政污泥，是城市污水处理一直追求的方向和目标。国内外应用实践表明，经传统的浓缩和脱水工艺处理后的生活污泥含水率很难达到60%以下。板框压滤机结构简单，适用性广，含水率低且易于维护，若配用隔膜滤板和加热滤板等辅助新工艺，再配以抗拉强度高，耐磨性能好的高强度单丝聚酰胺滤布，可使泥饼含水率降低到60%左右。它正成为城市污水处理厂的首选脱水设备。

1 板框压滤机上滤布的使用情况

1.1 滤布的类型

现阶段，上海白龙港污水处理厂的日处理规模为200万m3，处理能力约占上海城市污水处理能力的1/3。到目前为止，污泥脱水系统现有26台板框压滤机，处理后的污泥含水率可达60%以下。这26台板框压滤机中有20台属于大面积滤板（2.0 m×2.0 m） 机型，其余6台属于小面积滤板（1.5 m×1.5 m） 机型。由于这些板框压滤机产于四个不同的厂家（其中包括台湾产的卜力斯板框压滤机），因此配有不同类型的滤布。所采用的滤布具体有普通聚酰胺单丝滤布、聚丙烯单丝滤布和聚丙烯单复丝滤布。

1.2 滤布使用过程中的损坏情况

在生产运行中发现，部分板框压滤机上的滤布受损率很高，且破损大多发生在滤板腔室内的支点部位和滤板腔室与滤板边沿的连接部位，呈撕裂状（见图1）。

图1 滤布破损情况示意图

1.3 滤布损坏的原因分析

在研究滤布损坏原因的过程中，首先考虑滤布抗拉强度和耐磨性的影响。通过改用耐磨性较好和抗拉强度高的尼纶11滤布发现，其强度和寿命稍有改善，但受损仍然发生在同样的部位。为此，对过滤机滤板结构和滤布损伤状态进行联合分析。通过对受损滤布断裂纤维进行显微观察和分析，发现断裂处均呈外力切断面形状（见图2）。

图2 受损滤布断裂纤维显微镜图示

1.4 滤布的改造

结合上一章节中滤布的受损情况可知，由于该厂目前使用的滤机大部分为大面积滤板（2.0 m×2.0 m），滤布所受的滤饼压力较大，且滤饼在滤布上的摩擦时间也相对较长，从而容易发生破损。因此，采用滤布支点加固和增加滤布底网的方式进一步提高滤布的抗拉强度和耐磨性。实践证明，这些措施能有效地延长国产常规板框压滤机上滤布的使用寿命。然而，其对于台湾产的卜力斯压滤机则效果不佳，因此有必要对卜力斯压滤机的滤布损坏情况进行单独分析并加以改造。

2 板框压滤机滤布的改造效果

2.1 卜力斯滤布损坏的原因

卜力斯压滤机是台湾产的板框压滤机。此滤机滤板比常规滤板厚，滤板腔室深度为常规滤板的一倍，约20 mm。中心板厚约55 mm。滤机在运行时，随着腔室内泥饼的不断增厚，滤布在加压压力的作用下，从滤板边沿和腔室内的五个支点上，被挤压向腔室的底部。周而复始，最终导致了滤布的撕裂（见图3）。

图3 卜力斯压滤机滤布破损部位示意图

2.2 抗拉强度对比试验

通过以上研究，对压滤机的滤板结构和滤布损伤状态进行分析。根据台湾卜力斯压滤机滤板的特殊性，对原滤布、无纺布加固滤布、底网加固滤布进行比较，采用柔韧性强的高强度复丝短纤滤布对滤布进行分点加固，共同进行抗拉强度对比试验。试验后发现，采用柔韧性强的高强度复丝短纤滤布对滤布进行加固，其抗拉强度值最高（见表1和图4）。

表1 不同加工方式的抗拉强度比较表

图4 不同加工方式的抗拉强度图

2.3 卜力斯滤布的改造

根据试验结果，重新制定滤布制作方案，对滤布加工方式进行了进一步改进，即在滤布对应滤板5个突起位置和4角位置上采用柔韧性强的高强度复丝短纤滤布进行加固，增加滤布抗压性，避免运行中的压力直接对单丝滤布进行挤压。同时采用多道缝线进行加固，尽可能地减少过滤布和加固布间的空隙，确保两布的紧密结合，使滤布的耐压性达到最佳效果。经过这番改进后的滤布在实际使用中寿命大大提高，与无纺布加固滤布相比，使用寿命增加一倍，比无加固滤布使用寿命提高两倍以上。

2.4 滤布后期加工加固的原因及其效果

通常情况下，城市污水处理厂使用板框压滤机对生活污泥进行处理时，大多采用耐磨性能较好的高强度聚酰胺单丝滤布进行过滤（见图5）。此类滤布既能防止生活污泥中弱碱性物质的侵蚀，同时其单丝光洁的表面特性不易让粘性较大的生活污泥黏在布面和线缝里，使滤布具有较高的过滤效率，不易老化且易于清洗。

图5 清洁前后的单丝滤布对比图

然而，单丝滤布抱合力较差，其抗拉性能远不如复丝滤布。因此需要对滤布进行加固以增强滤布的耐压和抗磨性能时，一般采用低成本的无纺布或复丝底网，这两种滤布既能起到部分加固作用及耐磨外，也能防止因加固布过硬而导致的滤板间不密封情况，从而从根本上改善漏液问题。但是，当遇到滤布因腔室过深而受到极强拉力或大面积滤板时，无纺布或底网的加固及保护作用也将大大降低。

复丝短纤维滤布既有单丝滤布表面光滑的特性，也有超强的截留性，每股复丝均有较强的抱合力，其复丝与复丝间防滑动性能远比单丝滤布强。因此，复丝滤布的抗拉强度在滤布中是最强的。由于复丝滤布密度比单丝滤布高，易造成泥饼长时间残留在滤布表面，难以清洗，因此，污水处理厂很少采用复丝滤布做过滤介质（见图6）。

图6 使用前后的复丝滤布对比图

然而，如果把复丝短纤维滤布作为过滤介质的加固部分，则不存在残留污泥堵塞加固布的问题。因为加固布本身是紧贴在支点部位或滤板边沿的，并不影响滤布本身的过滤性能。当把它加工成滤布的加固部分时，短纤织物的柔韧性和复丝布的高抗拉作用得到充分发挥，提高滤布本身的使用寿命。

3 结语

综上所述，过滤布性能的好坏直接影响到过滤机械的过滤性能，但过滤布使用寿命的长短，不仅仅取决于过滤布本身的内在质量，其后期加工方式是否能正确适配过滤机，对过滤布的使用寿命及日后的正常运行也起着关键作用。通过对卜力斯压滤机上的过滤布进行后期加工加固方式的研究和改进，解决了长期困扰白龙江污水处理厂的滤布使用寿命短的难题，也为企业节省了很大的滤布开支费用。

[1]雷安先.压滤机滤布选型和研究[J].过滤与分离，1998，（4）.