滤网与滤饼之间粘附力的试验研究
芮延年闻邦椿郝长中狄旺
( 东北大学机械学院, 沈阳110006) ( 沈阳工业学院)
摘要滤网与滤饼之间粘附力使滤饼与滤网剥离后仍有部分残余滤饼留在滤网上. 粘附力是造成过滤机实际生产效率低于过滤机过滤能力的
主要原因. 通过试验对滤网与滤饼之间粘附力进行了研究, 推荐了一些常用
滤网的粘附力, 并且提出了减少滤网与滤饼之间粘附力的途径.
关键词滤网, 滤饼, 残余滤饼, 粘附力, 絮凝剂, 滤网抗拉强度.
分类号X 753
引言
板框过滤机, 盘式真空过滤机, 带式压滤机, 折带过滤机等过滤设备, 在过滤过程中常常遇到如何除去粘附在过滤介质——滤网(布) 上滤饼问题. 在过滤过程中往往是滤网对物料固液分离效果较好, 但是由于粘附
力使滤饼在剥离过程中没有被全部剥离下来, 仍有一部分留在滤网上, 造成了过滤机实际生产效率远低于过滤机能力.
如果滤饼在与滤网剥离过程中, 不能被很好卸除, 粘附在滤网上的残留滤饼, 一方面引起固体产量降低, 另一方面粘附的滤饼影响滤网的过滤效率. 细微的颗粒沉积在滤网孔中, 并在滤网的纤维之间互相挤压, 造成滤网的过滤流动阻力增大和滤网与滤饼之间粘附力增强, 甚至会引起网孔堵塞, 同时也加大了滤网反洗难度, 使滤网冲净率逐渐下降. 在下一个过滤循环中, 原有滤饼层上又会有新的残留滤饼增加, 以致滤饼厚度不均匀. 在压力作用下在滤网上结块, 即使在后面多次循环过滤中滤饼从滤网上脱落掉, 但这部分滤饼含水率较高.
滤网与滤饼之间的粘附力取决于滤网材质、编织方法和滤饼的物理化学性质. 本文通过试验对滤网与滤饼之间的粘附力进行了研究, 主要探讨了两个问题:
1) 过滤过程中滤网与滤饼之间粘附力的确定;
2) 滤网参数对粘附力的影响及减少粘附力的途径.
过滤过程中滤网与滤饼之间粘附力的确定
1
我们通过压力过滤过程的模拟试验对滤网与滤饼之间粘附力进行了研究. 试验设备包括收稿日期: 1996- 05- 07
沈 阳 工 业 学 院 学 报
1997 年
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一台压力过滤机, 一台离心过滤机及一个管道混合器.
我们先后对活性污泥, 尾煤及精铁矿进行了压力过滤试验. 首先我们把活性污泥用泵打入
压力过滤机中, 在不同的含水率状态下对活性污泥进行压滤试验. 试验时用天平称量滤液流 量, 并给出流量与时间的变化曲线. 接着把经压力过滤形成的滤饼连同滤网一起放到离心过滤 机中去, 滤饼在离心力作用下脱离滤网, 测量得到滤网与滤饼之间的粘附力. 然后再把经化学 絮凝处理后的污泥用上述同样方法进行试验. 压力过滤试验系统如图 1 所示. 由图 1 中我们可以 看出试验系统分为物料 直接过滤和物料经加絮 凝 剂 过 滤 两 种 试 验 方 式. 压力过滤器安装在 压力过滤机下部, 过滤 网作成圆形, 面积约 70 c m 2
,
用多孔板支承着滤 网, 通过法兰与上部压 力缸连接起来. 压力过 滤器可以很方便地从过 滤机下部取下来, 放到 离心机中. 试验用离心 机 如 图 2 所 示, 用 SL 2 300 离心机改装而成. 在 离心机主轴上安装一个
图 1 压力过滤试验装置图
1 ——称重器;
2 ——阀门;
3 ——压力过滤器;
4 ——滤网;
5 ——气缸;
6 ——压力表;
7 ——电磁阀;
8 ——静态混合器;
9 ——料液泵; 10 ——药剂泵
二臂杆装置, 一边用于放置压力过滤器, 过滤器上保持着滤网和滤饼; 另一边配一平衡器. 离心 机工作时通过频闪观测器来观测滤饼剥离情况, 同时用测速仪测量转速. 离心机用调速电机驱
动.
在试验开始, 用调速电机驱动离心机从低 速逐渐加速, 并观测滤饼剥离情况, 直到第一 批滤饼从滤网上剥落下来为止. 把滤饼剥离下 来的转速记录下来, 停止离心机, 秤出卸落滤 饼重量, 然后再次启动离心机并加速转动直到 第二批滤饼落下为止. 如此重复直到全部滤饼 在离心力作用下从滤网上卸除为止.
滤饼剥离发生在规定的应力状态下, 这种 应力是由离心机加速而产生的, 且垂直于滤网 表面. 离心力取决于转子速度, 滤网表面的附 图 2 离心试验装置
1 ——调速电机;
2 ——平衡器;
3 ——带滤饼过滤器;
4 ——频闪观测灯;
5 ——转速计
着应力可由下式求得:
2 m s • r • Ξ
Ρ =
F
F
第1 期芮延年等: 滤网与滤饼之间粘附力的试验研究51
式中m s ——潮湿滤饼的质量;
r ——滤网与离心机主轴间的距离;
Ξ——角速度;
F ——过滤网的面积.
通过试验我们绘制了活性污泥和尾煤粘附力与滤饼含湿量之间关系曲线如图3a、图3b、图3c、图3d 所示.
(c) 经絮凝处理的活性污泥粘附力与滤饼含湿量间的关系(d) 经絮凝处理的尾煤粘附力与滤饼含湿量间的关系
图3 过滤物料粘附力与滤饼含湿量之间的关系
由图3 我们可以看出活性污泥粘附力和尾煤的粘附力差别较大. 而当它们经絮凝处理后它们之间的粘附力区别较小. 可见在物料条件允许的情况下, 对物料适当的投加一点絮凝剂可以降低滤网与滤饼之间的粘附力. 但是必须注意絮凝剂虽然有利于滤饼剥离, 但过多的投加这类药剂对降低滤饼含水率不利.
滤网结构形式, 物料粒度分布, 滤网尺寸以及滤网本身的浸湿状况均对粘附力产生影响. 从而形成了各种各样的滤饼, 以不同方式粘附在滤网上. 滤饼被剥离时, 可能在一些区域剥离的很干净, 在另一些区域很难被剥离.
粘附应力的分布可由下式在整个过滤面积上进行数值积分得出
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1997 年
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n
Ρλ 1 F
= m
∑ΡF i • ∃m
i = 1 式中 Ρλ —
— 粘附应力的积分平均值; F ΡF —— 单元滤饼的粘附应力; i ∃m —— 滤饼的单元面积质量.
滤布参数对粘附力的影响及减少粘附力的途径
3 滤网作为一种好的过滤 介质, 不仅要衡量其阻力系 数、化学稳定性及抗拉强度, 同样滤网对滤饼的粘附力也 是衡量滤网性能的重要指标 之一. 表 1 所列是经我们试验 得到 10 种常用滤网的粘附 力试验值.
从试验结果我们可以看 出合成高分子材质编织的滤
表 1 10 种常用滤网的粘附力试验值
吸水性
C 饱和压力点
/mm w
附着力
N /m 2 序号 滤网材质
织法 棉
羊 毛 蚕 丝 聚氯乙稀 高密聚乙稀 维尼龙 醋酸纤维 变性丙烯晴 聚脂
平纹 平纹 平纹 平纹 平纹 斜纹 斜纹 斜纹 斜纹 斜纹
16～ 22 10～ 12 13～ 15 0102 0101 0101 3～ 5 0104～ 4 0104～ 0108 2518 1413 9198 718 619 611 7171 1012 211
1 2 3 4 5 6 7 8 9
< 10 < 25 30～ 35 100～ 110 70～ 90 120～ 135 40～ 50 35～ 38 150～ 180
10 聚酰胺
015～ 318 85～ 100 511
网比天然高分子材质编织的滤网对滤饼粘附力小, 特别是聚脂网粘附力最小. 此外滤网表面光 整度对粘附力也有一定影响.
结束语
4 通过试验和分析研究, 我们认为影响滤网与滤饼之间的粘附力主要因素是:
1) 滤饼的粘度和湿度;
2) 滤网的材质和编织形式及滤网的光滑平整度.
降低滤网与滤饼之间粘附力的主要途径是:
1) 在过滤物料许可情况下可对过滤物料投加一定量的絮凝剂; 2) 采用吸水性低, 饱和压力点高的材质编织的滤网;
3) 在条件许可情况下可对编织好的滤网进行热定型和光整碾压处理.
参 考 文 献
1 金儒霖, 刘永龄. 污泥处置. 北京: 中国建筑工业出版社, 1982
2 许保玖, 安鼎年. 给水处理理论与设计. 北京: 中国建筑工业出版社, 1992 斯瓦罗夫斯基 L. 固液分离. 朱企新等译. 北京: 化学工业出版社, 1990
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E x p e r i m en ta l R e s ea r ch o f A dh e s i o n
B e t w een F ilte r N e t an d
C a k e
R u i Y a n n i an W en B a n g ch u n (Co llege o f M ach n ica l E ng inee r ing,
N o r t h ea sten U n ive r sity, Sh enyang 110006)
H ao C h a n g zho n g
(Sh enyang I n st itu te o f T ech no lo g y)
[A bstra c t]T h e adh e s i o n b e t w een f ilte r n e t an d cak e leave s a p a r t o f rem a i n d e r cak e o n th e f ilte r n e t. T h e adh e s i o n is th e m a i n cau w h i ch lead s up to th e re su lt th a t th e t r u e p ro du c t i v ity is l ow e r th an th e ab ility o f f ilte r. B y th e exp e r i m en ta l re a rch o f adh e s i o n b e2 tw een f ilte r n e t an d cak e, som e adh e s i o n s o f f ilte r n e t i n comm o n u s e a r e recomm en d ed, an d a p a t h to dec r ea s e th e adh e s i o n b e t w een th e m is g i ven.
[ Key word s]
f i lte r n e t.
f i lte r n e t, cak e, rem a i n cak e, adh e s i o n, f l o c cu r en t, ten s ile s t r en
g t
h o f
“引信用铝合金材料的研究”通过部级鉴定
我院材料工程系穆光华教授负责完成的“引信用铝合金材料的研究”项目, 于1996 年12 月通过兵总主持的部级鉴定. 金属研究所胡壮麒院士等各位鉴定委员会专家经认真讨论一致认为: 该材料的研制在铝合金精炼、合金元素添加以及压铸工艺等方面都有独到之处. 该材料的研制成功填补了国内引信用高性能铝合金材料的空白, 其强度、塑性及硬度等综合性能指标已接近国际先进水平.
该材料以其优良的性能可做为火炮用引信铝合金材料, 也可应用于其它领域, 具有很好的应用前景.
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