探究水电工程砂石加工系统废水沉渣脱水工艺

【摘要】在水电工程的砂石加工系统中，对于废水处理效率的要求相对较高，这便向其应用的废水沉渣脱水工艺提出了更高的要求。本文从不同的沉渣脱水工艺特点出发，针对其应用优势及实际效率进行分析研究，提出其中存在的问题，并针对隔膜压滤新脱水工艺的相关要点进行论述，仅供参考，欢迎批评指正。

【关键词】水电工程；砂石加工系统；废水沉渣脱水工艺

引言

针对砂石加工系统进行废水沉渣脱水处理的目的在于促进沉渣含水率的进一步降低，同时使其整体体积缩小，由此为后期的清洁操作提供相应的便利条件。就当前常用的废水沉渣脱水工艺来看，加压过滤、真空过滤、离心分离等较为常见，鉴于当前的水电工程砂石加工系统中所面临的泥渣处理量相对较大、清运要求较高的特性，常规的脱水工艺往往难以满足实际处理需求。针对这一情况，本文特立足于当前水电工程中废水沉渣脱水的实际需求，对更为合理的新型工艺展开了探究，总结如下。

1、砂石加工系统废水沉渣脱水工艺总览

从当前的水电工程砂石加工系统废水处理系统来看，其采用的工艺多以三项标配（石粉回收装置、辐流沉淀池、机械脱水）为主，常见的脱水工艺有加压过滤、真空过滤、离心分离三种，且在实际废水处理应用过程中均具有较为广泛的应用范围。从上述三种脱水工艺的应用普遍性来看，以加压过滤为最高，其次为真空过滤与离心分离。通过对这三种脱水工艺的实际性能做出对比分析，我们发现，采用离心分离与真空过滤两种工艺进行处理的情况下，泥饼的含水率往往偏高，要针对这一情况进行处理，便需要进行临时堆场设置，直至水分降低后才可再度进行转运。除此之外，还需与运行时以实际粒径、进料浓度为基准，对药量进行适当调整，期间产生的运行成本相对偏高。与上述两种方式不同，加压过滤这一工艺通常以间歇运行方式为主，这一方式虽在运行维护等问题上相对复杂，但由于运行过程产生的成本费用较低，且泥饼含水率相对偏低，因此在整体适用性上相对偏高。在进行脱水设备选型时，可将可靠的脱水试验成果作为依据，如缺乏相关数据，则可通过以粒径要求、进浆浓度为基准，选择适应性相对较宽的厢式压滤机即可。

2、常规压滤脱水工艺存在的问题

经实践研究论证，采用加压过滤、真空过滤、离心分离这3种废水沉渣脱水工艺进行处理时，存在的相关问题仍然相对较多，亟待改进完善，笔者现以分点形式将其概述如下：首先，从上述三种脱水工艺运行效率来看，当前仍然难以取得有效提升，脱水速度的问题一直普遍存在，通常情况下，一个工作周期的完成往往需要花费两小时左右，不利于整体工作效率的提升；泥饼的含水率相对偏高，易导致成本的提高与效率的减退，且滤饼的脱落难度相对较大；从机架大梁来看，侧弯现象时常出现，这便直接导致了滤板排列情况的失序，不利于整体整齐性的提升，易造成进料过程中跑料现象的产生；滤板及滤布部分易出现受损问题，在得不到及时处理的情况下极易引起跑料现象的出现；在滤室充满的情况下，进料泵仍然继续保持运作状态，进而可造成进料泵的不同程度受损，另一方面也将使能源产生一定的损耗，与“节能降耗”理念存在相悖之处。

3、废水沉渣脱水工艺

3.1 工艺原理。从隔膜压滤工艺的原理来看，其主要在常规压滤工艺上进行了改进与革新，与厢式压滤机相比，高压隔膜压滤机于两侧进行了两块弹性膜的加装，整体膜片为复合橡胶隔膜，并于完成入料操作后，向隔膜板注于高压流体。通过上述操作的实施，可有效完成针对滤饼的二次压榨操作，同时，隔膜分别于两侧鼓起，对滤饼形成相应压迫作用，过程约持续3-15分钟，由此促进滤饼的更进一步脱水，使脱水效果可达到一个更优的层次。除此之外，由于滤板在经过还原的情况下，与泥饼之间留有一定的间隙，便给卸饼脱落提供了更为便捷的条件。

3.2 工艺特点。与常规滤板相比，高压隔膜滤板在制造过程中对于生产工艺具有着更高的要求，其工艺特点大致可概述为以下几点：隔膜滤板的密封性相对较佳，且具有一定的抗老化、抗疲劳性，在质量及使用寿命上较具保障；基于隔膜较为良好的弹性体，在鼓起还原这一步骤的适应性相对更佳；从隔膜滤板的加工制作工序来看，其精密性较佳；从隔膜压滤机油缸压紧压力来看，其对于不同泥渣的深度脱水操作具有较高的适应性，且隔膜滤板耐屈服挠度较佳，产生白化现象的可能性较低；隔膜压滤机在降低滤饼水分方面具有较高效率，针对各种物料性质的处理工作均具有较高适应性，与常规压滤工艺相比明显较优了；滤室注满后，进料泵便将停止继续运转，由此使进料泵的磨损程度得以降低。

3.3 工艺应用优势

3.3.1 可促使压滤周期缩短。经研究表明，沉渣中的水分分布特性与机械脱水性能之前可产生密切关联。有学者提出，从沉渣中的水分性质来看，主要可分为自由水与结合水两种，其中自由水即指在的周围固体颗粒存在的情况下，水分性质不受其影响而产生相应变化；结合水即指可与固体颗粒产生相互作用力的水分。从结合水中水分与污泥颗粒之间的相互作用力来看，又可细分为不同的三种，其一为固体颗粒与化学键力的结合，称为内部结合水；其二为吸附于固体表面的结合水，称为表面结合水；其三为絮体、毛细管内的结合水，称为机械结合水。通常情况下，在结合水量越高的情况下，机械脱水的难度也将出现相应增长。在水分形式不同的情况下，结合强度最低的为自由水，其次为机械结合水、表面结合水，最后为内部结合水。采用高压隔膜压滤机进行操作的过程中，在进料到滤饼形成的时间里，通过对进料压力的合理利用，可有效使自由水得以去除，此外还可实现含水率的大幅降低，降低幅度约可控制在30%左右。在上述情况影响下，可通过更高的脱水效率使结合水更快得以去除，由此促使压滤周期可得以大幅缩短。

3.3.2 对于固体颗粒粒径配及均匀性的波动具有较高适应性。从水电工程中的产生的主要废水性质来看，其主要属于无机废水，这便意味着在实施脱水操作的过程中，实际的困难程度基本取决于固体颗粒的均匀度、颗粒粒径大小等因素。学者在研究中发现，通常情况下，泥渣粒度与表面积基本成反比关系，泥渣粒度较小的情况下，表面积便相应越大，结合水量也相对更高，脱水的困难程度偏高。另一方面，泥渣粒度的均匀程度也与水分排除的难易度存在着重要关联，在泥渣粒度均匀的情况下，受重力作用影响，水分排出的难度相对较低，反之则易导致粗颗粒的空隙被细颗粒填充，造成水分排出难度也随之增高。在相同工程中，如粒径级配的分布存在明显差异，即表示砂石加工系统的废水中存在的固体颗粒在粒度均匀性上相对较较差，且粒径波动往往相对较大。通过高压隔膜压滤机的应用，能够在高压压榨的操作工程当中完成针对进气穿流工艺的配合，从而对内部结合水与泥饼表面形成进一步处理效果。除此之外，鉴于泥饼所具有的较为干燥的特性，在上述措施的影响下，可有效实现减容减量的目的，同时也可促使泥饼含水率的进一步降低，降低程度约可使总含水率降至15%以下。

3.4 工艺应用过程中需重视的问题。在隔膜压滤工艺的应用过程中，为实现该工艺实际价值的最大化提升，还应在以下几个方面予以足够重视。第一，进行进料泵配置时，可以常规压滤工艺的进料泵形式为参考，并对入口压力进行合理设置，每cm2的入口压力约为7kg。另外，还应进行进料泵流量的设置，在每100m2的隔膜压滤机中，每小时的进料泵流量约为60m3。第二，由于生产过程中的废水沉渣在疏水性上具有较为良好的特性，

因此可合理省略二次加药这一步骤，以实现运行成本的尽可能缩减。第三，滤布作为进行泥渣过滤的关键介质，对其进行合理选择是一项重要任务。针对生产中废水泥沙颗粒偏细的特性，主要可以丙纶滤布为优选，该类型的滤布具有着较为良好的透气性能，且耐磨性、伸展性及强度等参数均与实际需求相符。应用该类型滤布进行泥沙过滤时，还可加入适当的特殊工艺处理，如抛光、高温定型等，由此实现过滤效率的进一步提升，从而使过滤周期得以缩短。

4、结语

综上所述，通过对常规脱水工艺中存在的问题进行剖析，可得知水电工程砂石加工系统中所采用的废水沉渣脱水工艺具有较强的与时俱进需求。随者水电工程整体发展速度的提升，要使脱水工艺能够及时跟进，还需从实际需求的层面出发，并在今后的研究工作中，不断总结现有技术下的相关经验，并致力于脱水工艺的不断改革，以实现砂石加工系统运作效率的最优化。

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