毕业设计说明书带式污泥脱水机的机构设计 3.docx
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毕业设计说明书带式污泥脱水机的机构设计3
带式污泥脱水机的机构设计
Sludgedewateringbeltmachinesystemdesign
毕业设计（论文）任务书
毕业设计（论文）题目：
带式污泥脱水机的机构设计
设计（论文）的基本内容：
带式污泥脱水机构的零件设计（A0×2）
带式污泥脱水机总装配图设计（三维制图）
设计说明书一份
外文科技文献翻译一份
毕业设计（论文）专题部分：
题目：
设计或论文专题的基本内容：
学生接受毕业设计（论文）题目日期
第 1 周
指导教师签字：
2009年 3 月 5 日
摘要
带式污泥脱水机是一种理想的污泥脱水设备，由于具有结构简单、操作方便、能耗少，噪音低、处理量大、可以连续作业等优点，因此发展较快，大量用于食品、化工、造纸、环保污泥脱水等。
在环境保护中的优越性已经被普遍地认识，具有广泛的应用前景。
它的主要原理是利用化学絮凝和机械挤压进行脱水。
影响带式污泥脱水机脱水效果的因素有很多，包括污泥的性质，絮凝效果、滤带的选择和冲洗状况、压榨区的结构设计等，其中带式污泥脱水机结构设计的好坏直接影响到在整机的脱水效果。
带式污泥脱水机是借助于两条环绕在按顺序排列的一系列辊筒上的滤带实现挤压脱水的一种压滤机。
主机由传动系统、进料布料封泥系统、刮泥卸料系统、冲洗系统、接水系统、张紧系统、纠偏系统、压榨辊系、滤带和机架组成。
带式污泥脱水机脱水以化学絮凝为前提，污泥与絮凝药剂在反应器内，充分混合反应形成絮体后，首先进入重力脱水区，大部分游离水在重力作用下通过滤带被滤除。
随着滤带的运行，物料进入由两条滤带组成的楔形区，两条滤带对物料实施缓慢加压，物料逐渐增稠变硬、流动性降低，完成向压榨区的过渡。
在压榨区压力递增的挤压力和两条滤带上下位置交替变化所产生的剪切力的双重作用下，大部分残存于物料中的游离水被滤除，物料成为含水率较低的片状滤饼。
上下滤带经卸料辊分离，凭借滤带曲率的变化和刮板清理，滤饼剥落，实现物料的固液分离。
本论文根据实际生产中出现的一些问题，结合应用实际做了一些设备机械结构的改进。
关键词：
带式污泥脱水机，污泥脱水，压榨辊
Abstract
Sludgedewateringbeltmachineisanidealequipmentusedindewateringthesludge.Withtheadvantageofsimplestructure,convenientoperation,lowcostofenergy,lownoise,bigtreatmentandcontinuousoperation,ithasbeendevelopingveryquickly.Itisappliedtothefieldoffood,chemistry,papermakingandsludgedewatering.Itsadvantagesintheenvironmentalprotectionhavebeenrealized,andsoithasabrightfuture.Itsmainprincipleisextrusion.dewateringbyuseofchemicaltreatmentandmechanical.
Therearemanyfactorstoinfluencethedewateringeffect,includingpropertyofthesludge,effectofchemicaltreatment,selectionandcleannessofthebeltandthestructuraldesignoftheextrusionsection,structuraldesignofthepressingarea.Amongthem,thestructuraldesigninfluencesthedehydrationresultinthecompletemachinedirectly.
Sludgedewateringbeltmachinearoundthattubehavetoisitisitrealizeonedehydratedtopushpressthestrainingmachinetotaketostraininaseriesofrollerthatarrangeinorderwiththeaidoftwo.Thehostmachineisbythetransmission,charge-inclothsealingclaysystem,blowmudunloadmaterialsystem,developsystem,collectwatersystem,piecesofurgentsystem,rectifyadeviationsystem,pressrollerdepartment,isitbringwiththeframeworkmakinguptostrain.
Thisthesisiscombinedanduseddoingtheimprovementofthemechanicalstructureofsomeequipmentactuallyaccordingtosomequestionsappearinginactualproduction.
Keywords:
Sludgedewateringbeltmachinesludgedewatering,pressroll
2.3带式污泥脱水机的总体布局设计..............................11
第一章绪论
1.1设计背景
随着全球科技的不断进步和经济的飞速发展，世界各国的工农业生产水平也得到了不断的提高，人民的生活水平得到了进一步改善，但是也随之带来不同程度的环境污染，其中水污染问题是全球的主要的环境污染问题之一。
我国的水资源极其紧张，水资源的污染状况也很严重，其中污水是造成水污染的主要来源之一。
现在我国城市污水处理事业在不断的发展，逐步建立了城市污水处理厂，而且国家污水控制目标也在不断的转向大规模的污水治理。
进十年来，规划建设大中型污水处理厂50～60个，建立城市污水处理厂398座，随着污水处理厂的建设，污泥处理问题也更加的突出，因为在污水处理的过程中产生大量污泥，仅仅一个二级污水处理厂污泥的产量就约占污水量的0.3%～0.5%（体积），如果不进行深度的处理，污泥量会增加0.5～1倍。
这样大量的污泥如果不进行处理，就会造成二次污染，因为水处理过程中的污泥中含有大量的细菌、病原体、有毒有害物质。
污泥处理和处置是水处理过程中的难点。
在不考虑污泥无害化资源化的情况下，仅中温消化和机械脱水部分的处理设备建设投资即占污水处理厂总投资的30%以上，污泥处理部分的运转费用占污水处理厂总运输费用的30%～50%，可见污泥处理过程在水处理过程中占有很大的分量，由此可见污泥处理设备也有很大的应用空间和利润空间。
我国的污泥处理和处置技术才刚刚起步，与国外先进国家相比有很大的差距。
在全国现有的污水处理设备中污泥稳定处理设备还不到25％，处理工艺和配套设施较为完善的还不到10％。
水处理厂排出的污泥由于含水量高，体积很大，且易腐败发臭，不利于运输和处置，所以常常需要脱水，这样可以降低污泥的含水率，减少污泥的体积，降低运输成本，浓缩后污泥可利用物质的含量增加（如农用肥分、焚烧的热值等）进行后续处置和利用。
污泥脱水的方法有自然干燥和机械脱水两种。
自然干燥是利用自然力量将污泥脱水干化的一种常用的方式。
如传统上用的污泥干化床。
该方法适用于气候比较干燥、占地不紧张以及环境卫生条件允许的地区。
随着机械脱水设备的出现和推广应用，干化床的应用范围逐渐减少，逐渐被机械脱水设备所代替。
机械脱水是目前世界上普遍采用的方法，常用的脱水机械有带式污泥脱水机、真空过滤机、板框压滤机和离心机。
近年来，带式污泥脱水机作为主要的机种在世界各国得到广泛应用。
表1－１脱水设备的比较
真空脱水机
板框压滤机
带式污泥脱水机
离心机
脱水过程
连续
间歇
连续
连续
脱水机制
真空
液压
重力和挤压
离心
滤带织物的作用
过滤介质
过滤介质
过滤介质
不用
基建费用
高
中
中
低
运行费用
高
高
低
中
滤饼固含量
中
高
中
低
滤饼回收率
高
高
中
低
噪音
高
低
低
高
从上表可以看出，真空过滤优点的操作简单，管理方便，但是由于压差有限，难于取得含水率较低的滤饼，且设备较为复杂。
离心法占地面积小，滤饼含水率低，但投资较贵，固体回收率低；压滤法则是一种能耗低，又有效的脱水方法，但是板框压滤机的缺点是间歇运行，维护劳动强度大。
带式污泥脱水机的脱水机制和其他的脱水不同，机器连续运转，占地面积小，运行操作容易，操作环境好。
带式污泥脱水机是世界上一种发展很快的污泥脱水设备，在我国污水处理厂采用带式污泥脱水机进行污泥脱水呈现上升趋势，在国外该机也正在越来越普遍地受到世界各国的重视，仅以日本为例，带式污泥脱水机在污泥脱水设备中的占有率，1980年为10.3％而到1985年就是上升到24.4％.纵观国内外使用污泥处理设备的趋势,将来会得到更广泛的应用,是有发展前景的一种新型过滤设备.市场前景很广阔。
带式污泥脱水机经过几十年的发展，无论其设计、制造以及与之配套的化学调节已经取得了很大的发展。
国内外制造商设计许多不同的结构形式。
例如日本以立式为主，奥地利是以水平为主，法国以半水平、半立式的布局为主。
目前在我国从事污泥脱水机研究、设计、制造的单位有十多家，已生产各类机型的带式污泥脱水机约600台，发表有关论文几十篇，无论在理论研究和制造应用方面取得了较大成绩。
1.2带式污泥脱水机的发展
带式污泥脱水机的发展与过滤技术和过滤机的整体的发展是分不开的，过滤是从液体中分离固体颗粒的过程其基本原理是：
在压强差的作用下，迫使流固两相混合物通过多孔介质（过滤介质）。
固体颗粒则截留于介质上，从而达到流体与固体分离的目的。
工业上过滤涉及的范围很广，从简单的粗滤到高精复杂的分离；液体可以是液体，也可以是气体，固体颗粒可能的粗的、细的、坚硬的、可塑的、球形的、长条的、分散的以及聚合的；所处理的悬浮物可能是浓稠的、稀释的、高温的、低温的、真空下的以及加压的。
工业上经常需要采用过滤的方法来分离液体和固体的混合物，其目的有的是为了获得液体产品，有的则是为了获得固体产品；有时二者兼要，有时并不是为了获得产品，而是为了将过滤分离所得的液体和固体分别作进一步的处理，就一般而论，要求得到滤液为产品的过滤操作，比要求得到滤饼为产品的过滤操作易于实现，过滤操作的好坏，直接影响到产品的质量、成本和生产水平，因此它在工业中的地位十分重要。
近十年来，随着工业发展，要求提供巨大的能源，大量的固体燃料的使用，低品位矿石的开发，环境保护的苛刻要求，使得过滤技术得到很大的发展，逐渐的受到人们的重视。
在工业上实现固液分离操作除了过滤外，还有沉降、水力旋分，离心分离和喷雾干燥等几种常见的方法，一般说来，过滤比离心分离和喷雾干燥经济，但所得到的固体产品湿含量高。
沉降和水力旋分比过滤更为简便易行，但分离效率又不及过滤，对于细状颗粒悬浮液体或固体含量较少的悬浮液，都不宜采用离心分离，最好采用加压过滤，因此在固液分离技术中，总是首先考虑过滤操作，只要选用适当，得益是显见的。
一个具有工业规模的过滤过程，其中关键的设备就是过滤机，除此之外还有一些附属设备、输送和供压机械、连接管线以及控制系统等。
过滤机的出现和发展，可归结于19世纪中叶制造业的发展和随后城市人口增加的所导致的环境保护问题，从过滤机发展历史来看，欧洲的历史较久，在那里，过滤机主要是随着甜菜糖、饮料、水处理、陶瓷业以及各种化学工业的发展而开发的。
而在美国，过滤机多数是随着19世纪采矿冶金工业的发展而发展起来的，其历史较短。
世界上最早出现的过滤机是压滤机、叶滤机和旋转过滤机，研制这些过滤机的推动力，在英国是粗糖的精制，在德国和法国则是从甜菜中回收糖，现代的压滤机是从1880年左右开始发展的，当时用于污泥脱水，由于污水处理的需要，以及19世纪末，处理当时某些难以处理的悬浮液体的需要，成了研制连续过滤机的强大刺激因素。
到了近代，过滤机的发展更为迅速，即使经济不景气的年代也是如此。
在1982年就可以实现全自动运转，并可通过计算机实行了多台控制，成为成熟而又完善的过滤机种。
我国的过滤机制造业还很年轻，但是随着我国实现四个现代化的进程，各行各业对过滤机提出的要求越来越多，环境保护法的公布，过滤操作作为新兴的环保工业的重要一环，必然会获得迅猛的发展。
随着生产和生活水平的提高，工业废水和城市污水排量日益增大，同时环境保护法规也愈加严格，这就要求研制出高性能的污泥脱水装置，压榨脱水过滤机就是在这种情况下出现的。
带式污泥脱水机是压榨脱水过滤机中的一种，压榨脱水过滤机于70年代初期在欧洲研制成功，现在已经达到了20多种型式，压榨脱水过滤机的出现大大减少了污泥的运输费和焚烧费。
今后的过滤机的发展方向是自动化、连续化、机械化和大型化，随着能源问题的出现，人们对煤、页岩、焦油砂的液化很重视，在这项技术中，要求在高温和高压下进行固液分离，从而对研制新型连续过滤机特别寄予期望。
带式污泥脱水机同过滤机一同发展着，在六十年代末至七十年代初，德国首先仿制造纸机械开发出用于污泥脱水的带式污泥脱水机。
带式污泥脱水机在七十年代发展很快，其他的欧洲国家和美国以及日本也都相继进行研制，机种在20种以上。
带式污泥脱水机的处理对象是废水中经过生物处理后和化学处理后的污泥，从前处理剩余污泥时，都采用真空脱水机和压滤机，并用氯化亚铁和熟石灰等无机絮凝挤进行预处理，但是这会引起水质问题、烧结时灰分增多以及热能消耗量的增多和产生燃烧废气，因此从节省能源和环境保护角度出发，迫切需要有新的机种的替代，带式污泥脱水机就是在这种形势下研制出来的。
当然，该机的出现同高分子絮凝剂的研制成功有着密切的关系。
经过不断的创新与发展，现在的带式污泥脱水机出现很多的机型，带式污泥脱水机的应用范围也在不断的扩大，现在可以广泛应用于城市污水处理厂、制药、电镀、造纸、皮革、印染、化工、煤矿以及环保工程中废水处理工序中。
随着信息技术的发展，带式污泥脱水机也在不断的信息化、智能化和自动化方向发展。
1.3带式污泥脱水机工作原理的简要介绍
带式污泥脱水机基本上是由辊子和滤带组成的，在辊子上安装上、下两条滤带，这两条滤带在电动机和减速器的带动下，以一定的速度连续运行。
在压榨辊子上两个滤带不断挤压污泥。
此外为了保证机器的正常长期的运转，要有一些辅助的部件，如防止滤布跑偏装置和滤布洗涤装置，正式由于这种合理又简单的结构，才会使带式污泥脱水机是获得成功，另外获得成功的另一个主要的原因是，用高分子絮凝剂对污泥实行预处理。
1.4带式污泥脱水机结构的简要介绍
带式污泥脱水机主要由机架、传动装置、调偏装置、张紧装置、冲洗装置、卸料装置、辊系、水槽等部件组成。
在用带式污泥脱水机处理污泥之前必须要进行污泥的预处理。
有机污泥当中含有大量的水分，按形态分为自由水、胞间水、和胞内水分。
自由水是因为表面张力而附着在固体颗粒上的水分。
在重力的作用下，即可分离出来。
胞间水是因化学结合力保持在污泥颗粒周围的水分，为了除掉胞间水，污泥中必须要加进高分子电解质进行调质，使其成为自由水。
至于胞内水是含在生物体细胞内的水分，需要用加热发或者冷冻法弄破细胞壁后才能排出。
基于有机污泥中水的特点，污泥的流动性很大，虽然带式污泥脱水机有上下相对而设置的两片滤布带，但其水平方向并没有密封，泥浆可能从滤布带两边流出，因此带式污泥脱水机处理污泥之前必须进行化学处理。
往污泥中添加高分子化学絮凝剂是最有效的化学处理方法。
因为高分子化学絮凝剂可以迅速而又完全的分散在泥浆中，可在比较静止的条件下实现反应，使泥浆形成絮凝块。
经过这样处理的污泥的流动性就大大减小。
预处理之后的污泥就可以进入带式污泥脱水机进行压榨脱水了。
带式污泥脱水机主要原理是利用化学絮凝和机械挤压进行污泥脱水。
其脱水的工艺流程：
首先对待脱水的污泥用泵送入污泥的预处理系统，然后往混凝反应器内投加化学絮凝剂，使污泥与之进行充分的化学反应，形成絮凝后流入重力脱水段；在重力的作用下脱去大部分自由水，而后进入楔形预压段。
在此阶段中，一方面使污泥平整，另一方面使污泥受到轻度挤压，逐渐受压脱水，为后面的压榨脱水作好准备，然后污泥进入S形压榨脱水段，在此段污泥被夹在上下两层滤网中间，经过几个由大到小滚筒的反复压榨和剪切脱水，使污泥形成滤饼状，最后通过卸料装置将滤饼卸掉。
带式污泥脱水机的脱水过程一般分为三个区段进行。
第一区段为重力脱水区，料浆落到移动的滤布上，在重力的作用下，游离水大部分自然脱落，穿过滤带流走。
第二区段为楔形挤压区，两条滤带迭合前，滤带之间的空间逐渐减小，形成一个楔形区段，此时滤布开始对滤布施加挤压剪切作用，随着压力的逐渐增加，滤料再次脱水，但这一区段一般较短，并需加上挡板防止跑料。
第三区段为挤压压榨区，重叠的滤带夹着初步脱水的滤饼沿设计的压辊路线作连续环绕运动，使叠合滤带的两个面都受到多次挤压，挤压区段是带式污泥脱水机的主要脱水区。
滤料通过挤压区段完成最后脱水，形成了滤饼，滤饼在重叠滤带分开处卸落。
1.5影响带式污泥脱水机脱水性能的因素分析
1.5.1污泥的性质及絮凝效果
污泥的性质对带式污泥脱水机的脱水性能有着显著的影响。
污泥的种类很多，固含率、粒度、流动性也各不相同，严重影响脱水效果。
针对一般的污泥，己经总结出相应的规律，对各种污泥的性质有了一定的掌握，选择适当的处理工艺，达到理想的处理效果。
可以看出，无机污泥、初沉池污泥比活性污泥容易脱水。
相应地，处理能力和滤饼最终含水率也不同。
为了使污泥更好地进行脱水，通常向其中投加絮凝剂，采用的是阳离子聚合物，其种类和用量与污泥性质有关。
同大气中的粉粒体相比，液相中悬浮颗粒的性质和状态要复杂得多，它们对泥浆的过滤脱水性能影响颇大。
对泥浆进行预处理，有助于改善过滤脱水性。
其中，物理调质包括热处理、冻结溶解处理及湿式氧化处理。
而化学调质，则需加药剂（有机高分子絮凝剂、无机凝结剂及其他助滤剂）。
现在，以化学调质法的应用居多，其原因在于所用装置的原始成本低、操作简单。
根据所含固体颗粒的大小，固液分散系（以下称为泥浆）分为悬浮液和溶胶。
溶胶中的固体颗粒称为胶质。
悬浮液中往往有各种胶质共存，因而也具有一定的胶质性质。
颗粒有疏水性和亲水性之分。
疏水性颗粒（如粘土）对水无亲和力，因表面电荷的相斥作用而稳定地分散于水中;亲水性颗粒（如蛋白质），则对水有亲和力因水合作用而稳定地分散于水中。
这些微小的稳定分散的颗粒，容易堵塞滤布的孔隙，影响过滤脱水，而且在泥浆中呈现分散和絮凝等复杂的现象。
因此在过滤脱水机和絮凝剂的研究开发均很活跃的今天，如果不搞清颗粒在液体中的性质和状态，就不能提出合适的固液粉粒工艺，也不能给出完善的脱水剂设计方法。
泥浆的过滤脱水技术水平，体现在调质技术和脱水机的性能上，目前的状况是过滤脱水机的性能有利显著的提高，例如带式污泥脱水机，由于配备了高压压榨机构而使压榨压力有了很大的提高。
但是在如此高的压榨压力下，由于以前没有合适的絮凝剂，致使泥饼难以从滤带上剥离下来，因此多数带式污泥脱水机只好在低压榨力下运转。
这说明调质技术的研究滞后于过滤脱水技术的发展。
迄今为止，对作为调质药剂的絮凝剂的研究也有了长足的进步，例如开发了种类繁多的絮凝剂，其中包括两性絮凝剂，己解决了高压榨力下泥饼难以从滤饼上脱落的难题。
1.5.2滤带的选择和冲洗情况
过滤介质（即滤带）是过滤机的心脏，应具备一定的机械性能（如刚度、强度、拉伸抗力等）、使用性能（如化学稳定性、热稳定性、吸附性等）、过滤性能（截流的最小颗粒、截流效率等）。
过滤介质的过滤机理分为一下几种基本形式：
1.表面筛滤（surfacestraining），使指尺寸大于介质孔隙的颗粒沉淀在介质的表面上。
单丝平纹编制网就按此机理工作。
2.深层粗滤（depthstraining），是指颗粒进入介质的深部，依靠深部流道尺寸小于颗粒尺寸来截流颗粒。
大多数毡子按此机理工作。
3.滤饼过滤（cakefiltration），即颗粒沉积在介质上形成饼层。
在沉积过程中，有少量（或没有）颗粒贯穿介质。
如果颗粒的尺寸小于介质的孔隙，则经过暂短的初滤期后，会很快进入滤饼。
但常见的情况是颗粒的尺寸大于介质的孔隙，经过一段初滤期后，由颗粒在介质孔隙上方形成架桥，成为形成较厚滤饼的基础。
滤布就是按此机理工作的。
4.深层过滤（depthfiltration），是指颗粒进入介质的内部，依靠介质纤维的附着力或已被流道所附着的颗粒，来截留远小于介质流道尺寸的颗粒。
过滤片（filtersheet）即按此机理工作。
颗粒在纺织介质上的沉积机理，有以下几种:
1.直接截流机理，在无外力作用时，悬浮液中的颗粒被小于其直径的孔隙所截流。
介质的此种作用也称为筛分效应。
2.惯性沉积机理，当悬浮液碰到介质的纱线时，液体进行绕流，而颗粒则因惯性作用被纱线截留沉积到介质上。
3.扩散沉积机理，悬浮液中的颗粒因作布朗运动而偏离液体的流线，撞到纱线上后即被捕集。
颗粒的粒径越小，流体的流速越低，布朗运动的效应便越强。
4.伦敦一范德瓦尔引力机理，当颗粒极小且与纤维间的距离很小时，颗粒与纤维间的距离很小时，颗粒与纤维之间的该引力会使颗粒吸附到纤维上。
颗粒的粒径越小，流体的流速越高，越不容易沉积。
颗粒的沉积又包括以下几种机理：
（1）静电沉积机理，当颗粒和介质纤维带有电荷时，颗粒会因电荷之间的作用而沉积到纤维上。
（2）重力沉积机理，颗粒在重力作用下具有一定的沉降速度，因而其运动轨迹会偏离流体的流线而被纱线所截留。
为了适应高过滤压力、高压榨压力及高洗涤压力的作用，纺织滤布应符合以下条件:
a.能高效率地截留固体颗粒；
b.空隙堵塞少，能保持稳定的过渡速度；
c.有良好的滤饼剥离性；
d.有较高的抗拉性、耐膨润性及耐腐蚀性。
在重力脱水段，完全依靠重力来除去水分，自由水从滤带的网孔中流走。
如果滤带冲洗不好，大部分网孔就会被絮凝过的污泥所堵塞，不能顺利地滤去自由水，在预压脱水段和压榨脱水段肯定会出现跑泥现象，严重影响压榨脱水效果。
同样在预压段和压榨脱水段，冲洗不好的滤带也会影响脱水效果。
总之，如果滤带的冲洗不好，会极大地影响各脱水段的脱水效果，进而影响最终的滤饼含水率。
为了使带式污泥脱水机能连续有效地工作，设有自动冲洗装置，利用喷嘴的水力冲击滤网，从而使滤带自动再生。
1.5.3带式污泥脱水机的脱水辊系结构设计
带式污泥脱水机结构设计的好坏直接影响该设备的脱水效果，国内外制造商设计了许多不同的结构形式。
日本是以立式为主，奥地利是以水平为主，法国是以半水平、半立式的布局为主，各有优缺点。
而我国的带式污泥脱水机结构设计还处在经验设计阶段，不利于带式污泥脱水机的研究和进一步发展。
因此，需要利用现代化的设计方法对脱水辊系结构进行理论分析，设计出更好的产品，使结构合理，脱水效果更好。
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