近十几年来，随着物料脱水技术应用领域的扩大，“脱水”，尤其是“过滤”已几乎存在于各个工业领域和环保过程。很多要求固液分离的浆体中的固形物颗粒粒度都很细，且有越来越细之势。而且总的发展趋势是要求滤液的高澄清度和滤渣的低含湿量，以减少干燥和进一步处理的工作量、降低固液分离成本。突出的对象是工业废水、市政污水和污泥的脱水，这种料浆的浓度是很稀（0.3%～1.0%），要先浓缩至3%～10%，而后进行预脱水，可由1%～5%浓缩至18%～40%，再用真空过滤、压滤、离心机等进行二次脱水。这就使得固液分离技术面临前所未有的挑战，同时也就促使整个固液分离技术和设备围绕这些挑战而迅速发展。

当前除常用的固液分离设备与技术如真空过滤机和压滤机，过滤和沉降离心机，普通沉降浓密机（强化和高效浓度机），普通澄清机，有预涂层的过滤机、压滤机和深层床过滤机，上向式分离的气浮机，筛分、水力旋流器、磁分离、泡沫浮选以及凝聚和絮凝、助凝剂、洗涤、过滤介质及其选择等以外，面对微细料浆的微滤和膜滤，则是近十年来重要的研究和发展方向，从近几届的 过滤大会可看出，会中膜滤成膜技术的比例与年俱增。

可以说固液分离技术正处于方兴未艾的发展期，又非常繁杂，很难清理出简单的方向，本文分析了所了解的资料，认为脱水技术和设备大致有如下的发展趋势。

1 在不太增加能耗的前提下发展和改进各种压滤机

为降低滤渣的湿含量和降低脱水总成本，促进各式压滤机的发展，同时基于对滤饼尤其是可压缩滤饼性质的深入研究，更加重视和发展滤饼的压榨或压缩技术。间断式板框压滤机仍在材料、板框结构、进出口布置、过滤介质、提高和合理采用过滤压力以及过滤机理等多方面进行研究和改进，例如提出了板框压滤机是半横流式而非端式、“零压”过滤等观点；带式压滤机以其连续工作的优越性和大量处理污泥的需要在国外得到很大的发展，尤其在结构上，包括脱水辊和挤压辊的大小、个数和布置等。为大幅度降低滤渣含湿率，压榨机已进入脱水设备行列，并正在改进和发展。

间断式板框压滤机仍是主要的压滤机，国内外产量均很大。提高板框压滤机的工作压力是降低滤饼水分的重要措施，国外的板框式压滤机的工作压力，一般为0.6～1.4MPa，可达2.5MPa或更高一些，例如达7MPa。为此需从材料和结构上加强板框的可承压能力，例如除铸铁外，采用不锈钢或涂有合成树脂膜的铝合金、青铜，特别适于海水，锡-锌青铜适于酿造业，聚丙烯（PP）或聚乙烯（PVC）、CPVC板框质量轻等。国外的滤板不仅可承受2.0～2.5MPa的压力，而且可耐150℃以下的高温，目前国内还有差距。合理的板框设计是压滤机制造的核心技术，国内外均有一些设计用的数学模型，核心是使料浆在较低的压力下能均匀分布在滤布上，使液体能顺利透过，并使滤饼能受到挤压和剪切。为进一步降低滤饼水分，国内外均已发展了加有隔膜压榨的板框压滤机。采用薄滤饼（13～19cm），既可缩短过滤时间，又有利于降低滤饼水分，过滤终了后采用双面隔膜压榨（水压或气压，0.6～1.5MPa），一般可再降低滤饼水分25%，形成没有湿心的干滤饼。现用隔膜多为抗溶的橡胶混合物，板框做为一体。一种用于医药行业的隔膜板框压滤机是用柔性密封盒一个水力冲头代替膜实现压榨。据统计，隔膜板框压滤机的过滤面积可达1800m²，滤室可达200个，滤板面积为2000mm×2000mm。脱水后再加入0.3～0.6MPa以上压力的气体穿透滤饼，可再大幅度降低滤饼水分，降幅可达50%。

旋转圆筒式压滤机的型式有多种，德国Humbolt Wedag AG的KHD圆盘式连续压滤已为国人所熟悉；我国唐山煤研所和马鞍山矿山研究院分别研制、生产的圆盘式连续压滤机均得到较好的应用；类似的有荷兰Amafilter公司的KDF圆盘压滤机，已多次介绍Karlsruhe大学对KHD过滤机的改进型是真空和高压联合，不过实践已表明其优越性不大。德国BHS公司生产的用于药物、染料、食用油、农业、有毒品、有机溶液以及纤维素矿物等过滤消毒的旋转压滤机，是用不锈钢制作的，工作压力为0.3～0.6MPa，过滤面积0.12～7.7m²，直径可达2m，滤饼厚度2～150mm，得到较多的应用。Krauss-maffei生产的旋转转鼓式压滤机，结构很简单，用不锈钢制作，过滤物料粒度1～300μm，过滤面积4～20m²，处理量可达3000L/m²h，可以处理各种溶液，包括热的、粘度大的、有毒的等。Fournier Industries生产的旋转压滤机专门用于处理市政和工业污泥，其结构较特殊，污泥给到一个绕在轮子外侧的方形槽子中，槽子的侧壁就是旋转过滤单元，由于槽子旋转，轮子就是压缩和输送污泥，因为污泥的入料浓度较低，在排出端的阻力不大，可得到较干的滤渣。对市政污泥含固可达45%，对工业污泥可达70%，处理量约为0.3～5.0m³/h。这种设备可置于流动车上，便于使用，且成本很低。

带式压滤机有两种基本型式：立式和卧式，后者随着环保污泥的处理迅速发展。前者如Manor塔式压滤机，在两根运行的带间可产生0.25MPa的压力。这种压滤机主要用于纸浆、煤泥、絮凝高岭土的压滤。新型塔式压滤机的自动化程度相当高。国外各厂家的卧式带式压滤机的型式非常多，以Sernagiotto公司就有十几种双带式压滤机。带式压滤机的带宽为0.5～3.4m。

在纤维、纸浆、蔗糖以及许多食品、饮料等的生产以及污泥处理中，为降低渣的湿含量而采用连续压榨机。国外有许多过滤公司生产旋转压榨机，有的称为脱水压缩机，型式很多。国内也开始生产，基本型式是旋转螺旋式。螺旋压榨机是一个非常紧凑的设备，脱水、压榨和运输筛分全由一个螺旋来完成。螺旋安在一个多孔的机壳内，它既是压榨机构也是运输机构，由于螺旋和机壳间的空间越来越小，物料被压挤，其有效体积也不断缩小，压榨机的型式基本有两种，一种是圆筒形外壳，螺旋的螺距逐渐减小，一种是圆锥外壳，螺旋直径逐渐减小。可通过喷嘴喷入水等液体洗涤压榨的滤渣。

2 为提高滤渣固含量和滤液澄清度，沉降离心机还有许多潜力

沉降离心机和过滤离心机是固液分离的重要设备，用途异常广泛，发展快、品种多，国内外的厂家都相当多。除转鼓和螺旋结构外，离心机在机械传动、检测、指示、自动控制以及密封等方面，都有许多工作可做。

过滤离心机原则上分为：间断上悬式、自动短循环间断式和连续输送式等。为了满足微细物料的脱水，上悬式的过滤介质可用帆布、金属丝加强布或金属丝网；自动式机一般用细金属筛网；连续输送式的过滤介质，通常是钵体自身的窄缝壁。据资料介绍，这种过滤机的滤饼水分甚至可以比压滤机还低。但据国内资料介绍，过滤离心机的较小截留颗粒粒度为10μm（三足式和上悬式）。

对于沉降离心机，中心问题是降低其滤液浊度和滤渣水分。微米乃至纳米级料浆的浓缩和过滤是当前的极大难题，目前唯有管式离心机的给料粒度可小到0.5～50μm，据称当前国产的直径约100mm的管式离心机的转速可达20000r/min，分离因数约达40000。

我国的离心机厂家非常重视对卧螺的改进，以降低其排液浓度和沉渣水分，分别引进法国、日本等国的技术，均有相当的改进。据了解，目前过滤纳米材料用管式离心机比较可靠，可以得到很干的滤饼和接近清水的滤液。

提高沉降离心机的沉降澄清效率的主要措施是提高离心机的转速和螺旋扭矩，圆筒和圆锥部分的适当配合，为此需配有高质量的速差控制器。Westfalia Separator除采用这些措施外，还用压力卸料和向心泵排出澄清液，特别强化隔声和密封，以防止微细颗粒弥散。这种离心机可将污水由0.5%的浓度浓缩至6%～8%。日本设计了高固体脱水离心机，他们认为延长脱水时间、采用适当的离心力和改进钵体结构，可以提高滤渣含固量。该机沉渣水分可比一般离心机低3%～10%，而且能耗低。原因是改进了扭矩控制系统，使钵体和卧螺间的速差降低至1～30r/min，这样就延长了脱水时间，而且不会发生堵塞。

NOXON沉降式离心机具有很强的检测和自动调整能力，其控制系统中存储了多种调整曲线，可根据不同的处理污泥，选择较佳操作条件，既可浓缩，也可澄清。

给料中加入聚电解质可改善卧式离心机的固液分离效果。

3 复合技术正在实践中发展

复合技术在过滤脱水中的应用已经越来越普遍，文献资料非常多，下面仅举几个例子。

美国生产的J-VAP压滤机，将蒸发、真空技术结合在板框压滤机上，使滤饼水分几乎达到干燥的水平，可在55%～99%固含量范围内选择。其过滤室很窄，所以初步过滤阶段的时间很短，只是排除自由水，接着就用65～80%的热水压缩滤室，并引入真空，以使残存的水分能蒸发，此阶段的时间可根据物料性质设定，该阶段终了后即卸饼。这种压滤机可处理特细的料浆。

Larox、Scheibler两个过滤公司共同开发的过滤机很有特色，利用了微米和亚微米颗粒能附着在过滤介质的纤维上的吸附现象，尽管这些颗粒的粒度足以通过介质的孔隙，但这样的料浆通过这种压滤机后其滤液极清，固体颗粒浓度仅百万分之几，而且完全不需要助滤剂。过滤机用耐腐蚀、耐高温的材料制作，过滤面积可达720m²。在实践上可作为浓密机溢流中固体物的再回收。

在压滤机上加电场是从处理污泥开始的，因为提高带式压滤机处理能力是污泥处理中的重要课题。而根据研究，各种污泥的极限脱水率都很相似，但导电率相差较大，所以，Lockchart（1986年）、Buijs（1994年）先后提出将电场引入过滤过程，其作用是：颗粒在电场作用下的电泳和液体在电场作用下的电渗，以及电流通过料浆导致的料浆温度升高，粘度降低等。根据小型实验的结果，滤饼含固率可由20%上升到40%。电脱水的关键问题是能耗大。在电场中使料浆产生絮凝已是成熟技术。

Hydroflow公司在离心过滤机中采用滤芯可以提高过滤去除微细颗粒的能力；美国的Heinkel公司推出的加压过滤离心机的离心力可达2000g，通过后续的压榨和吹气脱水，滤饼水分可降低至0.008%，而且设备尺寸小、工作周期短、能耗低。

Hurricane离心机过滤器的结构与旋流器相似，液流切向方式给入离心机的外室中，重颗粒在离心力作用下被甩到壁上下沉至器底，由人工或自动连续排出，随着重颗粒的排出，较轻的颗粒和液流上升并撞到带摺的滤芯上，颗粒就被滤芯移到旋转流的内室中，液流则由中央排出。

一种将筛分和离心机相结合的过滤离心机，入料由上部给料口进入，立即被分配到旋转的筛网上，液体在离心力作用下穿过筛网进入液流区排出，固体在缓慢加快的旋转螺旋的作用下沿筛网向下运行，由于筛网的直径逐渐增加，离心力也逐渐增加，固体紧贴在网上形成薄的滤饼，被进一步挤压脱水，但未介绍其截留粒度。

磁种过滤可用于除去特细（包括胶体）的固体颗粒，如在沉降过程中的污染物。磁种过滤的基础是在磁场中颗粒间的作用力。用少量的顺磁性的胶体颗粒作磁种，在高磁场中可发生异相絮凝，而且絮团有顺磁性，便可以在高梯度磁滤中被分离出来。进一步的发展是磁种不仅絮凝顺磁性颗粒，而且也絮凝非顺磁性颗粒，用于危险废水处理。

4 膜滤技术蓬勃发展

由于需要脱水的物料的固形颗粒越来越小，纳米级料浆的脱水成为突出的课题，过滤正在蓬勃发展，包括滤膜和设备。

膜滤是一个笼统的概念，确切地说是膜技术，包括微滤、超滤、反渗透、纳滤以及离子交换等，膜的孔径：反渗透膜小至0.5～1.5nm，纳滤膜分离为1.5～3.0nm，超滤膜分离范围为0.002～0.2μm，微滤膜分离范围为0.002～2.0μm。膜滤已是一个专门学科，在理论上和技术上都相当丰富，虽然整个膜滤的确是固液分离的重要组成部分，但本文在此不想多涉及，按分离粒度本文只涉及微滤至超滤（微滤截留粒度0.1～10μm，超滤大约为0.001～0.1μm），以下简称它们为微细物料，本节主要是介绍处理这种料浆的过滤方法和设备。又由于过滤介质是过滤机的心脏，所以将主要介绍过滤这种物料的介质，其种类很多，其中微滤膜有更 的分离结果，微孔膜的孔径标准一般为0.1、0.2、0.45、0.65、0.3μm和5μm，也可做成10μm。制作微孔膜的方法很多，因此其种类也很多，目前国内外商品化的微孔膜主要有混合纤维素酯、再生纤维素、聚氯乙烯、聚酰胺、芳香聚酰胺、聚硫聚四氟乙烯、改性丙烯酸聚合物等微孔膜。各种膜均可做成各式的膜组件，有平板式、卷式、中空式、折叠式、管式等，再将组件做成设备或装置。

随着处理物料的细化和超细化，微孔过滤介质得到蓬勃的发展，微滤介质种类很多，除微滤膜外，主要的有各种滤芯、烧结微孔过滤介质和复合膜微孔过滤介质。

滤芯的应用场合很多，从气体、液体到多种油类，滤芯的种类虽极多，但其实质就是各种渗透性材料用不同的方式做成的管式微孔过滤介质，同时也就是一类过滤器，滤管的形式有缠绕式、微孔式、折叠式、组装式等，管的一端封闭，一端开启，流体从管外表面流向管内，杂质滞留在管外表面，经过清洗可再生。随着处理物料的细化和超细化，微孔过滤介质得到蓬勃的发展，微滤介质种类很多，除微滤膜外，主要的有各种滤芯、烧结微孔过滤介质和复合膜微孔过滤介质。较常用的是缠绕式滤芯，它们是用棉、聚丙烯、玻璃和金属丝等纤维制成外松内紧的交叉结构，具有许多曲折的蜂窝状的微细孔道，标准的缠绕式滤芯内径为Φ29mm，外径Φ60～70mm、长度250mm。滤芯的过滤精度有0.1μm、0.2μm、0.5μm、0.8μm、1μm、2μm、3μm、5μm、10μm、20μm、30μm、50μm、75μm、100μm、150μm。这类滤芯广泛用于化工、精细化工、电子、医药、油类、超纯水过滤、油田修井和注水等众多液固过滤和气体过滤中。其耐温性能依骨架和绕线材料而定，不锈钢骨架和棉线滤层的耐温可达120℃。

滤芯虽然可以经清洗再生，但大多数是一次性的，所以应尽可能价廉。滤芯的工作压力一般为0.5MPa。

复合膜微孔过滤介质的发展，一是基于微细物料过滤的需要，一是根据微孔介质被堵塞较小的研究结果。典型的、目前为大家热衷的是Gore公司微孔复合膜滤布。这种滤布是在普通无纺布或机织布上，用层压涂层的方法将聚四氟乙烯膜贴上，此聚四氟乙烯膜预先用拉伸法拉开，使之有许多微细缝隙或裂隙。这种复合膜微孔介质的特点是孔隙很小，可至2μm以下，孔隙率高，可达80%以上；由于聚四氟乙烯可耐酸、碱，耐高温，所以只要基布能承受的条件，这种复合布均能承受，而且更佳；由于表面光滑所以卸饼率很高。其缺点是价格较高；无论是国产还是Gore公司的这种复合滤布，均有复合膜较易脱落的现象，实际上国外主要用于气体过滤。目前国内已有相当生产规模，而且品种很多，虽然在气、液上均有采用，但仍以气体过滤为主，总效果尚需考察。

东北大学用凝固涂层方法研制的与上述滤布类似的新型复合膜微孔滤布，已经通过部级鉴定，尚待与有关厂家合作生产出产品，与Gore公司滤布相比，其优点是膜不易脱落，其他性能相当。

参照膜滤技术，现在已开发出涂层的微孔陶瓷、微孔高分子及微孔金属过滤介质，使这些介质的孔径可进一步减小至1～0.2μm以下。

5 其他

絮凝剂、凝聚剂和助滤剂、助滤料仍是料浆脱水的重要辅助手段，同样过滤介质作为过滤机的心脏也是重要的研究方面。本文限于篇幅未涉及。

6 结语

目前， 上大大小小的相关企业或公司已超过千余家，国外的脱水技术正在迅猛发展。国内虽也有一些研究机构和制造厂家坚持不懈地在开发新产品。但实事求是地说，国内的产品无论在品种还是在质量上都存在较大程度差距，缺乏创新和开拓，更遗憾的是缺乏研究开发人才，产品仿制的多，研制的少。

脱水技术已经渗透到我们生活的各个领域，可以说是商机无限，因此国内企业必须花大力气迎头赶上，逐步缩小与国外的差距。