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 為滿足《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置混合填埋泥質(zhì)》(CJ/T 249—2007)中對(duì)填埋污泥含水率的基本要求，深度的污泥脫水采用隔膜式板框污泥壓濾機(jī)作為核心脫水設(shè)備，配合污泥的化學(xué)調(diào)理，可將出泥含水率控制在60%以下。本文介紹了隔膜式板框污泥壓濾機(jī)的工作原理和關(guān)鍵參數(shù)，并詳細(xì)闡述了隔膜式板框污泥壓濾機(jī)的工作流程(進(jìn)料過(guò)濾—反吹—隔膜壓榨—拉板卸料—水洗)及運(yùn)行費(fèi)用。

城鎮(zhèn)污水處理廠污泥產(chǎn)量約為污水處理量的0.5%～1%(按含水率98%計(jì))，污泥中含有大量有毒、有害物質(zhì)，若處置不當(dāng)，將帶來(lái)嚴(yán)重的環(huán)境問題。混合填埋是目前比較可行的污泥處置途徑之一，但污泥需滿足《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置混合填埋泥質(zhì)》(CJ/T 249—2007)中對(duì)填埋污泥含水率的基本要求———污泥含水率需不大于60%。

目前常用的帶式污泥壓濾機(jī)、離心污泥脫水機(jī)等一般只能保證出泥含水率在78%左右。隔膜式板框污泥壓濾機(jī)具有出泥含固率高、可靠性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，配合化學(xué)調(diào)理，能將污泥脫水后將含水率保持在60%以下。

1 隔膜式板框污泥壓濾機(jī)工作原理及結(jié)構(gòu)

隔膜式板框污泥壓濾機(jī)在進(jìn)泥后，利用隔膜壓榨泵往壓濾機(jī)隔膜板中注入高壓水，利用隔膜張力對(duì)污泥進(jìn)行強(qiáng)力擠壓脫水。濾液透過(guò)濾布排出，固體物質(zhì)被濾布阻隔，形成含水率較低的干物質(zhì)。目前，通用型的隔膜式板框污泥壓濾機(jī)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2 隔膜式板框污泥壓濾機(jī)應(yīng)用關(guān)鍵參數(shù)

2.1 進(jìn)泥含水率

進(jìn)入隔膜式板框污泥壓濾機(jī)的污泥含水率不宜過(guò)高，因過(guò)高的污泥含水率不僅增加了污泥調(diào)理構(gòu)筑物的尺寸、增加調(diào)理難度，而且若需在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成進(jìn)料，還需增加污泥螺桿泵的流量，勢(shì)必使得污泥螺桿泵功率增加，進(jìn)而增加電耗。一般情況下，污泥進(jìn)壓濾機(jī)前應(yīng)保持不高于98%的含水率。

2.2 固體污泥量

隔膜式板框污泥壓濾機(jī)單次處理的固體污泥量是基本保持恒定的，因?yàn)榘蹇蛭勰鄩簽V機(jī)的濾室容積是一個(gè)恒定值，以某型號(hào)過(guò)濾面積為800m2的壓濾機(jī)為例，其濾室容積為14m3。在一次進(jìn)料過(guò)程中，實(shí)際固體污泥量允許范圍為設(shè)計(jì)固體污泥量的85%～100%，但不能低于最低值。因隔膜式板框污泥壓濾機(jī)在進(jìn)料完成后，主要利用在隔膜板中注入的高壓水鼓張隔膜，利用隔膜張力對(duì)隔膜板間的污泥進(jìn)行擠壓脫水。若隔膜間污泥量未達(dá)到設(shè)計(jì)值，隔膜板間空間變大，在高壓水的擠壓下，很容易將隔膜擠破，高壓水噴出，造成意外事故。

2.3 壓榨壓力

隔膜式板框污泥壓濾機(jī)隔膜板一般是由TPE彈性體+無(wú)堿玻纖+增強(qiáng)聚丙烯等材料合成，具有抗高溫、抗高壓的功能。若壓榨壓力不能達(dá)到一定值，則不能使隔膜鼓張或張開不充分，從而影響污泥脫水效果，故壓榨壓力一般不應(yīng)低于1MPa。

3 工程實(shí)例

蘆村污水處理廠四期污泥深度脫水采用重力濃縮+污泥調(diào)理+隔膜式板框污泥壓濾機(jī)組合處理工藝，總處理規(guī)模為200t/d(按含水率80%計(jì))，見圖2。

共設(shè)置4臺(tái)隔膜式板框污泥壓濾機(jī)，3用1備(互為備用)。1臺(tái)進(jìn)料、另1臺(tái)壓榨、第3臺(tái)卸泥，彼此交替進(jìn)行。考慮機(jī)器故障、設(shè)備維護(hù)等情況，1臺(tái)機(jī)器熱備，同時(shí)，考慮遠(yuǎn)期發(fā)展規(guī)劃，預(yù)留1臺(tái)壓濾機(jī)機(jī)位。設(shè)計(jì)選用有效過(guò)濾面積為800m2的隔膜式板框污泥壓濾機(jī)，具體設(shè)計(jì)參數(shù)見表1。隔膜式板框污泥壓濾機(jī)主要配套設(shè)備情況見表2。

3.1 污泥濃縮與調(diào)理

蘆村污水處理廠四期工程產(chǎn)生的剩余污泥首先通過(guò)重力濃縮將污泥含水率由99.2%降至98%，可使污泥初步減容，體積減小為原來(lái)的40%，減小后續(xù)調(diào)理的難度。然后將其與太湖新城污水處理廠含水率為80%的脫水污泥按照10∶1的體積比用泵提升至調(diào)理池中。每次調(diào)理的量為供1臺(tái)壓濾機(jī)使用的量(共110m3污泥，相當(dāng)于4t絕干污泥)。污泥調(diào)理是污泥進(jìn)入隔膜式板框污泥壓濾機(jī)前很重要的一步。通過(guò)對(duì)污泥加入絮凝劑和助凝劑進(jìn)行調(diào)理，提高了污泥pH，有效地改善了污泥脫水性能，減小水與污泥固體顆粒的結(jié)合力，加速污泥脫水。

設(shè)計(jì)投加3種藥劑，分別為：無(wú)機(jī)絮凝劑———聚氯化鋁(PAC)、有機(jī)絮凝劑———聚丙烯酰胺(PAM)、助凝劑———生石灰(CaO)。PAC藥液(10%質(zhì)量濃度)、PAM藥液(1‰～3‰質(zhì)量濃度)分別由設(shè)置于綜合車間內(nèi)的氣動(dòng)隔膜泵和加藥螺桿泵進(jìn)行投加，投加量分別為干污泥量的2%～5%和1‰～5‰(質(zhì)量濃度);CaO由國(guó)外進(jìn)口的成套石灰投加裝置進(jìn)行投加，投加量為干泥量的4%～7%(質(zhì)量濃度)?；瘜W(xué)藥劑可在調(diào)理池進(jìn)泥的同時(shí)或者進(jìn)泥完成后進(jìn)行，一般情況下，藥劑應(yīng)在10～15min內(nèi)投加完畢，攪拌時(shí)間約30min。經(jīng)充分調(diào)理的污泥不宜放置過(guò)長(zhǎng)時(shí)間，調(diào)理完成后，用污泥螺桿泵將含水率約為96.4%的混合污泥壓力提升至隔膜式板框污泥壓濾機(jī)中進(jìn)行壓榨脫水處理。

3.2 板框壓濾脫水

隔膜式板框污泥壓濾機(jī)的工作流程主要分為5個(gè)步驟：進(jìn)料過(guò)濾—反吹—隔膜壓榨—拉板卸料—水洗(見圖3)。其中，水洗步驟不是每個(gè)流程都運(yùn)行，而是根據(jù)壓濾機(jī)實(shí)際工作情況決定。一般情況下，壓濾機(jī)正常工作7～15d后進(jìn)行1次水洗。

3.2.1 進(jìn)料過(guò)濾

物料進(jìn)入板框污泥壓濾機(jī)，進(jìn)料壓力使濾液穿過(guò)濾布，固體被濾布截留形成濾餅。隨著過(guò)濾的進(jìn)行，過(guò)濾壓力持續(xù)升高，濾室逐漸被濾餅填滿，進(jìn)料壓力達(dá)到最高值(約為1.2MPa)，并長(zhǎng)時(shí)間保持不變。因進(jìn)料污泥含水率有差異，進(jìn)料時(shí)間一般控制在1.5～2h，污泥進(jìn)料由高、低壓污泥螺桿泵進(jìn)行。

3.2.2 反吹

每個(gè)完整的工作流程中反吹需進(jìn)行2次。第1次，污泥進(jìn)料完成后進(jìn)行空氣反吹，可提高濾餅含固率，同時(shí)防止中心管堵塞;第2次，壓榨完成后，運(yùn)行壓縮空氣系統(tǒng)，對(duì)壓濾機(jī)中心進(jìn)泥管中的殘留污泥及膜腔內(nèi)的濾液進(jìn)行反吹洗，反吹污泥通過(guò)壓濾機(jī)一端設(shè)置的DN100反吹污泥管回流至調(diào)理池中。兩次空氣反吹的過(guò)程均只需要5～10s即可完成。

值得注意的是：因反吹的瞬時(shí)風(fēng)壓較大，且時(shí)間較短，條件允許的情況下反吹污泥管可各自單獨(dú)接入污泥調(diào)理池中，這樣能有效避免某臺(tái)壓濾機(jī)反吹時(shí)影響其他壓濾機(jī)正常工作。

3.2.3 隔膜壓榨

關(guān)閉進(jìn)料氣動(dòng)球閥，向隔膜板內(nèi)注入高壓水，最高水壓2MPa，一般保持在1.5～1.8MPa。利用隔膜張力對(duì)污泥進(jìn)行強(qiáng)力擠壓脫水，一般隔膜壓榨時(shí)間保持在1.5h左右。壓榨水通過(guò)管道回流至壓榨水箱，壓榨濾液水透過(guò)濾布排出，固體物質(zhì)被濾布阻隔，污泥含固率進(jìn)一步提高。

3.2.4 拉板卸料

當(dāng)壓榨完成后，進(jìn)入卸料工序：首先，壓緊板后退，至限位開關(guān)停止，拉板器前行取板，取到后拉板至卸料空間中間位置時(shí)，限位開關(guān)感應(yīng)到濾板側(cè)面的感應(yīng)件，傳送信號(hào)至PLC，氣缸擊打部分前移，至濾板正上方時(shí)停止，振打氣缸下移，氣缸端部的振打頭迅速擊打?yàn)V布支撐機(jī)構(gòu)的頂端并快速回收上移，從而快速壓縮、放開濾布撐持機(jī)構(gòu)的壓縮彈簧，使濾布在支撐機(jī)構(gòu)的帶動(dòng)下產(chǎn)生振動(dòng)，輔助卸下濾餅，整個(gè)卸泥過(guò)程維持在1.5h左右。

3.2.5 水洗

壓濾機(jī)在運(yùn)行一段時(shí)間后，濾布會(huì)被堵塞，影響過(guò)濾效果。正常情況下，壓濾機(jī)每工作7～15d需要進(jìn)行1次水洗，由水洗泵供給水源。每臺(tái)壓濾機(jī)單次清洗周期為20～30min，此過(guò)程由設(shè)備自帶的高壓水洗架完成，水洗過(guò)程全部自動(dòng)控制。

4 運(yùn)行費(fèi)用分析

該項(xiàng)目于2012年8月底正式投產(chǎn)運(yùn)行，初運(yùn)行期間，調(diào)理每臺(tái)壓濾機(jī)的泥量(相當(dāng)于絕干污泥4t的量，折算成污水量約為2萬(wàn)m3)需投加10%PAC溶液1.2m3、PAM 22kg、CaO 200kg。通過(guò)對(duì)藥劑費(fèi)、電耗、運(yùn)輸費(fèi)用的分析，得出每t污泥深度脫水處理成本，如表3所示。

若以污水處理量計(jì)算運(yùn)行成本，則處理每m3污水需要耗費(fèi)110.85×1‰(污水產(chǎn)泥分?jǐn)?shù))=0.111(元)。運(yùn)行成本略高于傳統(tǒng)的帶式脫水機(jī)0.096元/m3(脫水后泥餅含水率80%)。與其他類似污泥深度處理工程的運(yùn)行成本0.108元/m3、0.135元/m3比較，運(yùn)行成本處在比較合理的范圍內(nèi)。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)隔膜式板框污泥壓濾機(jī)在蘆村污泥深度脫水工程中的應(yīng)用，配合以投加3種化學(xué)藥劑(PAC、PAM和CaO)進(jìn)行調(diào)理，可將出泥含水率穩(wěn)定控制在60%以下，滿足了《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置混合填埋泥質(zhì)》(CJ/T 249—2007)中對(duì)污泥含水率的基本要求，提高了污泥處理效果。

 

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