脫硫廢水污泥脫水方式的比較研究
行業(yè)動(dòng)態(tài)
脫硫廢水含有較高質(zhì)量分?jǐn)?shù)的懸浮物（約1%～3%，高時(shí)達(dá)到5%），對(duì)其處理一般采用混凝澄清工藝。脫硫廢水處理過(guò)程中投加了凝聚劑和石灰，所產(chǎn)生的沉淀物主要成分為硫酸鈣和亞硫酸鈣，還有部分氟化鈣、二氧化硅、碳酸鈣及氫氧化鎂、硫化汞等多種重金屬。經(jīng)澄清器濃縮后，所排污泥固體質(zhì)量分?jǐn)?shù)（含固率）可提高至5%～8%。為進(jìn)一步減少污泥體積，方便處置，需對(duì)污泥進(jìn)行脫水處理。目前國(guó)內(nèi)各電廠脫硫廢水污泥處理設(shè)備主要有板框式壓濾機(jī)和離心式脫水機(jī)2種。某電廠脫硫廢水處理系統(tǒng)原污泥處理采用離心式脫水機(jī)，由于故障頻繁，長(zhǎng)期無(wú)法正常運(yùn)行；后改用板框式壓濾機(jī)，并輔以污泥緩沖罐、污泥循環(huán)泵和污泥給料泵等，運(yùn)行效果良好。下文以該電廠為例，對(duì)脫硫廢水污泥脫水方式進(jìn)行比較和研究。
1 污泥脫水設(shè)備脫水原理簡(jiǎn)介
污泥中水的存在形式包括空隙水、毛細(xì)水、表面吸附水和內(nèi)部結(jié)合水。其中空隙水和顆粒間隙中的毛細(xì)水約占70%。污泥脫水主要是采用擠壓或離心甩脫的方式將污泥中的空隙水和毛細(xì)水分離出來(lái)。污泥脫水使用的設(shè)備種類較多，比較常用的有板框式壓濾機(jī)和離心式脫水機(jī)2種。
板框式壓濾機(jī)是間歇操作的過(guò)濾設(shè)備，混合液通過(guò)泥漿泵抽至過(guò)濾介質(zhì)（濾布）的空腔內(nèi)，固體停留在濾布上，并逐漸在濾布上堆積形成過(guò)濾泥餅，經(jīng)過(guò)進(jìn)料泵出口壓力擠壓，濾液滲透過(guò)濾布，稱為不含固體的清液。其優(yōu)點(diǎn)為濾餅含固率高，分離效果較好。
離心式脫水機(jī)利用離心沉降原理進(jìn)行污泥脫水，離心沉降是將泥水以較高的角速度旋轉(zhuǎn)，當(dāng)角速度達(dá)到一定值時(shí)，因離心加速度比重力加速度大得多，固相和液相很快分層。
2 某電廠污泥脫水系統(tǒng)改造實(shí)例
2.1 原污泥脫水系統(tǒng)簡(jiǎn)介及存在問(wèn)題
某電廠脫硫廢水處理系統(tǒng)采用經(jīng)典的石灰-混凝工藝，出力約為15m3/h。
經(jīng)實(shí)驗(yàn)檢測(cè)，澄清器底部濃縮后的污泥沉降比SV（混合液在量筒內(nèi)靜置30min后所形成沉淀污泥的容積占原混合液容積的體積分?jǐn)?shù)，以百分比表示）約60%，該指標(biāo)能夠相對(duì)反應(yīng)污泥凝聚、沉淀性能。該澄清器底部濃縮后的濕污泥懸浮物質(zhì)量濃度、濕污泥濾液某些指標(biāo)及干污泥（80℃溫度下烘干24h）中有害物質(zhì)分析結(jié)果如下：
| 檢測(cè)項(xiàng)目 | 分析結(jié)果 |
懸浮物（g/L） | 79.75 |
Cl-（mg/L） | 8090 |
pH值 | 8.87 |
總?cè)芙庑怨腆w（mg/L） | 26200 |
電導(dǎo)率（mS/cm） | 26.90 |
硫酸根（mg/L） | 18303.85 |
干污泥總汞（10-6） | 1.995 |
干污泥總鉛（10-6） | 1.158 |
干污泥總鉻（10-6） | 1.234 |
干污泥總砷（10-6） | 1.003 |
干污泥總鎳（10-6） | 0.854 |
經(jīng)計(jì)算，該脫硫廢水系統(tǒng)產(chǎn)生的干污泥量約為3.6t/d。電廠原有污泥脫水系統(tǒng)采用的國(guó)產(chǎn)離心式脫水機(jī)主要參數(shù)如下：
| 項(xiàng)目 | 數(shù)值 |
轉(zhuǎn)鼓直徑（mm） | 360 |
轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速（r/min） | 4200 |
外形尺寸（mm） | 2890×1580×1040 |
電機(jī)功率（kW） | 22 |
差轉(zhuǎn)速（r/min） | 2～20 |
分離因數(shù) | 3550 |
整機(jī)質(zhì)量（kg） | 2340 |
離心式脫水機(jī)投運(yùn)2年以來(lái)，運(yùn)行狀況不佳，主要缺陷有以下幾點(diǎn)：
（1）設(shè)備運(yùn)行噪聲過(guò)大，接近或超過(guò)國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。
（2）設(shè)備運(yùn)行時(shí)對(duì)污泥濃度均勻性要求較高，離心脫水機(jī)運(yùn)行過(guò)程中經(jīng)常因污泥濃度過(guò)高或過(guò)低跳閘，轉(zhuǎn)鼓磨損嚴(yán)重，設(shè)備后期維護(hù)投入較大。
（3）污泥經(jīng)脫水后泥餅含水率大于80%，呈半流體狀，塑性較差，裝卸運(yùn)輸中造成二次污染。
2.2 污泥脫水系統(tǒng)改造
經(jīng)過(guò)經(jīng)濟(jì)和技術(shù)比較，某電廠決定將國(guó)產(chǎn)離心脫水機(jī)更換為某進(jìn)口品牌板框式壓濾機(jī)，并新增污泥緩沖罐，配套設(shè)置污泥循環(huán)泵和污泥給料泵；壓濾機(jī)系統(tǒng)配套濾布清洗裝置和壓縮空氣反吹裝置。
改造后的污泥脫水工藝流程如下：
（1）脫硫廢水污泥經(jīng)澄清器濃縮后進(jìn)入污泥緩沖罐進(jìn)一步混合濃縮。污泥緩沖罐設(shè)循環(huán)泵2臺(tái)，讓污泥從底部抽出從上部進(jìn)入，如此反復(fù)循環(huán)，將泥質(zhì)調(diào)和均勻，保證進(jìn)入板框壓濾機(jī)的污泥性質(zhì)穩(wěn)定，同時(shí)污泥循環(huán)可避免緩沖罐內(nèi)污泥沉積堵塞管道。
（2）污泥給料泵將污泥輸送至板框壓濾機(jī)。給料泵采用1大1小（大泵高流量低揚(yáng)程，小泵低流量高揚(yáng)程）變頻控制。隨著壓力的升高，低壓泵停運(yùn)，只剩下高壓泵穩(wěn)壓，至壓濾機(jī)內(nèi)部壓力維持在設(shè)定值一段時(shí)間。
（3）壓濾機(jī)濾液的濁度較小，水質(zhì)優(yōu)于脫硫廢水系統(tǒng)來(lái)水，將其直接回收至脫硫廢水處理系統(tǒng)進(jìn)水端。
（4）壓濾機(jī)配套高壓清洗裝置，與清洗水箱、高壓清洗泵配套使用。運(yùn)行中污泥黏附和堵塞濾布，降低了濾布過(guò)水能力，故設(shè)備運(yùn)行一段時(shí)間必須對(duì)濾布進(jìn)行清洗。建議清洗周期不低于每周1次。
脫硫廢水污泥處理系統(tǒng)的核心設(shè)備為板框式壓濾機(jī)，主要參數(shù)如下：
| 項(xiàng)目 | 數(shù)值 |
濾板尺寸（mm） | 800×800 |
干泥量（t/d） | 3.6 |
工作周期（次/d） | 4 |
室腔數(shù)（個(gè)） | 67 |
廂式濾板數(shù)（個(gè)） | 68 |
室腔厚度（mm） | 32 |
濾室容積（L） | 1045 |
過(guò)濾面積（㎡） | 74 |
濾板材質(zhì) | 聚丙烯 |
濾布材質(zhì) | 聚丙烯 |
與污泥接觸部分材質(zhì) | 聚丙烯 |
外形尺寸（mm） | 7515×2120×2290 |
重量（kg） | 6800 |
壓濾機(jī)每天運(yùn)行4個(gè)周期，每個(gè)周期工作約90min（進(jìn)料時(shí)間50min，反吹約2min，穩(wěn)壓滴水時(shí)間約5min，卸泥時(shí)間約30min）。過(guò)濾時(shí)壓濾機(jī)處于關(guān)閉帶壓狀態(tài)，污泥由給料泵（變頻控制）輸送至壓濾機(jī)腔室，固體截留在濾布上面，濾液在高壓強(qiáng)的作用下透過(guò)濾布，經(jīng)導(dǎo)管排出設(shè)備外。當(dāng)污泥給料泵出口壓力達(dá)到設(shè)定值后，壓濾機(jī)自動(dòng)關(guān)閉給料泵和進(jìn)水閥，沖洗進(jìn)料管路并啟動(dòng)中心反吹，待反吹結(jié)束，整個(gè)過(guò)濾操作即為完成。卸料時(shí)壓濾機(jī)打開，壓緊板返回。在控制面板上點(diǎn)擊“卸料”后左右小車啟動(dòng)，將濾板拉回，泥餅自然脫落至槽車，卸料完成后外運(yùn)填埋或摻燒。
與原離心式脫水機(jī)相比，板框式壓濾機(jī)的優(yōu)勢(shì)主要表現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：
（1）污泥經(jīng)板框式壓濾機(jī)脫水后泥餅呈固態(tài)，含固率在30%以上，方便運(yùn)輸，不存在二次污染問(wèn)題。
（2）設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定，噪聲小，工作環(huán)境良好。
（3）設(shè)備運(yùn)行不需要繼續(xù)投加藥品，節(jié)約了運(yùn)行成本。
（4）故障率相對(duì)較低，檢修方便。
綜上所述，針對(duì)脫硫廢水水質(zhì)，板框式壓濾機(jī)具有泥餅含固率高和穩(wěn)定性好的特點(diǎn)。
2.3 二種污泥脫水設(shè)備特點(diǎn)及能耗對(duì)比
根據(jù)改造前后脫水系統(tǒng)運(yùn)行情況，二種污泥脫水設(shè)備主要特點(diǎn)如下：
| 項(xiàng)目 | 板框式壓濾機(jī) | 離心式脫水機(jī) |
工作狀態(tài) | 間斷式 | 連續(xù)式 |
環(huán)境衛(wèi)生條件 | 較好 | 封閉式，相對(duì)較好 |
運(yùn)行噪聲（dB） | 70-75 | 80以上 |
輔助設(shè)備 | 空氣反吹、濾布高壓沖洗系統(tǒng) | 不需要 |
自動(dòng)化程度實(shí)現(xiàn)難易程度 | 較容易 | 容易 |
濾餅含固率（%） | ＞30 | ≈20 |
濾液含固率（%） | ≈0.02 | ≈0.05 |
泥餅穩(wěn)定性 | 好 | 較差 |
由于二種脫水機(jī)脫水原理不同，造成2者性能差異較大。離心機(jī)是靠轉(zhuǎn)鼓的離心力高速旋轉(zhuǎn)將污泥中的空隙水甩出，迫使其進(jìn)入外層殼體排出，需要克服的是水分子和固體顆粒之間的粘附力，這時(shí)水分子重力起反作用。除此之外在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中還有大量的能量因高速轉(zhuǎn)子磨損而消耗，所以相對(duì)能耗較高，但能持續(xù)工作。板框壓濾機(jī)脫水經(jīng)歷進(jìn)料、擠壓、卸料的周期性間斷操作，進(jìn)料、擠壓過(guò)程中能耗較大，主要克服的是濾液從濾布過(guò)濾的阻力，水分子重力起正面作用，且是周期性工作，所以能耗較低。按1天的處理量計(jì)算，離心機(jī)需工作8h，板框機(jī)需工作4個(gè)周期。2者耗電量和能耗比較如下：
（1）離心脫水機(jī)系統(tǒng)：離心機(jī)功率22kW，進(jìn)料泵功率3.0kW，兩設(shè)備每天運(yùn)行8h，每天總能耗200kW·h。
（2）板框壓濾機(jī)系統(tǒng)：板框機(jī)由液壓缸驅(qū)動(dòng)，液壓缸功率為5.5kW，每天運(yùn)行4個(gè)周期約為4h；進(jìn)料泵2臺(tái)分別為5.5kW和11kW，每天運(yùn)行時(shí)間4h；高壓清洗水泵37kW，每周工作1次約2h，折算約每天運(yùn)行時(shí)間0.3h；合計(jì)每天總能耗99.1kW·h。
由計(jì)算結(jié)果可知，離心脫水機(jī)系統(tǒng)和板框壓濾機(jī)系統(tǒng)每噸干污泥能耗分別為55.5kW·h和27.5kW·h。
板框壓濾機(jī)工作規(guī)律為周期性，為了提高脫水效率，一次壓榨處理的污泥量較大，所需的濾布濾板較多，因此相對(duì)占據(jù)空間要比離心機(jī)大；另外，板框壓濾機(jī)系統(tǒng)每工作1個(gè)周期，即需用壓縮空氣反吹，還需根據(jù)濾布透水能力進(jìn)行濾布清洗（約每周1次），配套設(shè)備較多，所需自動(dòng)化控制水平較離心脫水機(jī)要高。
3 結(jié)語(yǔ)
本文研究結(jié)果表明：與離心式脫水機(jī)相比，板框式壓濾機(jī)更適合某電廠脫硫廢水污泥處理工藝，脫水后的泥餅含固率大于30%，且設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定，噪聲低。污泥進(jìn)入離心式脫水機(jī)或板框式脫水機(jī)之前有必要設(shè)置污泥緩沖罐及配套裝置，以便對(duì)污泥的性質(zhì)和流量進(jìn)行調(diào)和緩沖。板框式壓濾機(jī)比離心脫水機(jī)能耗低，但配套設(shè)備較多，需要的空間相對(duì)較大，用戶可根據(jù)實(shí)際情況選擇脫硫廢水污泥脫水方式。
