淺談污泥脫水設(shè)備
行業(yè)動(dòng)態(tài)
1 污泥脫水的必要性
近年來(lái)，隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)和城市化的發(fā)展，供排水管網(wǎng)擴(kuò)建，污水處理廠的增加，污泥產(chǎn)量越來(lái)越多，但是目前國(guó)內(nèi)污泥處理的處置水平低，污泥經(jīng)過(guò)常規(guī)的濃縮脫水后，難以達(dá)到污泥的減量化、穩(wěn)定化、無(wú)害化、資源化的要求，并帶來(lái)環(huán)境的二次污染和供排水、污水處理正常運(yùn)行的困難。雖然有些水處理企業(yè)，也投入一些污泥機(jī)械脫水設(shè)備，但是由于技術(shù)落后，出泥干度低，總是不盡人意?！秶?guó)務(wù)院關(guān)于發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)的若干意見(jiàn)》已把污泥減量化、資源化利用，作為發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)的重點(diǎn)環(huán)節(jié)之一。推行城市污泥的無(wú)害化、減量化、資源化利用已經(jīng)成為行業(yè)專家、公眾共同關(guān)注的焦點(diǎn)，進(jìn)入“十二五”之后已經(jīng)成為地方政府的施政目標(biāo)。因此污泥處理處置，已經(jīng)成為污水處理、環(huán)境整治過(guò)程中的新課題，成為發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)，建設(shè)和諧社會(huì)的新任務(wù)。
眾所周知，國(guó)內(nèi)外常用的城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處理處置的主要方式有土地利用、填埋、建筑材料利用和焚燒等。從污水處理廠排出來(lái)的污泥一般是由松散的物質(zhì)組成，含水率較高（95%～99%），污泥容積可達(dá)其所含固體容積的數(shù)十倍。污泥的體積非常龐大，性質(zhì)很不穩(wěn)定，極易腐化，不利于運(yùn)輸和處置，故需及時(shí) 行減容化和穩(wěn)定化的處理。首先是污泥濃縮，其目的是為了減少污泥的體積，其次是污泥穩(wěn)定和無(wú)害化，然后是污泥脫水。其中污泥濃縮和脫水是溝通過(guò)物理方法提高污泥中的固體含量，達(dá)到污泥減容的目的。污泥經(jīng)過(guò)濃縮處理后其含水率為94%～96%左右，但仍為流動(dòng)狀態(tài)，需進(jìn)一步經(jīng)過(guò)脫水處理，提高泥餅的含固率，以減少污泥堆置的占地面積。
2 污泥脫水設(shè)備介紹
一般大中型污水處理廠均采用機(jī)械脫水。脫水機(jī)的種類很多，按脫水原理可分為真空過(guò)濾脫水、壓濾脫水及離心脫水三大類。下面就國(guó)內(nèi)污水處理廠經(jīng)常選用的壓濾機(jī)（包括帶式壓濾機(jī)和板框式壓濾機(jī)）和離心式脫水機(jī)的工作原理、設(shè)備選型時(shí)需重點(diǎn)考慮的問(wèn)題及維護(hù)運(yùn)行成本等作一介紹。
2.1 帶式壓濾脫水機(jī)
帶式壓濾脫水機(jī)是由上下兩條張緊的濾帶夾帶著污泥層，從一連串有規(guī)律排列的輥壓筒中呈S形經(jīng)過(guò)，依靠濾帶本身的張力形成對(duì)污泥層的壓榨和剪切力，把污泥層中的毛細(xì)水?dāng)D壓出來(lái)，獲得含固量較高的泥餅，從而實(shí)現(xiàn)污泥脫水。
一般帶式壓濾脫水機(jī)由濾帶、輥壓筒、濾帶張緊系統(tǒng)、濾帶調(diào)偏系統(tǒng)、濾帶沖洗系統(tǒng)和濾帶驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)構(gòu)成。在設(shè)備選型時(shí)，應(yīng)從以下幾個(gè)方面加以考慮：
（1）濾帶。要求其具有較高的抗拉強(qiáng)度、耐曲折、耐酸堿、耐溫度變化等特點(diǎn)，同時(shí)還應(yīng)考慮污泥的具體性質(zhì)，選擇適合的編織紋理，使濾帶具有良好的透氣性能及對(duì)污泥顆粒的攔截性能。
（2）輥壓筒的調(diào)偏系統(tǒng)。一般通過(guò)氣動(dòng)裝置完成。
（3）濾帶的張緊系統(tǒng)。一般也由氣動(dòng)系統(tǒng)來(lái)控制。濾帶張力一般控制在0.3～0.7MPa，常用值為0.5MPa。
（4）帶速控制。不同性質(zhì)的污泥對(duì)帶速的要求各不相同，即對(duì)任何一種特定的污泥都存在一個(gè)較佳的帶速控制范圍，在該范圍內(nèi)，脫水系統(tǒng)既能保證一定的處理能力，又能得到高質(zhì)量的泥餅。
帶式壓濾脫水機(jī)受污泥負(fù)荷波動(dòng)的影響小，還具有出泥含水率較低且工作穩(wěn)定能耗少、管理控制相對(duì)簡(jiǎn)單、對(duì)運(yùn)轉(zhuǎn)人員的素質(zhì)要求不高等特點(diǎn)。同時(shí)，由于帶式壓濾脫水機(jī)進(jìn)入國(guó)內(nèi)較早，已有相當(dāng)數(shù)量的廠家可以生產(chǎn)這種設(shè)備。在做污水處理工程建設(shè)決策時(shí)，可以選用帶式壓濾機(jī)以降低工程投資。目前，國(guó)內(nèi)新建的污水處理廠大多采用帶式壓濾脫水機(jī)，例如北京高碑店污水處理廠一期工程五臺(tái)脫水機(jī)全部是帶式壓濾脫水機(jī)，自投入運(yùn)行以來(lái)情況良好，所以在二期設(shè)備選型時(shí)仍然選用了這種機(jī)型。
2.2 離心式脫水機(jī)
離心脫水機(jī)主要由轉(zhuǎn)鼓和帶空心轉(zhuǎn)軸的螺旋輸送器組成，污泥由空心轉(zhuǎn)軸送入轉(zhuǎn)鼓后，在高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力作用下，立即被甩入轉(zhuǎn)鼓腔內(nèi)。污泥顆粒比重較大，因而產(chǎn)生的離心力也較大，被甩貼在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁上，形成固體層；水密度小，離心力也小，只在固體層內(nèi)側(cè)產(chǎn)生液體層。固體層的污泥在螺旋輸送器的緩慢推動(dòng)下，被輸送到轉(zhuǎn)鼓的錐端，經(jīng)轉(zhuǎn)鼓周圍的出口連續(xù)排出，液體則由堰口溢流排至轉(zhuǎn)鼓外，匯集后排出脫水機(jī)。
離心脫水機(jī)關(guān)鍵的部件就是轉(zhuǎn)鼓，轉(zhuǎn)鼓的直徑越大，脫水處理能力就越大，但制造及運(yùn)行成本都相當(dāng)高，很不經(jīng)濟(jì)。轉(zhuǎn)鼓的長(zhǎng)度越長(zhǎng)，污泥的含固率就越高，但轉(zhuǎn)鼓過(guò)長(zhǎng)會(huì)使性價(jià)比下降。使用過(guò)程中，轉(zhuǎn)鼓的轉(zhuǎn)速是一個(gè)重要的控制參數(shù)，控制轉(zhuǎn)鼓的轉(zhuǎn)速，使其既能獲得較高的含固率又能降低能耗，是離心脫水機(jī)運(yùn)行好壞的關(guān)鍵。目前，多采用低速離心脫水機(jī)。在對(duì)離心式脫水機(jī)進(jìn)行選型時(shí)，因轉(zhuǎn)輪或螺旋的外緣極易磨損，對(duì)其材質(zhì)要有特殊要求。新型離心脫水機(jī)螺旋外緣大多做成裝配塊，以便更換。裝配塊的材質(zhì)一般為碳化鎢，價(jià)格昂貴。
離心脫水機(jī)具有噪音大、能耗高、處理能力低等缺點(diǎn)。國(guó)內(nèi)只有上海、浙江等為數(shù)不多的幾個(gè)廠家可以生產(chǎn)小型離心脫水機(jī)，如果選擇大型離心脫水機(jī)，就只能依靠進(jìn)口，會(huì)增加工程投資，同時(shí)，離心脫水機(jī)受污泥負(fù)荷的波動(dòng)影響較大，對(duì)運(yùn)行人員的素質(zhì)要求較高，因此一般污水處理廠均不采用離心脫水機(jī)工藝。但近幾年，隨著科技進(jìn)步，離心式脫水機(jī)的脫水技術(shù)在國(guó)外有了長(zhǎng)足發(fā)展，例如瑞典Alfa Laval公司生產(chǎn)的螺旋離心式脫水機(jī)，其泥餅含固率可達(dá)30%以上，而且操作是在全封閉的環(huán)境中進(jìn)行，脫水機(jī)周圍沒(méi)有任何污泥及污水存在，也沒(méi)有惡臭氣味，可以大大改善運(yùn)行人員的工作環(huán)境，因而受到業(yè)界人士的青睞。
2.3 板框式壓濾脫水機(jī)
板框式壓濾機(jī)是通過(guò)板框的擠壓，使污泥內(nèi)的水通過(guò)濾布排出，達(dá)到脫水目的。它主要由凹入式濾板、框架、自動(dòng)-氣動(dòng)閉合系統(tǒng)、側(cè)板懸掛系統(tǒng)、濾板震動(dòng)系統(tǒng)、空氣壓縮裝置、濾布高壓沖洗裝置及機(jī)身-側(cè)光電保護(hù)裝置等構(gòu)成。設(shè)備選型時(shí)，應(yīng)考慮以下幾個(gè)方面：
（1）對(duì)泥餅含固率的要求。一般板框式壓濾機(jī)與其他類型脫水機(jī)相比，泥餅含固率高達(dá)35%，如果從減少污泥堆置占地因素考慮，板框式壓濾機(jī)應(yīng)該是首選方案。
（2）框架的材質(zhì)。
（3）濾板及濾布的材質(zhì)。要求耐腐蝕，濾布要具有一定的抗拉強(qiáng)度。
（4）濾板的移動(dòng)方式。要求可以通過(guò)液壓—?dú)鈩?dòng)裝置全自動(dòng)或半自動(dòng)完成，以減輕操作人員勞動(dòng)強(qiáng)度。
（5）濾布振蕩裝置，以使濾餅易于脫落。
與其他類型的脫水機(jī)相比，板框式壓濾機(jī)的缺點(diǎn)是占地面積較大。同時(shí)，由于板框式壓濾機(jī)為間斷式運(yùn)行，效率低，操作間環(huán)境較差，有二次污染，國(guó)內(nèi)大型污水處理廠已很少采用。但近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外環(huán)保設(shè)備生產(chǎn)廠家在該機(jī)型上進(jìn)行了大量開(kāi)發(fā)研制工作，使其適應(yīng)了現(xiàn)代化污水處理廠的要求，如通過(guò)PLC系統(tǒng)控制就可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)全自動(dòng)方式運(yùn)行，其壓濾、濾板的移動(dòng)、濾布的振蕩、壓縮空氣的提供、濾布沖洗、進(jìn)料等操作全部可通過(guò)PLC遠(yuǎn)程控制來(lái)完成，大大減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。
由此可見(jiàn)，根據(jù)不同類型脫水機(jī)性能的比較分析可以看出，不同的污水處理廠在進(jìn)行污泥脫水方案選擇時(shí)，應(yīng)從污泥特性、運(yùn)行狀況、人員素質(zhì)、對(duì)泥餅的要求以及資金、成本等幾個(gè)方面綜合考慮，才能做出相對(duì)合理的選擇。
不同型式脫水機(jī)幾種性能的比較：
項(xiàng)目 | 帶式壓濾機(jī) | 離心式脫水機(jī) | 板框式壓濾機(jī) |
泥餅含固率 | 低（20%～25%） | 中（20%～30%） | 高（30%～40%） |
絮凝劑投加量 | 較低 | 較高 | 一般 |
受污泥負(fù)荷波動(dòng)的影響 | 小 | 大 | 小 |
基礎(chǔ)占地面積 | 一般 | 較少 | 較大 |
維護(hù)量 | 一般 | 較少 | 較大 |
對(duì)運(yùn)行人員的素質(zhì)要求 | 一般 | 較高 | 一般 |
析出液性質(zhì) | 渾濁 | 較混，不能直排 | 清澈 |
運(yùn)行電耗 | 低 | 高 | 中 |
不同型式脫水機(jī)脫水方法的比較：
方法 | 優(yōu)點(diǎn) | 缺點(diǎn) | 適用范圍 |
板框壓濾機(jī)： 間歇脫水，液壓過(guò)濾 | 濾餅含固率高；固體回收率高；藥品消耗少，濾液清澈 | 間歇操作，過(guò)濾能力較低；基建設(shè)備投資大 | 其他脫水設(shè)備不適用的場(chǎng)合；需要減少運(yùn)輸、干燥或焚燒費(fèi)用；降低填埋用地的場(chǎng)合 |
帶式壓濾機(jī)： 連續(xù)脫水，機(jī)械擠壓 | 機(jī)器制造容易，附屬設(shè)備少，投資、能耗較低；連續(xù)操作，管理簡(jiǎn)便，脫水能力大 | 聚合物價(jià)格貴，運(yùn)行費(fèi)用高；脫水效率不及板框壓濾機(jī) | 特別適合于無(wú)機(jī)性污泥的脫水；不適用于有機(jī)粘性污泥脫水 |
離心機(jī)： 連續(xù)脫水，離心力作用 | 基建投資少，占地少；設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊；處理能力大且效果好；自動(dòng)化程度高，操作簡(jiǎn)便、衛(wèi)生 | 國(guó)內(nèi)目前多采用進(jìn)口離心機(jī)，價(jià)格昂貴；電力消耗大；污泥中含有砂礫，易磨損設(shè)備；噪聲較大 | 不適于密度差很小或液相密度大于固相密度的污泥脫水 |
