引言

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），污泥中含有大量有毒、有害物質(zhì)，若處置不當(dāng)，將帶來嚴(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／Ｔ２４９—２００７）中對填埋污泥含水率的基本要求———污泥含水率需不大于６０％。

目前常用的帶式壓濾機、離心脫水機等一般只能保證出泥含水率在７８％左右。隔膜式板框壓濾機具有出泥含固率高、可靠性強等優(yōu)點，配合化學(xué)調(diào)理，能將脫水污泥含水率保持在６０％以下。

１隔膜式板框壓濾機工作原理及結(jié)構(gòu)

隔膜式板框壓濾機在進(jìn)泥后，利用隔膜壓榨泵往壓濾機隔膜板中注入高壓水，利用隔膜張力對污泥進(jìn)行強力擠壓脫水。濾液透過濾布排出，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壓濾機結(jié)構(gòu)如圖１所示。

２隔膜式板框壓濾機應(yīng)用關(guān)鍵參數(shù)

２.１進(jìn)泥含水率

進(jìn)入隔膜式板框壓濾機的污泥含水率不宜過高，因過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)定時間內(nèi)完成進(jìn)料，還需增加污泥螺桿泵的流量，勢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

隔膜式板框壓濾機單次處理的固體污泥量是基本保持恒定的，因為板框壓濾機的濾室容積是一個恒定值，以某型號過濾面積為８００ｍ２的壓濾機為例，其濾室容積為１４ｍ３。在一次進(jìn)料過程中，實際固體污泥量允許范圍為設(shè)計固體污泥量的８５％～1００％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)計值，隔膜板間空間變大，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

隔膜式板框壓濾機隔膜板一般是由ＴＰＥ彈性體＋無堿玻纖＋增強聚丙烯等材料合成，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＋隔膜式板框壓濾機組合處理工藝，總處理規(guī)模為２００ｔ／ｄ（按含水率８０％計），見圖２。

共設(shè)置４臺隔膜式板框壓濾機，３用１備（互為備用）。１臺進(jìn)料、另１臺壓榨、第３臺卸泥，彼此交替進(jìn)行。考慮機器故障、設(shè)備維護(hù)等情況，１臺機器預(yù)備，同時，考慮遠(yuǎn)期發(fā)展規(guī)劃，預(yù)留１臺壓濾機機位。設(shè)計選用有效過濾面積為８００ｍ２的隔膜式板框壓濾機，具體設(shè)計參數(shù)見表１。隔膜式板框壓濾機主要配套設(shè)備情況見表２。

表１隔膜式板框壓濾機（單臺）設(shè)計參數(shù)

項目	規(guī)格	項目	規(guī)格
過濾面積／ｍ２	８００	進(jìn)料壓力／ＭＰａ	１．２
濾室容積／ｍ３	≥１４	壓榨壓力／ＭＰａ	２．０
濾板數(shù)量／片	５６	反洗壓力／ＭＰａ	８．０
濾板尺寸／ｍｍ	２０００×２０００×８５	反吹壓力／ＭＰａ	１．０

表２隔膜式板框壓濾機主要配套設(shè)備

項目	主要參數(shù)	數(shù)量	備注
低壓進(jìn)料泵	流量１８０ｍ３／ｈ，揚程６０ｍ，功率４５ｋＷ 流量４０ｍ３／ｈ，揚程１２０ｍ，功率３０ｋＷ 流量２０ｍ３／ｈ，揚程２００ｍ，功率１８．５ｋＷ 流量２１５Ｌ／ｍｉｎ，揚程８００ｍ，功率４５ｋＷ 容積１３ｍ３容積９ｍ３ 流量１１．５ｍ３／ｈ，壓力１．０ＭＰａ，功率７５ｋＷ 流量１１．５ｍ３／ｈ，壓力１．０ＭＰａ，功率３．７ｋＷ 容積１２．５ｍ３	４臺	變頻控制
高壓進(jìn)料泵		４臺	變頻控制
隔膜壓榨泵		４臺	變頻控制
水洗泵		２臺	１用１備
壓榨水箱		１個
清洗水箱		１個
空壓機		２臺	１用１備
冷干機		２臺	１用１備
反吹氣罐		１個

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臺壓濾機使用的量（共１１０ｍ３污泥，相當(dāng)于４ｔ絕干污泥）。

污泥調(diào)理是污泥進(jìn)入隔膜式板框壓濾機前很重要的一步。通過對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)計投加３種藥劑，分別為：無機絮凝劑———聚氯化鋁（ＰＡＣ）、有機絮凝劑———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）。化學(xué)藥劑可在調(diào)理池進(jìn)泥的同時或者進(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，攪拌時間約３０ｍｉｎ。經(jīng)充分調(diào)理的污泥不宜放置過長時間，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壓濾機中進(jìn)行壓榨脫水處理。

３.２板框壓濾脫水

隔膜式板框壓濾機的工作流程主要分為５個步驟：進(jìn)料過濾—反吹—隔膜壓榨—拉板卸料—水洗（見圖３）。其中，水洗步驟不是每個流程都運行，而是根據(jù)壓濾機實際工作情況決定。一般情況下，壓濾機正常工作７～１５ｄ后進(jìn)行１次水洗。

３.２.１ 進(jìn)料過濾

物料進(jìn)入板框壓濾機，進(jìn)料壓力使濾 液 穿 過 濾布，固體被濾布截留形成濾餅。隨著過濾的進(jìn)行，過濾壓力持續(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１．２ ＭＰａ），并長時間保持不變。因進(jìn)料污泥含水率有差異，進(jìn)料時間一般控制在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，同時防止中心管堵塞；第２次，壓榨完成后，運行壓縮空氣系統(tǒng)，對壓濾機中心進(jìn)泥管中的殘留污泥及膜腔內(nèi)的濾液進(jìn)行反吹洗，反吹污泥通過壓濾機一端設(shè)置 的 ＤＮ１００ 反 吹 污 泥 管 回 流 至 調(diào) 理 池 中。兩次空氣反吹的過程均只需要５～１０ｓ即可完成。值得注意的是：因反吹的瞬時風(fēng)壓較大，且時間較短，條件允許的情況下反吹污泥管可各自單獨接入污泥調(diào)理池中，這樣能有效避免某臺壓濾機反吹時影響其他壓濾機正常工作。

３.２.３ 隔膜壓榨

關(guān) 閉 進(jìn) 料 氣 動 球 閥，向 隔 膜 板 內(nèi) 注 入 高 壓水，最 高 水 壓 ２ ＭＰａ，一 般 保 持 在 １．５～１．８ＭＰａ。利用隔膜張力對污泥進(jìn)行強力擠 壓脫水，一 般 隔 膜 壓 榨 時 間 保 持 在１．５ｈ左 右。壓 榨 水 通過 管 道 回 流 至 壓 榨 水 箱，壓 榨 濾 液 水 透 過 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，限位開關(guān)感應(yīng)到濾板側(cè)面的感應(yīng)件，傳送信號至 ＰＬＣ，氣缸擊打部分前移，至濾板正上方時停止，振打氣缸下移，氣缸端部的振打頭迅速擊打濾布支撐機構(gòu)的頂端并快速回收上移，從而快速壓縮、放開濾布撐持機構(gòu)的壓縮彈簧，使濾布在支撐機構(gòu)的帶動下產(chǎn)生振動，輔助卸下濾餅，整個卸泥過程維持在１.５ｈ左右。

３.２.５ 水洗

壓濾機在運行一段時間后，濾布會被堵塞，影響過濾效果。正常 情 況 下，壓 濾 機 每 工 作７～１５ｄ需要進(jìn)行１次水洗，由水洗泵供給水源。每臺壓 濾 機單次清洗周期為２０～３０ｍｉｎ，此過程由設(shè)備自帶的高壓水洗架完成，水洗過程全部自動控制。

４ 運行費用分析

項目投產(chǎn)初運行期間，調(diào)理每臺壓濾機的泥量（相當(dāng)于絕干污泥４ｔ的量，折算成污水量約為２萬 ｍ３）需投加１０％ ＰＡＣ溶液１．２ｍ３、ＰＡＭ２２ｋｇ、ＣａＯ２００ｋｇ。通過對藥劑費、電耗、運輸費 用 的 分 析，得 出 每ｔ污 泥 深 度 脫 水處理成本，如表３所示。

項目	技術(shù)指標(biāo)
脫水后泥餅含水率／％	６０
電耗／元／ｔ	２１．０５
藥耗／元／ｔ	６８．５０
運輸費用／元／ｔ	２１．３０
合計／元／ｔ	１１０．８５

若以污水處理量計算運行成本，則處理每ｍ３污水需要耗費１１０.８５×１‰（污水產(chǎn)泥分?jǐn)?shù)）＝０.１１１（元）。運行成本略高于傳統(tǒng)的帶式脫水機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行成本０.１０８元／ｍ３［１］、０.１３５元／ｍ３［３］比較，運行成本處在比較合理的范圍內(nèi)。

５結(jié)語

通過隔膜式板框壓濾機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／Ｔ２４９—２００７）中對污泥含水率的基本要求，提高了污泥處理效果。

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作者：高澤宇教授， 朱向東教授， 尹新正教授

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