板框厢式隔膜压滤机
引言
城市用水量也不断增加。但由于环境受到污染，国内可用于饮用水的原水日益减少，许多城市已采取各种方式引水，以解决水源短缺问题，原水成本也越来越高，水厂生产废水的回收与处理逐渐也被提上了日程。随着人类对环境意识的增强和国家一系列水资源保护的法律法规的实施，近２０年来，自来水厂的各种污泥处理设施相继投入生产运行，效果不一，成本各异。造成这种情况的原因是：自来水厂的生产不同于污水处理厂，形成原水浊度的浊质多样，可以是无机的泥沙，也可以是有机的藻类、细菌等；且同一水源在一年中浊度与浊质也会随季节的不同差异很大；除此之外，各地区自来水厂所用的净水药剂品种也是多种多样，生产废水的处理工艺也各不相同。而在自来水厂污水处理工艺系统的各个处理单元中，污泥脱水工艺非常重要。
项目
水厂一期工程６万ｔ／ｄ水厂已于２００６年竣工投产使用。现供水能力可达６万ｔ／ｄ以上，供水面积达２１０ｋｍ２，受益人口为１１.５万人。水厂净水工艺采用：反应—混凝—沉淀—过滤—消毒的常规工艺。由于水厂原水来自水库，水质较好，基本上常年保持在地表水Ⅱ类水标准内。水厂产生的污泥主要由从原水中去除的有机物、无机物、重金属元素等杂质及水处理过程中投加的混凝剂组成。水厂建成后一直采用ＰＡＣ作为混凝剂，原水浊度比较低，污泥成分中金属氢氧化物的成分很高，污泥脱水性能相对较差。
污泥脱水处理方式自来水厂的污泥处理脱水常见的方式有四种：真空过滤机、离心脱水机、带式压滤机、板框压滤机。
这四种脱水方式各有优缺点，这四种脱水方式的比较。
真空过滤机
优点：１.可连续运行；２.设备故障率低；３.辅助设备少；４.资金投入较少；
缺点：１.进泥浓度要求高（３％～５％）；２.耗电量较大；３.工作环境差，４.出泥含水率较高。
离心机
优点：１.占地面积小；２.能够全自动连续运转；３.新型离心机适用于各种污泥脱水；４.污泥在封闭系统中处理，脱水卫生条件好
缺点：１.设备高速运转，容易磨损，维护费用较高；２.噪音较高，电耗也较大；３.价格昂贵。
带式压滤机
优点：１.可连续运行；２.电耗较小；３.脱水效果较好；
缺点：１.跑泥严重；２.卫生条件较差；３.对污泥调质要求较高；４.滤布清洗比较困难，易磨损。
板框压滤机
优点：１.能适应各种污泥脱水；２.脱水效果好，泥饼含固率高；３.结构简单，价格便宜，生产能力弹性大；
缺点：１.只能间隙运行；２.卫生条件较差；３.实现自动化运行较困难；４.设备复杂，电耗高。
该水厂原水浊度最低为３.０ＮＴＵ，最高为９１.６ＮＴＵ，全年平均值为１７.５ＮＴＵ；２０１４年最低为２.７ＮＴＵ，最高为６３.７ＮＴＵ，全年平均值为１４.６ＮＴＵ。从原水水质特点和经济性上考虑，对于利用相似水质作为原水的自来水厂，可考虑采用膜片式板框压滤机进行污泥的脱水处理。本文对该水厂污泥系统运行近九年来的实际情况做了简单介绍。水厂采用两台由台湾设备厂商生产的１０００ｍｍ×１０００ｍｍ的全自动板框式隔膜压滤机进行污泥脱水。滤框用增强聚丙烯滤板，该材质强度高、重量轻、耐腐蚀、耐酸碱、无毒无味。采用液压压紧，并用电接点压力表自动保压，确保形成滤饼的最佳条件，进行加压过滤。操作简单、维修方便，并配有多种安全装置，确保了操作人员安全。自调试运行以来，效果良好。污泥脱水主机及其配套装备的机械性能及工艺性能均达到并超过预期的要求。污泥处理设备的主要技术参数如下。
单台过滤面积：４８块×１.８ｍ２／块＝８６.４ｍ２；
单台单个工作批次所处理的含泥水量约为１２.２ｍ３；
单台单个工作批次产泥量：４８×０.０１２ｍｍ（泥饼厚度为１２ｍｍ）×０.９５ｍ２（滤板有效面积为０.９７５ｍ×０.９７５ｍ＝０.９５ｍ２）＝０.５１９８ｍ３（７８％含水率污泥）；
单台日最大产泥量：０.５１９８×５批次＝２.５９９ｍ３；
污泥进料压力为０.４～０.６ＭＰａ；
污泥进料含固率为０.５％～１.５％；
脱水泥饼含固率可达２０％～２５％；
污泥进料泵为气动隔膜泵；
脱水机进料时间为１２０～１５０ｍｉｎ，每个批次操作时间为２１０ｍｉｎ；污泥出泥：皮带输送机；
单台单个批次耗电量为３６ｋＷ·ｈ，每公斤干泥电耗为０.２７４ｋＷ·ｈ。
该污泥处理系统实际运行中其他水质数据如下。每天处理排泥水量和滤池反冲洗废水量分别为４１５ｍ３和６００ｍ３，所对应的浊度分别为１９６７ＮＴＵ和１６７ＮＴＵ。浓缩池进出水平均含泥量分别为３０８６ｍｇ／Ｌ和１０７７３ｍｇ／Ｌ，浓缩池出水加ＰＡＭ后进入调理池，然后由气动隔膜泵进料到压滤机。压滤机滤后液含泥量为５４９ｍｇ／Ｌ，通过管道自流到回用水池收集池。该６万ｔ／ｄ水厂污泥处理系统的面积约为２７５０ｍ２，即每１万ｍ３／ｄ供水为排泥水处理需土地面积约４６０ｍ２。水厂污泥处理系统（包括回用水池、浓缩池、调理池、脱水机房、压滤机等设备）的总投资为６９４万元，每１万ｍ３／ｄ供水为排泥水处理所需投资为１１５.７万元。经统计，在日常运行中，由于采用该脱泥处理系统，每ｔ水增加成本约０.０２６元。
影响使用板框式污泥脱水的因素分析
（１）污泥性质以水库水为原水的自来水厂，水中的杂质基本由无机的泥砂和有机的藻类、细菌等组成，原水浊度较低，水中含杂质少，水厂运行过程中形成的污泥很大一部分是在水处理过程中所投加的各种药剂中的混凝剂和助凝剂，混凝剂和助凝剂最终形成的污泥密度一般略大于水的密度，水厂排出的污泥是由原水中的杂质和水处理过程中所投加的各种混凝剂和助凝剂药剂共同形成的，密度很难测定，一般要通过进行污泥沉降试验确定污泥沉降性能。由于同一水源在一年中会因季节不同原水中的杂质有很大的变化；一年中所投加的药剂品种也会有相应的调整，污泥性质在一年中变化很大。所以，“沉降试验”周期至少要进行一年。以确定最不利于污泥脱水的污泥性质和时间段，藉此进行脱水工程中絮凝剂的选择。
（２）泥水的温度泥水的温度影响沉淀速度。泥水在不同温度下黏度不同，０℃水的动力黏度为１８２.５×１０６ｋｇ·ｓ／ｍ２，３０℃水的动力黏度为８１.３×１０６ｋｇ·ｓ／ｍ２，两者相差２.２４倍。若其他条件不变，冬季与夏季相比分离效果相差很大。
（３）污泥颗粒直径污泥颗粒直径影响沉淀速度，不论是在层流条件下，还是在过渡流或湍流条件下，颗粒直径都直接影响沉淀速度，但在生产实际中无法测定具体的颗粒直径，不管是单个颗粒直径还是平均颗粒直径。在生产过程中应尽量追求形成较大的污泥颗粒，并且在污泥处理过程中尽量不打碎已形成的污泥颗粒，以求获得较好的分离条件。
（４）对泥浆的预处理水厂的污泥处理，在泥浆进入板框式脱水机前一般都要加入有机絮凝剂以得到较好的分离效果。投加的有机絮凝剂有多种，经常使用的是聚丙烯酰胺及其衍生物分为非离子型（中性）、阴离子型、阳离子型三类。非离子型中有聚丙烯酰胺、聚氧化乙酰等；阴离子型中有丙烯酰胺共聚物、聚丙烯酸等；阳离子型中有聚胺、丙烯酰胺共聚物等。合成聚合物价格较高，经验用量为０.１～０.１５ｍｇ／Ｌ。由于阳离子型絮凝剂的分子量在三者中较低，且价格较高，一般多使用阴离子型和非离子型有机絮凝剂，当然选择适合污泥性质的絮凝剂对提高污泥脱水效果非常重要。
结论
（１）自来水厂若采用板框式脱水机进行脱泥处理，事先应进行一些对污泥和设备的测试工作。
（２）根据近九年来的实际使用情况总结，使用板框式压滤机总投资省、脱泥效果好、操作简单，能适应各种浓度的污泥，出泥含水率符合清运的要求，污泥处理能力的弹性较大。
（３）目前急需解决的问题，一是研究泥饼快速干净排出的方法；二是寻求透水性好、寿命长的滤布品种；三是探讨简便可靠的滤布自动冲洗方法。
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