板框厢式隔膜压滤机
引言
近年来，随着国家对水污染问题重视程度的日 益提高，我国污水处理工程建设进入快速发展阶段。伴随污水处理能力的提高，污泥产量逐年攀升， 对污泥的妥善处理也备受关注。近期国家相关部门 出台 CJ/T 249—2007《城镇污水处理厂污泥处置混合填埋泥质》，要求混合填埋污泥含水率≤ 60%。而如今使用最广泛的带式脱水机和离心脱水机泥饼 含水率下限一般只能达到 78% 左右 ，为此，对处置方式为混合填埋的污泥，需采取深度脱水工艺。
国内外的工程实践表明，若先使用化学药剂对污泥进行调理，再通过板框压滤机压滤，泥饼含水率的下限可达 60% 以下 [2-3]。本文结合佛山市容桂第二污水厂工程的建设实践，介绍其污泥深度脱水工艺设计方案，并对常规的污泥调理设计方法进行优化。
容桂第二污水厂总体方案概述
佛山市容桂第二污水处理厂位于眉蕉河南岸东侧、桂洲水道与眉蕉河交界处的华天路安乐阆苑东南两侧，总用地面积约 5.08 hm2，服务范围为眉蕉河与碧桂路交接连结线以东区域，面积 24.44 km2，总规模为 12 万 m3/d，近期一阶段（2012 年）建设规模为3万 m3/d。设计进、出水水质见表 1。
| 名 称 | BOD5 | CODCr | SS | +NH4 -N | TN | TP |
| 进水 /mg·L-1 | 150 | 300 | 200 | 30 | 40 | 4 |
| 出水 /mg·L-1 | 20 | 40 | 20 | 8（10） | 20 | 1.0 |
| 处理程度 /% | 86.7 | 86.7 | 90 | 73.3（66.7） | 50 | 75.0 |
污泥深度脱水工艺设计
为缩短压滤机进泥时间，增大处理能力并降低能耗，一般要求压滤机进泥含水率在 98% 以下，而污水厂剩余污泥含水率多在 99.2% 左右。为此，在进行压滤之前，一般先进行污泥浓缩、调理，将 污泥含水率从 99.2% 浓缩至 98%~97%，通过物理、化学或生物方法改善污泥的脱水性能。
调理剂的选择及投加量
污泥在进行机械脱水之前，为改善脱水性能，一般需进行化学调理、物理调理和生物调理， 而鉴于化学调理操作简单、成本较低、效果稳定， 应用最为广泛。总的来说， 两两组合的调理剂对污泥脱水性能的改善效果要优于单一调理 剂，而通过对 CTS（壳聚糖）+PAM、FeCl3+CTS、FeCl3+PAM、FeCl3+CaO 这 4 组调理剂对比实验发现，FeCl3+CaO 组合脱水效果最好，且成本也最低 。
本项目即采用 FeCl3+CaO 作为污泥调理剂， FeCl3 投 加 量 按 3%~5%[g FeCl3/（g 干 污 泥 ）]， CaO 投加量按 20%~30%[g CaO/（g 干污泥）]。
压滤机选型
本项目选用全自动厢式隔膜压滤机 2 台，1 用1 备，单台过滤面积 150 m2。经药剂调理后，干污泥量增加 20%~30%，本项目按最大投药量计算干泥量约 4.68 t/d，单台压滤机工作时间按 16 h 计，压滤机压滤周期一般≤ 4 h，则每天运行 4 个周期，每周期处理干泥量约 1.17 t，对应压滤机出泥含水率 60%，泥量约 2.66 m3（泥饼密度按 1.1 kg/L 计），压滤机隔膜在压榨前后腔室体积之比取 1.6（一般为 1.3~2.0），压滤机隔膜腔室的间隙取 30 mm（一般为 30 ～ 40 mm），则理论计算的总过滤面积约 142 m2，设计取过滤面积 150 m2。
污泥浓缩调理设计
常规污泥浓缩调理设计方案
常规的污泥浓缩调理工艺一般将浓缩和调理分 开，分别设置污泥浓缩池（也有采用机械浓缩方法） 和污泥调理池，污泥浓缩池连续进泥。
1）污泥浓缩设计。进泥含水率 99.2%，污泥量为 450 m3/d。设 2 座污泥浓缩池，单座直径 7.0 m，有效水深 4 m，污泥负荷 46.8 kg/(m2·d)，水力停留时间 16.4 h。
2）污泥调理设计。进泥含水率 97 ～ 98%， 设 2 座污泥调理池， 交替使用， 单座尺寸 B×L = 4 m×4 m，最大有效水深 4 m。每座调理池一周期调理的干泥量与压滤机一周期处理量一致。本项目压滤机一周期处理干泥量 1.17 t，对应含水率97% ～ 98%，湿污泥量为 39 ～ 58.5 m3，调理池有效容积 64 m3，满足要求。
常规设计存在的不足
1）污泥浓缩池浓缩时间长，对采取生化除磷工艺的污水厂，存在厌氧释磷，需对上清液再进行处理。
2）池体数量多，占地面积大、土建费用高。
优化设计方案
考虑到常规设计存在的不足，本项目设计时结合污水厂业主单位的运行习惯和经验，将浓缩池和调理池合并，污泥预处理方式由常规的不同池先浓缩后调理，改为同步或同池浓缩调理，即先将99.2% 的剩余污泥注入浓缩调理池，灌满后静止沉淀，完成泥水分离后，通过池体上设置在不同深度上的排水阀门排除上清液，然后加入调理药剂进行调理，完成后进入板框压滤机压滤。
本项目浓缩调理池共设 2 座，单座尺寸宽 × 长 =5.5 m×5.5 m，最大有效水深 4 m，在池深方向每个 1 m 设置放水阀。浓缩调理池运行方式如下。
1）将 99.2% 的剩余污泥注入浓缩 / 调理池（约60 min）。浓缩调理池有效池容 121 m3，干污泥量约 0.97 m3，加药调理后泥量 1.17~1.26 m3，与单台压滤机一周期处理泥量匹配。
2）灌满后静止沉淀（约 20 min 以内）。根据佛山当地其他污水厂的运行经验，CASS 池排除的剩余污泥静沉后，一般在 20 min 以内即可完成泥水分离，有时时间会更短。
3）排上清液（时间≤ 40 min）。泥水分离后，通过池体上设置在不同深度上的排水阀门排除上清液，根据运行经验，排水量可达到 1/2 ～ 2/3 池容。排除上清液后，池中的污泥含水率已达到98.4%~97.6%。
4）加药调理（时间≤ 60 min）。上清液排除后，加入化学药剂，搅拌调理。
5）出泥（时间≤ 60 min）。该过程属于压滤周期里的进泥过程，污泥调理后，先通过低压大流量污泥泵打入压滤机，再通过高压低流量污泥泵进行保压，进泥时间控制在 60 min 以内。通过调整运行方案，可实现污泥浓缩调理同池进行，整个周期可以控制在 4 h 以内（含排泥进压滤机的时间），与压滤机的压滤周期 4 h 匹配。
经济技术比较
在运行管理方面，与常规设计相比，优化后的设计方案需要增加上清液排放这一程序，运行管理的工作量稍有增加。但少了污泥浓缩池刮泥机及污泥浓缩池至调理池之间的污泥泵，设备维护量和维护费用大大减少。在工程投资方面，优化后的设计方案虽然污泥调理池尺寸稍有增加，但减少 2 座污泥浓缩池，经初步测算，污泥调理段的工程费用可节省 50% 左右。在工程占地方面，污泥调理段的占地面积可节省 55% 以上。
结语
污泥深度脱水前一般需要对污泥进行浓缩和药剂调理，常规的设计方法是将污泥浓缩和污泥调理设在 2 个不同的池子进行，浓缩池按设计规范采用较长的停留时间，不仅有释磷风险，而且占地和工程投资均较大。本项目在设计过程中通过调研和分析污水厂业主单位的运营习惯和经验，将浓缩和调理合到一个池子进行，通过调整运行方案来实现污泥调质，不仅满足运营单位的需求，又有效地节约占地和工程投资。本项目的设计方法也是对“运行引导设计”这一理念的有益尝试，实践证明工程效益明显。
