板框压滤机脱水工艺对排泥水处理

引言

近年来，由于不合理的生产及生活方式的影响，长江流域带成为我国水环境问题最为突出的地区之一。多年的环境监测数据显示，长江经济带面积虽只占全国的21%，但废水的排放总量占全国的40%以上，单位面积化学需氧量、氨氮、二氧化硫、氮氧化物、挥发性有机物排放强度是全国平均水平1.5至2.0倍。同时水土流失也很严重，因此，“长江大保护”成为基于长江流域带战略而提出来急需完成的一项严峻的任务。

为了落实关于做好长江生态修复、环境保护、绿色发展、长江大保护的指示，切实保护长江生态安全。在长江流域江苏段部分水源供金陵石化公司所用，该石化公司是中石化一家大型石油化工炼制化公司，其自备水源实际取水量为5000m³/h，水源一级泵房取长江水经斜管沉淀池处理后，通过二水源二级泵房供至全厂新鲜水管网。沉淀池排泥水目前通过雨水沟经一级泵房东侧排水沟自流排入长江。为落实总书记的指示和地方环保要求，现对二水源沉淀池排泥水采用一定的措施进行处理回收利用。

1 水量及水质情况

设计水量按每天处理4200m³。本方案设计进、出水水质

要求为表1所示：

	Tab.1	表1水质情况 Thewaterqualitysituation
序号	水质指标	单位	设计值	备注
1	进水悬浮物指标SS	mg/L	3000~5000
2	排放污泥含水率	%	95~98	平均按96.5%
3	上清液悬浮物指标SS	mg/L	40
4	脱水泥饼含固率	%	40
5	压滤机工作时间	每天	16h
6	日处理干泥量	t/d	16

1 工艺流程及工艺设计

工艺选择

针对本项目的要求，对排泥水池中的悬浮物进行处理，根据本项目性质特点，初步选择工艺路线为污泥浓缩+脱水工艺。如采用常规重力浓缩池，污泥浓缩池污泥固体负荷1kg干固体/m²·h，污泥浓缩池面积需要543m²。需设置2个污泥浓缩池，单池面积272m²，直径18.6m，通过计算可知，常规重力浓缩池占地面积较大^[5]，由于该项目为改造项目，现有场地不能满足要求。因此本项目采用技术较先进的高效浓缩技术进行前期污泥浓缩，经过浓缩过后，高浓度污泥进入压滤机进行脱水工艺处置，达到泥水分离。如图1所示。

高效浓缩池设计

根据现有众多高效浓缩池设计中选择高密度澄清池作为本次项目的污泥浓缩工艺，高密度澄清池是一种高速一体式沉淀／浓缩池，主要由混合区、絮凝区、澄清区组成。

图2高密度澄清池系统工艺流程图

在混合反应区内靠搅拌器的提升作用完成泥渣、药剂、原水的快速凝聚反应，然后经叶轮提升至推流反应区进行慢速絮凝反应，以结成较大的絮凝体，再进入斜管沉淀区进行分离。澄清水通过集水槽收集进入后续处理构筑物，沉淀物通过刮泥机刮到泥斗中，经容积式循环泵提升将部分污泥送至反应池进水管，剩余污泥排放。

污泥脱水工艺

污水经过高密度澄清池处理后会产生大量絮凝物，即使经过上述浓缩处理，含水率仍高达96%~98%左右，体积依旧很大，难以消纳处置，必须经过脱水处理，提高泥饼的含固率，以减少污泥堆置的占地面积。现常用污泥脱水设备一般为离心机设备和板框压滤机机设备。现针对该两种设备在众多方面进行比较，选择一种合适的脱水设备进行脱水处置。

离心机设备利用离心力分离液体与固体颗粒或液体与液体的混合物中各组分的机械分离方式。离心机主要用于将悬浮液中的固体颗粒与液体分开；或将乳浊液中两种密度不同，又互不相溶的液体分开(例如从牛奶中分离出奶油)；它也可用于排除湿固体中的液体，例如：特殊的超速管式分离机还可分离不同密度的气体混合物；利用不同密度或粒度的固体颗粒在液体中沉降速度不同的特点，有的沉降离心机还可对固体颗粒按密度或粒度进行分级。

板框压滤机，是一种间歇性的加压过滤设备，用于各种悬浮液的固液分离，它是依靠压紧装置将滤板压紧，再将悬浮液用泵压入滤室，通过滤布来达到将固体颗粒和液体物料分离的目的。该设备通过PLC控制可实现自动进料、自动拉板卸料、自动接液翻板、自动排水、整机节能高效，分离效果好，使用方便。

离心机和板框压滤机性能比较具体如表2所示：

		离心机	板框压滤机	备注
1	出泥含固率	22%	40%
2	年产污泥量	0.813万吨	0.637万吨
3	药耗	60元/tDS	30元/tDS
4	设备投资		比离心机贵约400万
5	项目投资	2950万	~3400万
6	后期污泥运输费用	73.2万元/年	57.1万元/年
7	自动化程度	自动化	自动化

经过上述两种设备的比较及调研，考虑到后期污泥运输、处置等综合因素，本项目采用板框压滤机脱水机。

1 主要设计参数及设备

高效污泥浓缩工艺部分

高效污泥浓缩有反应区和澄清区两部分组成。反应区包括混合反应区、絮凝反应区和推流反应区三部分；澄清区包括入流预沉区、斜管沉淀分离区和污泥浓缩区。

在反应区，被处理水与加药系统投加的药剂在搅拌机的快速搅拌混合下，使药剂快速均匀地分散于水中，使得胶粒发生压缩扩散层，电中和以及脱稳作用，最终形成细小矾花。同时，在高效反应桶内，细小矾花与回流污泥在搅拌机的提升及搅拌作用下，絮凝颗粒与污泥充分碰撞聚集发生同向絮凝反应，形成更大的絮凝颗粒。通过整个反应区(混合、絮凝、推流)可获得大量高密度均质的矾花，这种高密度的矾花使得污泥在沉淀区的沉降速度加快，而不影响出水水质。

在澄清区内，矾花则进入斜管沉淀分离区完成剩余矾花的沉淀过程。沉降到池底的悬浮颗粒组成网状结构絮凝体，在上

部颗粒的重量作用下，挤出空隙水而形成浓缩的沉淀污泥，并通过刮泥机的作用把污泥刮到污泥斗中进一步浓缩，在污泥斗中，污泥斗上部部分污泥通过污泥回流泵回流到絮凝反应区高效反应桶内，污泥斗下部的污泥通过剩余污泥泵送到指定地方进行处理。

本案例选用的高效污泥浓缩工艺，基于以下五个技术特点：

(1)独特的一体化反应区设计；

(2)反应区到沉淀区较低的流速变化；

(3)沉淀区到反应区的污泥循环；

(4)采用有机絮凝剂；

(5)采用斜管沉淀布置。

由以上机理决定了高密度澄清池具有的优点为：污泥循环提高了进泥的絮凝能力，使絮状物更均匀密实；斜管布置提高了沉淀效果，具有较高的沉淀速度，可达20m/h；澄清水质量较高；对进水波动不敏感，并可承受较大范围的流量变化。

板框压滤机污泥脱水部分

本案例选用的板框压滤机为国外优秀品牌产品。该产品的液压系统闭合压力最大可达380bar，避免压滤机工作过程中出现喷浆现象，且可以保证进料压力，增加滤饼干度。滤布固定在框架上，框架抖动整个过滤面，滤布整个过滤面完全张开，可以将难以脱落和较粘的滤饼从滤布表面顺利脱落，结构简单，维修方便。拉板时工作，不单独占用卸饼时间。卸饼装置配套光监控报警系统。

本案例所选择的板框压滤机特点及优势综述如下：

采用不锈钢长框架自动卸饼装置

滤布固定在框架上，框架抖动整个过滤面，滤布整个过滤面完全张开，可以将难以脱落和较粘的滤饼从滤布表面顺利脱落，结构简单，维修方便。拉板时工作，不单独占用卸饼时间。卸饼装置配套光监控报警系统。在国内多个水厂有成功的应用业绩(如深圳笔架山水厂、无锡雪浪水厂等)。

单块滤板两侧同时清洗装置

结构轻巧，高压喷嘴四周被长毛刷包围，即保证良好清洗效果、又保证最少外溅的同时，又可避免二次污染(与一次清洗二块滤板单侧比较)。

高压滤布清洗泵100bar完全从压滤机实际运行中确定的压力，采用高压柱塞泵，一次清洗可使滤布再生，不需要每个循环都要清洗滤布，节省水源和清洗时间。

采用管道在线搅拌混合器

污泥和絮凝剂混合为进泥泵后，压滤机进泥口前，管道在线搅拌混合。混合器直接安装在管道上，在线搅拌混合器电机转速100~1600rpm，变频控制，与进料泵和加药泵流量关联，最大操作压力16bar。搅拌器轴材质316不锈钢；连接件材质304不锈钢。确保絮凝剂和污泥的充分混合，提高脱水性能，既能保证泥饼含固率，又能降低投药量。

高压隔膜挤压进料结束后，开始高压压榨过程，压榨系统是由压榨水罐、挤压泵及其连接管路等组成。压榨采用隔膜进水挤压滤饼脱水，挤压的目的是为了进一步降低泥饼含水率。挤压过程是通过挤压泵向隔膜板空腔中注水，通过挤压相邻两块隔膜板之间的泥饼，进一步降低泥饼的含水率。安装在管道上的压力传感器反馈信号给挤压泵变频器，其变频控制挤压泵压榨过程，挤压完成后再进行挤压水放空，当放空完全标志着整个挤压过程结束，开始下一过程。

吹脱

吹脱系统由空气压缩系统和压缩空气储存系统组成，经过空压机压缩空气后进入储气罐储存，储存空气通过管道连接到机身吹脱气管。

中心吹风是从机身尾端中心进料管道吹脱，使中心进料管道中未过滤的含水率较高的污泥回流到污泥回流管中。

卸料

卸料是污泥处理的最后一道工序，自动拉板装置启动，压紧板向后拉开，拉开到位后自动卸饼装置开始工作，卸料开始。

卸泥的同时用于泥饼输送功能的螺旋输送机要同时开启工作。

清洗该过程为间歇过程，即不是每个工作批次都进行的过程，为选用过程，根据滤布表面的清洁度及过滤网孔的通透情况，进行滤布清洗，一般15天冲洗一次。清洗采用滤布高压全自动冲洗装置。

3.3自动化控制部分

本案例自动控制主要包含以下几点：高效浓缩池根据进水流量及悬浮物浓度自动控制加药系统，高效浓缩池根据时间或者进水流量及悬浮物浓度自动排泥，全自动工作。板框污泥脱水机根据进泥量及浓度自动加药，自动卸饼。

多页面液晶屏显示整个流程和各单台设备，确保整个系统全自动操作,可以对系统运行监控，并可以对系统运行参数进行非常方便的动态修改。

4 运行效果

本工程2019年12月25日投入使用，经过3个月的调试，

系统整体出水水质较好，悬浮物的去除率满足回用要求，同时板框压滤机滤饼的含固率均能维持在≥40%，达到设计要求。

5 结语

本工程采用高效浓缩池、板框压滤机脱水工艺处理长江水源净水厂排泥水，出水SS为40mg/L，满足循环水厂的回用要求。脱水泥饼含固率达到40%，污泥运输、处置费用较低，降低后期维护费用。整个系统确保了污水达标回用循环水场，污泥外运作为建材所用，得到有效处理。该工程的成功运行对类似水厂处理该类排泥水的设计具有借鉴作用和参考意义。

---

欢迎来电咨询/技术交流/来料实验。

技术：18851718517