隔膜式板框压滤机在污泥深度脱水中的应用

引言

城镇污水处理厂污泥产量约为污水处理量的０.５％～１％（按含水率９８％计），污泥中含有大量有毒、有害物质，若处置不当，将带来严重的环境问题。混合填埋是目前比较可行的污泥处置途径之一，但污泥需满足《城镇污水处理厂污泥处置混合填埋泥质》（ＣＪ／Ｔ２４９—２００７）中对填埋污泥含水率的基本要求———污泥含水率需不大于６０％。

目前常用的带式压滤机、离心脱水机等一般只能保证出泥含水率在７８％左右。隔膜式板框压滤机具有出泥含固率高、可靠性强等优点，配合化学调理，能将脱水污泥含水率保持在６０％以下。

１隔膜式板框压滤机工作原理及结构

隔膜式板框压滤机在进泥后，利用隔膜压榨泵往压滤机隔膜板中注入高压水，利用隔膜张力对污泥进行强力挤压脱水。滤液透过滤布排出，固体物质被滤布阻隔，形成含水率较低的干物质。目前，通用型的隔膜式板框压滤机结构如图１所示。

２隔膜式板框压滤机应用关键参数

２.１进泥含水率

进入隔膜式板框压滤机的污泥含水率不宜过高，因过高的污泥含水率不仅增加了污泥调理构筑物的尺寸、增加调理难度，而且若需在规定时间内完成进料，还需增加污泥螺杆泵的流量，势必使得污泥螺杆泵功率增加，进而增加电耗。一般情况下，污泥进压滤机前应保持不高于９８％的含水率。

２.２固体污泥量

隔膜式板框压滤机单次处理的固体污泥量是基本保持恒定的，因为板框压滤机的滤室容积是一个恒定值，以某型号过滤面积为８００ｍ２的压滤机为例，其滤室容积为１４ｍ３。在一次进料过程中，实际固体污泥量允许范围为设计固体污泥量的８５％～1００％进料完成后，主要利用在隔膜板中注入的高压水鼓张隔膜，利用隔膜张力对隔膜板间的污泥进行挤压脱水。若隔膜间污泥量未达到设计值，隔膜板间空间变大，高压水的挤压下，很容易将隔膜挤破，高压水喷出，造成意外事故。

２.３压榨压力

隔膜式板框压滤机隔膜板一般是由ＴＰＥ弹性体＋无碱玻纤＋增强聚丙烯等材料合成，具有抗高温、抗高压的功能。若压榨压力不能达到一定值，则不能使隔膜鼓张或张开不充分，从而影响污泥脱水效果，故压榨压力一般不应低于１ＭＰａ。

３工程实例

芦村污水处理厂四期污泥深度脱水采用重力浓缩＋污泥调理＋隔膜式板框压滤机组合处理工艺，总处理规模为２００ｔ／ｄ（按含水率８０％计），见图２。

共设置４台隔膜式板框压滤机，３用１备（互为备用）。１台进料、另１台压榨、第３台卸泥，彼此交替进行。考虑机器故障、设备维护等情况，１台机器预备，同时，考虑远期发展规划，预留１台压滤机机位。设计选用有效过滤面积为８００ｍ２的隔膜式板框压滤机，具体设计参数见表１。隔膜式板框压滤机主要配套设备情况见表２。

表１隔膜式板框压滤机（单台）设计参数

项目	规格	项目	规格
过滤面积／ｍ２	８００	进料压力／ＭＰａ	１．２
滤室容积／ｍ３	≥１４	压榨压力／ＭＰａ	２．０
滤板数量／片	５６	反洗压力／ＭＰａ	８．０
滤板尺寸／ｍｍ	２０００×２０００×８５	反吹压力／ＭＰａ	１．０

表２隔膜式板框压滤机主要配套设备

项目	主要参数	数量	备注
低压进料泵	流量１８０ｍ３／ｈ，扬程６０ｍ，功率４５ｋＷ 流量４０ｍ３／ｈ，扬程１２０ｍ，功率３０ｋＷ 流量２０ｍ３／ｈ，扬程２００ｍ，功率１８．５ｋＷ 流量２１５Ｌ／ｍｉｎ，扬程８００ｍ，功率４５ｋＷ 容积１３ｍ３容积９ｍ３ 流量１１．５ｍ３／ｈ，压力１．０ＭＰａ，功率７５ｋＷ 流量１１．５ｍ３／ｈ，压力１．０ＭＰａ，功率３．７ｋＷ 容积１２．５ｍ３	４台	变频控制
高压进料泵		４台	变频控制
隔膜压榨泵		４台	变频控制
水洗泵		２台	１用１备
压榨水箱		１个
清洗水箱		１个
空压机		２台	１用１备
冷干机		２台	１用１备
反吹气罐		１个

３.１污泥浓缩与调理

芦村污水处理厂四期工程产生的剩余污泥首先通过重力浓缩将污泥含水率由９９．２％降至９８％，可使污泥初步减容，体积减小为原来的４０％，减小后续调理的难度。然后将其与太湖新城污水处理厂含水率为８０％的脱水污泥按照１０∶１的体积比用泵提升至调理池中。每次调理的量为供１台压滤机使用的量（共１１０ｍ３污泥，相当于４ｔ绝干污泥）。

污泥调理是污泥进入隔膜式板框压滤机前很重要的一步。通过对污泥加入絮凝剂和助凝剂进行调理，提高了污泥ｐＨ，有效地改善了污泥脱水

性能，减小水与污泥固体颗粒的结合力，加速污泥脱水。设计投加３种药剂，分别为：无机絮凝剂———聚氯化铝（ＰＡＣ）、有机絮凝剂———聚丙烯酰胺（ＰＡＭ）、助凝剂———生石灰（ＣａＯ）。

ＰＡＣ药液（１０％质量浓度）、ＰＡＭ药液（１‰～３‰质量浓度）分别由设置于综合车间内的气动隔膜泵和加药螺杆泵进行投加，投加量分别为干污泥量的２％～５％和１‰～５‰（质量浓度）；ＣａＯ由国外进口的成套石灰投加装置进行投加，投加量为干泥量的４％～７％（质量浓度）。化学药剂可在调理池进泥的同时或者进泥完成后进行，一般情况下，药剂应在１０～１５ｍｉｎ内投加完毕，搅拌时间约３０ｍｉｎ。经充分调理的污泥不宜放置过长时间，调理完成后，用污泥螺杆泵将含水率约为９６．４％的混合污泥压力提升至隔膜式板框压滤机中进行压榨脱水处理。

３.２板框压滤脱水

隔膜式板框压滤机的工作流程主要分为５个步骤：进料过滤—反吹—隔膜压榨—拉板卸料—水洗（见图３）。其中，水洗步骤不是每个流程都运行，而是根据压滤机实际工作情况决定。一般情况下，压滤机正常工作７～１５ｄ后进行１次水洗。

３.２.１ 进料过滤

物料进入板框压滤机，进料压力使滤 液 穿 过 滤布，固体被滤布截留形成滤饼。随着过滤的进行，过滤压力持续升高，滤室逐渐被滤饼填满，进料压力达到最高值（约为１．２ ＭＰａ），并长时间保持不变。因进料污泥含水率有差异，进料时间一般控制在１.５～２ｈ，污泥进料由高、低压污泥螺杆泵进行。

３.２.２ 反吹

每个完整的工作流程中反吹需进行２次。第１次，污泥进料完成后进行空气反吹，可提高滤饼含固率，同时防止中心管堵塞；第２次，压榨完成后，运行压缩空气系统，对压滤机中心进泥管中的残留污泥及膜腔内的滤液进行反吹洗，反吹污泥通过压滤机一端设置 的 ＤＮ１００ 反 吹 污 泥 管 回 流 至 调 理 池 中。两次空气反吹的过程均只需要５～１０ｓ即可完成。值得注意的是：因反吹的瞬时风压较大，且时间较短，条件允许的情况下反吹污泥管可各自单独接入污泥调理池中，这样能有效避免某台压滤机反吹时影响其他压滤机正常工作。

３.２.３ 隔膜压榨

关 闭 进 料 气 动 球 阀，向 隔 膜 板 内 注 入 高 压水，最 高 水 压 ２ ＭＰａ，一 般 保 持 在 １．５～１．８ＭＰａ。利用隔膜张力对污泥进行强力挤 压脱水，一 般 隔 膜 压 榨 时 间 保 持 在１．５ｈ左 右。压 榨 水 通过 管 道 回 流 至 压 榨 水 箱，压 榨 滤 液 水 透 过 滤 布 排出，固 体 物 质 被 滤 布 阻 隔，污 泥 含 固 率 进 一 步提 高。

３.２.４ 拉板卸料

当压榨完成后，进入卸料 工 序：首 先，压 紧 板 后退，至限位开关停止，拉板器前行取板，取到后拉板至卸料空间中间位置时，限位开关感应到滤板侧面的感应件，传送信号至 ＰＬＣ，气缸击打部分前移，至滤板正上方时停止，振打气缸下移，气缸端部的振打头迅速击打滤布支撑机构的顶端并快速回收上移，从而快速压缩、放开滤布撑持机构的压缩弹簧，使滤布在支撑机构的带动下产生振动，辅助卸下滤饼，整个卸泥过程维持在１.５ｈ左右。

３.２.５ 水洗

压滤机在运行一段时间后，滤布会被堵塞，影响过滤效果。正常 情 况 下，压 滤 机 每 工 作７～１５ｄ需要进行１次水洗，由水洗泵供给水源。每台压 滤 机单次清洗周期为２０～３０ｍｉｎ，此过程由设备自带的高压水洗架完成，水洗过程全部自动控制。

４ 运行费用分析

项目投产初运行期间，调理每台压滤机的泥量（相当于绝干污泥４ｔ的量，折算成污水量约为２万 ｍ３）需投加１０％ ＰＡＣ溶液１．２ｍ３、ＰＡＭ２２ｋｇ、ＣａＯ２００ｋｇ。通过对药剂费、电耗、运输费 用 的 分 析，得 出 每ｔ污 泥 深 度 脱 水处理成本，如表３所示。

项目	技术指标
脱水后泥饼含水率／％	６０
电耗／元／ｔ	２１．０５
药耗／元／ｔ	６８．５０
运输费用／元／ｔ	２１．３０
合计／元／ｔ	１１０．８５

若以污水处理量计算运行成本，则处理每ｍ３污水需要耗费１１０.８５×１‰（污水产泥分数）＝０.１１１（元）。运行成本略高于传统的带式脱水机０.０９６元／ｍ３（脱水后泥饼含水率８０％）。与其他类似污泥深度处理工程的运行成本０.１０８元／ｍ３［１］、０.１３５元／ｍ３［３］比较，运行成本处在比较合理的范围内。

５结语

通过隔膜式板框压滤机在芦村污泥深度脱水工程中的应用，配合以投加３种化学药剂（ＰＡＣ、ＰＡＭ和ＣａＯ）进行调理，可将出泥含水率稳定控制在６０％以下，满足了《城镇污水处理厂污泥处置混合填埋泥质》（ＣＪ／Ｔ２４９—２００７）中对污泥含水率的基本要求，提高了污泥处理效果。

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作者：高泽宇教授， 朱向东教授， 尹新正教授

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