板框厢式隔膜压滤机
1项目背景
贵州某污水 处理厂设计 总规模为4万m3/d。出水符合GB18918—2002《城镇污水处理厂 污染 物 排 放 标准》中的一级A标准。该污水处理厂设计进出水水质，见表1。
该工程 分 为 预 处 理、二 级 生 化 处 理、深 度 处 理、消毒系统、污泥 系统等。预处 理包括粗格 栅及进水泵 站、细 格 栅 及 曝 气 沉 砂 池 等；二 级 生 化 处 理 包 括A/A/O生物池、二沉池及集、配水井；深度处理包括深床滤池、接触 池；消 毒 系 统 包 括 投 药、消 毒 间；污 泥 系 统 包 括 进 泥缓冲池、浓缩污泥存储池、调理池及脱水机房等。该工程污泥系统进泥主要为来自A/A/O生物池的剩余污泥。进入污泥脱水系统的污泥干物质总量为8.0t/d，污泥含水率以99.3%计，污泥体积约为1 200m3/d。2工艺选择污泥处理、处置的目的是实现污泥的减量化、无害化及资源化。结合当地 的特点及经 济、环境等条 件，该项 目 最 终 确 定 的 污 泥 处 理 技 术 方 案 为 污 泥 经 浓 缩、化学调理、深度脱水减量后进行卫生填埋。为使脱水污泥的 抗 压 强 度 和 剪 切 力 满 足 填 埋 要 求，对 进 入 填 埋 场 的脱水污泥含水率进行了限定。根据GB/T 23485—2009《城镇污水处理厂污泥处置 混合填埋用泥质》对填埋污泥含水率的基本要求（污泥含 水率不大于60%），确定该项目的污泥处理工艺路线如图1所示。
污泥处 理 系 统 包 括 污 泥 浓 缩、污 泥 调 理、污 泥 脱水3大系统。污泥浓缩系统主要包括进泥缓冲池、带式浓缩机、浓缩 污泥存储池、PAM投加系统；污 泥 调 理 系统 主要包括污 泥调理池、生石灰（CaO）投加系 统、铁 盐（FeCl3）投加系 统；污 泥 脱 水 系 统 主 要 包 括 脱 水 机 房、污泥储运间、板框压滤机、带式输送机等。
2.1污泥浓缩系统污泥中所含水分主要分为孔隙水、毛细水、颗粒吸附水及颗粒内部水，其中孔隙水占污泥总水分的70%，这部分水分是污泥浓缩系统的主要去除对象，因此，浓缩是污泥减容的重要环节。污泥浓缩可分为重力浓缩、气浮浓缩、机械浓缩3种。该项目采用带式浓缩机对污泥进行浓缩。与重力浓缩池和气浮浓缩机相比，带式浓缩机具有以下优点：1）停 留时 间 较 短，可 避 免 富 磷 污 泥 中 磷 的 二 次 释放。GB50014—2006《室外排水设计规范》（2014年版）第7.2.3条提到“当采用生物除磷工艺进行污水处理时，不应采用重 力浓缩。”该 项目采用A/A/O工艺，属于生物除磷工艺，因此不应采用重力浓缩池。重力浓缩池中污泥停留时间较长，容易导致污泥中磷的二次释放，富含 磷 的 压 滤 液 又 回 到 污 水 处 理 系 统 中，导 致 生 物 除 磷效率的下降。2）可有效降低后续调理投药量及污泥脱水机的工作负荷、降低运行成本。使用带式浓缩机可将污泥含水率降低到96%以下，再添加少量的PAM（絮凝剂），可以取得更高的脱水率。而经重力浓缩后的污泥最低含水率只能达到97%，在相同进泥量的情况下，重力浓缩后的污泥体积至少是带式浓缩机浓缩后污泥体积的1.3倍。3）经济性 好。将 含 水 率99.3 %的剩余 污 泥 浓 缩至 含 水 率 为95%～97 %，带式浓 缩 机 能 耗 为20～120kW·h/tTDS，气浮浓缩机能耗为100～240 kW·h/tTDS[2]。如果重力浓缩池只设置浓缩刮泥机，则其功率较小，相比 带 式 浓 缩 机 节 省 电 耗，但 目 前 为 降 低 重 力 浓 缩 池 出泥 含 水 率，通 常 在 重 力 浓 缩 池 中 投 加 絮 凝 剂，这 也 将缩小重力浓缩池与带式浓缩机的能耗差距。
2.2污泥调理系统作 为 污 泥 脱 水 的 预 处 理，污 泥 调 理 主 要 是 向 浓 缩后 的 污 泥 中 投 加 化 学 药 剂，达 到 降 低 污 泥 比 阻 和 毛 细吸 水 时 间，改 善 污 泥 脱 水 性 能，提 高 机 械 脱 水 效 果 的目的。该项目选用的混凝剂为铁盐（FeCl3），助凝剂为生石灰（CaO）。FeCl3对污泥 脱水效果的 影响与凝聚 机理有关。有研究认为通过多核羟基络合物的掺链作用，生成 羟 基 络 合 铁，发 挥 卷 扫 作 用，破 坏 胶 体 稳 定 性，生 成大块 絮 凝 体。也有研 究 认 为 是 由 于 水 合 络 合 物 吸 附带 负 电 荷 的 胶 体 粒 子，通 过 药 剂 压 缩 双 电 层 中 和 等 使胶体脱 稳，从而改 善 污 泥 的 沉 降 性 能。另外，有研 究表明CaO作为助凝剂加入污泥中，可利用CaO的水解作 用 提 高 污 泥 的pH值，破坏污 泥 中 微 生 物 的 细 胞 结构，使 大 分 子 胞 外 聚 合 物 溶 出，污 泥 内 部 结 合 水 释 放变成表 面吸附水，有 利 于 进 一 步 脱 水。另外“铁盐＋生石灰”的组合方式还具有以下优点：1）剩余污 泥 絮 体 较 为 分 散，生 石 灰 可 提 供 较 大 的絮 体 骨 架，改 善 污 泥 颗 粒 的 结 构，从 而 提 高 混 凝 剂 的混凝效果。2）CaO和Fe3+与污泥中 的磷酸 盐 反 应 均 可 生 成 化学沉淀，可降低回流压滤液中磷的含量。3）CaO的强碱性还具有杀菌除臭的作用。2.3污泥脱水系统污泥脱水系统是对浓缩、调理后的污泥进行处理，以进一步降低污泥含水率，减小污泥体积，实现污泥的减 量 化。常 用 的 机 械 脱 水 机 有 带 式 压 滤 机、板 框 压 滤机、离心脱水机，三者的机械性能对比见表2。
该工程要求出泥含水率 不大于60%，因此选用全自 动 隔 膜 板 框 压 滤 机 进 行 脱 水。另 外，从 表2可以看出，全自动隔膜板框压滤机还具有综合能耗较小、自动化程度高、现场环境较好、安全性能好等优点。
3工程设计
3.1进泥缓冲池剩 余 污 泥 经2根DN150 mm的剩余 污 泥 管 进 入缓 冲 池，缓 冲 池 的 设 置 可 以 保 证 带 式 浓 缩 机 的 连 续 运行。缓冲池平面尺寸为7.0 m×5.2 m，有效深度为3.75 m，缓冲池 内 设 有2台潜水 搅 拌 器（功 率3.75 kW，直径0.4 m）以防止污 泥沉淀。缓冲 池出泥通 过2台螺杆泵（单泵流量20m3/h，扬程20m，功率7.5kW，变频调节）分别打入2台带式浓缩机（流量50m3/h，功率2.2kW）。
3.2浓缩污泥存储池污泥浓缩系统配有1台PAM制备装置（制备能力2 000L/h，功率3.2kW），2台PAM投加泵（螺 杆 泵，流量2m3/h，扬程20m，功率1.5 kW）。在污 泥 进 入 带 式浓 缩 机 前，通 过 管 道 混 合 器 投 加PAM絮凝剂（浓 度 为1 %～2%），投加 量 为 每 吨 干 污 泥 量 的0.3 %～0.5 %，具体数值以运行后的实际投加量为准。带式浓缩机设置在 浓 缩 污 泥 存 储 池 上 部，污 泥 经 带 式 浓 缩 机 浓 缩 后 进入 浓 缩 污 泥 存 储 池，此 时 污 泥 含 水 率 降 低 至 约96 %。浓缩污 泥存储池平 面尺寸为7.0m×6.0m，有效深 度 为3.75 m。另外，污泥浓 缩机配有2台浓缩冲洗泵（离 心泵，流 量8 m3/h，扬程73 m，功率3 kW）和1个浓缩 冲洗水箱（体积5 m3，配套液位控制器）。
3.3调理池浓缩污泥存储池出泥经过2台提升泵（螺杆泵，流量60m3/h，扬程20m，功率11kW，变频调 速）分 别 提升至2格污泥调理池，单格平面尺寸为5.0m×5.0m，有效深度为2.3 m。污泥调理系统配有FeCl3和CaO投加系统，投 加 量 分 别 为5 %和20 %～25%，具体数 值 以运行后的实际投加量为准。2格调理池可以同时工作，污 泥 调 理 时 间 为4h，每个调 理 池 内 设 有 搅 拌 机（功 率11kW，直径3.0m），可使污泥与絮凝剂更充分地接触，进而提高调理效果。调理过程与后续污泥压滤同步进行。
3.4脱水机房经过调理后的污泥通过4台高低压进泥泵（低压：流量60m3/h，扬程40m，功率15kW；高压：流量18m3/h，扬程80m，功率7.5kW）进泥，低压 泵 先 工 作，低 压 泵停 止 工 作 后 高 压 泵 开 始 工 作。污 泥 打 入2台位于 脱水 机 房（平 面 尺 寸25 m×12 m，顶板高11.4 m）内二层混 凝 土 平 台 上 的 板 框 压 滤 机（单 机 固 体 负 荷1 290～1 350 kg/（台·批），功率13kW）内。每台板框压滤机每个工作周期为4h，每台每日可运行4批次，2台板框压滤 机可同时工 作。板框压 滤机出泥经 落料破碎后 进入2台皮带 输 送 机，通 过 皮 带 输 送 机（B=1m，L=18 m，水平倾斜一体机）送入污泥储运间（平面尺寸10m×12m，顶板高4.8m），由卡车外运进行处置。压榨系统：板框压滤机压紧之后开始压榨脱水，启动压榨泵（离心泵，流量14m3/h，扬程160m，功率11kW），压榨 水 直 接 输 入 密 闭 的 隔 膜 板 中，随 着 压 榨 水 充 满 隔膜 板，泥 饼 中 的 水 被 挤 压 流 出，直 至 挤 压 压 力 达 到 设定 值（1.2～1.5 MPa），关闭 压 榨 泵，整 个 过 程 约1 h；然后打开压榨回流阀，把隔膜板中的水回流至水箱，同时打开压缩空气正向吹风阀，将泥饼和滤布吹脱开，以便于 泥 饼 卸 料，该 过 程 约3～5 s，也可多 吹 几 次，有 利 于泥饼脱落。清 洗 系 统：泥 饼 卸 载 完 毕 后，关 闭 滤 液 出 水 阀、污泥 回 流 阀，打 开 清 洗 水 泵（离 心 泵，流 量24m3/h，扬程196 m，功率22kW），清洗水从进料 管注入压滤 机腔室内，待 系 统 压 力 达 到 设 定 值（0.5 MPa可调）时，关闭加 药 泵，系 统 保 压，清 洗 水 在 压 滤 机 腔 室 内 一 段 时 间（0.5～2 h可调）或压力下降 后，清洗水 泵重新开启，同时 清 洗 放 空 阀 打 开 放 空，滤 布 在 水 流 的 带 动 下 进 行 清洗，10min（可调）后停 泵，清 洗 放 空 阀 延 时 关 闭，清 洗程序结束。
3.5其他设计带 式 浓 缩 机 浓 缩 上 清 液、反 冲 洗 废 水，板 框 压 滤机 压 滤 液、反 冲 洗 废 水 以 及 空 压 机 冷 凝 水 排 至 厂 区 排水管道，并回流至污水处理系统前端的曝气沉砂池。压榨水、反冲洗水取自厂区自来水。
4结语该项 目 工 艺 方 案 设 计 合 理，技 术 成 熟。选 择 带 式浓 缩 机 浓 缩＋铁盐加 生 石 灰 化 学 调 理＋板框压 滤 机脱 水 的 组 合 技 术 方 案 可 将 剩 余 污 泥 脱 水 至 含 水 率 低于60%，减量后 污 泥 含 水 率 完 全 符 合 卫 生 填 埋 要 求。而 且 该 工 艺 方 案 的 选 择，有 效 避 免 了 污 泥 中 磷 的 二 次释放，减小了对生物除磷工艺的影响。整个系统能耗较低，且 具 有 较 好 的 缓 冲 能 力。该 项 目 污 泥 处 理 系 统 的设计可供类似工程参考借鉴。
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