基于厢式隔膜压滤机的污泥深度脱水工艺设计探讨

基于厢式隔膜压滤机的污泥深度脱水工艺设计探讨魏忠庆（福州城建设计研究院，福建福州350001）摘要：进入垃圾填埋场填埋的污水处理厂污泥含水率应小于60%作为一项国家标准出台后，基于厢式隔膜压滤机的污泥深度脱水工艺得到了推广应用。文章根据笔者设备考察和工程设计经验，对污泥深度脱水工艺的调质、进料、压滤机、滤布和气源等系统进行了分析，并介绍了设备选型的注意事项，可供工程设计和设备采购参考。关键词：厢式隔膜压滤机；污泥深度脱水传统的机械脱水设备如带式压滤机、离心机和普通板框压滤机等只能将污泥脱水至含水率80%左右，而含水80%的污泥呈流塑态，力学性能差，难以满足垃圾填埋场处置的要求。对此，国家相关部门近期相继发布污泥处理处置的文件，要求进入垃圾填埋场填埋的污水处理厂污泥含水率应小于60%。而要实现60%以下含水率的污泥一般采用基于厢式隔膜压滤机的污泥深度脱水工艺，该工艺也为污泥无害化处置和资源化利用奠定了基础。1污泥深度脱水工艺污泥深度脱水工艺污泥深度脱水处理一般包括污泥浓缩、污泥调质和压滤脱水三个步骤。污泥浓缩主要将含水率99.2%以上的剩余污泥浓缩为含水率约97%～98%的污泥，以减少污泥处理体积，污泥浓缩一般采用传统的重力浓缩或机械浓缩方式。污泥调质主要包括物理调质、化学调质和生物絮凝调质三种技术，其中化学调质应用最多最广，化学调质是通过向污泥中投加调理剂，改善污泥的脱水性，减少和抑制污泥中的病原菌。污泥调理剂包括表面活性剂、混凝剂、絮凝剂、助滤剂和稳定剂等。污泥调质系统包括污泥反应搅拌系统、药剂计量和投加系统等。压滤脱水系统一般包括全自动厢式隔膜压滤机、压滤机进料（进泥）系统、气源系统、压榨系统、卸泥输送系统、自控等系统组成。压滤脱水系统的关键设备采用全自动厢式隔膜压滤机，调理后的污泥通过进泥泵输送至压滤机过滤。当压滤机进泥结束后，将高压流体介质注入滤板与隔膜板之间，隔膜板鼓起压榨泥饼，从而实现泥饼的进一步脱水，之后利用高压空气吹脱压滤机进泥管中的污泥及泥饼表面的表面水，使泥饼含水率低于60％。2系统设计要点系统设计要点2.1调质系统调质系统污水厂污泥中的固体物质主要是胶质微粒，与水的亲和力很强，若不作适当的调理处理，直接采用厢式隔膜压滤机脱水难以达到60%以下含水率要求。同时由于污泥的种类和组成成分不同，同一种化学调理剂在不同污泥中使用的效果和投加量是不同的，因此在调质系统设计前，宜进行试验，试验不同调理剂应用效果，并确定投加量和分析调理成本，选择适宜的调理剂。此外，向污泥中投加调理剂还应考虑如下问题。（1）是否会增加脱水污泥体积和质量，从而增加污泥处置费用；（2）是否会改变污泥中营养物质的结构和形态，降低资源化利用的价值；（3）是否会改变污泥的性质，对生态环境造成二次污染；（4）选用的调理剂是否易获取，调理系统设计上是否考虑多种药剂都可投加的可行性。2.2进料系统进料系统压滤机进料（进泥）泵的选择，应与压滤机的选型相适应。压滤机进料过程中的压力由低到高变化，流量由大到小变化。因此一般1台压滤机须配备1台大泵和1台小泵。当压滤机刚开始给料时，运行大泵，其流量大，压力低；当保压时，运行小泵，其流量小，压力高。大小泵都宜采用变频调速，以满足流量和压力变化。另外，为保护调质后的污泥絮体不被进料泵破坏，泵输送过程不宜产生高速旋转或较大剪切力。螺杆泵属于旋转式容积泵，可以连续、无脉动地输送含有固体颗粒和粘稠度高的介质，特别适用于输送调质后的污泥，最大程度地保持调质后的污泥特性。此外，螺杆泵选型时还注意以下三点。（1）一般污泥中的颗粒物较多，高转速螺杆泵加速了转子与定子间的磨耗，会缩短螺杆泵的使用寿命，因此需注意螺杆泵的转速选择，一般宜低于400r/min。（2）由于大部分化学调质后的污泥具有很强的酸碱性，螺杆泵的转子材质宜选择不锈钢，定子材质宜选择三元乙丙橡胶（EPDM）。（3）螺杆泵不允许在断料的情形下运转，一当发生，橡胶定子由于干磨擦，瞬间产生高温而烧坏，因此螺杆泵应安装干运行保护器或断料停机装置，确保不干运行。2.3压滤机系统压滤机系统污泥深度脱水宜选用全自动厢式隔膜式压滤机，其与普通厢式压滤机相比，具有以下优势：1）由于采用可变滤室隔膜压榨技术，脱水污泥含水率显著降低；2）由于采用可变滤室隔膜压榨技术，提高了过滤效率，过滤周期大幅缩短，处理能力显著增大；3）压滤系统比普通厢式压滤机系统能耗节省60%左右，节能效果明显。压滤机压榨过滤一般有气压榨和水压榨两种高压流体介质选择，气压榨压力范围为0.5MPa～0.8MPa，当压榨压力＞0.8MPa时，一般用水压榨，但若压力过高则要增加机械强度、质量及造价，也会缩短压榨隔膜的寿命，因此压榨压力宜控制在2.5MPa以内。压滤机入料方式一般为一端进料或双端进料，当压滤机过滤面积＜400m