污泥深度脫水隔膜壓濾機(jī)濾布選配分析

劉 超

(上海友聯(lián)竹園第一污水處理投資發(fā)展有限公司，上海 200137)

根據(jù)國家住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，截至2010年底，全國設(shè)市城市、縣累計(jì)建成城鎮(zhèn)污水處理廠2 832座，污水處理能力達(dá)到1．25 m3/d。污水處理廠的污泥是各類污水處理過程中的必然產(chǎn)物，含水率較高，體積大，按上述規(guī)模計(jì)算，全國每日至少約要產(chǎn)生含水率為97%的污泥約70 萬 t。

污水處理過程中產(chǎn)生的污泥，其脫水減量化處理是后續(xù)處理處置的經(jīng)濟(jì)性的前提和保證。為降低含水率，達(dá)到污泥處置對含水率的要求，目前，較多的城鎮(zhèn)污水處理廠選用板框式壓濾機(jī)來對產(chǎn)生的剩余污泥進(jìn)行脫水，降低污泥含水率［1］。

污泥深度脫水是指對污泥進(jìn)行調(diào)理，破除細(xì)胞壁，釋放結(jié)合水、吸附水和細(xì)胞內(nèi)水，改善污泥的脫水性能，使處理后的污泥含水率達(dá)到60%以下的脫水方式。針對不同的城市污水處理廠污泥性質(zhì)和后處理處置要求，利用過濾板、隔膜板和濾布組成的過濾單元，在油缸壓緊濾板的條件下，用進(jìn)料泵壓力對物料進(jìn)行固液分離，并在進(jìn)料結(jié)束后，采用隔膜壓榨技術(shù)對濾餅進(jìn)行壓榨，顯著提高壓濾機(jī)的脫水效率，濾餅較硬，呈塊狀，主要設(shè)備為板框壓濾機(jī)。濾布是板框式壓濾機(jī)的“心臟”，板框式壓濾機(jī)的過濾效果主要決定于所選的濾布是否恰當(dāng)，合適的濾布壓濾過程中產(chǎn)生濾液澄清，固相損失少，壓濾后濾餅容易剝離，濾布不易堵塞，容易反洗再利用，工作壽命長［2］。

因此，合理選用濾布，提高過濾效率，降低脫水后污泥含水率，降低生產(chǎn)成本，是板框式壓濾機(jī)選配的一項(xiàng)重要任務(wù)［3］。

1 壓濾機(jī)濾布種類

壓濾機(jī)濾布從所選的濾布材質(zhì)、材料構(gòu)成方式以及編制方式不同進(jìn)行分類選配。

1．1 濾布材質(zhì)

1．1．1 丙綸濾布

丙綸是由丙烯作原料經(jīng)聚合、熔體紡絲制得的纖維，價(jià)格較為低廉。丙綸濾布具有較好的耐化學(xué)腐蝕性，對酸和堿抵抗性能良好，力學(xué)強(qiáng)度高，耐磨性好。丙綸的濕強(qiáng)基本等于干強(qiáng)，在進(jìn)泥后壓濾過程中，丙綸濾布強(qiáng)度基本保持不變。丙綸濾布的吸濕性很小，幾乎不吸濕，一般大氣條件下的回潮率接近于零，但它有芯吸作用，能通過織物中的毛細(xì)管傳遞水蒸氣，但本身不起任何吸收作用。丙綸的縱面平、直、光，在污泥壓縮后，也便于污泥的剝離。但丙綸濾布的耐光性較差，熱穩(wěn)定性也較差，易老化［4］。

1．1．2 滌綸濾布

滌綸是以精對苯二甲酸(PTA)或?qū)Ρ蕉姿岫柞?DMT)和乙二醇(EG)為原料經(jīng)酯化或酯交換和縮聚反應(yīng)而制得的成纖高聚物——聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)，經(jīng)紡絲和后處理制成的纖維。滌綸具有強(qiáng)度高，耐磨性好，耐光性好，耐腐蝕，可耐漂白劑、氧化劑、烴類、酮類、石油產(chǎn)品及無機(jī)酸，耐稀堿，不怕霉，但熱堿可使其分解。

由于滌綸濾布吸濕性較低，它的濕態(tài)強(qiáng)度與干態(tài)強(qiáng)度基本相同。彈性接近羊毛，當(dāng)伸長5% ～6%時(shí)，幾乎可以完全恢復(fù)。耐皺性超過其他纖維，即織物不折皺，尺寸穩(wěn)定性好。

1．1．3 錦綸濾布

錦綸纖維強(qiáng)力高，強(qiáng)度為4～5．3 Cndtex，伸長率為18%～45%。在10%伸長時(shí)彈性同復(fù)率在90%以上。錦綸強(qiáng)力在纖維中最強(qiáng)，據(jù)測定，錦綸纖維的耐磨性為棉纖維的10倍，粘膠的50倍。耐磨性居多種纖維之首。錦綸纖維耐強(qiáng)堿、弱酸。但錦綸不耐光，容易變色發(fā)脆，因此錦綸織物不宜長期在日光下暴曬。

1．1．4 維綸濾布

維綸濾布的化學(xué)名稱叫聚乙烯醇，它的強(qiáng)力比滌綸要低，強(qiáng)度僅為3．52～5．72 Cndtex。斷裂伸長12%～25%。彈性差，織物保持形性差，耐磨性較好，耐用性較純棉的1～2倍。但有一個(gè)最大的優(yōu)點(diǎn)就是能經(jīng)受強(qiáng)堿的作用，并且吸濕性好，容易與橡膠結(jié)合在一起，是橡膠行業(yè)中配用的好材料，它的缺點(diǎn)是耐溫較低，溫度達(dá)100℃就有收縮，不耐酸性。

表1為幾種濾布的性能指標(biāo)。

表1 不同材質(zhì)濾布的性能指標(biāo)Tab．1 Performance of Different Material

1．2 濾布材料結(jié)構(gòu)

按濾布材料的結(jié)構(gòu)方式可以分為:單絲、復(fù)絲長纖和短纖。

單絲一般是合成纖維拉成0．16～0．32 dtex的單根長絲，由它織成的濾布具有表面光滑、空隙均勻、比阻小、透水快、不易堵塞、易清洗和污泥剝離性能好等優(yōu)點(diǎn)。但它捕集粒子直徑較大，濾液的含固率較高，回收率較低。

復(fù)絲即經(jīng)線/緯線，由多根纖維組成一根絲織成。復(fù)絲長纖用它織成濾布，抗拉強(qiáng)度好，對顆粒的截留性能較單絲為好，但污泥卸料時(shí)剝離性能稍差。

復(fù)絲短纖是用天然棉毛纖維或合成短纖維多股捻制而成，其具有絨毛狀纖維，呈現(xiàn)良好的顆粒截留性能，密封性也佳，但缺點(diǎn)是孔隙易堵塞，清洗和污泥剝離性能較差。

表2為幾種濾布的特點(diǎn)說明。

表2 幾種常見結(jié)構(gòu)形式的濾布的特點(diǎn)Tab．2 Characteristic of Serval Common Struction Filters

1．3 濾布編制方式

按照濾布的織造方法也可分為三種:平紋、斜紋和緞紋。

平紋濾布構(gòu)造致密，孔隙小，故顆粒截留性好，濾液澄清度高，使用壽命長，價(jià)格也較便宜。缺點(diǎn)是比阻大，易堵塞，卸渣性能差。

緞紋織布的孔隙最大，比阻小，不易堵，污泥剝離性能好。但顆粒截留能力低，濾液較為渾濁，回收率較低。

斜紋濾布的各項(xiàng)性能介于平紋與緞紋之間，但其抗摩擦能力很強(qiáng)，過濾速度也大，壽命最長，因而被廣泛應(yīng)用。

2 城鎮(zhèn)污水處理廠板框式壓濾機(jī)濾布的要求

城鎮(zhèn)污水處理廠的污泥產(chǎn)生量較大，工作強(qiáng)度較高，濾布反復(fù)擠壓經(jīng)常使用，需要具有一定的抗拉強(qiáng)度，無伸縮，尺寸穩(wěn)定性好，對濾布的力學(xué)強(qiáng)度要求較高;在污泥調(diào)理調(diào)質(zhì)過程中往往需要添加PAM、鐵鹽、鋁鹽或石灰等藥劑，污泥性質(zhì)較為復(fù)雜，調(diào)理后的污泥呈堿性，濾布要能夠有一定的耐腐蝕性能。

城鎮(zhèn)污水處理廠污泥中主要為有機(jī)質(zhì)顆粒物，顆粒較細(xì)，需要孔隙相對較小的濾布，過濾后的濾液要較清澈，有利于提高污泥的回收率;濾布的透水性也較好，過濾速度快，能夠較快地排出污泥中的水分，提高板框機(jī)的工作效率;濾布的不宜堵塞;濾布脫水后污泥的剝離性好，泥餅在板框機(jī)濾板開框后能夠自動(dòng)剝離;濾布容易沖洗再生，延長使用周期，降低使用成本。

因此，在對板框式壓濾機(jī)濾布選型上，要能夠滿足以下幾個(gè)要求:強(qiáng)度高、耐腐蝕、濾液清、透水快、不易堵、易剝離、壽命長。

3 試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

根據(jù)實(shí)際處理經(jīng)驗(yàn)，針對上述要求，結(jié)合材質(zhì)的特性，城鎮(zhèn)污水處理廠板框式壓濾脫水機(jī)濾布宜選用丙綸或滌綸材質(zhì)的濾布，材料構(gòu)成選用單絲或者復(fù)絲長纖，編制方式選擇常用的斜紋模式，并將兩種濾布進(jìn)行試驗(yàn)比較，如表3所示。

表3 試驗(yàn)濾布的型號Tab．3 Material of Testing Filters

試驗(yàn)采用過濾面積為4 m2的板框式壓濾機(jī)，最大壓榨壓力為15 kgf，最大壓合壓力為12 kgf，選用表3的兩種濾布在不同藥劑濃度和不同藥劑種類條件下，對污泥處理情況進(jìn)行分析。

試驗(yàn)用污泥為石洞口污水處理廠濃縮后污泥，藥劑分別選用了污泥干化焚燒后的飛灰、氯化鐵以及陽離子的聚丙烯酰胺。

3．1 不同藥劑對濾布含水率的影響

試驗(yàn)選用了常用的藥劑投加種類，組合對板框式壓濾機(jī)選用的不同濾布條件下，含水率等情況的分析［5-7］如表4 所示。

表4 濾布在不同藥劑種類下含水率數(shù)據(jù)Tab．4 Water Content of Filter after Adding Different Reagent

從泥餅含水率來看，在不添加鐵鹽的情況下，2#濾布較1#濾布泥餅的含水率較高，在添加鐵鹽后，含水率明顯降低，且2#濾布的含水率較低。

3．2 不同投加量對濾布含水率的影響

試驗(yàn)選用了在鐵鹽投加量固定，飛灰投加量不斷變化的條件下，兩種濾布過濾后含水率的情況如表5所示。

由表5可知由于2#濾布的透水性較好，隨著飛灰投加濃度的增加，含水率降低尤為明顯。

表5 濾布在藥劑不同投加量下含水率數(shù)據(jù)Tab．5 Water Content of Filter after Adding Different Reagent Amount

3．3 比較分析

綜合上述試驗(yàn)結(jié)果，對兩種濾布進(jìn)行比較分析如表6所示。

表6 2種濾布的評價(jià)指標(biāo)Tab．6 Performance of 2 Filters

4 結(jié)論

隨著城市人口的增長、市政服務(wù)設(shè)施的不斷完善、污水處理技術(shù)的革新以及處理程度的深化，在污水處理過程中產(chǎn)生的污泥量還將大大增加，污泥脫水減量化勢在必行，板框機(jī)作為一種較常用的處理設(shè)備，發(fā)展前景較為廣闊。

板框機(jī)濾布的選擇非常重要，需要綜合考慮濾液、泥餅含水率、使用成本等多項(xiàng)因素進(jìn)行考慮，在總結(jié)了城市污水處理廠污泥性質(zhì)和處理過程特點(diǎn)的同時(shí)，選用了兩種常用的濾布進(jìn)行試驗(yàn)研究，結(jié)果表明，滌綸單絲斜紋濾布能夠得到較低的含水率，但其濾液較為渾濁，污泥脫水的回收率較低，而丙綸復(fù)絲長纖斜紋濾布的含水率較高，但濾液的回收率好。各污水處理廠可根據(jù)自身的情況選擇合適的濾布，達(dá)到降低含水率，提高使用效率的目的。

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