污泥深度機(jī)械脫水技術(shù)的研究與分析

黃正漢+張韜+周劍峰+潘磊+衛(wèi)華

摘 要：目前國內(nèi)大部分污水處理廠應(yīng)用的污泥脫水技術(shù)效果不理想，經(jīng)普通帶式壓濾機(jī)或板框壓濾機(jī)等處理后的濾餅含水率通常高達(dá)80%左右，使濾餅的后續(xù)處理受到限制，因此污泥深度機(jī)械脫水進(jìn)一步降低濾餅含水率是一個亟待解決的課題。

關(guān)鍵詞：污水處理廠；污泥；深度機(jī)械脫水

中圖分類號：X703 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）09-0072-01

1 污泥機(jī)械脫水的研究現(xiàn)狀

壓濾脫水法是城市污水處理廠對剩余活性污泥進(jìn)行機(jī)械脫水時的最常用方法，主要包括如下兩類：（1）板框壓濾機(jī)。通常僅能將污泥含水率降低至80%左右，并且具有壓濾壓力在1MPa以下、濾布上形成的水膜會阻礙污泥中水分的脫除、壓濾過程中污泥水分脫除方向與施力方向相反而降低脫水效率、濾布的更換較為麻煩、運維成本高；（2）帶式壓濾機(jī)。帶式壓濾機(jī)的進(jìn)料污泥是不易流淌且含固率在50%的污泥，如果要處理含固率低于50%的污泥，那么則必須采用更換濾布、添加木屑的料頭等措施。

國內(nèi)已有眾多污水處理廠使用板框壓濾機(jī)或帶式壓濾機(jī)來進(jìn)行污泥脫水處理，例如竹園第二污水處理廠采用板框壓濾機(jī)來進(jìn)行污泥脫水，用氧化鈣作調(diào)理劑后泥餅含水率約為78%，用聚合氧化鋁調(diào)理劑后泥餅含水率降為74%左右，但因聚合氧化鋁粘度較大導(dǎo)致進(jìn)泥量降為原來的50%；鎮(zhèn)安污水處理廠采用帶式壓濾機(jī)來進(jìn)行污泥脫水，每小時產(chǎn)干泥量為0.896t，出泥含水率為82.4%，并且由于整機(jī)密封性差，高壓清洗水霧和臭味會對環(huán)境造成污染。

2 污泥深度機(jī)械脫水技術(shù)的典型成果

針對傳統(tǒng)板框壓濾機(jī)和帶式壓濾機(jī)在污泥脫水中存在的缺陷，近年來研究者們針對污泥深度機(jī)械脫水技術(shù)展開了大量研究，例如在2012年7月投入試運行的白龍港廠深度脫水工程（設(shè)計處理能力為300tDs/d），采用化學(xué)調(diào)理加隔膜壓濾工藝，即各個污水廠的脫水污泥和白龍港廠濃縮污泥混合稀釋，進(jìn)入調(diào)理池投加三氯化鐵和石灰藥劑，調(diào)理后的污泥通過污泥螺桿泵打入壓濾機(jī)進(jìn)行壓濾脫水，脫水后污泥體積可縮減35%以上，出泥泥餅含水率低于60%。

2.1 氧化破解-高壓壓濾深度脫水的方法

有研究者將快速Fenton氧化處理與高壓壓濾結(jié)合，在pH為3，H2O2、Fe2+和CaO的投加量分別為20、50和50mg/g時，F(xiàn)enton反應(yīng)時間為5min，且經(jīng)快速Fenton氧化處理后的污泥具有良好的壓濾脫水性能，經(jīng)高壓板框壓濾系統(tǒng)處理后泥餅含水率可降低至55.1%。

2.2 水熱處理耦合機(jī)械壓濾的方法

有研究者將城市污水處理廠剩余污泥在單獨水熱處理單元中進(jìn)行水熱反應(yīng)后，在高溫高壓條件下轉(zhuǎn)移至機(jī)械壓力單元進(jìn)行脫水處理，促使剩余污泥中的水分以液態(tài)的形式被大量去除。研究表明，將剩余污泥在水熱溫度為210℃的條件下持續(xù)處理60min后，在高溫狀態(tài)下被轉(zhuǎn)移至機(jī)械壓力單元，然后在6MPa的條件下進(jìn)行壓濾脫水20min，所得到的濾餅最終含水率降為19.76%，相應(yīng)的液態(tài)水分脫除百分率高達(dá)93.28%，并且顯著地降低了整個脫水過程的能耗投入，完全能夠滿足像土地利用和焚燒等處置方式對濾餅含水率的要求。

此外，結(jié)果表明水熱溫度、水熱停留時間、機(jī)械壓濾時間、機(jī)械壓濾壓力、水熱污泥的壓濾固化特性等是主要影響因素，以機(jī)械壓力的影響為例，在2～6MPa的機(jī)械壓力范圍內(nèi)，濾餅的最終含水率與機(jī)械壓力之間基本上呈線性關(guān)系變化（即隨著機(jī)械壓力的增加，濾餅的最終含水率線性降低），而超過此壓力后，濾餅最終含水率的降低程度開始變緩。

2.3 新型廂式隔膜壓濾機(jī)的使用

有研究者開發(fā)了一種新型廂式隔膜壓濾機(jī)，其工作原理為：在強(qiáng)機(jī)械力作用下，一定數(shù)量的濾板被緊密排成一列，普通廂式濾板3和隔膜濾板4交互排列組成濾室，然后在輸料泵的壓力作用下將污泥料漿由懸浮液入口1輸入濾室，進(jìn)入濾室的污泥固相被濾布6截留形成濾餅7，污泥液相透過過濾介質(zhì)而排出濾室。正常的過濾完成后，氣、水等壓縮介質(zhì)進(jìn)入隔膜濾板的壓榨腔5鼓膜縮小濾室體積，向兩側(cè)擠壓濾餅從而進(jìn)一步壓實濾餅，使得濾餅含水率大幅降低。

結(jié)果表明，采用新型廂式隔膜壓濾機(jī)對污水處理廠剩余污泥進(jìn)行處理時，在恒壓過濾的基礎(chǔ)上濾餅的含水率降低了17%，可見此設(shè)備能夠?qū)ξ勰噙M(jìn)行深度脫水。此外，在其他結(jié)構(gòu)參數(shù)和運行參數(shù)不變的情況下，隨著過濾壓力的增大濾餅平均含水率下降，但下降幅度存在一個臨界值，超過此臨界過濾壓力時，濾餅平均含水率下降的幅度減小。這意味著過濾壓力并不是越大越好，過濾壓力的合適選取需綜合考慮耗能少且獲得低含水率的濾餅，以及低滲透性對過濾操作的不利因素。

3 結(jié)語

目前存在的剩余污泥深度脫水技術(shù)，要么無法實現(xiàn)對剩余污泥的深度脫水，要么需以高額的脫水能耗為代價來實現(xiàn)對剩余污泥含水率的降低。而采用深度機(jī)械脫水技術(shù)處理后濾餅的含水率可降至50%左右甚至更低，并且能耗僅為熱干化技術(shù)的2.5%，非常利于后續(xù)妥善的處置與利用。

參考文獻(xiàn)

[1]姚尚安.污泥深度機(jī)械脫水優(yōu)化與資源化利用研究[D].上海交通大學(xué)，2013.

[2]李鋮，鄭建軍，李棟，周欣竹.混合污泥深度機(jī)械脫水的初步研究[J].甘肅水利水電技術(shù)，2014（2）.