臥式彈簧壓榨污泥深度脫水技術(shù)及應(yīng)用

曾慶榮，李繼遠(yuǎn)

（燕京啤酒（桂林漓泉）股份有限公司，廣西 桂林 541002）

引言

在加快生態(tài)文明體制改革、建設(shè)美麗中國的新理念新思想新戰(zhàn)略下，我國生產(chǎn)生活污水處理率將持續(xù)提升，標(biāo)準(zhǔn)要求將更加嚴(yán)格，污水處理過程中剩余污泥量隨之將會急劇增加。同濟(jì)大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院院長戴曉虎2017年在“談污泥哲學(xué)它從哪里來應(yīng)到哪里去”報(bào)告中談到：目前我國污水處理規(guī)模全球第一，所產(chǎn)生的污泥量約為4300多萬噸/年，富集了污水中30%～50%的污染物，預(yù)計(jì)到2020年污泥產(chǎn)量將達(dá)到6000萬噸/年，如何處理處置或利用這么龐大的污泥量將是我們面臨的一個(gè)大問題。污泥脫水是污泥處理處置或利用的首先步驟，目前污泥脫水后含水率約在80%，部分克服脫水瓶頸后脫出的污泥含水率可降低至60%以下，但大多耗時(shí)較長，或是通過污泥二次脫水達(dá)到[1]。

桂林漓江是我國目前保持原有生態(tài)環(huán)境非常好的河流之一，桂林市某大型啤酒公司坐落于漓江支流南溪河上游，該公司注重環(huán)保工作，并在污泥深度脫水方面做了一定的探索和實(shí)踐，取得較好的效果。

1 廢水處理工藝及其剩余污泥的處理處置情況

某啤酒公司廢水水處理工藝采用“厭氧+好氧”綜合生化處理模式，主要流程見圖1。

圖1 廢水處理工藝主要流程圖

在污水處理過程中，1～3號厭氧池和1～6號好氧池會產(chǎn)生大量剩余污泥，這部分污泥必須及時(shí)排出廢水處理系統(tǒng)，否則會對廢水處理系統(tǒng)的正常運(yùn)行造成影響。為能及時(shí)有效處理處置這部分污泥，該公司于1998年配置一臺型號為DYQ2000-XB碳鋼帶式壓榨過濾機(jī)，2004年更換一臺相同型號的不銹鋼帶式壓榨過濾機(jī)。經(jīng)過帶式壓榨機(jī)脫水處理后的污泥含水率控制在80%～83%，這種含水率的污泥后續(xù)處理處置或利用相對較困難，運(yùn)輸成本也非常高?？紤]到利用帶式壓榨機(jī)進(jìn)一步降低污泥含水率會非常困難，2010年該公司配備了一臺污泥烘干機(jī)，利用鍋爐排煙余熱對經(jīng)帶式壓榨機(jī)脫水后的污泥進(jìn)行烘干處理，烘干后污泥含水率控制在6%～15%，直接裝袋出售給生物制肥公司生產(chǎn)有機(jī)肥。

隨著該公司產(chǎn)能逐步擴(kuò)大和環(huán)保節(jié)能降耗工作不斷深入，經(jīng)核算，帶式壓榨機(jī)可滿足公司年產(chǎn)100萬噸啤酒時(shí)剩余污泥脫水到含水率≤80%的要求，但污泥烘干能力不足，不能完全烘干處理脫水污泥，面臨余下部分脫水污泥較難處置的問題。2014年，該公司決定再次擴(kuò)大污泥處理處置能力，并決定采用能夠一次性快速脫水到含水率低于60%的臥式彈簧壓榨污泥深度脫水技術(shù)。工程于2015年5月完成并投入運(yùn)行，從近兩年的運(yùn)行情況看，此污泥深度脫水技術(shù)能夠?qū)?5%含水率的污泥一次性快速脫水到含水率低于60%，為后續(xù)繼續(xù)烘干或直接供應(yīng)給生物制肥公司創(chuàng)造了條件。

2 臥式彈簧壓榨污泥深度脫水處理系統(tǒng)

2.1 污泥脫水技術(shù)概述

污泥脫水是污泥處理處置的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其目的是將濃縮污泥含水率進(jìn)一步降低，實(shí)現(xiàn)污泥的減容和減量[2]，為污泥的輸送、處置或回收利用創(chuàng)造條件。目前污泥脫水主要的實(shí)現(xiàn)方式是機(jī)械脫水，機(jī)械脫水原理可分為真空過濾脫水、離心脫水和壓濾脫水三大類。真空過濾脫水是將污泥置于多孔性過濾介質(zhì)上，在介質(zhì)另一側(cè)制造真空，使污泥中的水分從污泥中脫出，常用的設(shè)備主要有真空轉(zhuǎn)鼓過濾脫水機(jī)。離心脫水是通過水分與污泥顆粒的離心力之差，使之相互分離，從而實(shí)現(xiàn)脫水，常用的設(shè)備是離心脫水機(jī)。壓濾脫水是將污泥置于過濾介質(zhì)上，并施壓，使水分經(jīng)過介質(zhì)過濾出去，常用設(shè)備主要有帶式壓榨過濾機(jī)和板框壓濾機(jī)[3]，臥式彈簧壓榨污泥深度脫水技術(shù)主機(jī)使用的是臥式彈簧壓榨機(jī)，屬于板框壓濾機(jī)類。

2.2 臥式彈簧壓榨污泥深度脫水技術(shù)

臥式彈簧壓榨污泥深度脫水技術(shù)是污泥濃縮調(diào)理后利用臥式彈簧壓榨機(jī)高壓力可變腔室二次壓榨的污泥脫水技術(shù)。污泥濃縮調(diào)理是將含水率98%以上的污泥經(jīng)過濃縮沉淀達(dá)到95%以下后進(jìn)入污泥調(diào)理罐，再依次添加三氯化鐵和活性生石灰進(jìn)行攪拌調(diào)理，調(diào)理結(jié)束后，使用柱塞泵把調(diào)理液注入帶有一定壓力的過濾腔室進(jìn)行第一次過濾脫水，進(jìn)料結(jié)束后啟動油缸推動濾板，利用可變腔室的行程進(jìn)行二次深度壓榨，使濾餅在高強(qiáng)度二次壓榨下含水率進(jìn)一步降低至60%以下。臥式彈簧壓榨機(jī)與傳統(tǒng)板框式、箱式壓濾機(jī)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)：可變腔室結(jié)構(gòu)確保對污泥較大力度的二次壓榨，多層濾布設(shè)計(jì)保證過濾水順暢，空氣反吹系統(tǒng)保證壓榨脫水的可持續(xù)性，以及智能控制系統(tǒng)確保進(jìn)料、壓榨、卸料等程序一鍵啟動自動進(jìn)行，過程無需人工操作。

2.3 臥式彈簧壓榨污泥深度脫水處理流程及設(shè)備

該公司污泥深度脫水處理的主要流程如圖2。

圖2 污泥深度脫水處理主要流程

該公司共配備了2套臥式彈簧壓榨污泥深度脫水設(shè)備，設(shè)備清單見表1。

表1 污泥深度脫水系統(tǒng)主要設(shè)備清單

2.4 臥式彈簧壓榨污泥深度脫水處理步驟

臥式彈簧壓榨污泥深度脫水處理系統(tǒng)運(yùn)行過程主要包括：污泥濃縮、污泥調(diào)理、進(jìn)料壓濾、二次壓榨、卸料五個(gè)步驟。

（1）污泥濃縮：將1～3號厭氧池出水帶出的污泥或1～6號好氧池產(chǎn)生的剩余污泥，用各自配備的污泥泵輸送到污泥濃縮池，通過重力沉淀或添加絮凝劑加速沉淀濃縮，排除上清液后即可獲得含水率小于95%的污泥濃縮液。

（2）污泥調(diào)理：啟動濃縮污泥輸送泵，把步驟（1）濃縮后的污泥濃縮液輸送至污泥調(diào)理罐，開啟攪拌器，按藥劑添加標(biāo)準(zhǔn)依次添加三氯化鐵溶液、活性生石灰，繼續(xù)攪拌一定時(shí)間后停止攪拌，觀察污泥調(diào)理罐液面分層情況，以上清液清澈為最好，或用燒杯取污泥調(diào)理混合液靜置后觀察，以污泥較快沉降和上清液清澈無渾濁為好，當(dāng)達(dá)到此效果后即可進(jìn)入下一步驟。

（3）進(jìn)料壓濾：在步驟（2）調(diào)理達(dá)到效果后，開啟油缸推動濾板保壓，保壓結(jié)束后在濾板與濾板之間形成較高密封性能的過濾腔室。開啟污泥進(jìn)料柱塞泵往過濾腔室進(jìn)料，當(dāng)污泥調(diào)理混合液進(jìn)入濾板過濾腔室后，在柱塞泵較高輸送壓力下利用多層濾布結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)污泥和水的分離，水透過多層濾布系統(tǒng)從濾板排水口排出，污泥被阻隔在過濾腔室內(nèi)，當(dāng)被阻隔污泥把過濾腔室填滿后即完成進(jìn)料，實(shí)現(xiàn)污泥的第一次壓濾。

（4）二次壓榨：第一次壓濾結(jié)束接著進(jìn)入第二階段壓榨，利用油壓系統(tǒng)推動可變腔室的濾板進(jìn)行壓榨，壓力最大可達(dá)到300kgf/cm2，日常運(yùn)行控制在150～180kgf/cm2，充分體現(xiàn)了臥式彈簧壓榨機(jī)高壓力和可變過濾腔室的設(shè)計(jì)特點(diǎn)。

（5）卸料：第二次壓榨結(jié)束后進(jìn)入卸料階段，首先是濾板卸壓，卸壓后氣動卸料程序啟動，小車依次拉動每塊濾板，進(jìn)行氣動卸料和濾布反吹洗，卸料和反吹洗結(jié)束，程序自動進(jìn)入保壓階段，即利用油壓系統(tǒng)推動濾板前行以保持濾板間20kgf/cm2的保壓壓力，達(dá)到保壓壓力后即進(jìn)入下一周期的進(jìn)料壓濾階段，依次循環(huán)實(shí)現(xiàn)連續(xù)運(yùn)行。

3 臥式彈簧壓榨污泥深度脫水處理運(yùn)行情況

2017年8月29日白班臥式彈簧壓榨好氧污泥深度脫水單周期運(yùn)行情況：1）白班人員啟動1#好氧池剩余污泥打泥到污泥濃縮池，另外，濃縮污泥暫存池存有4號好氧CASS池濃縮后的污泥，可直接進(jìn)行深度脫水操作；2）9 ∶ 00啟動濃縮污泥輸送泵，抽取暫存池的濃縮污泥到1號污泥調(diào)理罐，達(dá)到污泥調(diào)理罐有效容積8m3液位上限時(shí)停止輸送，開啟攪拌器，依次添加40%濃度三氯化鐵溶液70kg、活性生石灰40kg，繼續(xù)攪拌2min后停止攪拌，觀察到污泥調(diào)理罐污泥分層清晰，上清液非常清澈，說明達(dá)到調(diào)理效果；3）9 ∶ 35啟動污泥進(jìn)料柱塞泵往保壓后的過濾腔室進(jìn)料，進(jìn)料時(shí)間21min，共進(jìn)污泥調(diào)理混合液4.2m3；4）9 ∶ 56油壓系統(tǒng)推動濾板進(jìn)行第二次壓榨，10min后達(dá)到行程停止壓榨；5）二次壓榨結(jié)束后濾板卸壓，卸壓后氣動卸料程序啟動，小車依次拉動每塊濾板，進(jìn)行氣動卸料和濾布反吹洗，8min后卸料結(jié)束。

從以上單個(gè)周期的各操作步驟看，污泥深度脫水主要過程進(jìn)料壓濾、二次壓榨、卸料三個(gè)步驟共用時(shí)間39min，相比其他方式的污泥深度脫水處理用時(shí)少很多。經(jīng)取本次深度脫水后污泥檢測含水率，結(jié)果為52.2%。本次跟蹤污泥深度脫水處理用的是好氧池污泥，經(jīng)實(shí)驗(yàn)對比，絮狀厭氧污泥由于污泥細(xì)小并具有產(chǎn)甲烷活性，相比好氧池污泥更難沉淀和脫水，深度脫水三個(gè)主要步驟用時(shí)相應(yīng)稍長，脫水后污泥含水率稍高于好氧池污泥脫水后的含水率，但將厭氧污泥和好氧池污泥混合后進(jìn)行深度脫水處理，脫水耗時(shí)和脫水效果與單獨(dú)好氧污泥脫水基本相同，因此，日常臥式彈簧壓榨污泥深度脫水處理是把厭氧池污泥和好氧池污泥混合后進(jìn)行脫水處理。

該公司2017年8月的污泥處理情況如表2所示，8月共處理濃縮污泥3288m3，產(chǎn)出脫水污泥462t，2臺設(shè)備開機(jī)時(shí)間共1104h，投加40%濃度三氯化鐵24t、活性生石灰14t，脫水污泥供應(yīng)肥料廠323t、綠化公司139t。

表2 某啤酒廠2017年8月污泥處理情況記錄表

從近兩年的運(yùn)行情況看，達(dá)到了設(shè)計(jì)產(chǎn)能，可以滿足公司廢水處理系統(tǒng)厭氧和好氧產(chǎn)生剩余污泥的脫水需求，原有不銹鋼帶式壓榨過濾機(jī)和鍋爐余熱污泥烘干機(jī)停止使用。經(jīng)過臥式彈簧壓榨污泥深度脫水處理后，污泥含水率小于60%，脫水后的污泥大部分供應(yīng)給附近生物有機(jī)肥料廠生產(chǎn)有機(jī)肥料，另外約1/3的脫水污泥直接用于城市綠化工程。

4 結(jié)論

（1）工程實(shí)踐證明臥式彈簧壓榨污泥深度脫水技術(shù)可實(shí)現(xiàn)對含水率95%左右的好氧或厭氧污泥進(jìn)行深度脫水處理，一次性將含水率降低至60%以下。

（2）污泥調(diào)理變性和臥式彈簧壓榨主機(jī)高壓力、多層濾布、可變腔室的二次壓榨、空氣反吹及智能控制配置等技術(shù)的結(jié)合是實(shí)現(xiàn)污泥一次性快速深度脫水處理的關(guān)鍵。

參考文獻(xiàn)：

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