某城鎮(zhèn)污水廠污泥脫水改造設(shè)計方案探討

朱曉丹

（北京北排水務(wù)設(shè)計研究院有限公司 北京 100000）

引言

該污水廠采用MBR處理工藝，處理能力為6萬噸/天，設(shè)計流量峰值系數(shù)為1.3，工程于2005年投入運行，主要處理周邊區(qū)域生活污水，處理出水達到再生水標準后進行回用。該污水廠目前污泥處理能力不能滿足正常處理量需求。本次改造范圍在現(xiàn)況處理車間內(nèi)布置兩套板框機脫水系統(tǒng)。包括污泥濃縮系統(tǒng)、污泥調(diào)質(zhì)系統(tǒng)、板框壓榨系統(tǒng)、脫水污泥輸送系統(tǒng)及配電、通風采暖等系統(tǒng)。

板框脫水機系統(tǒng)設(shè)在原有設(shè)備車間內(nèi)，日處理量為14 T·DS/d，處理后污泥含水率在70%以下。通過板框脫水機系統(tǒng)，可以提高該污水廠污泥處理能力，增加脫水污泥含固率，降低污泥運輸體積，為后續(xù)污泥處置提供便利，降低處置成本。

1 工藝原理

污水處理廠的剩余污泥經(jīng)脫水處理后污泥含水率在80%左右，含水率較高，高含水率給污泥后續(xù)處理、運輸及處置均帶來很大困難。

為解決污泥高含水率的問題，采用板框壓濾機，將藥劑調(diào)理后的污泥經(jīng)過板框壓榨脫水，使污泥含水率≤70%。板框壓濾機的工作原理是板與框相間排列而成，在濾板的兩側(cè)覆有濾布，用壓緊裝置把板與框壓緊，在板與框之間構(gòu)成壓濾室。在板與框的上端中間相同部位開有小孔，壓緊后成為一條通道，加壓的污泥由該通道進入壓濾室，濾板的表面刻有溝槽，下端有供濾液排出的孔道，濾液在壓力下通過溝槽和孔道排出壓濾機，使污泥脫水。下圖為板框壓濾機工作原理示意圖：

圖1 板框壓濾機工作原理示意圖

2 工藝流程

該污水廠改造后的污泥深度脫水工藝為剩余污泥首先在現(xiàn)況污泥儲池內(nèi)存儲，再通過污泥泵將含水率99.2%左右的污泥經(jīng)調(diào)理藥劑（PAM）混合后輸送至帶式濃縮機進行污泥濃縮，濃縮后的污泥含水率達到97%左右，重力流進濃縮污泥緩沖池做污泥均質(zhì)備用，濃縮污泥經(jīng)螺桿泵輸送至污泥調(diào)質(zhì)池進行化學(xué)藥劑調(diào)理，最后泵入到壓榨板框脫水機內(nèi)，對污泥進行深度脫水，隨后經(jīng)輸送機送至污泥堆置區(qū)外運，所產(chǎn)生的濾液排入污水處理廠進行處理。具體流程見下圖：

圖2 污泥深度脫水處理基本流程示意圖

3 工藝設(shè)計

3.1 污泥濃縮系統(tǒng)

本次改造設(shè)計中新增三臺變頻螺桿泵從現(xiàn)有污泥儲池取含水率為99.2%的剩余污泥輸送至帶式濃縮機，輸送時加入PAM絮凝劑，加藥與進泥采用變頻控制，自動調(diào)節(jié)加藥量，濃縮后的污泥進入污泥緩沖池，濃縮污泥含水率約為97%，另外預(yù)防濃縮機故障，設(shè)計應(yīng)急管路直接進入污泥調(diào)理池。

主要設(shè)備為3臺帶式濃縮進料泵，Q=55m3/h，P=0.3MPa；2臺帶式濃縮機，含動態(tài)混合器，Q=55m3/h，進泥濃度99.8%，出泥濃度97%；1套濃縮污泥緩沖池及其攪拌器，尺寸為長6米×寬3米×高2米；2臺調(diào)理池進泥泵，Q=40m3/h，P=0.3MPa；2臺帶式濃縮機洗布泵Q=4.0m3/h，H=64m；1套絮凝劑制備及2臺加藥泵，Q=1.0m3/h，P=0.3MPa。

3.2 污泥均質(zhì)系統(tǒng)

為板框壓濾機連續(xù)進泥考慮，設(shè)置污泥調(diào)理池兩座，通過污泥泵將污泥緩沖池內(nèi)的含水率97%的污泥輸送至池內(nèi)，達到設(shè)定液位時，由鐵鹽加藥泵向污泥調(diào)理池投入相應(yīng)比例的FeCL3藥劑，經(jīng)液下攪拌器攪拌混合后，輸送至板框壓濾機進行脫水。

調(diào)理劑種類和投加量根據(jù)污水處理廠現(xiàn)況污泥小試的結(jié)果，化學(xué)調(diào)理劑的投加量按14 T·DS/d計，三氯化鐵液體（30%濃度）為污泥量的15%。以97%污泥含水率進行核算，每天需投加三氯化鐵溶液5.00m3。

主要設(shè)備為2座調(diào)理池及其攪拌器，池體尺寸為φ=6m，高5m，有效容積 90m3；2 臺低壓進料泵，Q=70m3/h，H=60m；2 臺高壓進料泵，Q=25m3/h，H=120m；2 臺FeCL3加藥泵，Q=8m3/h，H=32m；2個FeCL3儲罐，有效容積18m3，材質(zhì)玻璃鋼。

3.3 污泥板框壓榨系統(tǒng)

板框機的整理、沖洗、準備等約為1個小時。每天一臺板框機可以工作約4-6次，每次工作時間約3-3.5個小時：

（1）進料

板框壓濾機采用高低壓泵進料方式，低壓泵流量大揚程低，高壓泵流量小揚程高，采用變頻控制，使進料穩(wěn)定。

首先液壓油缸將濾板壓緊，啟動低壓泵，將大量的污泥泵入壓濾機，隨濾餅的逐漸形成，過濾壓力逐漸增高，當進料壓力穩(wěn)定在0.6MPa時，通過壓力變送器的信號反饋控制低壓泵延時工作約10分鐘后自動切換成高壓泵進料，進料壓力達到1.0MPa后，同樣使高壓泵再延時工作一段時間后停止進料。進料時間總共約1.5個小時。

（2）壓榨

在壓榨過程中，濾液從四個暗流孔排出，每臺壓濾機暗流總管配有SS在線監(jiān)測，當濾布損壞時能夠及時檢測并報警，濾板間滲出的漏液被翻板接住，通過兩側(cè)的小槽排出；四個暗流孔、翻板接液槽排液共同匯集到DN200濾液總管排出，每塊濾板裝有專用明流檢測水嘴，以便準確檢測每一塊濾布損壞情況。壓榨水利用廠區(qū)再生水，儲存在壓榨水箱內(nèi)，水箱容積6m3，設(shè)有自動補水裝置，壓榨泵采用一對一變頻控制，壓榨時壓榨進水閥打開，壓榨排液閥關(guān)閉，壓榨泵啟動，將清水注入隔膜板內(nèi)，使膜腔充滿清水，將濾餅壓縮、壓薄，水分被擠出。壓榨壓力3.0MPa大約持續(xù)50分鐘，再也不易將濾餅內(nèi)水分擠出時，壓榨結(jié)束，排液閥門打開，膜腔內(nèi)清水自動回流到壓榨水箱內(nèi)，以備下次再用。

（3）壓縮空氣

壓縮空氣單元分為兩組，一組為吹掃，另一組為儀表。

吹掃用氣是將中心進料孔里的殘余泥漿反吹回調(diào)理池，將暗流通道、濾布與濾板之間的殘余濾液反吹回濾液收集管道。

空氣壓縮系統(tǒng)配套儲氣罐，壓縮空氣由儲氣罐通過氣管、閥門與壓濾機相接。壓榨結(jié)束后反吹風自動閥和回流閥打開，壓縮空氣吹入壓濾機的中心進料孔，將其中的污泥料漿吹回調(diào)理池。然后進行角吹風，角吹風隔離閥關(guān)閉，壓縮空氣從暗流孔的上面兩角吹入壓濾機，下面兩角排出同時帶走大量水分，匯集到濾液總管排出，進一步降低濾餅含水率。整個流程持續(xù)約1分鐘，吹風結(jié)束。

儀表用氣是各個自動氣動閥門的動力源，實現(xiàn)自動閥門的開啟和關(guān)閉，以及帶式濃縮機的糾偏系統(tǒng)。

（4）卸料

吹風結(jié)束后，翻板打開，推板退到最后端，濾板被拉板機械手逐塊拉開，腔室中濾餅在重力作用下掉落到下部帶式輸送機上。濾餅由帶式輸送機輸送到破碎機，之后提升至裝車帶式輸送機送至污泥運輸車。濾板全部拉開后，新的一個循環(huán)開始。壓濾機工作一次時間大約在3-3.5個小時。

（5）濾布清洗

清洗濾布為了恢復(fù)其良好的過濾性能，清洗水利用廠區(qū)再生水，儲存在濾布水箱內(nèi)，水箱容積6m3；設(shè)有自動補水裝置。壓濾機工作一段時間后，濾布的孔隙內(nèi)會堵塞固體顆粒，影響過濾速度，需要啟動洗布泵，打開濾布清洗水上水閥，清洗濾板，清洗水壓力6MPa，洗布水被翻板接住，通過兩側(cè)的小槽匯集進入濾液總管路排出。

板框機的腔室有效容積為10.5m3，壓縮比為0.77，壓濾后的濾餅體積約為8.06m3/次，含水率約為70%，以每天6次壓榨計算，泥餅體積為48.00m3，按照泥餅比重1計算，可以處理14.4T絕干污泥。

3.4 脫水污泥輸送和堆放

壓榨后的處理物落入下部的脫水污泥輸送機，通過輸送機將脫水污泥送至污泥堆置區(qū)，通過運輸車外運。

結(jié)語

板框壓濾機脫水工藝技術(shù)成熟，在脫水污泥含水率，加藥量，運行費用，占地面積等方面均有一定優(yōu)勢，脫水后污泥可達到70%左右，運行費用較低，同時也存在壓榨濾液量大，工作環(huán)境相對差等問題，考慮到該污水廠后續(xù)污泥處置及資源化利用問題，本次污泥處理改造設(shè)計采用板框脫水工藝，以達到污泥脫水處理的目的。