污泥深度脫水隔膜壓濾機濾布選配分析

劉 超

(上海友聯竹園第一污水處理投資發展有限公司，上海 200137)

根據國家住房和城鄉建設部統計數據，截至2010年底，全國設市城市、縣累計建成城鎮污水處理廠2 832座，污水處理能力達到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物，含水率較高，體積大，按上述規模計算，全國每日至少約要產生含水率為97%的污泥約70 萬 t。

污水處理過程中產生的污泥，其脫水減量化處理是后續處理處置的經濟性的前提和保證。為降低含水率，達到污泥處置對含水率的要求，目前，較多的城鎮污水處理廠選用板框式壓濾機來對產生的剩余污泥進行脫水，降低污泥含水率［1］。

污泥深度脫水是指對污泥進行調理，破除細胞壁，釋放結合水、吸附水和細胞內水，改善污泥的脫水性能，使處理后的污泥含水率達到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，用進料泵壓力對物料進行固液分離，并在進料結束后，采用隔膜壓榨技術對濾餅進行壓榨，顯著提高壓濾機的脫水效率，濾餅較硬，呈塊狀，主要設備為板框壓濾機。濾布是板框式壓濾機的“心臟”，板框式壓濾機的過濾效果主要決定于所選的濾布是否恰當，合適的濾布壓濾過程中產生濾液澄清，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，降低生產成本，是板框式壓濾機選配的一項重要任務［3］。

1 壓濾機濾布種類

壓濾機濾布從所選的濾布材質、材料構成方式以及編制方式不同進行分類選配。

1．1 濾布材質

1．1．1 丙綸濾布

丙綸是由丙烯作原料經聚合、熔體紡絲制得的纖維，價格較為低廉。丙綸濾布具有較好的耐化學腐蝕性，對酸和堿抵抗性能良好，力學強度高，耐磨性好。丙綸的濕強基本等于干強，在進泥后壓濾過程中，丙綸濾布強度基本保持不變。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)或對苯二甲酸二甲酯(DMT)和乙二醇(EG)為原料經酯化或酯交換和縮聚反應而制得的成纖高聚物——聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)，經紡絲和后處理制成的纖維。滌綸具有強度高，耐磨性好，耐光性好，耐腐蝕，可耐漂白劑、氧化劑、烴類、酮類、石油產品及無機酸，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，它的濕態強度與干態強度基本相同。彈性接近羊毛，當伸長5% ～6%時，幾乎可以完全恢復。耐皺性超過其他纖維，即織物不折皺，尺寸穩定性好。

1．1．3 錦綸濾布

錦綸纖維強力高，強度為4～5．3 Cndtex，伸長率為18%～45%。在10%伸長時彈性同復率在90%以上。錦綸強力在纖維中最強，據測定，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。錦綸纖維耐強堿、弱酸。但錦綸不耐光，容易變色發脆，因此錦綸織物不宜長期在日光下暴曬。

1．1．4 維綸濾布

維綸濾布的化學名稱叫聚乙烯醇，它的強力比滌綸要低，強度僅為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。但有一個最大的優點就是能經受強堿的作用，并且吸濕性好，容易與橡膠結合在一起，是橡膠行業中配用的好材料，它的缺點是耐溫較低，溫度達100℃就有收縮，不耐酸性。

表1為幾種濾布的性能指標。

表1 不同材質濾布的性能指標Tab．1 Performance of Different Material

1．2 濾布材料結構

按濾布材料的結構方式可以分為:單絲、復絲長纖和短纖。

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點。但它捕集粒子直徑較大，濾液的含固率較高，回收率較低。

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

復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，呈現良好的顆粒截留性能，密封性也佳，但缺點是孔隙易堵塞，清洗和污泥剝離性能較差。

表2為幾種濾布的特點說明。

表2 幾種常見結構形式的濾布的特點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，價格也較便宜。缺點是比阻大，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。

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

2 城鎮污水處理廠板框式壓濾機濾布的要求

城鎮污水處理廠的污泥產生量較大，工作強度較高，濾布反復擠壓經常使用，需要具有一定的抗拉強度，無伸縮，尺寸穩定性好，對濾布的力學強度要求較高;在污泥調理調質過程中往往需要添加PAM、鐵鹽、鋁鹽或石灰等藥劑，污泥性質較為復雜，調理后的污泥呈堿性，濾布要能夠有一定的耐腐蝕性能。

城鎮污水處理廠污泥中主要為有機質顆粒物，顆粒較細，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，泥餅在板框機濾板開框后能夠自動剝離;濾布容易沖洗再生，延長使用周期，降低使用成本。

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

3 試驗數據分析

根據實際處理經驗，針對上述要求，結合材質的特性，城鎮污水處理廠板框式壓濾脫水機濾布宜選用丙綸或滌綸材質的濾布，材料構成選用單絲或者復絲長纖，編制方式選擇常用的斜紋模式，并將兩種濾布進行試驗比較，如表3所示。

表3 試驗濾布的型號Tab．3 Material of Testing Filters

試驗采用過濾面積為4 m2的板框式壓濾機，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，對污泥處理情況進行分析。

試驗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

試驗選用了常用的藥劑投加種類，組合對板框式壓濾機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據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據Tab．5 Water Content of Filter after Adding Different Reagent Amount

3．3 比較分析

綜合上述試驗結果，對兩種濾布進行比較分析如表6所示。

表6 2種濾布的評價指標Tab．6 Performance of 2 Filters

4 結論

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

板框機濾布的選擇非常重要，需要綜合考慮濾液、泥餅含水率、使用成本等多項因素進行考慮，在總結了城市污水處理廠污泥性質和處理過程特點的同時，選用了兩種常用的濾布進行試驗研究，結果表明，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自身的情況選擇合適的濾布，達到降低含水率，提高使用效率的目的。

［1］劉曉寧，李鐵忠，劉詠梅，等．淺析濾布的應用及發展［J］．山東紡織科技，2009(2):42-43．

［2］王洪泰，李占勇．濾布阻力對恒壓過濾最佳操作周期的影響［J］．過濾與分離，2008，18(2):34-36．

［3］吳新東，耿忠．延長壓濾機濾布使用周期的研究［J］．純堿工業，2010(2):20-22．

［4］羅濤，楊鵬，劉建鋒，等．立式全自動板框式壓濾機濾布的選型及應用［C］．2009年中國過濾用紡織品創新發展論壇，2009．

［5］孔樂，范軍，錢培金，等．陽離子聚丙烯酰胺在板框脫水機上應用的研究［J］．能源環境保護，2009，23(5):27-30．

［6］呂錦玲，陳建中．幾種絮凝劑在污泥脫水中應用的比較研究［J］．廣州環境科學，2005，20(4):14-16．

［7］陳小明，孫鵬，林蔓．絮凝劑對污泥脫水性能的改善［J］．環境保護科學，2005，31(130):18-20．