污泥深度脫水系統(tǒng)影響因素的探討

張莉敏（福建海峽環(huán)保集團(tuán)股份有限公司 福州350014）

從某種意義上講，城市污水處理廠只是對(duì)污水中的有毒有害物質(zhì)的一種富集或轉(zhuǎn)化，而不是完全的處理過程，任何污水處理過程都必然會(huì)產(chǎn)生污泥。污泥處理是水污染控制和水環(huán)境保護(hù)的重要部分，因此，污泥處理和處置已成為污水處理廠和城市環(huán)境衛(wèi)生的重要大事，而污泥的脫水處理是污水處理廠的關(guān)鍵步驟，其主要目的是使污泥由液態(tài)轉(zhuǎn)化成固態(tài)，進(jìn)一步減少容積，實(shí)現(xiàn)污泥減量以及方便污泥后續(xù)處置的運(yùn)輸轉(zhuǎn)移。本文討論的污泥板框深度脫水即是污泥脫水方式的一種，筆者就洋里污水處理廠污泥深度脫水系統(tǒng)運(yùn)行三年的數(shù)據(jù)進(jìn)行總結(jié)分析，并就污泥脫水工藝及影響因素進(jìn)行分析探討，對(duì)生產(chǎn)應(yīng)用提供指導(dǎo)和幫助。

一、污泥深度脫水工藝概況

為了滿足最新的污泥處置標(biāo)準(zhǔn)《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置混合填埋用泥質(zhì)》（GBT23485-2009）中污泥脫水后的含水率應(yīng)小于60%的規(guī)定，福州市洋里污水處理廠采用三氯化鐵+石灰污泥調(diào)質(zhì)+高壓隔膜壓榨機(jī)過濾工藝，使脫水后污泥含水率降至60%以下，總處理能力為39TDS/d。主要處理設(shè)施：石灰投加系統(tǒng)一套（40T料倉，螺旋輸送機(jī)）；三氯化鐵投加系統(tǒng)（2臺(tái)投藥泵，2套流量計(jì)）；調(diào)質(zhì)儲(chǔ)泥池2座（90m3/座，立式攪拌器2臺(tái)，15KW）；板框壓濾機(jī)5臺(tái)，4用1備（單機(jī)過濾面積400m2，最大過濾壓力25MPa）

圖1 污泥處理系統(tǒng)工藝流程圖

1.污泥調(diào)質(zhì)機(jī)理

污泥調(diào)質(zhì)的作用是為了改善污泥的脫水性能，減少水與污泥之間的結(jié)合力。在污泥調(diào)理過程中，三氯化鐵溶液的解凝作用先把濃縮污泥的大絮體變成小絮體，使得原本粘稠的濃縮污泥經(jīng)攪拌后變得均勻。石灰溶解后鈣離子被污泥中的腐殖酸吸附，在污泥中形成多孔網(wǎng)格狀骨架，可改善污泥的可壓縮性；此外石灰對(duì)細(xì)胞組織、油脂等破壞作用可釋放出細(xì)胞水。經(jīng)過無機(jī)調(diào)質(zhì)后的污泥在廂式壓濾機(jī)的強(qiáng)大壓力下脫除毛細(xì)結(jié)合水和部分的細(xì)胞水，以獲得更高脫水效率。同時(shí)脫水前的石灰調(diào)質(zhì)可鈍化污泥中的重金屬。氧化鈣在水中會(huì)生成氫氧化鈣，形成堿性環(huán)境，可交換離子態(tài)的重金屬在堿性環(huán)境中會(huì)生成氫氧化物沉淀，從而降低了離子態(tài)重金屬的活性。同時(shí)由于，F(xiàn)e3+的水解能力遠(yuǎn)大于Fe2+生成了Fe(OH)3,由于在反應(yīng)中消耗了堿度，導(dǎo)致污泥PH值下降，而石灰的投入提高了PH值，補(bǔ)充了堿度并抑制了臭味，從而使三氯化鐵的反應(yīng)效率得以提高，同時(shí)提供快速攪拌來產(chǎn)生膠體顆粒和形成絮體,提高污泥的脫水性。

2.板框過濾工作概述

板框過濾脫水工作方式不同于帶式脫水機(jī)與離心脫水機(jī)，此為間歇運(yùn)行，主要由進(jìn)料、高壓壓榨、反吹、卸料等四個(gè)過程。根據(jù)污泥脫水效果，整個(gè)過濾周期大約為2-5小時(shí)，處理能力1.0-2.0噸絕干污泥。

進(jìn)料：污泥調(diào)質(zhì)罐中泥藥經(jīng)充分混合后，通過變頻螺桿泵及附屬連接管路輸送至壓濾機(jī)過濾，進(jìn)料泵進(jìn)料過程是根據(jù)管道上壓力個(gè)變頻控制過程，隨著進(jìn)料壓力的增大，進(jìn)料量越來越少，保壓一定時(shí)間后，進(jìn)料泵停止運(yùn)行。時(shí)間一般為1.5-2.5h，分為兩段進(jìn)料，低壓進(jìn)料壓力設(shè)置為0-0.8 MPa，流量為60-20m3/h，高壓泵進(jìn)料最大壓力為1.2 MPa，流量為20-0m3/h。

高壓壓榨：進(jìn)料結(jié)束后，轉(zhuǎn)入高壓壓榨，高壓壓榨采用隔膜進(jìn)水?dāng)D壓濾餅脫水，擠壓的目的是為了進(jìn)一步降低泥餅含水率。擠壓過程是通過壓榨多級(jí)離心泵向隔膜板空腔中注水，通過擠壓相鄰兩塊隔膜板之間的泥餅，進(jìn)一步降低泥餅的含水率。當(dāng)進(jìn)料量不足時(shí)，高壓壓榨易造成隔膜破損，進(jìn)而影響脫水效果。高壓壓榨時(shí)間一般為30m in-60m in,最大壓力為2.5 MPa。

吹脫：吹脫是利用壓縮空氣進(jìn)行吹脫，此過程分為兩個(gè)部分，中心吹風(fēng)和正吹風(fēng)，中心吹風(fēng)是從板框機(jī)身尾端中心進(jìn)料管道吹脫，使中心進(jìn)料管道中未過濾的含水率較高的污泥回流到污泥回流管中；正吹風(fēng)是從壓濾機(jī)前端上濾液管道進(jìn)氣吹脫，吹脫泥餅表面的表面水，使卸泥時(shí)更容易卸泥.。時(shí)間為5-10m in,吹脫空氣壓力為0.7-0.8MPa。

卸料：即為脫水后泥餅由濾板上脫落進(jìn)入后端收集系統(tǒng)。時(shí)間為20-45m in。視過濾效果定，脫水效果好，其卸料時(shí)間越短。

3.研究方法

根據(jù)上述工藝流程及原理，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)踐，分析加藥量、污泥有機(jī)份、過濾壓力、壓榨壓力、濾布透水性能等參數(shù)對(duì)實(shí)際生產(chǎn)過程脫水效果存在較大影響，利用近三年的生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分類整理出相同工況下，一個(gè)參數(shù)不同的運(yùn)行記錄，一般為10組；并利用1號(hào)板框壓濾機(jī)進(jìn)行驗(yàn)證，在相同工況下一個(gè)參數(shù)發(fā)生變化，分析板框脫水過程參數(shù)及處理量、脫水后含水率等變化；通過數(shù)據(jù)分析評(píng)價(jià)確定脫水效果影響因素。

效果評(píng)價(jià)依據(jù)為單臺(tái)板框過濾機(jī)的單個(gè)運(yùn)行周期的運(yùn)行時(shí)間（已過濾時(shí)間為主）處理絕干污泥量和脫水后泥餅含水率、泥餅剝離效果。當(dāng)污泥脫水效果好，板框機(jī)單個(gè)周期內(nèi)的時(shí)間短、處理絕干污泥量大、泥餅含水率低、污泥卸料時(shí)自動(dòng)剝離效果好。這是個(gè)評(píng)價(jià)因子在實(shí)際生產(chǎn)過程中互相影響，其分析比較權(quán)重為泥餅含水率>單個(gè)周期處理絕干污泥量>板框機(jī)過濾周期>泥餅剝離效果。

二、結(jié)果與討論

1.調(diào)理劑投加比例對(duì)脫水效果的影響

在石灰投藥量、攪拌設(shè)置、板框機(jī)過濾參數(shù)不變的情況下，改變氯化鐵的投加量，結(jié)果表明，在一定的投藥范圍內(nèi)，三氯化鐵的投加量與污泥處理量、處理后的含水率呈一定的正比。由圖可以看出，氯化鐵投加量為10%的條件下，污泥處理量最大，且脫水后泥餅含水率最低，脫水效果最佳。

在相同工況下，石灰投加量越大，污泥脫水效果越好，但是石灰投加量過大，污泥攪拌要求也相應(yīng)提高，污泥增重，增加輸送量，導(dǎo)致運(yùn)行成本。根據(jù)生產(chǎn)數(shù)據(jù)驗(yàn)證，石灰量增加到一定量時(shí)，處理量就不載呈線性增加。因此，僅從污泥處理量來衡量脫水效果，石灰含固量在30%以下為宜。

2.反應(yīng)時(shí)間影響分析

污泥先后加入氯化鐵和石灰，其不同反應(yīng)時(shí)間對(duì)脫水效果也存在一定影響。筆者分別做了氯化鐵反應(yīng)時(shí)間為10m in、20m in、60m in，石灰反應(yīng)時(shí)間為15m in、30m in、60m in,交叉試驗(yàn)，具體數(shù)據(jù)如表1，污泥加入氯化鐵攪拌反應(yīng)時(shí)間大于10分鐘，加入石灰后反應(yīng)時(shí)間大于30m in，污泥過濾脫水效果影響不大。

表1不同反應(yīng)時(shí)間對(duì)脫水效果的影響氯化鐵反應(yīng)時(shí)間（m in)10 20 60石灰反應(yīng)時(shí)間（m in)15 30 60 15 30 60 15 30 60進(jìn)泥時(shí)間（m in)120 75 78 115 72 76 120 74 80干泥量(噸)1.29 1.58 1.55 1.35 1.61 1.68 1.33 1.65 1.61泥餅含水率（%）61.02 57.36 57.69 60.85 56.98 57.12 60.09 57.33 58.02

3.污泥有機(jī)份對(duì)脫水效果的影響

表2污泥有機(jī)份對(duì)脫水效果的影響污泥有機(jī)份（%)60 55 50氯化鐵比例（%）10 9 8石灰比例（%）30 26 22進(jìn)泥時(shí)間（m in)90 75 70干泥量(噸)1.58 1.64 1.70泥餅含水率（%）59.36 57.98 57.33

與傳統(tǒng)80%污泥脫水工藝相同，污泥有機(jī)份越低，脫水效果越好，所需要投加的調(diào)理劑越少，污泥處理成本也相應(yīng)降低。但是污泥有機(jī)份過低對(duì)生化處理池生化處理影響較大，因此控制合理的有機(jī)份既有利于污水處理效果，又保證理想的脫水效果。筆者整理近三年的數(shù)據(jù)，分析發(fā)現(xiàn)污泥有機(jī)份在55%上下時(shí)，生化池污染物去除效率穩(wěn)定且脫水效果性價(jià)比最高。因此根據(jù)不同進(jìn)水水質(zhì)和季節(jié)，及時(shí)調(diào)整污泥泥齡，保持相對(duì)較為穩(wěn)定污泥有機(jī)份，有利于整個(gè)污水處理和污泥系統(tǒng)的平衡。

4.板框機(jī)進(jìn)料壓力對(duì)脫水效果的影響

板框機(jī)進(jìn)泥系統(tǒng)主要依靠污泥泵的提升來實(shí)現(xiàn)的，因此進(jìn)泥量的變化在一定程度上也可以反映板框機(jī)內(nèi)壓力的變化，壓力增大則污泥的脫水效率降低。反之，在相同介質(zhì)下提高壓力也能提高脫水效率。在保證前端調(diào)質(zhì)系統(tǒng)參數(shù)不變的條件下，為了分析不同進(jìn)料壓力對(duì)污泥脫水性能的影響，按進(jìn)料壓力為0.6Mpa、0.8Mpa、1.2 M pa，高壓進(jìn)料壓力分別為1.0 M pa、1.2 Mpa、1.4等參數(shù)下生產(chǎn)測試，對(duì)比分析見表3，其結(jié)果顯示，板框機(jī)進(jìn)料壓力與處理量存在一定關(guān)系，但每升高變化0.2 Mpa對(duì)處理量增加不超過3%。

表3不同反應(yīng)進(jìn)料壓力對(duì)脫水效果的影響低壓進(jìn)料（Mpa)0.6 0.8高壓進(jìn)料（M pa)1.0 1.2 1.0 1.2低/高壓進(jìn)泥時(shí)間（m in)50/40 50/50 55/38 55/35干泥量(噸)1.57 1.62 1.61 1.68泥餅含水率（%）59.44 58.78 58.36 58.21

5.板框機(jī)壓榨壓力對(duì)脫水效果的影響

根據(jù)1.3節(jié)板框機(jī)過濾工作概述中高壓壓榨工作原理了解到，壓榨是為了進(jìn)一步減少泥餅的含水率和提高泥餅脫落效果。但是壓榨壓力較高，為保障濾板的壽命，需要保證濾室內(nèi)已經(jīng)有充足的物料，因此該因素分析是基于進(jìn)料在高于1.2噸絕干污泥的情況，采用不同的壓榨壓力和時(shí)間，進(jìn)行對(duì)比分析。在干泥量越大的情況下，壓榨壓力升高，有助于泥餅進(jìn)一步脫水，且泥餅脫落效果更好，減少人工卸料的工作量；反之，物料無不足時(shí)，壓榨壓力提高對(duì)脫水效果提升不明顯，且易造成濾板破損。

表4不同反應(yīng)時(shí)間對(duì)脫水效果的影響干泥量(噸)1.3 1.5 1.7壓榨時(shí)間（m in)30 45 60 30 45 60 30 45 60壓榨壓力（Mpa)1.40 1.60 1.80 1.40 1.60 1.80 1.40 1.60 1.80泥餅 含水率（%）61.12 60.54 59.74 58.72 58.05 57.6 56.12 55.98 55.94泥餅脫落效果一般一般好好好好非常好非常好非常好

5.濾布對(duì)脫水效果的影響

不同過濾介質(zhì)所選擇的濾布不同，濾布材質(zhì)、織法、透氣量、表面處理等均會(huì)影響過濾效果，本次選取了PA 66、750B、P297等三種不同參數(shù)的濾布分別在同一臺(tái)板框機(jī)進(jìn)行試驗(yàn)，具體數(shù)據(jù)見表5。結(jié)果證明緞紋編織、表面經(jīng)過熱處理且濾布透氣量大的PA 66型號(hào)濾布效果最佳，且濾布使用壽命最長，其性價(jià)比最高。此外，隨著濾布使用時(shí)間增加，濾布的孔隙逐漸被堵塞，濾布的過濾效果會(huì)不斷衰減，因此定期對(duì)濾布進(jìn)行清洗以延長濾布的使用時(shí)間和過濾效果。

表5濾布對(duì)脫水效果的影響分析濾布型號(hào) 材質(zhì) 織法 表面處理使用壽命進(jìn)料時(shí)間（m in）干泥量(噸)泥餅含水率泥餅剝離效果

PA 66尼龍P297 750B聚丙烯丙綸緞紋緞紋斜紋壓光，熱定型壓光，熱定型 /18個(gè)月18個(gè)月9個(gè)月72 78 85 1.6 1.55 1.52 57.2 5 58.4 4 59.1 2好好一般

結(jié)論

污泥在深脫脫水過程中受加藥量比例、污泥有機(jī)份、濾布等因素影響，互相牽制，不能單一調(diào)整一個(gè)參數(shù)，應(yīng)根據(jù)污泥有機(jī)份、濾布等參數(shù)合理設(shè)置投藥比和進(jìn)料壓力、壓榨壓力等參數(shù)，才能穩(wěn)定實(shí)現(xiàn)脫水后污泥滿足含水率低于60%的要求。從上述的情況可以看出，選擇PA 66型號(hào)濾布，氯化鐵藥泥比為10%，石灰藥泥比為26%，壓榨壓力為1.6MPA對(duì)系統(tǒng)過濾效果最理想。在日常運(yùn)行過程中應(yīng)針對(duì)不同污泥性狀合理設(shè)置污泥藥泥比，設(shè)置合理的過濾壓力和壓榨壓力，以保障脫水系統(tǒng)穩(wěn)定安全運(yùn)行，切實(shí)發(fā)揮城市污水處理廠減排的作用。

【1】柯明勇，集美污水處理廠污泥深度脫水技術(shù)探討，【J】.給水排水，2011,37（5）：40-43.

【2】馬維超等，新型高壓板框式脫水機(jī)對(duì)污泥脫水的中試研究【J】.中國給水排水，2014,30（11）：120-122.