某城鎮污水廠污泥脫水改造設計方案探討

朱曉丹

（北京北排水務設計研究院有限公司 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，設計流量峰值系數為1.3，工程于2005年投入運行，主要處理周邊區域生活污水，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。本次改造范圍在現況處理車間內布置兩套板框機脫水系統。包括污泥濃縮系統、污泥調質系統、板框壓榨系統、脫水污泥輸送系統及配電、通風采暖等系統。

板框脫水機系統設在原有設備車間內，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，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，將藥劑調理后的污泥經過板框壓榨脫水，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，在濾板的兩側覆有濾布，用壓緊裝置把板與框壓緊，在板與框之間構成壓濾室。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況污泥儲池內存儲，再通過污泥泵將含水率99.2%左右的污泥經調理藥劑（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備用，濃縮污泥經螺桿泵輸送至污泥調質池進行化學藥劑調理，最后泵入到壓榨板框脫水機內，對污泥進行深度脫水，隨后經輸送機送至污泥堆置區外運，所產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 工藝設計

3.1 污泥濃縮系統

本次改造設計中新增三臺變頻螺桿泵從現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，自動調節加藥量，濃縮后的污泥進入污泥緩沖池，濃縮污泥含水率約為97%，另外預防濃縮機故障，設計應急管路直接進入污泥調理池。

主要設備為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 污泥均質系統

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

調理劑種類和投加量根據污水處理廠現況污泥小試的結果，化學調理劑的投加量按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。

主要設備為2座調理池及其攪拌器，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，材質玻璃鋼。

3.3 污泥板框壓榨系統

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。壓榨水利用廠區再生水，儲存在壓榨水箱內，水箱容積6m3，設有自動補水裝置，壓榨泵采用一對一變頻控制，壓榨時壓榨進水閥打開，壓榨排液閥關閉，壓榨泵啟動，將清水注入隔膜板內，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50分鐘，再也不易將濾餅內水分擠出時，壓榨結束，排液閥門打開，膜腔內清水自動回流到壓榨水箱內，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理池。然后進行角吹風，角吹風隔離閥關閉，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。整個流程持續約1分鐘，吹風結束。

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

（4）卸料

吹風結束后，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

清洗濾布為了恢復其良好的過濾性能，清洗水利用廠區再生水，儲存在濾布水箱內，水箱容積6m3；設有自動補水裝置。壓濾機工作一段時間后，濾布的孔隙內會堵塞固體顆粒，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，通過運輸車外運。

結語

板框壓濾機脫水工藝技術成熟，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，工作環境相對差等問題，考慮到該污水廠后續污泥處置及資源化利用問題，本次污泥處理改造設計采用板框脫水工藝，以達到污泥脫水處理的目的。