深圳市某水質凈化廠污泥深度脫水項目設計與運行

陳大雙，朱有光，張 軍，肖 軍

（深圳市楠柏環境科技有限公司，廣東 深圳 518000）

深圳市某水質凈化廠污泥深度脫水項目（以下簡稱“污泥脫水項目”）于2017年5月開始建設，2018年4月正式進入調試運營。該項目設計處理規模500 t/d（以80%含水污泥計），建筑占地面積約 2 500 m2，遠期規劃處理水質凈化廠一二期污泥，剩余少部分處理能力用于外接處理周邊水質凈化廠污泥。

1 項目設計

板框壓濾深度脫水工藝可分為三個階段，即：污泥稀釋調理、板框機壓濾、干泥轉運暫存。以下結合污泥深度脫水工藝流程（見圖1），對各個階段所涉及的單體構筑物及設備參數進行詳細介紹。

1.1 工藝處理流程及說明

污泥脫水項目采用“污泥調理+板框壓濾”深度脫水工藝。該工藝是將含水率80%污泥和廠內98%剩余污泥進行混合，使其含水率保持在96%左右，然后投加PAC、PAM 藥劑攪拌調理，使污泥脫穩泥水分離，最后將調理好的污泥注入隔膜板框壓濾機，壓濾后泥餅經破碎轉運至料倉暫存，外運焚燒處置。

圖1 污泥深度脫水工藝流程

1.2 倒液泵房

單體構筑物尺寸：長×寬×高=8.5 m×5.8 m× 5.9 m；倒液泵：3 臺（2 用1 備），額定流量3 00 m3/h，揚程20 m，功率45 kW。

功能：1 臺倒液泵對應1 座污泥稀釋池，將含水98%剩余污泥輸送至稀釋池。

1.3 污泥接收間

單體構筑物尺寸：長× 寬× 高=22.45 m× 11.00 m×12.80 m；150 m3地下污泥接收倉1 座，碳鋼重防腐；柱塞泵：2 臺，泵排量85+32 cm3/r；配套液壓站：額定壓力28 MPa；功率45 kW；螺旋輸送機輸送量25 m3/h，電機功率7.5 kW。

功能：短期儲存外來80%含水污泥，螺旋輸送機將污泥輸送至柱塞泵泵腔，柱塞泵高壓打入稀釋池。

1.4 污泥稀釋池

污泥稀釋池與倒料泵房合建。構筑物占地面積150.41 m2，建筑高度9.08 m。稀釋池2 格，單格有效容積220 m3。攪拌機：功率15 kW，2臺，攪拌軸及槳葉：碳鋼襯膠材質；倒料泵：3 臺（2 用1 備），額定流量300 m3/h，揚程20 m，功率45 kW。

功能：將80%含水污泥與98%剩余污泥進行攪拌，混合至含水率96%左右，然后通過倒料泵輸送至調理池。

1.5 污泥調理池

污泥調理池與PAC 儲藥池合建，調理池4 格，儲藥池1格。構筑物占地面積252.01 m2，建筑高度9.45 m，單格池體有效容積220 m3。

兩廂PAM 制備系統2 套，出液量8 m3/h；PAM 加藥螺桿泵3 臺（2 用1 備），流量13 m3/h，壓力0.3 MPa，功率4 kW；PAC 卸料泵2 臺（1 用1 備），流量120 m3/h，揚程15 m，功率18.5 kW；PAC 加藥泵3 臺（2 用1 備），流量12 m3/h，揚程15 m，2.2 kW。

功能：向稀釋均勻的污泥內投加PAC、PAM 藥劑，攪拌混合調理，使污泥脫穩泥水分離。

1.6 板框壓濾機房

板框壓濾機房共計3 層，地下1 層，地上2 層。負一層為干泥輸送、破碎、提升功能區；一層為板框機進料泵、供氣系統、壓榨水洗設備、雙軸螺旋輸送機等附屬設備；二層為板框壓濾機主體設備機房及辦公區域，建筑物主體框架為鋼筋砼，屋頂采用鋼結構屋面。建筑物占地面積1 404.24 m2，建筑地上高度14.6 m，地下最低處-5.8 m。具體設備參數如下

1.6.1 負一層功能區

（1）匯總皮帶輸送機2 臺，3 臺板框機匯總至1條皮帶輸送機。輸送量224 m3/h，長度14.5 m，電機功率7.5 kW；輸送量224 m3/h，長度26.5 m，電機功率15 kW。

（2）破碎機及轉運皮帶。臥式濾餅破碎機2 臺： 處理量50 t/h，破碎粒徑≤40 mm（80%），功率37.5 kW；轉運皮帶輸送機2 臺：輸送量224 m3/h，長度7.5 m，功率4 kW；輸送量224 m3/h，長度10.5 m，功率5.5 kW。

（3）斗式提升機。斗式提升機2 臺：輸送量 60 m3/h，提升高度14 m，功率15 kW。

1.6.2 一層附屬設備

（1）進料泵。本次進料系統設計采用低高壓交替、變頻恒壓控制的進料方式，最大化進料量的同時縮減進料時間，提升進料效率。

低壓螺桿泵6 臺：流量30 ～120 m3/h，壓力 0.6 MPa，功率37 kW；高壓螺桿泵6 臺：流量31 ～ 40 m3/h，壓力1.2 MPa，功率30 kW。

（2）壓榨設備。隔膜板框機壓榨原理是由高壓泵將清水注入膜板內，膜板膨脹擠壓濾室空間，使水分從泥餅內分離出來[1]。

壓榨泵6 臺（變頻控制）：二級離心泵，流量12 m3/h，揚程2.5 MPa，功率16.5 kW。壓榨儲水池（混凝土結構）：有效容積48 m3。

（3）水洗設備。水洗過程是利用高壓水穿透濾布，清理濾布、濾板表面污泥顆粒，保持透水通暢，正常24 h連續運行情況下，3～5 d清洗一次比較合適。

水洗泵組2 臺（1 用1 備），流量20 m3/h，揚程 4.0 MPa，功率37 kW。

儲水箱：PE 材質，容積10 m3。

（4）供氣系統。本項目上自動控制閥門均為氣動控制閥，氣源由螺桿式空壓機提供。空氣壓縮機2 臺（1 用1 備）：排氣量9.6 m3/min，氣壓：0.85 MPa，功率55 kW；儀表控制用氣罐：1 m3，承壓1.0 MPa。冷干機：處理量1.2 m3/min；工藝用氣罐：15 m3，承壓 1.0 MPa。

1.6.3 板框壓濾機

觀瀾污泥項目設計有6 臺隔膜板框壓濾機，其主要參數如下。過濾面積800 m2；濾室數量114 個；濾板數量113 塊，其中配板56 塊，膜板57 塊；理論濾室容積16 m3；濾室深度40 mm。

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1.7 干泥料倉

干泥料倉分兩層，一層為污泥裝車車間，二層為分料皮帶及儲泥料倉。單體構筑物尺寸：長×寬× 高=21.00 m×10.70 m×13.61 m；分料皮帶：長度26.1 m，功率15 kW，配分料器5 套，5.5 kW；鋼制料倉：40 m3，6 個。配套液壓站2 套，8 kW。

2 運行效果

2.1 污泥稀釋調理效果

2.1.1 污泥稀釋

通過液位計控制98%剩余污泥及80%污泥投加量，為了避免80%污泥沉積，在稀釋過程中應先投加98%含水污泥至設定液位，再投加80%污泥，全程開啟攪拌機。

運行效果：污泥稀釋過程用時總計約2 h，污泥混合濃度基本滿足設計的96%左右，稀釋效果良好。

2.1.2 污泥調理

通過電磁流量計控制PAC、PAM 投加量，設計為每噸絕干泥投加PAC（有效成分10%）600 kg，PAM 2 kg。PAC 投加完畢10 min 后，投加PAM，PAM 投加完攪拌15 min，調理完成。

運行效果：污泥由稀釋池轉移至調理池，然后加藥調理完成，總計耗時2.0 h，泥水分離效果較好。

2.2 板框壓濾效果

板框壓濾機系統作為一個單獨的PLC控制系統，其運行流程分為“進料、壓榨、反吹、排空、角吹、卸料、水洗”等7 個生產步驟[2]。

運行效果：板框機低壓恒壓時間3 000 s，高壓恒壓時間3 000 s，壓榨恒壓時間3 600 s，反吹45 s，排空60 s，角吹25 s，卸料時間35 ～45 min；板框機單批次運行時長約4 h，污泥含水率能穩定在60%以下，運行效果良好。

2.3 經濟指標

在設備滿負荷運轉（按設計500 t/d 計）的情況下，以處理每噸80%含水污泥所需的費用進行成本分析，如表1所示。

3 經驗總結

污泥脫水項目投產運行近1年時間，結合運行情況，筆者總結出以下幾點經驗。

表1 費用成本分析

3.1 污泥含水率控制

壓榨后污泥含水率的影響因素較多，如外接污泥有機分占比、污泥調理效果、水洗頻次、壓榨時間及壓力等。

選用有機分較低的80%含水污泥，這類污泥更利于污泥壓濾脫水，脫水后污泥適用于制磚、水泥建材利用等；PAM 投加量過低會影響絮凝效果，過高則會導致污泥壓榨時透水性降低，生產時應對每一批次稀釋后污泥進行小試，確定PAM 投加量；板框機每次運行，濾板表面都會殘留少許污泥顆粒，慢慢堵塞過水通道，雖然水洗時，高壓水會穿透濾布沖擊濾板表面凹槽內細小污泥顆粒，污泥顆粒隨清洗水流走，但是加大水洗頻次，可使濾板過水通道通暢，污泥含水率降低；增加壓榨壓力及時間也有利于污泥含水率降低[3]。

3.2 污泥產能控制

觀瀾污泥深度脫水項目設定低壓恒壓時間3 000 s，高壓恒壓時間3 000 s，壓榨恒壓時間3 600 s，單批次進泥量位于50 ～90 m3。通常，低壓恒壓和高壓恒壓后期進泥流量相對較低，僅為10 ～15 m3/h，進泥量較少。因此，在污泥含水率滿足出廠要求的情況下，適當減少進料恒壓時間、壓榨恒壓時間，可增加當天板框機運行批次，污泥產能得到提高。