板框壓濾機在自來水廠污泥脫水中的應用

2022/05/09 分類:技術文獻 801

引言

城市用水量也不斷增加。但由于環境受到污染，國內可用于飲用水的原水日益減少，許多城市已采取各種方式引水，以解決水源短缺問題，原水成本也越來越高，水廠生產廢水的回收與處理逐漸也被提上了日程。隨著人類對環境意識的增強和國家一系列水資源保護的法律法規的實施，近２０年來，自來水廠的各種污泥處理設施相繼投入生產運行，效果不一，成本各異。造成這種情況的原因是：自來水廠的生產不同于污水處理廠，形成原水濁度的濁質多樣，可以是無機的泥沙，也可以是有機的藻類、細菌等；且同一水源在一年中濁度與濁質也會隨季節的不同差異很大；除此之外，各地區自來水廠所用的凈水藥劑品種也是多種多樣，生產廢水的處理工藝也各不相同。而在自來水廠污水處理工藝系統的各個處理單元中，污泥脫水工藝非常重要。

板框壓濾機在自來水廠污泥脫水中的應用-板框廂式隔膜壓濾機

項目

水廠一期工程６萬ｔ／ｄ水廠已于２００６年竣工投產使用。現供水能力可達６萬ｔ／ｄ以上，供水面積達２１０ｋｍ２，受益人口為１１.５萬人。水廠凈水工藝采用：反應—混凝—沉淀—過濾—消毒的常規工藝。由于水廠原水來自水庫，水質較好，基本上常年保持在地表水Ⅱ類水標準內。水廠產生的污泥主要由從原水中去除的有機物、無機物、重金屬元素等雜質及水處理過程中投加的混凝劑組成。水廠建成后一直采用ＰＡＣ作為混凝劑，原水濁度比較低，污泥成分中金屬氫氧化物的成分很高，污泥脫水性能相對較差。

污泥脫水處理方式自來水廠的污泥處理脫水常見的方式有四種：真空過濾機、離心脫水機、帶式壓濾機、板框壓濾機。

這四種脫水方式各有優缺點，這四種脫水方式的比較。

真空過濾機

優點：１.可連續運行；２.設備故障率低；３.輔助設備少；４.資金投入較少；

缺點：１.進泥濃度要求高（３％～５％）；２.耗電量較大；３.工作環境差，４.出泥含水率較高。

離心機

優點：１.占地面積小；２.能夠全自動連續運轉；３.新型離心機適用于各種污泥脫水；４.污泥在封閉系統中處理，脫水衛生條件好

缺點：１.設備高速運轉，容易磨損，維護費用較高；２.噪音較高，電耗也較大；３.價格昂貴。

帶式壓濾機

優點：１.可連續運行；２.電耗較小；３.脫水效果較好；

缺點：１.跑泥嚴重；２.衛生條件較差；３.對污泥調質要求較高；４.濾布清洗比較困難，易磨損。

板框壓濾機

優點：１.能適應各種污泥脫水；２.脫水效果好，泥餅含固率高；３.結構簡單，價格便宜，生產能力彈性大；

缺點：１.只能間隙運行；２.衛生條件較差；３.實現自動化運行較困難；４.設備復雜，電耗高。

該水廠原水濁度最低為３.０ＮＴＵ，最高為９１.６ＮＴＵ，全年平均值為１７.５ＮＴＵ；２０１４年最低為２.７ＮＴＵ，最高為６３.７ＮＴＵ，全年平均值為１４.６ＮＴＵ。從原水水質特點和經濟性上考慮，對于利用相似水質作為原水的自來水廠，可考慮采用膜片式板框壓濾機進行污泥的脫水處理。本文對該水廠污泥系統運行近九年來的實際情況做了簡單介紹。水廠采用兩臺由臺灣設備廠商生產的１０００ｍｍ×１０００ｍｍ的全自動板框式隔膜壓濾機進行污泥脫水。濾框用增強聚丙烯濾板，該材質強度高、重量輕、耐腐蝕、耐酸堿、無毒無味。采用液壓壓緊，并用電接點壓力表自動保壓，確保形成濾餅的最佳條件，進行加壓過濾。操作簡單、維修方便，并配有多種安全裝置，確保了操作人員安全。自調試運行以來，效果良好。污泥脫水主機及其配套裝備的機械性能及工藝性能均達到并超過預期的要求。污泥處理設備的主要技術參數如下。

單臺過濾面積：４８塊×１.８ｍ２／塊＝８６.４ｍ２；

單臺單個工作批次所處理的含泥水量約為１２.２ｍ３；

單臺單個工作批次產泥量：４８×０.０１２ｍｍ（泥餅厚度為１２ｍｍ）×０.９５ｍ２（濾板有效面積為０.９７５ｍ×０.９７５ｍ＝０.９５ｍ２）＝０.５１９８ｍ３（７８％含水率污泥）；

單臺日最大產泥量：０.５１９８×５批次＝２.５９９ｍ３；

污泥進料壓力為０.４～０.６ＭＰａ；

污泥進料含固率為０.５％～１.５％；

脫水泥餅含固率可達２０％～２５％；

污泥進料泵為氣動隔膜泵；

脫水機進料時間為１２０～１５０ｍｉｎ，每個批次操作時間為２１０ｍｉｎ；污泥出泥：皮帶輸送機；

單臺單個批次耗電量為３６ｋＷ·ｈ，每公斤干泥電耗為０.２７４ｋＷ·ｈ。

該污泥處理系統實際運行中其他水質數據如下。每天處理排泥水量和濾池反沖洗廢水量分別為４１５ｍ３和６００ｍ３，所對應的濁度分別為１９６７ＮＴＵ和１６７ＮＴＵ。濃縮池進出水平均含泥量分別為３０８６ｍｇ／Ｌ和１０７７３ｍｇ／Ｌ，濃縮池出水加ＰＡＭ后進入調理池，然后由氣動隔膜泵進料到壓濾機。壓濾機濾后液含泥量為５４９ｍｇ／Ｌ，通過管道自流到回用水池收集池。該６萬ｔ／ｄ水廠污泥處理系統的面積約為２７５０ｍ２，即每１萬ｍ３／ｄ供水為排泥水處理需土地面積約４６０ｍ２。水廠污泥處理系統（包括回用水池、濃縮池、調理池、脫水機房、壓濾機等設備）的總投資為６９４萬元，每１萬ｍ３／ｄ供水為排泥水處理所需投資為１１５.７萬元。經統計，在日常運行中，由于采用該脫泥處理系統，每ｔ水增加成本約０.０２６元。

影響使用板框式污泥脫水的因素分析

（１）污泥性質以水庫水為原水的自來水廠，水中的雜質基本由無機的泥砂和有機的藻類、細菌等組成，原水濁度較低，水中含雜質少，水廠運行過程中形成的污泥很大一部分是在水處理過程中所投加的各種藥劑中的混凝劑和助凝劑，混凝劑和助凝劑最終形成的污泥密度一般略大于水的密度，水廠排出的污泥是由原水中的雜質和水處理過程中所投加的各種混凝劑和助凝劑藥劑共同形成的，密度很難測定，一般要通過進行污泥沉降試驗確定污泥沉降性能。由于同一水源在一年中會因季節不同原水中的雜質有很大的變化；一年中所投加的藥劑品種也會有相應的調整，污泥性質在一年中變化很大。所以，“沉降試驗”周期至少要進行一年。以確定最不利于污泥脫水的污泥性質和時間段，藉此進行脫水工程中絮凝劑的選擇。

（２）泥水的溫度泥水的溫度影響沉淀速度。泥水在不同溫度下黏度不同，０℃水的動力黏度為１８２.５×１０６ｋｇ·ｓ／ｍ２，３０℃水的動力黏度為８１.３×１０６ｋｇ·ｓ／ｍ２，兩者相差２.２４倍。若其他條件不變，冬季與夏季相比分離效果相差很大。

（３）污泥顆粒直徑污泥顆粒直徑影響沉淀速度，不論是在層流條件下，還是在過渡流或湍流條件下，顆粒直徑都直接影響沉淀速度，但在生產實際中無法測定具體的顆粒直徑，不管是單個顆粒直徑還是平均顆粒直徑。在生產過程中應盡量追求形成較大的污泥顆粒，并且在污泥處理過程中盡量不打碎已形成的污泥顆粒，以求獲得較好的分離條件。

（４）對泥漿的預處理水廠的污泥處理，在泥漿進入板框式脫水機前一般都要加入有機絮凝劑以得到較好的分離效果。投加的有機絮凝劑有多種，經常使用的是聚丙烯酰胺及其衍生物分為非離子型（中性）、陰離子型、陽離子型三類。非離子型中有聚丙烯酰胺、聚氧化乙酰等；陰離子型中有丙烯酰胺共聚物、聚丙烯酸等；陽離子型中有聚胺、丙烯酰胺共聚物等。合成聚合物價格較高，經驗用量為０.１～０.１５ｍｇ／Ｌ。由于陽離子型絮凝劑的分子量在三者中較低，且價格較高，一般多使用陰離子型和非離子型有機絮凝劑，當然選擇適合污泥性質的絮凝劑對提高污泥脫水效果非常重要。