污水厂污泥调理深度脱水工艺研究

2 工程实例
2.1 工程概述 以江苏省张家港某污水处理厂为例，该污水处
理厂处理能力为 3×104 m3/d，采用 A2/O 工艺。 为了满 足污泥填埋场或焚烧对进泥含水率的要求，新建污 泥深度处理设施采用石灰调质＋弹性板框高压压榨 机脱水工艺，出泥含水率基本可达 60%。目前主要处 理对象为污水厂及周边工业污水厂产生的 80%的预 脱水污泥。
本工程设计范围包括污泥调理搅拌预处理系 统、高压压滤系统，内容包括深度脱水工艺流程的设 计、脱水车间的设计、污泥调理剂的选择。 污泥调理 改性深度脱水是通过添加脱水调理剂对污泥进行改 性，降低污泥的持水性，通过高压压滤进一步降低污 泥的含水率和臭度：含水率≤60%，臭度降低到 3 级 以下。
污泥调理压滤的工艺流程如图 1 所示，处理的 核心是通过工程设施和手段，将污泥和调理剂快速
目前，机械脱水是污泥脱水的主要方式。 常用的 脱水机械模式有带式压滤、真空过滤、板框压滤和离 心等。 在机械脱水前必须对污泥采取一定的调理措 施来改善污泥的脱水性能，而化学调理是调理污泥 最常用的方法。 化学调理剂一般包括无机絮凝剂和
有 机 高 分 子 絮 凝 剂[1]，然 而 一 些 研 究 显 示[2]，这 些 污 泥调理剂只能提高污泥的脱水速率，并不能提高污 泥的可脱水程度。 因此，有必要寻找可以破坏污泥的 絮体结构，使污泥中更多的结合水转化为易于脱除 的 自 由 水[3]的 调 理 剂 ，从 而 使 污 泥 的 可 脱 水 程 度 得 到 提高。
石灰,白色粉末,添加比例:5%(质量比); 氯化铁,液体状(37%),添加比例:2%(质量 比)
压滤液回流调节至 90% 10 min/批次
含水率 进泥量 单机处理量 运行时间 出泥含水率 出泥量 出水量
约 90% 200 m3/d 13 m3/批次 1.5 h/批次，每日运行 24 h < 60% 约 50 t/d 约 150 t/d， 其 中 100 t 回 流 作 为 稀 释 水
图 1 污泥调理改性深度脱水技术工艺路线
本项目的压滤系统核心设备采用 TJEE-WNYZ 自动清洗弹性板框高压压榨机,具有液压自动压紧、 自动拉板、自动保压、自动集液、自动脱料、自动集料 等功能,且生产能力大,脱水效果好，泥饼含水率低。 该压榨机最大的创新及优势在于采用弹性板框结构 (图 2)。 当滤室充满污泥时，液压增压使滤板压缩从 而为滤室的进一步压缩提供空间,并将液压传递到 污泥上,促使污泥快速脱水。
(Shanghai Tongji Environmental Engineering and Technology Co., Ltd., Shanghai 200092, China) Abstract Chemical conditioner is the most commonly method for adjusting sludge characteristics. Alkali conditioner is widely used in the sludge dewatering, because of no corrosion and easy operation. Dehydration process "lime conditioner + elastic high pressure plate-and-frame filter press" was applied to the program in Zhang Jiagang. Analyze the technological process, technological parameter and economic indicators of this project. Practice has proved that moisture content of output sludge after dehydration process is stability under 60%, which meet the requirement of The urban sewage treatment plant sludge landfill disposal standard". The main equipment in this project is TJEE - WNYZ Elastic high-pressure plate-and-frame filter press, with automatic cleaning function. Daily cost of sludge treatment is RMB 95.35. Keywords sludge conditioner; deep dewatering; elastic plate-and-frame; high-pressure filter press
〔关键词〕污泥调理；深度脱水；弹性板框；高压压滤 中图分类号： X703.1 文献标识码： B 文章编号：1004-4345(2014)05-0081-03
Research for Conditioning & Dewatering Process of Sewage Sludge WANG Baoying
图 2 弹性板框工作原理示意
与普通板框压滤机相比,弹性板框高压压榨机 工作时,依靠弹性介质的伸缩来压榨滤室中的污泥, 压缩后可进一步增压至 2 MPa,大大提高了滤料的脱 水效率，处理能力是传统板框压滤机的 3~5 倍。 与隔 膜板框压滤机相比,弹性板框无需另外的油压设备, 完全靠弹性介质收缩来压迫滤室中的污泥,从而降 低了能耗,提高了生产效率(保压 30~50 min)。
有效地混合均匀，而后泵入弹性板框高压压榨机，经 压滤深度脱水，使出料污泥达到改性要求，便于最终 处置或后续资源化利用。 1)污泥进料系统主要为污 泥抓斗，保证污泥顺畅地送入搅拌反应罐。 2)污泥搅 拌反应系统包括污泥搅拌罐、调理剂储仓、调理剂定 量送料螺旋机。 调理剂存储车间内设有调理剂料仓、 物料提升机、螺旋输送机等设施。 这些设施可稳定高 效地将车间内存储的调理剂输送到污泥搅拌设备中 去。 污泥和调理剂按设计配比进入搅拌反应罐，经 5~10 min 搅 拌 反 应 ，改 性 污 泥 落 入 改 性 污 泥 储 池 。 3)弹 性 板 框 高 压 压 榨 系 统 包 括 弹 性 板 框 高 压 压 榨 机、污泥输送气动隔膜泵、皮带输送机等。 改性后的 污泥由气动隔膜泵泵送入弹性板框高压压榨机中， 经加压脱水后，污泥落至皮带机上送出。 压滤液部分 回流，部分经管道收集后排入污水厂的污水管网。
第 35 卷 第5期
有色冶金设计与研究
2014 年 10 月
污水厂污泥调理深度脱水工艺研究
汪宝英
(上海同济环境工程科技有限公司,上海市 200092)
〔摘 要〕化学调理是调理污泥脱水性能的最常用方法，而碱处理由于具有不腐蚀设备、易于操作等优 点，被广泛应用于污泥调理深度脱水工程。 以某采用“石灰调质＋弹性板框高压压榨机”脱水工艺的工程为例， 分析了该工程的工艺流程、工艺参数及经济指标。 实践证明，该工程出泥含水率基本稳定在 60%以下，达到 《城镇污水处理厂污泥处置 混合填埋泥质标准》，吨污泥处理成本为 95.35 元。
总计
158
2.5 运行效果 该工程进入稳定的运行期后，每日处理 80%含
水率污泥 90~100 t，出泥含水率低于 60%，2013 年 5 月的泥质检测均值如下表 3 所示。 脱水车间如下图 3 所示。
图 3 污泥深度脱水车间现场
3 经济指标
该工 程 设 备 总 投 资 为265 万 元 ，投 入 的 设 备 如 上表 2 所示。 其中设备总装机功率为 168 kW，运行 时的功率约为 120 kW；每日用水量约为 50 m3/t。 运
收 稿 日 期 ：2014-08-25 作者简介：汪宝英(1982—),女,硕士,主要研究方向为渗滤液处理 、固体废弃物处理处置与资源化。
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有色冶金设计与研究
第 35 卷
1 调质工艺原理
化学调理是通过向污泥中投加调理剂，产生电 性中和和吸附架桥的作用，破坏污泥胶体颗粒的稳 定，使分散的小颗粒之间相互聚集形成大颗粒，从而 改变污泥的脱水性能。 一般采用石灰和三氯化铁为 调理剂。 先投加三氯化铁，铁离子水解形成胶体羟基 聚合物或氢氧化物沉淀，通过静电粘附、网捕等作 用，改变大颗粒污泥的稳定性，卷扫小颗粒污泥，形 成有一定承载力的絮体颗粒。 石灰作为助凝剂从以 下几个方面改变污泥的脱水性能：1)提高 pH 值，加 强 铁 盐 的 水 解 、絮 凝 作 用 ；2) 通 过 与 污 泥 中 腐 殖 酸 的 作用形成多网格状的骨架，增强絮体的强度，降低可 压缩性，在压滤机的高压挤压下，仍可保持透水性滤 层 ；3)石 灰 破 坏 以 蛋 白 质 为 基 础 的 细 胞 壁 和 酶 、 酸 性 RNA、碳 水 化 合 物 的 细 胞 组 织 和 油 质 ， 释 放 污 泥 颗 粒 中的细胞水。
2.4 设备参数
污泥调理压榨深度脱水设备见表 2。
表 2 污泥调理压榨深度脱水设备一览
系统名称
装置设备 名称
规格
数量 功率/kW 备注
进料系统 行车抓斗
3t
双轴搅拌反 应罐
7 m3
调理系统 调理剂料仓
3 m3
1
15
1
75
1
1.5
带上料行 车和绞刀
螺旋送料机 WLS500-8-28° 2
7.5 一用一备
该工程日产污泥 20 tDS/d，含水率 80%。 预脱水 后的污泥进入新建储泥池，通过行车抓斗送入调理 搅拌罐，加入一定量水稀释污泥含水率至 90%左右， 分别通过计量设备加入三氯化铁和石灰，搅拌反应 5~10 min 后 ，泵 送 至 弹 性 板 框 压 榨 机 ，经 压 滤 脱 水 后，最终出泥含水率约 60%。 2.2 工艺说明
第5期
污水厂污泥调理深度脱水工艺研究
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2.3 工艺参数
本工程采用的污泥调理压榨深度脱水工艺各工 艺段的工程参数如下表 1 所示。 过滤面积 200 m2 的
TJEE-WNYZ 自动清洗弹性板框高压压榨机每日工
作 24 h,可满足本工程的处理规模。
表 1 污泥调理压榨深度脱水工艺参数
处理工艺段 项目
气动隔膜泵 7.62 cm，60 m3/h 2
一用一备
空气压缩机
4 m3/min
1
30
压榨脱 水系统
弹性板框高 压压榨机
TJEE-WNYZ
200/1600
1
18.5
皮带机
800×20 000
1 7.5
自动清洗装 置
压榨机配套
1
3
自控系统
全系统 控制
PLC
1
附属设备
管道、 辅料
阀门、
辅助设备
照明、 除尘、 润滑等
近几年我国污泥处理行业发展速度较快，受益 于污泥处理行业生产技术不断提高以及下游需求市 场不断扩大，污泥处理行业在国内和国际市场上发 展形势都十分看好。 根据住建部的统计数据，“十二 五”期间全国城镇污泥处理处置规模将达到 25 000 kt/a(80%含水量)。 污泥处理处置技术路线的选择坚 持污泥土地利用为主，协同焚烧或建材利用、污泥填 埋等处置方式为辅，但无论后续采用哪种技术对污 泥进行处置和利用，污泥脱水都是十分关键的步骤。
参数
表 3 污泥调理压榨深度脱水效果
检测指标 含水率/%
无侧限抗压 强度/kPa
低位热值 kcal/kg（干 基 ）
臭度 pH 值
均值
55.0
111
1 570
3 级 10.6
进泥(污泥 含水率 容重
储池内) 进泥量
约 80% 约 1.1 t/m3 100 t/d
搅拌反应
压榨处理 系统
调理剂
含水率 搅拌时间
碱处理具有不腐蚀设备、易于操作等优点。 在碱 性条件下,污泥絮体解散,细胞内的水分和有机物被 释 放 出 来 , 从 而 加 速 细 胞 的 溶 解 ， 有 利 于 厌 氧 消 化 [4]。 二 价 离 子(尤 其 是 Ca2+)、无 机 颗 粒 和 EPS(胞 外 聚 合 物)的相互作用，导致了活性污泥中絮体的形成和沉 降。 Ca2+在 EPS 之间及 EPS 与细菌之间起架桥作用, 在 絮 体 稳 定 中 起 重Baidu Nhomakorabea要 作 用 [5-7]。