板框厢式隔膜压滤机
长桥水厂项目简介
长桥水厂始建于1959年，经多次改扩建，供水 能力已达160万m3／d，是目前国内规模最大的给水 厂，承担着上海市区西南的供水任务。长桥水厂最 近的一次大规模改造从2000年开始，是将最早建设 的40万m3／d土沉淀池系统拆除，新建60万m3／d 的新系统，该系统已于2002年6月建成投产，为逐 步实现生产废水处理达标排放，在实施新系统改造 后，又开始了相应60万m3／d新系统的排泥水处理 系统的建设。该排泥水处理系统采用板框压滤机作 为脱水机械，已于2005年底建成并成功调试试运行。
水产系统简介
1．1全厂排泥水收集系统改造 长桥水厂在2000年开始的改造中已将全厂排 水改造整理成沉淀池排泥水、滤池反冲洗废水和雨 水(含其他排水)三大系统，各有相对独立的收集管 道、调蓄池和排水泵，排出管也各自分开，为排泥水 处理、反冲洗废水回用或处理打好基础。新建的沉 淀池排泥水池容积2 000 m3，分2格独立运行，共设 6台潜水泵(4用2备)，单泵能力600 m3／h，排出总 管DN800，并开DN600…T’口接至新建污泥脱水车 间浓缩池。排泥泵运行台数目前只受排泥池液位参 数控制。由于河道排放口水位与进入浓缩池液位高 差达8 m，因此在DN800总管上设调流阀，在 DN600支管上设流量计，调控排放量和处理量，并 可一定程度上调节由于开泵台数变化对浓缩池带来 的冲击。
1．2系统处理干污泥量的确定给水排水V01．33 No．9 2007 23 万方数据给水厂污泥量主要来自原水的悬浮固体、色度 和水处理工艺中投加的混凝剂、助凝剂等。通常可按式:
(1)进行计算： E1S=SS+1．53C+D—kA+O．2／3+1．53C+D
(1) 式中D卜干泥量，mg／l。； Ss——原水中悬浮固体量，mg／L；
A一一原水中的浊度，NTU；
B——色度的去除量(原水中色度与出厂水 色度之差)，度；
C——投加的铝盐混凝剂折算成AlzO。含 量，mg／L；
D一投加的高分子助凝剂含量，rag／L； ^——原水中浊度NTU与SSmg／L的折算 系数，应根据试验取值。 在系统干泥量确定时，考虑到本工程仅对全厂 部分生产废水进行处理，因此取平均浊度40NTU 作为计算依据，不考虑用较高频率时的浊度，待全厂生产废水处理系统建设时一并完善。NTU与SS 转换系数k暂取2，色度去除(B)取15度，混凝剂平 均加注量为30 mg／LXl5．3G(A1zO。)，原水中不投 加高分子助凝剂(D)，以此估算干泥量为： DS一2×40+0．2×15+1．53 ×30×15．3％+0—90(mg／l。) 以60万mVd及厂用水7％水量计算，干泥量 一90×60×104X1．07÷106—57．8(t／d)。 即本工程系统干泥量约为58t。
1．3浓缩池 采用占地面积小的斜板浓缩池，分3座，单池尺 寸为12 mXl2 m，池深7．6 m，设计斜板固体通量 约21 kg／(mz·d)，池内设中心传动旋转式浓缩刮 泥机，池底设置集泥坑，由DN200出泥管道至调节 池。池内设不锈钢斜板9排，每排斜板之间设有L 层集水槽和下层进水槽，水流由斜板底部侧向进水， 顶部侧向出水。为更好地控制运行，在浓缩池内斜 板下约500 mm处设置了污泥泥位计，在至调节池 24给水排永v0J．33 Nm 9 2007 的出泥管上设鼍管式污泥浓度计，监视池内浓缩情 况，控制出泥浓度，并控制电动出泥阀门的开闭。
1．4调节池 设置2座调节池，以对浓缩污泥调质调量。单 池容积约1 000 m3．池内各设z套潜水搅拌机。浓 缩池出泥依靠重力自流至调节池，为避免因调节池 液位变化带来流量冲击使浓缩池出泥浓度降低，调节 池进口设置了电动进水堰板阀，可上下调整1．5 m的 水位差，以控制进泥流量。
1．5板框压滤机系统 污泥脱水机械采用板框压滤机，共设置大型悬 梁吊顶式板框压滤机3台。板框压滤机包括带悬梁 及端板的机架、聚丙烯(PI，)滤板、滤布、液压关板系 统、滤板悬挂系统、全自动开板装置、全自动滤布抖 动装置(自动脱泥)、带喷嘴的滤布高压清洗装置、过 滤液收集计量槽、隔膜板挤压管路、机架上的进泥排 水吹脱管路、滴水盘、安全光栅等等。 每台板框压滤机由2 mX 2 m滤板149块形成 148个腔室，其中74块为可更换隔膜板的滤板。滤 板中间设廖900圆孔，四个角上各设p50圆孔，关板 后中问形成进泥通道、四个角形成过滤液排水通道。 板框机采用了全自动滤布抖动装置，将滤板间2片 滤布悬挂到一个由弹簧加连杆组成的滤布悬挂装 置，开板时使滤布上半部被拉斜。在全自动开板器 上加装一个凸轮装置，开板后在转动凸轮和滤布悬 挂装置弹簧共同作用下，抖动滤布促使泥饼卸落。 加装滤布抖动装置可以减少劳动强度，提高自动化 程度，并减少人工铲泥对滤布的损伤。
1．8进泥泵 进泥泵选用大型液压柱塞泵，由3用l备4台 泵组成，单泉最大能力2 000 L／min，设定工作压力 1 MPa，冲程次数≤22次／rain。 柱塞泵由泵体、液压驱动装置、吸入及压出端脉 冲缓冲器及配套的PAM吸液筒组成。泵的冲程次 数由液压驱动装置控制，吸液筒也由驱动装置带动 并与柱塞作相反运动，柱塞上提进泥时，吸液筒作加 注动作，柱塞下压出泥时，吸液筒作吸液动作。
1．9 储泥箱 钢筋混凝土储泥箱直接悬置于板框压滤机下面 与板框压滤机支撑柱连接。储泥箱容积约为2天泥 万方数据饼量。储泥箱底部设置料仓推架系统，将泥饼推向 出料口，出料口设置平板刀闸门，出料口下部设置螺 旋输送机将泥饼直接送至汽车装运。推架、出料口 出泥、输送装运实现一步化操作。
2．0污泥脱水车间布置 浓缩池、调节池、板框压滤机与所有辅助设施集 中布置，减少占地、方便管理。浓缩池露天布置，脱 水机房底层为调节池、进泥泵、储液罐、储泥箱、螺旋 输送机房、变配电间等，卜层则布置板框压滤机及辅 助系统、MCC及PLC等。车间上层设置吊车，楼板 设置大尺寸吊物}L，方便上层设备进出和安装维修。
板框压滤机系统运行情况
排泥水处理系统建成后进行了全面调试和试运行，各环节工艺流程及设备运行基本正常。由于试 运行中排泥水量未达到设计水量，因此没有对浓缩 池运行效果进行测定。 对板框压滤机系统进行r 45次完整的压滤 脱水试运行，每台板框压滤机运行每个批次的时 间小于3 h，每个批次的于污泥量大于4 t，泥饼 含固率大于50％，满足合同文件要求。板框压滤 机相关运行数据为：进泥浓度5％～6％(浓缩池 非连续运行状态)；泥饼含固率51％～55％；阴离 子型聚丙烯酰胺(PAM)平均加注量1．5 kg／t干 泥，最大不超过2．5 kg／t干泥。每批次运行时间 中进泥压滤时间70～80 inin(压力达到0．7 MPa)，隔膜挤压时间约20 min(压力达到1 MPa)，开板卸泥时间60～70 rain。
长桥水厂污泥处理系统主要特点
(1)板框压滤机采用悬梁吊顶式，滤板尺寸2 mX 2 m，每台149块板，单机国内最大，以适应长桥水厂 规模大、用地紧张的需要。实际运行脱水含固率超 过50％，含固率高，泥饼数鼍少，减少运输量。
(2)采用液压驱动柱塞泵作为进泥泵，可以根 据板框压滤机过滤压力自动调节冲程频率，整个进 泥过程中流量、压力与板框压滤机压滤过程完全匹 配，加上初期进泥速度适中，可使板框压滤机脱水泥 饼含固率提高。
(3)采用自动滤布抖动装置，卸泥比较彻底，一 般无需人工铲泥，劳动强度低，自动化程度高，并减 少对滤布的损坏。同时滤布抖动装置可以根据需要 选择运行，减少耗时。
(4)采用储泥箱加料仓推架出泥系统，储泥箱 叠合在板框压滤机下，解决了场地紧张及环境问题， 也方便自动出泥装运。
(5)选用板框压滤机，PAM投加量较少。
(6)集中组合布置减少占地。楼板吊物孔布置 方便设备进出。
设计经验及需关注的问题
(1)滤板数量估算。滤板腔室容积、腔室厚度 及脱水泥饼含固率是确定滤板数量和板框压滤机大 小的重要参数，一般应根据脱水试验确定(长桥水厂 经现场脱水试验得出泥饼厚度15mm，含固率大于 50％)，当缺乏资料时可按经验取值，一般泥饼厚度 为腔室厚度的2／3，泥饼含固率约取35％～40％。 以2 m×2 In滤板为例，两块滤板间形成的腔室厚 度30 mm，腔室容积约95 L，若以泥饼厚度为腔室 厚度的2／3即20 lilin，泥饼35％含固率估算，则每 个腔室每次脱泥量约7．35 kg(泥饼相对密度按 1．05计算)。
(2)2 mX2 m的滤板是最大的滤板，滤板的进 泥、排水通道设计布局是否合理对泥饼厚度、均匀 度、含固率有很大影响。大尺寸滤板均为中间设大 孔四角设小孔设计，中间大孔为进泥通道，周边4只 小孔有采用“1挤3出”(即下面1个孔为隔膜挤压 用的压力水通道，另3个孔为排水孔)设计的，这样 可以节省些造价，但往往会使压力水通道附近泥饼 薄、含固率低，最好是在滤板下部一侧侧壁另外附带 一个小孔，另设一条压力水管用高压软管与小孔连 接，给出挤压水通道。小尺寸滤板进泥排水均匀性 要求不高，采用各种进泥、挤压方式均可。
(3)大型板框压滤机滤板数量较多时，为使进 泥均匀需要采用两端进泥方式。即使这样，由于实 际布置中进泥泵往往会偏向板框压滤机一端，会造 成进泥速度近端大远端小，在运行中也发现远端滤 饼较薄含固率较低的现象，有时还会因此略有粘布 现象。设计中应尽量使进泥泵位置居中布置，或偏 向于移动端板一端，可以避免上述现象发生。
(4)板框压滤机过滤特性是初期过滤速度快压 力低后期则相反，选用的进泥方式对滤饼厚度及含 固率影响较大。有用离心泵作为进泥泵的，通常只 给水排水V01．33 No,9 21107 25 万方数据用于过滤压力增加不大的板框压滤机(如滤布自行 走板框机)；有用高低压两套变频螺杆泵分级进泥 的，即先用大流量低压螺杆泵进泥，到一定压力后再 用小流量高压螺杆泵进泥，同时均配带变频根据压 力变化调节流量，可以适应过滤压力增加较大的板 框机；有采用液压驱动的柱塞泵(或隔膜泵)，可完全 根据板框压滤机过滤压力调节冲程频率和进泥量， 因此脱水效果较好，能形成较好的泥饼。另外选配 的进泥泵能力应适中，流量太大滤布“堵塞”加快， 水不易挤出，泥饼含固率下降，流量太小则会延长进 泥时间。因此对大型板框压滤机进泥，建议优先选 用冲程式的柱寒泵或隔膜泵，其次选用高低压两套 变频螺杆泵分级进泥方式。
(5)2 m×2 1TI滤板腔室高度30 mm，在挤压时 隔膜滤板的周边一圈隔膜贴不到后背，是脱空的，在 高压反复挤压时隔膜容易疲劳开裂，应选用反空腔 形式(即隔膜后设置凸缘抵在滤板上)的隔膜。另外 选用隔膜可脱卸式滤板可在隔膜损坏时仅更换隔 膜，不会报废滤板，当然价格会略高些。
(6)全自动滤布抖动装置是基于板框压滤机无 人值守要求而设置的，也有生产厂不提供类似装置。 用于本工程悬梁吊顶式滤板的滤布抖动装置由于滤 布中心是固定的，滤布悬挂和抖动只能对滤布上半倾 斜部分产生作用，而下半部滤布基本不动，实际运行中 发生局部粘泥的也正是在下半部。考虑到增加该装置 造价增加较大，因此需视泥饼粘布情况酚睛而定。
(7)板框压滤机脱水后阶段可以采用水挤压或 压缩空气挤压，考虑到安全问题一般宜选用水挤压。
(8)板框压滤机下面直接设置钢筋混凝土储泥 箱，再配以料仓储推架系统出泥，对于场地紧张、环 境要求高的地方是一种有效的方式，也方便泥饼自 动运送、装车外运。
(9)浓缩池至调节池常采用螺杆泵提升或重力 自流。采用螺杆泵提升不仅解决了高程问题，而且 方使了定量控制出泥量，另外管路布置上可以平接 减少弯头防止堵塞，但螺杆泵定子衬套易损坏。采 用重力自流可以省去泵房及设备，但因调节池液位 变化大出流量较难控制；设置堰板阀可以解决这一 问题。而日，管路成倒虹布置易积泥，也足一个实际 问题。因此应全面权衡后作选择。
结语
本次排泥水处理工程仅针对60万m3／d生产规 模的沉淀池排泥水，于污泥量也以平均浊度计算仅为 58 t／d，因此在以后的改造中将结合长桥水厂总体规 划和总平面布置，对全厂生产废水包括滤池反冲洗废 水、沉淀池排泥水一并进行处理，做到达标排放。 长桥水厂60万甜／d排泥水处理工程虽还未正 式投产，但其在设备选用、布置形式、运行效果等方面 仍有一定特点，对大中型水厂具有一定借鉴意义。
撰写：张明德教授 姚洁教授 邬亦俊教授
