污泥压滤机脱水

引言

污泥压滤机脱水是污泥处理处置过程的一个重要环节。目前国内外采用的污泥脱水方法主要有自然干化法、热干化法、机械脱水法等。其中，机械脱水法应用最为广泛，一般大中型污水处理厂均采用该技术。1污泥来源及机械脱水技术应用现状污泥来源非常广泛，理论上所有污水处理都可能产生污泥，具有代表性的污泥包括城镇污水污泥、含油 污 泥(包 括 石 油 行 业、钢 铁 行 业、机 械 加 工 行 业等)、电镀行业污泥、造纸行业污泥、纺织印染行业污泥、河道疏浚污泥等。污泥机械脱水技术按原理可分为真空过滤脱水、压滤脱水和离心脱水3类，目前常用的污泥机械脱水设备的性能及使用情况等详见表1。

1. 1城镇污水污泥截至2015年，全国投运的城镇污水处理设施共3830座，总设计处理能力1. 62亿m3/d，平均日处理水量1. 44亿m3/d，每年产生含水率80%污泥 约4 200万t。从2009年的不完全统计数据(表2)可以看出:2009年在建城镇污水处理厂污泥脱水方式主要方式仍然后是带式压滤(48. 62%)和 离 心 脱 水(22. 98%)，但新建水厂采用带式压滤的占比呈下降势态，更多的污水处理厂选择了自然干化和其他污泥脱水方式。主 要 原 因 包 括:1)在建中小型污水处理厂数量增 加;2)出现了一些新型的脱水技术。总 体上，城镇污水处理厂污泥脱水以带式压滤(55. 85%)和离心脱水(22. 59%)为主，主要原因是这两项技术比较成熟，设备运行稳定可靠。

1. 2含油污泥我国每年产生的各种含油污泥总量约1 000万t，其中石油石化行业的含油污泥产量最大。该类型污泥产量大，重质油含量高，处理难度大，且产量呈逐年上升趋势。含油污泥的比阻比一般污泥大40倍，可压缩性系数大20倍，属难过滤性污泥;又由于其颗粒细小、呈絮凝体状、含水率高、体积庞大，不易实现油－水－泥三相分离。我国大部分油田含油污泥的含水率一般为70% ～ 90%，油、盐含量较高，且 含 有重金属和苯系物等有毒有害物质。含油污泥主要处理技术有:调 质－机 械 脱 水 分离、固化处理、焚烧、填埋与干化、生物处理等。含油污泥机械脱水主要技术有真空过滤、加压过滤、滚压过滤和离心过滤。目前国内多使用板框压滤机和带式过滤机，而国外广泛使用带式压滤机和卧式螺旋卸料沉降离心机，而集污泥浓缩、油水分离功能于一体的三相卧式螺旋卸料沉降离心机对处理含油污泥有较大优 势。近年 来，叠螺式污泥脱水机在处理含油污泥方面已经有不少成功案例。

1. 3电镀污泥电镀污泥是电镀行业废水处理的“终 态 物”，主要含有铬、铁、镍、铜、锌等重金属化合物及可溶性盐类。电镀企业在初步处理电镀废水时，需要将废水中的各种重金属盐类转化为相应的氢氧化物并沉淀固化，因而需要加入还原剂、中和剂及絮凝剂等多种化学药品，导致电镀污泥中化学组分增多，重金属化合物在组分中分散且含量偏低，以致进一步的无害化处理、分离和综合利用较为困难。据调查，一般新产生的电镀污泥含水率为75% ～80%，铬、铁、镍、铜及锌的化合物含量一般为0. 5% ～ 3%(以氧化物计)，石膏(硫酸钙)含量为8% ～10%，其他水溶性盐类及杂质含量为5%左右。我国约有电镀工厂1万多家，年均电镀废水排放量超过40亿t，按照每立方米污水产生绝干污泥0. 2 ～0. 3 kg估算，我国每年产生80 ～120万t电镀干污泥。针对此类污泥，目前国内主要采用板框压滤机和带式压滤机。

1. 4造纸污泥造纸污泥是制浆造纸废水处理的副产物，造纸污泥有机质含 量 较 高，但理化性质与其他污泥有所不同。制浆造纸污泥有机物含量为50% ～ 65%，主 要含有纤维素、半纤维素和木质素等高分子有机物以及凝聚剂等。每生产1 t纸，即产生含水率为80%的 污 泥 约1 200 kg，2012年我国机制纸浆、机制纸和纸板共计1. 81亿t，估算每年造纸污泥产生量约为2. 2亿t(含水率80%)，污泥产生量是同等规模市政污水处理厂的5 ～10倍，且 成 分 复 杂，含 水 量 高，处 理 难 度大，处置费用约占造纸废水处理总费用的50%以上。造纸污泥以板框压滤和带式压滤为主，也有企业开发了连续式污泥深度脱水设备。这种设备利用不锈钢带，可提供高达150 kg/cm的张力，将污泥从含水率80%干化到50%左右。

2新型污泥机械脱水技术近几年来，随着污泥脱水工程需求的增加以及科技创新发展的带动，污泥机械脱水技术在国内外都有了长足进步，新技术层出不穷。下文介绍几种新型污泥脱水技术。

2. 1螺旋压榨脱水机螺旋压榨脱水机是近年来新发展起来的新型过滤分离机械，其脱水性能高、结构紧凑密闭，具有噪音低、电耗低、冲洗水量少、工作环境好、自动化程度高等优点，但单机容量小，维修维护要求比较高。螺旋压榨脱水机的工作原理是将圆锥状螺旋轴与圆筒状金属外筒形成的间隙作为滤室，其内部的圆锥状螺旋轴以0. 02 ～2 r/min的低速旋转，污泥从入口到出口，过滤压榨区的容积逐渐减小，内部压力不断上升，实现压榨脱水。螺旋压榨脱水进泥含水率要求一 般 为95% ～ 99. 5%，出泥含水率一般可降至75% ～80%。

2. 2隔膜式板框压滤机隔膜式板框压滤机是一种间歇性加压过滤设备，脱水原理主要是通过高压进料及高压压榨。进泥后利用隔膜压榨泵往压滤机隔膜板中注入高压水，利用隔膜张力对污泥进行强力挤压脱水，形成含水率较低的干物质。隔膜式板框压滤机处理的污泥水分含量一般能达到50%以下，其干度与高压进料压力及压榨压力相关，但综合考虑运行的经济性及设备的安全性，设计时选高压进料压力及压榨压力为1. 6 MPa，则污泥干度可达到50% ～60%。若压榨压力不能达到一定值，则不能使隔膜鼓张或张开不充分，从而影响污泥脱水效果，故压榨压力一般不应低于1 MPa。CJ/T 249—2007《城镇污水处理厂污泥处置混合填埋泥质》中对混合填埋污泥含水率的基本要求为污泥含水率≤60%。目前常用的带式压滤机、离心脱水机等一般只能保证出泥含水率在70% ～80%。故隔膜式板框压滤机能将脱水污泥含水率保持在60%以下，属深度脱水范畴。

2. 3卧式螺旋离心脱水机卧式螺旋离心脱水机(简称卧螺离心机)是利用离心沉降原理分离悬浮液。固 相 颗 粒 当 量 直 径≥3μm，质量浓度 比≤10%或 体 积 浓 度 比≤70%以及液固密度差≥0. 05 g/cm3的各种悬浮液均适合采用卧螺离心机进行液固分离或颗粒分级，泥饼含固率可达30%以上，而且操作是在全封闭的环境中进行，脱水机周围没有污水及恶臭气味，可大大改善操作环境，但该装置维修费用较高。

2. 4电渗透污泥深度脱水技术电渗透污泥脱水技术利用电渗透和电泳原理实现污泥的深度脱水，适用于有机污泥的二次脱水。含水率为75% ～ 80%的一次脱水污泥泥饼，利 用 电 渗透脱水技术进行深度脱水后，污饼泥含水率可降低至40% ～60%，减容效果显著。电渗透脱水技术的效果受污泥有机质含量的影响，有机质含量越低，则脱水效果越好。在工程中可与现有的常规一次脱水设备直接衔接，使用过程中无需添加任何药剂，选择后续污泥处置方法时不受限制，耗电量为70 ～150 kW·h/t。该技术在国内外市政污水、工业废水中均有成功使用的案例。

2. 5新型LCSS离心脱水技术机日本某公司生产的固液分离装置(length-typecentrifugal separation system，LCSS)是一种利用比重差的原理，通过高速离心的方式完成分级、分离、脱水过程的新型离心设备。其主要特点是能够高效回收超微细颗粒，与普通离心机相比，脱水后的污泥含水率降低5% ～ 20%，减 容 效 果 明 显，通常情况下无需加药剂并能够利用再生电力运转。由 于LCSS装 置回转筒与螺旋轴的转速差可以在0. 2 r/min以 上 任意调整，可以实现纳米级别超微粒子的回收，并获得澄清的分离液和含水率较低的污泥。但由于LCSS设备价格昂贵，在市政污泥处理领域使用，一次性投资大，资金回收期长。短期内国内的污水处理企业负担有一定困难。但由于该设备的出色的脱水率和超细微颗粒的回收效果，在贵金属回收、资源再生利用、核污染废水处理等方面具有普通离心机无法替代的优势。

3技术发展前景与污泥的自然干化脱水和热干化脱水等技术相比，物理机械脱水技术因其占地面积小、处理效率高、处理成本低等诸多优点，仍是未来一段时间污泥脱水工程采用的主要技术。结合我国未来几年污染治理及污泥资源化利用需求的增加以及自控、机械加工整体水平的提高，未来污泥机械脱水技术的发展趋势主要有如下几个方面。

3. 1机械脱水技术优化设计我国的污泥脱水机国产化程度高，生产企业众多，但污泥的脱水处理技术还存在不足，需要进一步优化。真空过滤、离心脱水及压滤脱水等技术都需要通过结构的优化设计来提高设备的整体效能。通过优化设计降低操作难度，降低运行电耗、提高脱水效率。

3. 2机械脱水技术的行业细分对污泥来源行业进行进一步细分，根据处理对象的具体性质，开发出针对性更强的适用机械脱水设备，可以提高脱水效率和资源的回收水平。

3. 3加快深度脱水技术的研发《国务院关于发展循环经济的若干意见》中将污泥减量化、资源化利用作为发展循环经济的重点环节之一。《城镇污水处理厂污泥处理处置及污染防治技术政策(试 行)》、也提 出，污 泥 处 理 处 置 的 目 标是实现污泥的减量化、稳定化和无害化;鼓励回收和利用污泥中的能源和资源。高含水率给污泥后续处理、运输及处置均带来了很大难度，因此在有条件的地区，应推行污泥的深度脱水。所谓深度脱水是指脱水后污泥含水率达到55% ～65%，特殊条件下还可以更低。通 常 污 泥 脱水后含水率从97%左右降到70% ～80%，体积缩减为原体积的1 /6 ～1 /5，但仍达不到混合填埋的干度要求，也不能满足专用填埋的污泥含水率须小于60%的要 求。深度脱水设备的市场空间是可观的。

3. 4机械脱水设备与污泥调理技术的融合当机械脱水设备因受材质限制，机械脱水设备因压力提高而大幅度增加运行成本时，污泥调理技术能弥补机械脱水设备的不足，机械脱水设备与污泥调理技术的融合显得尤为重要。将机械脱水设备与污泥调理技术(物理调理法、化学调理法、微生物调理法、复合调理法)相配合，可以达到更好的脱水效果。如生物污泥电磁破壁技术、污泥的加药调理技术等与板框压滤机、带式压滤机、卧式离心脱水机的结合，均可有效提高污泥脱水率。

3. 5机械脱水设备与自控、材料等技术的耦合任何一项机械脱水设备都是各项技术的综合体，包含了自动控制、系统工程学、材料制造(如隔膜等)等，各种技术的进步均可以提高物理机械设备的实际效能，如板框压滤机与自动控制技术的耦合、机械脱水设备与材料制造(如隔膜等)等结合。

4结束语综上所述，高性能污泥脱水设备的开发研究、推广应用应是物理机械脱水技术的主要发展方向。主要内容包括研发和推广脱水后污泥含水率低于60%的深度脱水设备，提高污泥的减容率和固形物的回收率;开发低药剂用量的设备及低能耗设备，并通过科学计算产泥 量，优化设备选型等提高设备的运行效率，降低运行成本;提高设备的自动化程度和连续稳定运行率等。

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