Plate and frame chamber diaphragm filter presses
introductory
水厂污泥主要来自沉淀池排泥水和滤池反冲洗排水，排泥水量一般约占水厂净水能力的 4~7%»排泥水如直接排入水体会造成淤塞河道，抬高河床，影响通航及行洪，污染水源，影 响环境卫生和破坏生态平衡。
福州水司现有净水厂的废水处理都是以自然干化为原形，有着投资成本低，处理费用少的优点，但同样存在受天气影响大，处理效率不高的缺点，而且废水处理场占地面积较大。
由于福州市政府将逐步收储福州市自来水有限公司下属水厂排泥水处理场用地，将使水 厂排泥水无法处理，若直接排入闽江，将对水体造成严重污染。故需另寻场地对水厂排泥水 进行处理。因此釆用占地面积小，能耗低的污泥脱水处理工艺犹显的重要。
实验方法和内容
通过试验了解福州水厂排泥水的脱水特性；通过调整过滤进料周期、进料压力、压榨周 期、压榨压力、物化反应时间、物化搅拌速度，分析和评价隔膜压滤机的脱水性能；研究加 药调质对板框机脱水效果的影响；研究温度对脱水机的产率的影响。
隔膜压滤机脱水效果
福州市净水厂污泥隔膜压滤脱水试验机的脱水效果如表1,数据表明板框机脱水效果较 好，出泥泥饼超过预定目标(含固率〉40%),最高可达60%以上；对于无二次压榨的北厂污泥，脱水后泥饼松软，成泥效果差，在实际工程应用中应选用有二次挤压的diaphragm filter press.
表1隔膜压滤试验机运行数据表
| 进泥含固率 | 稀释后含 固率(用 反洗水) | 实验过程 | 泥饼 | ||||
| 进料压力 | 保压时间 | 油压压力 | pressing pressure | 压榨时间 | 含固率 | ||
| 13.00% | 3.20% | 8 bar | 30 min | 280 bar | 10 bar | 30 min | 61.00% |
| 13.00% | 3.90% | 8 bar | 30 min | 280 bar | 10 bar | 30 min | 61.50% |
| 13,00% | 3.20% | 10 bar | 40 min | 300 bar | 10 bar | 30 min | 61.60% |
| 13.00% | 3.90% | 10 bar | 25 min | 300 bar | 11 bar | 35 min | 62.40% |
| 13.00% | 3.90% | 12 bar | 30 min | 300 bar | 13 bar | 30 min | 61.62% |
| 13.00% | 3.90% | 7 bar | 30 min | 300 bar | 10 bar | 30 min | 61.50% |
| 10.49% | 无稀释 | 11 bar | 30 min | 300 bar | 11 bar | 30 min | 60.50% |
| 13.00% | 5.15% | 10 bar | 90 min | 300 bar | 无二次挤压 | 泥饼分层，中间是稀泥 | |
| 10.07% | 无稀释 | 7 bar | 30 min | 300 bar | 10 bar | 30 min | 61.00% |
| 10.87% | 无稀释 | 7 bar | 30 min | 300 bar | 10 bar | 30 min | 54.86% 57.24% |
| 10.87% | 无稀释 | 10 bar | 30 min | 300 bar | 12 bar | 30 min | 47.81% 60.21% |
板框压滤机脱水效果的影响因素分析
不同泥性脱水效果试验
对福州市北区水厂污泥和西区水厂污泥进行同等条件下压榨比较实验，对比数据见表2。
表2不同泥性污泥板框机脱水效果数据表(不加药)
| 污泥来源 | 进泥含固
率(％) |
物料进料周
期(min ) |
进料压力
(atm) |
压榨周期
(min) |
pressing pressure
(atm) |
出泥含固
率(％) |
| 北区水厂 | 10.5 | 100 | 12 | 45 | 14 | 54.73 |
| 西区水厂 | 3.7 | 120 | 12 | 60 | 14 | 52.81 |
可以看出，在不加药的情况下，与西区水厂排泥水相比，相同条件下北区水厂排泥水处 理运行周期更短，处理效果亦良好。通过西区水厂和北区水厂污泥比阻的对比，我们可以发 现北区水厂污泥比阻值(1.09E+13m/kg),低于西区水厂污泥比阻(6.86E+13m/kg),北区水厂 污泥相对而言更易处理，与实验结果吻合。
进料时间变化脱水试验
使用ISD简易试验机(过滤面积0.208m2,滤室厚度30mm, 2室)在不同进料时间下对污 泥进行压滤脱水，表3对干泥饼过滤速度进行了比较。
表3进料时间变化试验结果
| 试验符号 | 原液浓度 | 进料/挤压时间 | 进料/挤压压力 | 泥饼
含水率 |
干泥饼 过滤速度 |
| %(w/w) | min | MPa | % | kg/m2/h | |
| SD-1 | 10.5 | 10/30 | 0.5/1.5 | 39.9 | 3.63 |
| SD-2 | 10.5 | 5/25 | 0.5/1.5 | 40.3 | 3.98 |
| SD-3 | 10.5 | 20/40 | 0.5/1.5 | 39.8 | 3.22 |
在原液浓度为10.5%时，对进料时间5, 10, 20分钟的干泥饼过滤速度进行了比较，随着 进料时间加长，干泥饼过滤速度有降低的倾向。进料时间为5分钟时的干泥饼过滤速度最高, 它比进料时间20分钟的干泥饼过滤速度高了 24%o
挤压压力变化脱水试验
在挤压压力0.7, 1.1, 1.5MPa的条件下对试验机进行脱水泥饼过滤速度比较，结果见表4。
表4挤压压力变化试验结果
| 试验符号 | 原液浓度
/%(w/w) |
进料/挤压时间/ min | 进料/挤压压力/MPa | Cake moisture content
/% |
干泥饼过滤速
fi/kg/(m2/h) |
| SD-4 | 10.5 | 5/35 | 0.5 / 0.7 | 45.5 | 3.17 |
| SD-10 | 10.0 | 5/35 | 0.5/ 1.1 | 42.6 | 3.26 |
| SD-2 | 10.5 | 5/25 | 0.5/ 1.5 | 40.3 | 3.98 |
由上表可以看出随着挤压压力的增大，泥饼含水率随之降低。在挤压压力1.5MPa时的泥 饼含水率比0.7MPa要低5.2个百分点，干泥饼过滤速度提高了 25% .
不同污泥浓度脱水试验
我们针对不同污泥浓度条件下压滤机的脱水效果进行了进一步的实验，实验结果表明， 对于不同浓度的水厂污泥(采用滤池反冲洗水掺比)，试验机可以完全达到预定的脱水效果， 实验数据如下表5。可知，随着进泥浓度的增加，filter press的干泥饼过滤速度也逐渐增加，产率 也随之提高。
表5不同污泥浓度板框机脱水效果数据表
| 试验符号 | 原液浓度
/%(w/w) |
进料/挤压时间/ min | 进料/挤压压力/ MPa | Cake moisture content
/% |
干泥饼过滤速度
/ kg/(m2/h) |
| SD-9 | 1.67 | 30/20 | 0.5/ 1.5 | 42.0 | 1.35 |
| SD-6 | 3.50 | 10/20 | 0.5/1.5 | 41.1 | 2.32 |
| SD-5 | 5.25 | 10/20 | 0.5/ 1.5 | 40.7 | 2.73 |
| SD-7 | 7.67 | 10/25 | 0.5/1.5 | 40.6 | 3.31 |
| SD-1 | 10.50 | 10/30 | 0.5/1.5 | 39.9 | 3.63 |
不同滤布规格(透气率)脱水试验
过滤的介质不同，所选用的滤布不同，滤布的型号很多，一般情况可通过试验选择最合 适的滤布。在实际生产中，不是对单一滤布性能进行评价，而是对整个过滤系统进行综合评 价。如：液相澄清度、固相含液率、设备的处理效率、单位处理量的成本等。在实际过滤生 产中，若对上述每项指标都提出最高要求或者都视为同等重要，则既不科学也不经济。因此 应根据过滤设备的类型、实际生产要求，选择既满足过滤生产要求又使过滤成本达到最低的 滤布。表7为不同滤布规格(透气率)压滤机脱水效果比较。
表6不同滤布规格(透气率)污泥板框机脱水效果数据表
| 滤布尺寸规格
透气率 L/dm2 .min |
进泥含固
率(％) |
物料进料 周期
(min ) |
进料压
力(atm) |
压榨周
期(min) |
压榨压
力(atm) |
出泥含固
率(％) |
污泥绝干
量(kg) |
干泥饼过 滤速度 kg/m2/h |
| 50 | 3.8 | 150 | 12 | 60 | 14 | 52.8 | 112.5 | 1.23 |
| 72 | 3.8 | 150 | 12 | 60 | 14 | 52.7 | 120.7 | 132 |
| 135 | 3.8 | 150 | 12 | 60 | 14 | 50.8 | 122.3 | 1.33 |
由上面数据可以看出，对实验中采用的三种滤布，透气率越高，干泥饼过滤速度越快。 同时，我们亦发现几种不同规格滤布滤出水水质都很清澈，检测结果达到排放要求 (SS<70mg/L)o 2.2.6不同加药量对压滤机脱水效果的影响
在脱水工序中，投加的絮凝剂有无机和有机高分子絮凝剂两种，其使用方法也有两种， 一种是单独使用一种絮凝剂，另一种是两种及两种以上絮凝剂组合使用。目前板框压滤机的 使用有朝着整个系统不加药方向发展的趋势。
实验采用水厂现有的阴离子PAM,不同加药量污泥脱水效果如下表8 (滤布尺寸规格 135L/dm2. min)。
表7不同加药量污泥板框机脱水效果数据表
| 加药量
（绝干比％） |
进泥含 固率/% | 物料进料 周期/min | 进料压
力/atm |
extract juice, oil etc by squeezing
周期/min |
压榨压
力/atm |
出泥含 固率/% | 干泥饼过滤 速度 kg/m2/h |
| 0 | 3.7 | 180 | 12 | 60 | 14 | 52.8 | 1.17 |
| 0.1 | 3.1 | 150 | 12 | 60 | 14 | 52.7 | 2.08 |
| 0.2 | 2.9 | 120 | 12 | 45 | 14 | 56.3 | 2.18 |
由上数据可以看出，加药量越高，干泥饼过滤速度越快，污泥脱水效率也越高。综合经 济分析比较，污泥较佳的PAM投加量为0.1% （污泥绝干比）。
温度对压滤机脱水效果的影响
不同温度下，试验机对水厂污泥的脱水效果如表8。
表8不同温度污泥板框机脱水效果数据表
| 试验 | 原液浓度
%（w/w） |
原液温度
C |
进料/挤压时间
min |
进料/挤压压力
MPa |
Cake moisture content
% |
干泥饼过滤速度 kg/m2/h |
| SD-8 | 7.67 | 11 | 10/30 | 0.5/1.5 | 41.0 | 2.68 |
| SD-7 | 7.67 | 25 | 10/25 | 0.5/1.5 | 40.6 | 3.31 |
从数据上看，对低温污泥（假设为冬季污泥）和常温污泥（假设为夏季污泥）进行过滤 脱水，虽然在同等条件下（相同浓度，相同参数）低温污泥的干泥饼过滤速度比常温污泥要 低19%,不过低温污泥脱水泥饼的含水率为40.6%,仍能达到良好的处理效果。
reach a verdict
1、 对于不同进泥含固率条件下福州水厂污泥，脱水试验机均可以在无加药情况下，使出 泥含固率达到预定目标（＞40%）。
2、 在不同进料时间和挤压压力下，污泥脱水效果差异较大。随着挤压压力的增大，泥饼 含水率随之降低，干泥饼过滤速度增加；进料时间越长，干泥饼平均过滤速度就越低。
3、 西厂污泥比阻值较高，通过加药调质可以提高脱水机的脱水性能。随着加药量的增高, 干泥饼过滤速度越快，综合经济分析，西厂污泥较佳的PAM投加量为0.1%。
4、 增加污泥进泥浓度，可以提高干泥饼过滤速度，同时，温度越高，干泥饼的过滤速度 也就越大。
5、 在实际生产中，应对滤布力学性能进行综合评价，选择既满足过滤生产要求又使过滤 成本达到最低的滤布。自来水厂的污泥颗粒较小，透过性大，可釆用孔隙较小的滤布。
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