Dewatering selection of sludge filter presses for water plants

一、概述

该水厂三水区“村村通”重点供水工程, 是进一步确保三水区安全优质供水、促进社会经济可持续发展和建设社会主义新农村的重点工程，首期工程供水能力为30万吨/天，远期供水能力为60万吨/天。项目以北江为水源，位于三水区芦苞镇刘寨村委会新谭村，供水服务区域为三水区中北部区域，供水范围涵盖乐平镇（三水中心科技工业园）、芦苞镇、大塘镇以及迳口经济区四个镇（区）约526平方公里，受惠人口达36.5万人。自来水厂生产废水主要来自絮凝沉淀池的排泥水,按制水规模的2%计算,为6300m3/d。均粒滤料V型滤池，冲洗一格时排水量约310m3（按冲洗过程及冲洗强度计算），共计20格，按每天冲洗一次计算，日排冲洗水量6200m3。全厂排水量合计6300+6200=12500m3/d，约占制水规模的3.97%。生产废水中含有大量来自原水的污染物，生产废水直接排放，会对地表水体造成污染。实施排泥水处理，首先必须确定合理的污泥量，因为污泥量的确定直接影响整个排泥水处理工程的设计规模，从而影响到设备配置和投资规模。自来水厂的污泥量受多种因素影响，包括原水水质、水处理药剂投加量、采用的净水工艺和排泥的方式等。

二、干污泥产量确定. 计算法 根据投加混凝剂在混凝过程中的化学反应、原水中悬浮固体对污泥量的贡献及其它污泥成份的来源，可以近似地计算出干污泥的产量。当硫酸铝用作混凝剂时，化学反应可简化为： Al2(SO4)3•14H2O+6HCO3-=2Al(OH)3+6CO2+14H2O+3SO2……（1） 由式(1)可知，氢氧化铝是形成污泥的主要产物。根据方程式的计量关系，投加1mg/L的Al2(SO4)3•14H2O大约会产生0.26mg/L的氢氧化铝沉淀物。原水中的悬浮物因为在混凝过程中不发生化学变化，它将产生相同重量的干污泥。其它水处理中的添加物，如高分子絮凝剂或粉末活性炭，也可认为以1∶1的比例产生污泥。根据以上分析，可以建立干污泥量的计算公式。同样的分析也适用于铁盐作混凝剂的净水工艺。 日本水道协会[1]推荐采用(2)式计算干污泥量：S=Q(TE1+CE2)×10-6……（2） 式中S–干污泥量，t/d；Q–自来水厂净水量，m3/d；T–原水浊度，NTU；E1–原水浊度与SS的换算率；C–铝盐混凝剂投加量（以Al2O3计），mg/L；E2–铝盐混凝剂（以Al2O3计）换算成干污泥量的系数，取1.53。 . 干污泥量计算（1）设计水量：Q近=30万m3/d×1.05=31.5×104m3/dQ远=60万m3/d×1.05=63×104m3/d（2）设计浊度T取保证率90%时浊度80NTU作为设计浊度T（3）原水浊度与悬浮物换算系数：E1=SS/NTU=1.1（4）药剂投加量：参考三水石塘水厂情况（同以北江为水源），设计采用液体聚合氯化铝，最大投加量C=42×4%（Al2O3含量约4%）=1.68mg/L（5）干污泥量：S近=(TE1+CE2)×Q×10-6 = (80×1.1+1.68×1.53)×31.5×104×10-6 =28.5t/dS远=28.5×2=57t/d。

三、污泥脱水处理方法的确定污泥脱水阶段是整个排泥水处理工程的核心部分，其主要目的是进一步去除浓缩污泥中的水分，得到具有稳定固体形状的污泥泥饼，供最终合理处置或综合再利用。一般而言，为满足脱水污泥在运输途中不滴水的要求，脱水污泥的含固率应达到25％以上。

3. 1 污泥脱水处理方法的比较目前，国内外采用最多的三种机械脱水方法是带式压滤、板框压滤和离心机。（1）带式压滤带式压滤机是由上下两条张紧的滤带夹着污泥层，从一连串按规律排列的辊压筒中呈“S”型弯曲经过，靠滤带本身的张力形成对污泥层的压榨力或剪切力，把污泥层中的毛细水挤压出来，获得含固率较高的泥饼，从而实现污泥脱水。带式压滤脱水机的处理能力取决于脱水机的带速和滤带张力以及污泥的脱水性能，而带速张力又取决于所要求的脱水效果。如果进泥量太大或固体负荷太高，将降低脱水效果。国产带式水机处理能力一般较小，污泥固体负荷仅为150～250mg/m•h，进口优质带式脱水机处理能力可达250～400kg/m•h。（2）板框压滤Plate and frame filter press是间隙操作的加压过滤设备，广泛用于制糖、制药、化工、染料、冶金、洗煤、食品和水处理等部门，以过滤形式进行固体与液体的分离。它是对物料适应性较广的一种大、中型分离机械设备。自动板框压滤机过滤机构由滤板压缩板、橡胶隔膜等组成。滤板采用增强聚丙烯模压而成，强度高、重量轻。机架全部为高强度的钢焊接件，采用液压装置作为压紧、松动滤板的动力机构，并用电接点压力表自动保压。用电气系统控制自动拉板，通过控制板上的按钮，实现所需动作，其中配备有多种安全装置，确保操作人员安全。板框压滤机具有以下特点：滤饼双向交叉洗涤功能，有用滤饼或滤液回收率高；振打与滤布曲张机构相结合，卸料干净利落；拉板机械液压传动，动作灵活、稳定可靠；下藏式滤布自动清洗机构配备专利喷嘴组件，清洗更彻底；PLC全自动控制，可实现固液分离操作的全自动程序控制，双向中间进料，污泥迅速充满滤室，缩短进料时间；回转式集液盘，结构新颖。板框压滤机对进泥含固率要求较低，一般为2%~3%即可；而出泥含固率高于带式压滤机和离心脱水机；运行过程是周期性地泵入污泥压滤和脱除泥饼的间歇过程；根据滤板堵塞情况，一定的运行周期后冲洗滤布一次，个别滤板或橡胶隔膜损坏后易及时更换，较快恢复正常运行，设备体形庞大，但噪声较小，电耗较低。（3）离心机卧螺离心式污泥脱水机组是包括主机和辅助设备在内的一整套机组。机组为全封闭结构，无泄漏，可24小时连续运行；主要结构特点有：采用较大的长径比，延长了物料的停留时间，提高了固形物的去除率；采用独特的螺旋结构，增强了螺旋对泥饼的挤压力度，提高了泥饼的含固率；采用先进的动平衡技术，减小振动；采用独特的差转速调节技术，增大了螺旋卸料扭矩和负载能力。离心机设备效率高，占地小，机房环境清洁，整套机组采用先进的自动化集成控制技术，转速和差转速无级可调，具有安全保护和自动报警装置，运行稳定可靠，主要缺点是噪声大，电耗稍高，旋转叶片等部件要求耐磨性强，制造材质和加工精度要求严格，价格稍贵。（4）污泥脱水设备选型上述三类污泥脱水设备各有优缺点，选型时应结合工程规模、场地条件、管理水平、资金条件等实际情况，主要从设备运行可靠性、系统自动化程度、污泥脱水效果，建设投资和处理成本等方面综合考虑进行合理选型。根据我司近几年污泥脱水设备的使用情况，综合比较详见表1。

综上所述，离心脱水机自动化程度高、工艺密闭性强、可连续运行、管理方便、运行方式灵活、而且出泥量大、占地面积小、出泥含固率较高、污泥回收率高以及反冲洗水量较少等。此外，我国大多数水厂均取用江河等地表水为原水，其污泥中无机成分含量较高，无明显的亲水性，推荐采用离心机脱水的处理方法。

3. 2 污泥脱水设备选型计算

3.2.1 浓缩后需脱水的污泥量根据初设中选定的参数，采用重力浓缩池，浓缩后污泥含水率99.5-97.5%，而离心脱水机进机含固率不宜小于3%，故取浓缩后污泥含固率为3%计算，需脱水污泥量为：Q近=28.5/3%=950m3/dQ远=57/3%=950m3/d=1900m3/d3.2.2 设备选型离心机按每天运行16个小时计，则近期选用两台（1用1备），单台处理量60m3/h远期增加1台同规格脱水机，2用1备，每天运行16h低浊度时运行工况作校核根据石塘水厂2004年1月~2008年12月的源水浑浊度汇总表，一年中会有几个月的月平均浊度在20NTU以下，2007年2月月平均浊度的甚至为8.24NTU。以此进行计算：S近=(TE1+CE2)×Q×10-6 = (8.24×1.1+1.68×1.53)×31.5×104×10-6 =3.66t/d浓缩后需脱水的污泥量Q近=3.66/3%=122m3/d按现设计离心机最低处理量60m3/h计算近期每日运行时间：t=122/60=2.0h可见低浊度时，若离心机每日运行，时间较短，不利于离心机的运行。实际运行可能要几天才开一次机，这样设备的闲置率就会比较高。

四、结论（1）在废水处理流程中，土建工程包括各处理构筑物的池体、污泥脱水机房和管道施工等均已在实践中得到了完善，所以，主要污泥脱水设备选型就成了整个工程投资的决定因素。由于它们同时是决定工艺处理性能的关键节点，因此主要设备的合理选型显得尤为关键。（2）考虑到原水浊度波动对离心机运行有较大的影响，建议考虑离心机的大小搭配，或增加台数减小单台的处理量。（3）根据水厂每天的处理水量、原水平均浊度及当天的混凝剂投加量，可以计算出每天的干污泥产量。然后对一定时间内日干污泥产量进行统计分析，就可以得到：平均每天的干污泥产量；最高日的干污泥产量；出现概率最高的干污泥产量范围。

Disclaimer: The copyright of this article belongs to the original author and the original source.

Welcome to call us for consultation, technical exchange, and material experiment.