Diaphragm chamber filter press

1背景

根据2007年建设部发布的《城镇污水处理厂处置一混合填埋泥质标准》和2008年环境保护部发布的《生活垃圾填埋污染物控制标准》，要求进入生活垃圾填埋场进行填埋处置的污泥含水率必须小于60％。目前常用的污泥机械脱水设备主要有真空过滤机、带式filter press、离心脱水机、Plate and frame filter press、隔膜Chamber Filter Press和钢制高压压滤机。其中带式压滤机、离心脱水机等一般只能保证出泥含水率在80％左右，Diaphragm chamber filter press和钢制高压压滤机则具有出泥含水率低、可靠性强等优点，采用化学药剂进行调理改性，能实现脱水污泥含水率低于60％，是近年来污水厂污泥深度脱水处理的主要工艺设备。本文介绍了隔膜厢式压滤机和钢制高压压滤机的结构及工作流程，并对二者的技术特点进行了比较分析。

2压滤脱水技术原理的发展概况压滤脱水技术原理大致可以分成四个阶段：

(1)利用压力将泥浆中的大部分水压榨出来，但滤饼里仍然留有较多的水分。(2)增加了二次压榨，即在开板卸料前增加一次短时间的机械压榨过程，进一步降低滤饼的含水率。(3)随着滤板结构的变化，在滤板的表面上加盖了一层橡胶膜，橡胶膜具有一定的弹性，当封闭的滤室内充满待过滤的泥浆后，往橡胶膜和滤板的夹层内压入高压气体或液体，使橡胶膜鼓起压缩泥浆，进行挤压脱水，该压力在0．05—0．2MPa之间。通过橡胶膜的挤压作用，可使泥饼的含水率降低2％一4％。由于橡胶膜的收缩，也可提高卸饼的效果。

(4)为了提高压滤压力，采用钢制框加固的滤板，在滤板周边镶嵌橡胶条，这种滤板易于维修，防腐性好，承受的压力大大提高，滤板对腔内污泥的挤压压力最大可达5．0MPa。根据压滤机的脱水原理及其结构的发展情况，压滤脱水设备的发展主要分为三个阶段：第一阶段主要有板框式和厢式压滤机，第二阶段以隔膜厢式压滤机为主，第三阶段有高压板框压滤机。3隔膜厢式压滤机和钢制高压压滤机的组成结构及工作流程本文对目前较为常用的隔膜厢式压滤机和钢制高压板框压滤机的主要结构组成、工作流程及技术特点进行介绍。

3．1隔膜厢式压滤机隔膜厢式压滤机由隔膜板和厢式滤板组成滤室，弹性隔膜板安装在滤板和滤布之间，入料结束，过滤物在滤室中处理分离成固体和液体，再向隔膜板中通入气体(空气)或液体(水)，鼓起的隔膜压迫滤饼，进一步降低滤饼含水率。diaphragm filter press的工作流程主要分为进料过滤、反吹、隔膜压榨、拉板卸料、水洗5个步骤，一般情况下，压滤机正常工作7-15d后进行1次水洗。进料过滤过程先由低压污泥螺杆泵进料，再以高压污泥螺杆泵进料，进料最高压力可达1．2MPa。进料结束后，通1．5-1．8Mea高压水(最高可达2．OMPa)进入隔膜内，通过隔膜变形挤压腔内污泥，使污泥中的水压滤出来。配合使用化学药剂对污泥进行调理改性，出泥含水率可稳定控制在60％以下。隔膜压滤机具有压榨压力高、耐腐蚀性能好维修方便、安全可靠等优点。在单位面积处理能力、降低滤饼水分、对处理物料的性质的适应性等方面都表现出显著的效果，如今隔膜压滤机己被认为是普通厢式压滤机的替代升级设备。针对不同的隔膜材质，隔膜压滤机可分为橡胶隔膜式和高分子弹性体隔膜式隔膜压滤机。橡胶隔膜式压滤机主要应用于弱酸、弱碱、及不是有机溶剂的过滤，在同等气源气量条件下，橡胶隔膜鼓膜是高分子隔膜鼓膜的三倍，可以大大降低能耗。高分子弹性体隔膜式压滤机则用在强酸、强碱及有机溶剂物料，性能相对而言更为理想，使用寿命更长。

3．2钢制高压压滤机钢制高压压滤机在传统压滤机的基础上进行了优化设计，采用全钢结构的滤板，通过在滤板上设置大量的小孔和通道，为压榨过程提供水滤出的通道。经过调理改性后的污泥通过柱塞泵打入滤板腔后，由油缸提供稳定的压力作用于滤板上，滤板之间的弹性机构在压力作用下产生压缩变形，对腔内污泥施加平行稳定、递增式的压力，持续的对腔内污泥进行压滤脱水，透过滤布析出的水经过滤板小孔流出。钢制高压压滤机的工作流程主要分为保压、进料、压榨、卸饼四个步骤，在进料之前，由油泵提供油缸压力作用于压紧板之上对滤板施加压力直至压力稳定在1．OMea左右停止，以保证各滤板间隙的密封性。进料过程由柱塞泵将改性后的污泥泵送至压滤机的滤板间隙中，进料泵的进料压力范围为1．0—1．5Mpa，最大可达2．OMea，一次进料时间一般在20-40min。在进料过程中，依据进料泵的进料压力，挤压压滤机腔内污泥，使腔内污泥进行第一次脱水，当进料柱塞泵缓慢移动时，说明压滤机腔内污泥已饱和。进料完成后，由油罐提供压力对腔内污泥进行平行施压，油缸对滤板的腔内污泥挤压，压力一般为2．5-3．5Mea，最大可达5．0MPa，单次压榨时间为20—25min。压榨完成之后，退出油缸，进行卸饼操作，卸饼时间一般在lOmin左右。如发现腔内污泥含水率过高时，可重复上述步骤，进行二次压滤。

4隔膜厢式压滤机和钢制高压压滤机的技术经济比较综上所述，隔膜压滤机和钢制高压压滤机在结构组成和工作流程上存在一定的不同，在实际应用中各有优缺点，为此本文对隔膜厢式压滤机和钢制高压压滤机在工程应用中的技术经济进行比较分析。

隔膜厢式压滤机相比，钢制高压压滤机在压滤周期、脱水污泥含水率、进料泵配置、压滤压力等多个方面具有一定优势，更易于工程的应用。在设备投资方面，钢制高压压滤机的设备成本稍高，但其运行成本相对较低，可以根据污泥的最终处置方式选择适当的添加剂，使脱水后的泥饼能够满足焚烧，堆肥等多种后续处置的要求。但钢制高压压滤机存在单次处理量较低，要达到相同处理量，出泥批次更多，人员工作强度更大的缺点。

5钢制高压压滤机的工程应用实例隔膜厢式压滤机作为污泥深度脱水的常用设备，已广泛应用于全国各地。钢制高压压滤机则在近几年开始慢慢的应用于城市污泥的深度脱水，在全国也建设了一些污泥脱水示范工程，如下所示。工程实例l：安徽省六安城北污水厂污泥深度脱水项目是六安城北污水厂提标改造项目(污水厂处理规模8万吨／日)，于2011年10月开始建设，2012年1月建成投产。该项目将含水率99％左右的剩余污泥一次性深度脱水至含水率50％以下，经深度脱水后的泥饼部分用于填埋，部分用于砖厂制砖。工程实例2：淮北市污泥深度脱水项目为BOT项目，项目地点淮北市丁楼污水处理厂内，污水处理厂规模为12万吨／日，于2012年11月开始建设，2013年5月建成投产。该项目将丁楼污水处理厂内含水率99％左右的污泥，同时接受淮北市其他污水厂送来的含水率80％的污泥，合并处理至含水率50％以下的泥饼。经深度脱水后的泥饼经卜2天晾晒后降至含水率30％左右送至淮北市宇能垃圾电厂协同焚烧发电。工程实例3：阜阳市颍南污水处理厂污泥深度脱水工程，于2013年10月开始建设，2014年4月建成投产。该项目将阜阳市颍南污水厂含水率99％的污泥经浓缩后含水率在90—95％，浓缩后的污泥经过加药调理改性，再深度脱水至含水率50％左右，经卜2天晾晒后降至含水率30％左右送至垃圾电厂协同焚烧发电。

6结论目前，隔膜压滤机在污泥深度脱水中的应用较为广泛，脱水后泥饼的含水率能稳定保持在60％以下，但因隔膜压滤机需事先添加FeCl。和CaO对污泥进行调理改性，且添加量较大，压滤后的泥饼仅满足混合填埋泥质的要求。钢制高压压滤机则可以通过选择不含氯离子、石灰等的环保型药剂或生物质药剂等不同的调理改性剂，对污泥进行多级调理，分级改性，使脱水后的泥饼能够满足焚烧，堆肥等多种后续处置的要求，拓宽了污泥深度脱水技术的应用范围。在工程设计中，我们需要根据污泥的最终处置方式选择脱水设备，以有效地降低污泥前端处理处置的投资成本和运营成本。

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