
生活垃圾渗沥液在生化处理过程中会产生大量的剩余污泥,通常采用机械脱水至含水率80%后再进行后续处理处置。污泥脱水设备的能耗也是目前渗沥液处理工艺中重要部分,设计有效节能的污泥脱水工艺,从而为渗沥液整体工艺节能降耗做出贡献。
对比分析了板框式压滤机、带式压滤机、离心式脱水机和叠螺脱水机等常用污泥机械脱水设备的技术特点和应用范围,并对叠螺式脱水机实际运行情况进行了现场调研,提出了节能的污泥脱水工艺,试用并表明其推广能耗低、脱水效果好,适用于小规模污泥脱水工艺。
1 污泥脱水工艺的选择
污泥脱水工艺按照脱水原理可分为真空过滤脱水、压滤脱水机离心脱水三大类,主要设备形式有带式压滤机、板框压滤机、离心脱水机和叠螺脱水机。
(1)带式压滤脱水机
带式压滤脱水机是由上下两条张紧的滤带夹带着污泥层,从一连串有规律排列的辊压筒中呈S形经过,依靠滤带本身的张力形成对污泥层的压榨和剪切力,把污泥层中的毛细水挤压出来,获得含固量较高的泥饼,从而实现污泥脱水。
(2)离心式脱水机
离心脱水机主要由转鼓和带空心转轴的螺旋输送器组成,污泥由空心转轴送入转筒后,在高速旋转产生的离心力作用下立即被甩入转鼓腔内。污泥颗粒比重较大,因而产生的离心力也较大,被甩贴在转鼓内壁上形成固体层;水密度小,离心力也小,只在固体层内侧产生液体层。固体层的污泥在螺旋输送器的缓慢推动下,被输送到转鼓的锥端,经转鼓周围的出口连续排出,液体则由堰四溢流排至转鼓外,汇集后排出脱水机。
(3)板框式压滤机
板框式压滤机是通过板框的挤压使污泥内的水通过滤布排出,达到脱水目的。主要由凹入式滤板、框架、自动-气动闭合系统侧板悬挂系统、滤板震动系统、空气压缩装置、滤布高压冲洗装置及机身一侧光电保护装置等构成。
(4)叠螺脱水机
叠螺脱水机中,当螺旋推动轴转动时,设在推动轴外围的多重固活叠片相对移动,在重力作用下,水从相对移动的叠片间隙中滤出,实现快速浓缩。经过浓缩的污泥随着螺旋轴的转动不断往前移动;沿泥饼出口方向,螺旋轴的螺距逐渐变小,环与环间的间隙也逐渐变小,螺旋腔的体积不断收缩;在出口处背压板的作用下,内压逐渐增强,在螺旋推动轴依次连续运转推动下,污泥中的水分受挤压排出,滤饼含固量不断升高,实现污泥的连续脱水。
四种设备的优缺点对比如下表所示:
脱水方式 | 带式压滤机 | 板框压滤机 | 离心机 | 叠螺式脱水机 |
脱水污泥含水率/% | 75~80 | 65~80 | 75~80 | 75~80 |
适用范围 | 较广,不适用含油污泥 | 需要减少运输、干燥或焚烧费用;进一步降低含水率的场合 | 适用范围广,适用于黏度小、密度差大的固液分离 | 不适用于无机污泥(如金属类污泥) |
运行稳定性 | 滤布易堵塞和跑偏;连续运行困难 | 易堵塞;间歇运行 | 运行稳定;可以连续运行 | 可实现自清洗,可连续运行 |
操作管理 | 维护复杂,需定期纠偏滤 | 需定期清洗更换滤布,维护复杂,操作耗时 | 操作较简单 | 维护简单,操作时间短 |
工作环境 | 密闭性较差;有异味;环境较差;冲洗滤布声音较大 | 有异味,环境差;噪音、振动较大 | 封闭式,无异味,环境好;噪音大,振动剧烈 | 封闭式,基本无异味;噪音和振动较小 |
占地面积 | 大 | 大 | 较小 | 较小 |
药剂量/(kg/t干泥) | 1~3 | 1~3 | 3~6 | 3~8 |
冲洗水量 | 大 | 大 | 较小 | 小 |
电耗 | 约为叠螺式3~5倍 | 约为叠螺式3~5倍 | 约为叠螺式10倍 | 小 |
综合成本 | 较高 | 较高 | 高 | 低 |
垃圾渗沥液处理生化污泥量小,项目一般采用离心脱水;但是随着运营的成熟,渐渐重视运行能耗的降低,离心脱水的能耗成为很大的弊端,而叠螺式脱水机在能耗上就具有明显的优势。
通过对比可知:对于垃圾渗沥液污泥,带式压滤机滤布容易堵塞,且密封性较差,有异味,操作维护复杂等原因,实际工程中较少采用;离心脱水,具有人工强度小,封闭性好,占地省等特点,被普遍采用;而叠螺脱水机集污泥浓缩和脱水于一体,冲洗水量小、电耗低、操作维护简单,可连续运行。综合考虑,叠螺式脱水机是垃圾渗沥液污泥脱水的较好选择。
2 阿苏卫垃圾填埋场渗沥液污泥处理叠螺式脱水机的选型设计
2.1 污泥来源及性质
阿苏卫垃圾填埋场渗沥液处理系统规模为600m³/d,污泥主要来自厌氧系统以及MBR生化系统排泥。污泥含水率约99%,SS浓度约12000mg/L。污泥处理量为15m³/h,处理后污泥含水率≤80%。
2.2 工艺流程
来自厌氧罐、A/O池以及MBR膜池排泥进入污泥储池中储存,污泥泵将污泥输送至叠螺式脱水机前的混合槽中,与注入的高分子絮凝剂充分搅拌混合,迅速形成矾花;污泥通过进泥口进入脱水机本体后,在浓缩区瞬时发生重力浓缩,大部分滤液被排出;随着污泥不断被螺旋推进,压力持续升高,设置在出泥口的背压板产生反方向阻力,本体内压增高,使污泥充分脱水,泥饼从出泥口排出,泥饼含水率约80%;脱出的滤液在底部收集后进入污水处理系统处置。
2.3 叠螺脱水机设计和运行
污泥含水率按99%计,则干泥量为150kg/h;选用ANK-303-TA-CN型叠螺式脱水机1套,单台处理干泥量为150kg/h,过滤本体螺旋直径为300mm,电机总功率约为6.2kW。辅助系统主要包括加药系统、泥药混合系统和喷淋系统。
(1)加药系统。设计PAM加药系统采用APJ-2000型全自动加药装置。实际运行分析,PAM的投加量为干污泥的0.8%,约1.2kg/h。絮凝剂的投加量与实际运行时污泥处理量及污泥的性质有关,直接影响污泥的脱水效果,需根据现场情况调整药剂的投加量。
(2)泥药混合系统。混合系统主要用于将污泥与药剂进行充分混合,以形成矾花进入到叠螺式脱水机主体进行压榨脱水。在混合槽设有进泥口、溢流口、加药口和放空口,并设有液位调节装置,用于调节污泥量。混合槽设置射流泥药混合器,使污泥和药剂快速有效混合。
(3)喷淋装置。叠螺式脱水机配有自动冲洗装置,冲洗装置由喷淋管及喷嘴组成,喷射范围覆盖整个叠螺本体。因叠螺式脱水机具有自清洗功能,喷淋水量较小,约100L/h。
3 结论
叠螺式脱水机在北京阿苏卫垃圾填埋场垃圾渗沥液污泥处理中成功应用,脱水后含水率约为80%。应用结果表明:叠螺式脱水机对垃圾渗沥液产生的剩余活性污泥具有很好的适应性,并达到较好的脱水效果;克服了采用常规压滤机容易堵塞、滤布难清理,或者噪声大、能耗高的问题。