
污水经过污水厂处理后会产生大量的污泥,即使经过浓缩或消化处理,含水率仍为97%左右,体积很大,难以处置,如不及时消纳处置,直接影响污水厂的正常运行,因此污泥必须经过脱水处理,降低污泥含水率,提高污泥含固率,缩小污泥的体积为污泥的后续处置打好基础。
随着城市污水处理率的提高,污泥的产量也不断增加。据初步计算,目前全国城镇污水厂每年生产含水率80%的污泥约900万吨,预计未来五年污泥(80%含水率)将增至2700万吨左右。浓缩污泥含水率97%左右,经脱水成含水率80%左右的泥饼,污泥体积缩小了5倍以上,将如此巨量的污泥脱水缩小体积的主要承担者污泥脱水设备的选择使用就成了一个重要的课题。
根据污泥脱水机的工作原理,大致可以分为真空过滤脱水,压滤脱水,离心脱水三大类型。目前我国大多数城市污水厂一般选用离心脱水机,压滤脱水机(板框压滤机、带式压滤机)。随着污泥脱水设备研发的进展,目前又研制出了滚压式脱水机。为使脱水机的工作状况更加稳定可靠,提高脱水效果,选择时应针对污泥的性质及污水厂的规模等因素,对脱水机的基本工作原理,机械性能,维护运行等方面进行分析研究,选择合适的脱水机。
1 离心脱水机
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鼓后,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。离心机关键的部件是转鼓,转鼓的直径越大,处理能力就越大,但制造成本及运行成本都相当高,不经济,并且离心机的转速都比较高,噪音大,能耗高,因此目前都采用低速离心机。在离心机选型时,因转鼓或螺旋外缘极易磨损,因此对材质有特殊要求,螺旋外缘为便于更换做成装配块,但材质一般为碳化钨,价格昂贵,离心机受污泥负荷波动影响较大,处理能力相对较低,对操作人员技术素质要求较高。近几年来,离心机技术在国外有了很大的进展,但进口机价格较贵,维修保养,配件等也比较贵,因此选用时必须慎重。
2 板框压滤脱水机
板框压滤脱水机是通过板框的挤压,使污泥的水通过滤布排出,达到脱水的目的,主要由凹入式滤板、框架、自动-气动系统、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组成。设备选型时应考虑以下几个方面:
(1)框架的材质,要具有足够强度和耐腐蚀性。
(2)滤板及滤布的材质,要求耐腐蚀,滤布要具有一定的抗拉强度。
(3)滤板的移动方式,要求可通过液压-气动装置全自动或半自动完成。
(4)滤布振荡装置,要求使泥饼易于脱落。
板框压滤脱水机为间歇式运行,不能连续工作,因此效率较低,占地面积较大,操作环境较差,对主要部件的材料要求较高。国内生产的板框压滤机技术性能低于国外进口机,但进口机价格昂贵,国内大中型污水厂并没有普遍使用。但近年来大量的开发研制,通过PLC系统控制可实现系统全自动运行,减轻劳动强度,并且具有较好的脱水效果,一般泥饼含固率可达35%以上。因此污水厂可作为合适的选择对象之一。
3 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经过,依靠滤带本身的张力形成由小到大的挤压力、剪切力,把污泥中的毛细水挤压出来,获得含固率较高的泥饼(含水率可小于80%),从而实现污泥脱水。一般带式压滤机由滤布、辊压筒、滤带驱动及张紧调偏系统、冲洗系统构成。选择使用时应考虑以下几个问题:
(1)滤带:要求具有较高的抗拉强度,耐曲折,耐腐蚀,耐酸碱等,针对污泥的性质选择合适的编织纹理,使其既具有良好的通气性能,又具有良好的污泥颗粒拦截性能。
(2)调偏、张紧系统:一般通过气动装置完成,要求密封性能良好。
(3)带速控制:不同性质的污泥对带速的要求各不相同,必须分别选择较佳的带速控制范围,既保证正常的处理能力,又要尽可能降低泥饼的含水率。
带式压滤机受污泥负荷波动的影响小,连续工作比较稳定,处理能力较大,操作管理相对较简单,泥饼含水率一般在80%以内,价格比较便宜,国内生产的带机的技术性能可与国外的相媲美,维修保养比较简便,是目前国内污水厂使用较多的一种脱水机。
随着技术开发研制的不断深入,在原有带机的基础上,研发了浓缩脱水一体机,在带式压滤机前加装一段浓缩装置,使含水率99%左右的剩余污泥通过前段装置先行浓缩达到含水率97%以下的污泥进入带机进行压滤脱水,整个机器价格增加不多,但可以省略建造污泥浓缩池,节约投资,便于污水厂的运行管理,值得推广使用。
4 滚压式污泥脱水机
滚压式污泥脱水机工作原理与传统的带式压滤机、板框压滤机及离心脱水机不同,其工作原理是湿污泥(含水率99.5%~95%)进入污泥通道,通道两旁各有一片圆形的钻有小孔的不锈钢栅格,栅格每分钟转动0.5~3转,把污泥带进脱水机内,滚压机圆形脱水道的前一半0~180度是浓缩区,污泥水份开始由两旁的栅格的出水孔挤出,由机下的污水槽排出。污泥水份脱出后流动缓慢,承受的压力越来越大,使更多的水份被挤出达到更好的脱水效果。格筛利用摩擦力把污泥中的固体推到出口闸门处,出口闸门是挤压区,通过电脑控制开关压力,污泥在闸门前挤压形成含水率较低的泥饼,选用时应注意的问题:
(1)不锈钢栅格的钻孔大小及密度要适中,转动速度要按污泥性质及产量来选择控制,并要防止堵塞。
(2)出口闸门压力控制要适当,材质密封要求较高。
(3)整机在密封状态下工作,因此密封要求较高。
滚压式脱水机具有浓缩脱水一体化功能,适用于含水率98%以上的污泥不经浓缩直接进行脱水,脱水后泥饼含水率可低于30%,大大减少了污泥的体积,减少后续处置的难度。该类脱水机,占地面积小,运行噪声低(一般小于84dm),电耗较小,可连续运行,虽然目前还未普遍选择使用,但适用于城市污水厂的污泥脱水,可考虑推广使用。