污泥脱水设备技术比较与分析

　　污泥脱水处理是生活污水和工业废水处理中的重要环节，经浓缩脱水处理后的污泥，其体积和含水率大幅降低。

　　不但实现了污染“减量化”，也降低了后续污泥干化焚烧或填埋等处置方法的难度和成本。污水处理厂设计应用中应结合工程实际情况进行选择。
　　
　　污泥脱水设备技术比较与分析
　　
　　一、目前污泥处理情况
　　
　　1、污泥无害化处置手段比较落后
　　
　　中国环境统计年鉴数据显示，2010-2017年我国污泥产生量从5427万吨增长至7436万吨，年化增长率4.6%。目前我国污泥处理方式主要有填埋、堆肥、自然干化、焚烧等方式。
　　
　　这四种处理方法的占比分别为65%、15%、6%、3%。可以看出我国污泥处理方式仍以填埋为主，加之我国城镇污水处理企业处置能力不足、处置手段落后，大量污泥没有得到规范化的处理，直接造成了“二次污染”，对生态环境产生严重威胁。
　　
　　2、我国污泥处理率偏低
　　
　　据统计，2016年全国污泥处理能力约为1300万吨，全国污泥处理率仅仅达到33%，有67%的污泥没有得到无害化处置。
　　
　　而西欧国家经脱水处理的污泥占其污泥总量的69.3%，其中机械脱水占51.4%、自然干化16.9%、其它1%；
　　
　　主要的脱水机械有：转鼓离心机、板框压滤机、带式压滤机、真空过滤机，分别占21.7%，15.8%，11.4%和2.5%。
　　
　　二、脱水工艺选择
　　
　　通常污水处理厂采用污泥浓缩和污泥脱水两步工艺对污泥进行减容减量。含水率大于98％的污泥，一般要考虑浓缩，使含水率降至96％左右，以减少污泥体积，有利于后续处理。
　　
　　污泥浓缩主要通过重力浓缩池的方式提高出泥的含固率，但通过浓缩池，体积与浓缩时间成正比，且污泥长时间静置浓缩，其中的有机物容易在微生物的作用下腐败发臭，影响污水处理厂的卫生环境。
　　
　　因此，一般通过重力浓缩将含水率降至94—96%后，需要一种脱水效率更高的机械脱水工艺对污泥进行进一步的处理，使污泥脱水失去流态，含水率降至80％以下，便于污泥处置时的运输，
　　
　　1、带式压滤机
　　
　　带式压滤机通过直接施加在滤布上产生的压力或张力使污泥脱水，其消耗动力少，以成熟可靠的技术和较为低廉的投资运维费用为优势，取得了较高的市场占有率。
　　
　　带式压滤机可将出泥含水率降至68～80%，对进泥的絮凝效果要求比较高，需加药调理改性，增加物料渗透性，以达到污泥脱水效果，设备运行状态受进泥含水率和加药影响较大。
　　
　　其运行噪音为70-75dB，耗电量为0.8 W/m3，设备占地面积较大，对层高有要求，由于设备结构为敞开式。
　　
　　无法避免水和气泄漏，车间工况较差。带式压滤机工艺的开发成功的关键是滤带的开发，是合成有机聚合物发展的结果。
　　
　　但其滤布结构需定期松弛保养，不仅限制了设备不能连续运行，而且在运行过程中需持续消耗高压水冲洗。单面脱水，脱水面积小。
　　
　　聚酯网材料滤带只能承受10公斤/厘米的张力，最高只相当于1公斤/厘米的压强，难以承受瞬间高压强造成的形变累计，导致滤带鼓包，直至破裂。
　　
　　聚酯网网孔大，故絮凝剂用量较大，否则透滤。实际运行过程中存在进料不均匀引起的滤带受力偏移，造成横向和纵向的跑泥，从而影响脱水效果，因此对于操作人员的技术水平有要求，维护人工成本投入较高。
　　
　　2、离心脱水机
　　
　　离心机种类很多，污泥处理中主要使用卧式螺旋卸料转筒式离心机。适用于比重有一定差别的固液相分离，尤其适用于含油污泥、剩余活性污泥等难脱水污泥的脱水。
　　
　　污泥离心脱水的原理是利用转动使污泥中的固体和液体分离（进行污泥调理，添加混凝剂）。
　　
　　离心机主要由转载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，立即被甩人转鼓腔内。
　　
　　污泥颗粒被甩贴在转鼓内壁上，形成固体层；水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。
　　
　　被输送到转载的锥端，经转载周围的出口连续排出，液体则溢流排至转载外，汇集后排出脱水机。
　　
　　离心脱水机出泥含水率为60%~85%，絮凝剂投加量较少，不影响后续污泥干化或焚烧工艺，单位立方米污泥脱水过程中耗电量为1kW/m3，运行噪音为85dB，且离心脱水机具有占用空间较小的特点。
　　
　　脱水过程自动连续的控制在密闭空间内，可以充分保证车间的卫生，为施工人员提供良好的工作环境。
　　
　　在实际运转过程中也不会出现堵塞现象而影响污泥脱水效率，并不需要使用高压水枪进行清理作业，因此具有较高的工作效率。
　　
　　在构成离心脱水机的相关组件中，卸料螺旋推料器维护周期大于3年，轴承及密封件具有较高性能可以保证离心脱水机高强度作业，
　　
　　经过定期、正确的维护保养后可有效延长离心脱水机的维修周期，设备故障率低。离心脱水机工作流程中污泥不间断输入，并在高效脱水运转后将脱水泥饼自动排出，人工维护需求较低。
　　
　　3、板框式压滤机
　　
　　板框压滤机的主要工作部件是板、框和滤布，此外还有挤压机和传动装置。除主机外，还有进泥系统、投药系统等。板框压滤机主要是根据污泥量、过滤机的过滤能力来确定所需压滤机型号及台数。
　　
　　板框压滤机出泥含水率可达到60%以下，虽然板框压滤机一般为间歇操作，但由于其滤饼的含固率高、滤液清澈、固体物质回收率高等优点。
　　
　　对需要运输、进一步干燥或焚烧，以及卫生填埋的污泥，可以降低运输费用、减少燃料消耗、降低填埋场用地。
　　
　　所以，在一些地方也被广泛使用。其缺点是聚丙烯滤材料滤板耐压很难超过3MPA，变形量大时隔膜存在安全隐患，低质隔膜高压下爆破隐患，高压下凸点滤板堵塞过滤通道，影响脱水效果。
　　
　　板框压滤机无法连续作业，而滤布为易损件消耗较大，需要动用较多人力物力对滤布进行清理，再加上板框压滤脱水机自身的重量较大，占地面积较大，因此对车间层高具有较高要求，而车间的卫生环境也无法得到有效保证。

　　污泥深度机械脱水设备及技术现状
　　
　　(1) 隔膜式板框压滤技术和设备
　　
　　污泥深度脱水自动高压隔膜压滤机作为污泥深度脱水分离设备，应用于城镇污水及工业污水处理已有多年的历史，它具有污泥深度脱水效果好、适应性广，特别对于污泥在过滤完成后滤饼内的间隙水。
　　
　　通过高压隔膜压榨能够有效的把间隙水给分离出来，最终污泥的含水率能够降到60%甚至50%左右。
　　
　　自动高压隔膜压滤机是一种间歇性污泥深度分离设备，采用机、电一体化设计制造，结构合理，操作简单方便维修率低等优点，能够现无人操作自动运行。
　　
　　过滤元件由隔膜板、隔膜配板、滤布、污泥进料泵组成。在污泥进料泵的压力作用下，将污泥浆送入滤室，通过过滤介质（滤布），将污泥和液体分离。
　　
　　在经过高压隔膜压榨，把游离余污泥颗粒间的间隙水给压榨出来。高压隔膜自动污泥深度脱水压滤机与离心机及带式过滤机比较，污泥的含固率要高出30%-35%。属于深度脱水范畴，为污泥后续无害化处理奠定了基础。
　　
　　(2)弹簧钢制滤板压滤机
　　
　　弹簧钢制滤板压滤机的工作过程一般也按照以下步骤进行：
　　
　　（1）保压
　　
　　（2）进料
　　
　　（3）压滤或称压榨
　　
　　（4）卸滤饼。
　　
　　其中进料由柱塞泵抽取调理改性后的污泥注入压滤机的滤板腔体中，进料泵的进料压力在1.0-1.5MPa，最大可达2.0MPa，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，挤压滤板腔内污泥，是腔内污泥第一次脱水。进料完成后。
　　
　　由液压缸提供压力对腔内污泥进行平行施压，对滤板腔内污泥进行第二次挤压，压力正常使用一般为2.5-3.5MPa，最大可达5.0MPa，单次压榨时间为20-40min，压榨完毕后进行卸。
　　
　　(3)钢带式压滤机
　　
　　近年也有大学和企业开发除了带式污泥深度脱水设备，例如下面介绍的带式污泥压榨脱水系统[9][10]。根据其工作特点，该类脱水系统大致可以分为进料、预压脱水、钢带式辊压深度脱水和卸料等过程。
　　
　　即工作时，将预处理的泥浆料连续匀速送入上下滤网之间，在两滤网夹持作用下进入锲形区，在上下滤网挤压力作用下进行初步预压脱水；
　　
　　随后进入高压脱水区，在钢带张紧力和滤网张紧力作用下，进行辊压高压脱水，根据不同的浆料特点。
　　
　　可设置多个钢带辊压脱水单元，从而对滤饼进行深度高压压榨脱水。压榨后的滤饼由刮板从出料口卸出。
　　
　　在钢带式辊压深度脱水区，滤饼受到的压榨压力包括滤网和钢带两部分产生的作用。一般滤网的张紧力可达到4-100KN/m。

　　钢带张紧力可达到50-150 KN/m，最大可达到300 KN/m。通常情况下，钢带式压滤机可将调理改性后的工业污泥，含水率可压滤到50%左右。