污泥深度脱水隔膜压滤机滤布选配分析

刘 超

(上海友联竹园第一污水处理投资发展有限公司，上海 200137)

根据国家住房和城乡建设部统计数据，截至2010年底，全国设市城市、县累计建成城镇污水处理厂2 832座，污水处理能力达到1．25 m3/d。污水处理厂的污泥是各类污水处理过程中的必然产物，含水率较高，体积大，按上述规模计算，全国每日至少约要产生含水率为97%的污泥约70 万 t。

污水处理过程中产生的污泥，其脱水减量化处理是后续处理处置的经济性的前提和保证。为降低含水率，达到污泥处置对含水率的要求，目前，较多的城镇污水处理厂选用板框式压滤机来对产生的剩余污泥进行脱水，降低污泥含水率［1］。

污泥深度脱水是指对污泥进行调理，破除细胞壁，释放结合水、吸附水和细胞内水，改善污泥的脱水性能，使处理后的污泥含水率达到60%以下的脱水方式。针对不同的城市污水处理厂污泥性质和后处理处置要求，利用过滤板、隔膜板和滤布组成的过滤单元，在油缸压紧滤板的条件下，用进料泵压力对物料进行固液分离，并在进料结束后，采用隔膜压榨技术对滤饼进行压榨，显著提高压滤机的脱水效率，滤饼较硬，呈块状，主要设备为板框压滤机。滤布是板框式压滤机的“心脏”，板框式压滤机的过滤效果主要决定于所选的滤布是否恰当，合适的滤布压滤过程中产生滤液澄清，固相损失少，压滤后滤饼容易剥离，滤布不易堵塞，容易反洗再利用，工作寿命长［2］。

因此，合理选用滤布，提高过滤效率，降低脱水后污泥含水率，降低生产成本，是板框式压滤机选配的一项重要任务［3］。

1 压滤机滤布种类

压滤机滤布从所选的滤布材质、材料构成方式以及编制方式不同进行分类选配。

1．1 滤布材质

1．1．1 丙纶滤布

丙纶是由丙烯作原料经聚合、熔体纺丝制得的纤维，价格较为低廉。丙纶滤布具有较好的耐化学腐蚀性，对酸和碱抵抗性能良好，力学强度高，耐磨性好。丙纶的湿强基本等于干强，在进泥后压滤过程中，丙纶滤布强度基本保持不变。丙纶滤布的吸湿性很小，几乎不吸湿，一般大气条件下的回潮率接近于零，但它有芯吸作用，能通过织物中的毛细管传递水蒸气，但本身不起任何吸收作用。丙纶的纵面平、直、光，在污泥压缩后，也便于污泥的剥离。但丙纶滤布的耐光性较差，热稳定性也较差，易老化［4］。

1．1．2 涤纶滤布

涤纶是以精对苯二甲酸(PTA)或对苯二甲酸二甲酯(DMT)和乙二醇(EG)为原料经酯化或酯交换和缩聚反应而制得的成纤高聚物——聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)，经纺丝和后处理制成的纤维。涤纶具有强度高，耐磨性好，耐光性好，耐腐蚀，可耐漂白剂、氧化剂、烃类、酮类、石油产品及无机酸，耐稀碱，不怕霉，但热碱可使其分解。

由于涤纶滤布吸湿性较低，它的湿态强度与干态强度基本相同。弹性接近羊毛，当伸长5% ～6%时，几乎可以完全恢复。耐皱性超过其他纤维，即织物不折皱，尺寸稳定性好。

1．1．3 锦纶滤布

锦纶纤维强力高，强度为4～5．3 Cndtex，伸长率为18%～45%。在10%伸长时弹性同复率在90%以上。锦纶强力在纤维中最强，据测定，锦纶纤维的耐磨性为棉纤维的10倍，粘胶的50倍。耐磨性居多种纤维之首。锦纶纤维耐强碱、弱酸。但锦纶不耐光，容易变色发脆，因此锦纶织物不宜长期在日光下暴晒。

1．1．4 维纶滤布

维纶滤布的化学名称叫聚乙烯醇，它的强力比涤纶要低，强度仅为3．52～5．72 Cndtex。断裂伸长12%～25%。弹性差，织物保持形性差，耐磨性较好，耐用性较纯棉的1～2倍。但有一个最大的优点就是能经受强碱的作用，并且吸湿性好，容易与橡胶结合在一起，是橡胶行业中配用的好材料，它的缺点是耐温较低，温度达100℃就有收缩，不耐酸性。

表1为几种滤布的性能指标。

表1 不同材质滤布的性能指标Tab．1 Performance of Different Material

1．2 滤布材料结构

按滤布材料的结构方式可以分为:单丝、复丝长纤和短纤。

单丝一般是合成纤维拉成0．16～0．32 dtex的单根长丝，由它织成的滤布具有表面光滑、空隙均匀、比阻小、透水快、不易堵塞、易清洗和污泥剥离性能好等优点。但它捕集粒子直径较大，滤液的含固率较高，回收率较低。

复丝即经线/纬线，由多根纤维组成一根丝织成。复丝长纤用它织成滤布，抗拉强度好，对颗粒的截留性能较单丝为好，但污泥卸料时剥离性能稍差。

复丝短纤是用天然棉毛纤维或合成短纤维多股捻制而成，其具有绒毛状纤维，呈现良好的颗粒截留性能，密封性也佳，但缺点是孔隙易堵塞，清洗和污泥剥离性能较差。

表2为几种滤布的特点说明。

表2 几种常见结构形式的滤布的特点Tab．2 Characteristic of Serval Common Struction Filters

1．3 滤布编制方式

按照滤布的织造方法也可分为三种:平纹、斜纹和缎纹。

平纹滤布构造致密，孔隙小，故颗粒截留性好，滤液澄清度高，使用寿命长，价格也较便宜。缺点是比阻大，易堵塞，卸渣性能差。

缎纹织布的孔隙最大，比阻小，不易堵，污泥剥离性能好。但颗粒截留能力低，滤液较为浑浊，回收率较低。

斜纹滤布的各项性能介于平纹与缎纹之间，但其抗摩擦能力很强，过滤速度也大，寿命最长，因而被广泛应用。

2 城镇污水处理厂板框式压滤机滤布的要求

城镇污水处理厂的污泥产生量较大，工作强度较高，滤布反复挤压经常使用，需要具有一定的抗拉强度，无伸缩，尺寸稳定性好，对滤布的力学强度要求较高;在污泥调理调质过程中往往需要添加PAM、铁盐、铝盐或石灰等药剂，污泥性质较为复杂，调理后的污泥呈碱性，滤布要能够有一定的耐腐蚀性能。

城镇污水处理厂污泥中主要为有机质颗粒物，颗粒较细，需要孔隙相对较小的滤布，过滤后的滤液要较清澈，有利于提高污泥的回收率;滤布的透水性也较好，过滤速度快，能够较快地排出污泥中的水分，提高板框机的工作效率;滤布的不宜堵塞;滤布脱水后污泥的剥离性好，泥饼在板框机滤板开框后能够自动剥离;滤布容易冲洗再生，延长使用周期，降低使用成本。

因此，在对板框式压滤机滤布选型上，要能够满足以下几个要求:强度高、耐腐蚀、滤液清、透水快、不易堵、易剥离、寿命长。

3 试验数据分析

根据实际处理经验，针对上述要求，结合材质的特性，城镇污水处理厂板框式压滤脱水机滤布宜选用丙纶或涤纶材质的滤布，材料构成选用单丝或者复丝长纤，编制方式选择常用的斜纹模式，并将两种滤布进行试验比较，如表3所示。

表3 试验滤布的型号Tab．3 Material of Testing Filters

试验采用过滤面积为4 m2的板框式压滤机，最大压榨压力为15 kgf，最大压合压力为12 kgf，选用表3的两种滤布在不同药剂浓度和不同药剂种类条件下，对污泥处理情况进行分析。

试验用污泥为石洞口污水处理厂浓缩后污泥，药剂分别选用了污泥干化焚烧后的飞灰、氯化铁以及阳离子的聚丙烯酰胺。

3．1 不同药剂对滤布含水率的影响

试验选用了常用的药剂投加种类，组合对板框式压滤机选用的不同滤布条件下，含水率等情况的分析［5-7］如表4 所示。

表4 滤布在不同药剂种类下含水率数据Tab．4 Water Content of Filter after Adding Different Reagent

从泥饼含水率来看，在不添加铁盐的情况下，2#滤布较1#滤布泥饼的含水率较高，在添加铁盐后，含水率明显降低，且2#滤布的含水率较低。

3．2 不同投加量对滤布含水率的影响

试验选用了在铁盐投加量固定，飞灰投加量不断变化的条件下，两种滤布过滤后含水率的情况如表5所示。

由表5可知由于2#滤布的透水性较好，随着飞灰投加浓度的增加，含水率降低尤为明显。

表5 滤布在药剂不同投加量下含水率数据Tab．5 Water Content of Filter after Adding Different Reagent Amount

3．3 比较分析

综合上述试验结果，对两种滤布进行比较分析如表6所示。

表6 2种滤布的评价指标Tab．6 Performance of 2 Filters

4 结论

随着城市人口的增长、市政服务设施的不断完善、污水处理技术的革新以及处理程度的深化，在污水处理过程中产生的污泥量还将大大增加，污泥脱水减量化势在必行，板框机作为一种较常用的处理设备，发展前景较为广阔。

板框机滤布的选择非常重要，需要综合考虑滤液、泥饼含水率、使用成本等多项因素进行考虑，在总结了城市污水处理厂污泥性质和处理过程特点的同时，选用了两种常用的滤布进行试验研究，结果表明，涤纶单丝斜纹滤布能够得到较低的含水率，但其滤液较为浑浊，污泥脱水的回收率较低，而丙纶复丝长纤斜纹滤布的含水率较高，但滤液的回收率好。各污水处理厂可根据自身的情况选择合适的滤布，达到降低含水率，提高使用效率的目的。

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［2］王洪泰，李占勇．滤布阻力对恒压过滤最佳操作周期的影响［J］．过滤与分离，2008，18(2):34-36．

［3］吴新东，耿忠．延长压滤机滤布使用周期的研究［J］．纯碱工业，2010(2):20-22．

［4］罗涛，杨鹏，刘建锋，等．立式全自动板框式压滤机滤布的选型及应用［C］．2009年中国过滤用纺织品创新发展论坛，2009．

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