污泥深度机械脱水技术的研究与分析

黄正汉+张韬+周剑峰+潘磊+卫华

摘 要：目前国内大部分污水处理厂应用的污泥脱水技术效果不理想，经普通带式压滤机或板框压滤机等处理后的滤饼含水率通常高达80%左右，使滤饼的后续处理受到限制，因此污泥深度机械脱水进一步降低滤饼含水率是一个亟待解决的课题。

关键词：污水处理厂；污泥；深度机械脱水

中图分类号：X703 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）09-0072-01

1 污泥机械脱水的研究现状

压滤脱水法是城市污水处理厂对剩余活性污泥进行机械脱水时的最常用方法，主要包括如下两类：（1）板框压滤机。通常仅能将污泥含水率降低至80%左右，并且具有压滤压力在1MPa以下、滤布上形成的水膜会阻碍污泥中水分的脱除、压滤过程中污泥水分脱除方向与施力方向相反而降低脱水效率、滤布的更换较为麻烦、运维成本高；（2）带式压滤机。带式压滤机的进料污泥是不易流淌且含固率在50%的污泥，如果要处理含固率低于50%的污泥，那么则必须采用更换滤布、添加木屑的料头等措施。

国内已有众多污水处理厂使用板框压滤机或带式压滤机来进行污泥脱水处理，例如竹园第二污水处理厂采用板框压滤机来进行污泥脱水，用氧化钙作调理剂后泥饼含水率约为78%，用聚合氧化铝调理剂后泥饼含水率降为74%左右，但因聚合氧化铝粘度较大导致进泥量降为原来的50%；镇安污水处理厂采用带式压滤机来进行污泥脱水，每小时产干泥量为0.896t，出泥含水率为82.4%，并且由于整机密封性差，高压清洗水雾和臭味会对环境造成污染。

2 污泥深度机械脱水技术的典型成果

针对传统板框压滤机和带式压滤机在污泥脱水中存在的缺陷，近年来研究者们针对污泥深度机械脱水技术展开了大量研究，例如在2012年7月投入试运行的白龙港厂深度脱水工程（设计处理能力为300tDs/d），采用化学调理加隔膜压滤工艺，即各个污水厂的脱水污泥和白龙港厂浓缩污泥混合稀释，进入调理池投加三氯化铁和石灰药剂，调理后的污泥通过污泥螺杆泵打入压滤机进行压滤脱水，脱水后污泥体积可缩减35%以上，出泥泥饼含水率低于60%。

2.1 氧化破解-高压压滤深度脱水的方法

有研究者将快速Fenton氧化处理与高压压滤结合，在pH为3，H2O2、Fe2+和CaO的投加量分别为20、50和50mg/g时，Fenton反应时间为5min，且经快速Fenton氧化处理后的污泥具有良好的压滤脱水性能，经高压板框压滤系统处理后泥饼含水率可降低至55.1%。

2.2 水热处理耦合机械压滤的方法

有研究者将城市污水处理厂剩余污泥在单独水热处理单元中进行水热反应后，在高温高压条件下转移至机械压力单元进行脱水处理，促使剩余污泥中的水分以液态的形式被大量去除。研究表明，将剩余污泥在水热温度为210℃的条件下持续处理60min后，在高温状态下被转移至机械压力单元，然后在6MPa的条件下进行压滤脱水20min，所得到的滤饼最终含水率降为19.76%，相应的液态水分脱除百分率高达93.28%，并且显著地降低了整个脱水过程的能耗投入，完全能够满足像土地利用和焚烧等处置方式对滤饼含水率的要求。

此外，结果表明水热温度、水热停留时间、机械压滤时间、机械压滤压力、水热污泥的压滤固化特性等是主要影响因素，以机械压力的影响为例，在2～6MPa的机械压力范围内，滤饼的最终含水率与机械压力之间基本上呈线性关系变化（即随着机械压力的增加，滤饼的最终含水率线性降低），而超过此压力后，滤饼最终含水率的降低程度开始变缓。

2.3 新型厢式隔膜压滤机的使用

有研究者开发了一种新型厢式隔膜压滤机，其工作原理为：在强机械力作用下，一定数量的滤板被紧密排成一列，普通厢式滤板3和隔膜滤板4交互排列组成滤室，然后在输料泵的压力作用下将污泥料浆由悬浮液入口1输入滤室，进入滤室的污泥固相被滤布6截留形成滤饼7，污泥液相透过过滤介质而排出滤室。正常的过滤完成后，气、水等压缩介质进入隔膜滤板的压榨腔5鼓膜缩小滤室体积，向两侧挤压滤饼从而进一步压实滤饼，使得滤饼含水率大幅降低。

结果表明，采用新型廂式隔膜压滤机对污水处理厂剩余污泥进行处理时，在恒压过滤的基础上滤饼的含水率降低了17%，可见此设备能够对污泥进行深度脱水。此外，在其他结构参数和运行参数不变的情况下，随着过滤压力的增大滤饼平均含水率下降，但下降幅度存在一个临界值，超过此临界过滤压力时，滤饼平均含水率下降的幅度减小。这意味着过滤压力并不是越大越好，过滤压力的合适选取需综合考虑耗能少且获得低含水率的滤饼，以及低渗透性对过滤操作的不利因素。

3 结语

目前存在的剩余污泥深度脱水技术，要么无法实现对剩余污泥的深度脱水，要么需以高额的脱水能耗为代价来实现对剩余污泥含水率的降低。而采用深度机械脱水技术处理后滤饼的含水率可降至50%左右甚至更低，并且能耗仅为热干化技术的2.5%，非常利于后续妥善的处置与利用。

参考文献

[1]姚尚安.污泥深度机械脱水优化与资源化利用研究[D].上海交通大学，2013.

[2]李铖，郑建军，李栋，周欣竹.混合污泥深度机械脱水的初步研究[J].甘肃水利水电技术，2014（2）.