某城镇污水厂污泥脱水改造设计方案探讨

朱晓丹

（北京北排水务设计研究院有限公司 北京 100000）

引言

该污水厂采用MBR处理工艺，处理能力为6万吨/天，设计流量峰值系数为1.3，工程于2005年投入运行，主要处理周边区域生活污水，处理出水达到再生水标准后进行回用。该污水厂目前污泥处理能力不能满足正常处理量需求。本次改造范围在现况处理车间内布置两套板框机脱水系统。包括污泥浓缩系统、污泥调质系统、板框压榨系统、脱水污泥输送系统及配电、通风采暖等系统。

板框脱水机系统设在原有设备车间内，日处理量为14 T·DS/d，处理后污泥含水率在70%以下。通过板框脱水机系统，可以提高该污水厂污泥处理能力，增加脱水污泥含固率，降低污泥运输体积，为后续污泥处置提供便利，降低处置成本。

1 工艺原理

污水处理厂的剩余污泥经脱水处理后污泥含水率在80%左右，含水率较高，高含水率给污泥后续处理、运输及处置均带来很大困难。

为解决污泥高含水率的问题，采用板框压滤机，将药剂调理后的污泥经过板框压榨脱水，使污泥含水率≤70%。板框压滤机的工作原理是板与框相间排列而成，在滤板的两侧覆有滤布，用压紧装置把板与框压紧，在板与框之间构成压滤室。在板与框的上端中间相同部位开有小孔，压紧后成为一条通道，加压的污泥由该通道进入压滤室，滤板的表面刻有沟槽，下端有供滤液排出的孔道，滤液在压力下通过沟槽和孔道排出压滤机，使污泥脱水。下图为板框压滤机工作原理示意图：

图1 板框压滤机工作原理示意图

2 工艺流程

该污水厂改造后的污泥深度脱水工艺为剩余污泥首先在现况污泥储池内存储，再通过污泥泵将含水率99.2%左右的污泥经调理药剂（PAM）混合后输送至带式浓缩机进行污泥浓缩，浓缩后的污泥含水率达到97%左右，重力流进浓缩污泥缓冲池做污泥均质备用，浓缩污泥经螺杆泵输送至污泥调质池进行化学药剂调理，最后泵入到压榨板框脱水机内，对污泥进行深度脱水，随后经输送机送至污泥堆置区外运，所产生的滤液排入污水处理厂进行处理。具体流程见下图：

图2 污泥深度脱水处理基本流程示意图

3 工艺设计

3.1 污泥浓缩系统

本次改造设计中新增三台变频螺杆泵从现有污泥储池取含水率为99.2%的剩余污泥输送至带式浓缩机，输送时加入PAM絮凝剂，加药与进泥采用变频控制，自动调节加药量，浓缩后的污泥进入污泥缓冲池，浓缩污泥含水率约为97%，另外预防浓缩机故障，设计应急管路直接进入污泥调理池。

主要设备为3台带式浓缩进料泵，Q=55m3/h，P=0.3MPa；2台带式浓缩机，含动态混合器，Q=55m3/h，进泥浓度99.8%，出泥浓度97%；1套浓缩污泥缓冲池及其搅拌器，尺寸为长6米×宽3米×高2米；2台调理池进泥泵，Q=40m3/h，P=0.3MPa；2台带式浓缩机洗布泵Q=4.0m3/h，H=64m；1套絮凝剂制备及2台加药泵，Q=1.0m3/h，P=0.3MPa。

3.2 污泥均质系统

为板框压滤机连续进泥考虑，设置污泥调理池两座，通过污泥泵将污泥缓冲池内的含水率97%的污泥输送至池内，达到设定液位时，由铁盐加药泵向污泥调理池投入相应比例的FeCL3药剂，经液下搅拌器搅拌混合后，输送至板框压滤机进行脱水。

调理剂种类和投加量根据污水处理厂现况污泥小试的结果，化学调理剂的投加量按14 T·DS/d计，三氯化铁液体（30%浓度）为污泥量的15%。以97%污泥含水率进行核算，每天需投加三氯化铁溶液5.00m3。

主要设备为2座调理池及其搅拌器，池体尺寸为φ=6m，高5m，有效容积 90m3；2 台低压进料泵，Q=70m3/h，H=60m；2 台高压进料泵，Q=25m3/h，H=120m；2 台FeCL3加药泵，Q=8m3/h，H=32m；2个FeCL3储罐，有效容积18m3，材质玻璃钢。

3.3 污泥板框压榨系统

板框机的整理、冲洗、准备等约为1个小时。每天一台板框机可以工作约4-6次，每次工作时间约3-3.5个小时：

（1）进料

板框压滤机采用高低压泵进料方式，低压泵流量大扬程低，高压泵流量小扬程高，采用变频控制，使进料稳定。

首先液压油缸将滤板压紧，启动低压泵，将大量的污泥泵入压滤机，随滤饼的逐渐形成，过滤压力逐渐增高，当进料压力稳定在0.6MPa时，通过压力变送器的信号反馈控制低压泵延时工作约10分钟后自动切换成高压泵进料，进料压力达到1.0MPa后，同样使高压泵再延时工作一段时间后停止进料。进料时间总共约1.5个小时。

（2）压榨

在压榨过程中，滤液从四个暗流孔排出，每台压滤机暗流总管配有SS在线监测，当滤布损坏时能够及时检测并报警，滤板间渗出的漏液被翻板接住，通过两侧的小槽排出；四个暗流孔、翻板接液槽排液共同汇集到DN200滤液总管排出，每块滤板装有专用明流检测水嘴，以便准确检测每一块滤布损坏情况。压榨水利用厂区再生水，储存在压榨水箱内，水箱容积6m3，设有自动补水装置，压榨泵采用一对一变频控制，压榨时压榨进水阀打开，压榨排液阀关闭，压榨泵启动，将清水注入隔膜板内，使膜腔充满清水，将滤饼压缩、压薄，水分被挤出。压榨压力3.0MPa大约持续50分钟，再也不易将滤饼内水分挤出时，压榨结束，排液阀门打开，膜腔内清水自动回流到压榨水箱内，以备下次再用。

（3）压缩空气

压缩空气单元分为两组，一组为吹扫，另一组为仪表。

吹扫用气是将中心进料孔里的残余泥浆反吹回调理池，将暗流通道、滤布与滤板之间的残余滤液反吹回滤液收集管道。

空气压缩系统配套储气罐，压缩空气由储气罐通过气管、阀门与压滤机相接。压榨结束后反吹风自动阀和回流阀打开，压缩空气吹入压滤机的中心进料孔，将其中的污泥料浆吹回调理池。然后进行角吹风，角吹风隔离阀关闭，压缩空气从暗流孔的上面两角吹入压滤机，下面两角排出同时带走大量水分，汇集到滤液总管排出，进一步降低滤饼含水率。整个流程持续约1分钟，吹风结束。

仪表用气是各个自动气动阀门的动力源，实现自动阀门的开启和关闭，以及带式浓缩机的纠偏系统。

（4）卸料

吹风结束后，翻板打开，推板退到最后端，滤板被拉板机械手逐块拉开，腔室中滤饼在重力作用下掉落到下部带式输送机上。滤饼由带式输送机输送到破碎机，之后提升至装车带式输送机送至污泥运输车。滤板全部拉开后，新的一个循环开始。压滤机工作一次时间大约在3-3.5个小时。

（5）滤布清洗

清洗滤布为了恢复其良好的过滤性能，清洗水利用厂区再生水，储存在滤布水箱内，水箱容积6m3；设有自动补水装置。压滤机工作一段时间后，滤布的孔隙内会堵塞固体颗粒，影响过滤速度，需要启动洗布泵，打开滤布清洗水上水阀，清洗滤板，清洗水压力6MPa，洗布水被翻板接住，通过两侧的小槽汇集进入滤液总管路排出。

板框机的腔室有效容积为10.5m3，压缩比为0.77，压滤后的滤饼体积约为8.06m3/次，含水率约为70%，以每天6次压榨计算，泥饼体积为48.00m3，按照泥饼比重1计算，可以处理14.4T绝干污泥。

3.4 脱水污泥输送和堆放

压榨后的处理物落入下部的脱水污泥输送机，通过输送机将脱水污泥送至污泥堆置区，通过运输车外运。

结语

板框压滤机脱水工艺技术成熟，在脱水污泥含水率，加药量，运行费用，占地面积等方面均有一定优势，脱水后污泥可达到70%左右，运行费用较低，同时也存在压榨滤液量大，工作环境相对差等问题，考虑到该污水厂后续污泥处置及资源化利用问题，本次污泥处理改造设计采用板框脱水工艺，以达到污泥脱水处理的目的。