污泥深度機械脫水技術的研究與分析

黃正漢+張韜+周劍峰+潘磊+衛華

摘 要：目前國內大部分污水處理廠應用的污泥脫水技術效果不理想，經普通帶式壓濾機或板框壓濾機等處理后的濾餅含水率通常高達80%左右，使濾餅的后續處理受到限制，因此污泥深度機械脫水進一步降低濾餅含水率是一個亟待解決的課題。

關鍵詞：污水處理廠；污泥；深度機械脫水

中圖分類號：X703 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）09-0072-01

1 污泥機械脫水的研究現狀

壓濾脫水法是城市污水處理廠對剩余活性污泥進行機械脫水時的最常用方法，主要包括如下兩類：（1）板框壓濾機。通常僅能將污泥含水率降低至80%左右，并且具有壓濾壓力在1MPa以下、濾布上形成的水膜會阻礙污泥中水分的脫除、壓濾過程中污泥水分脫除方向與施力方向相反而降低脫水效率、濾布的更換較為麻煩、運維成本高；（2）帶式壓濾機。帶式壓濾機的進料污泥是不易流淌且含固率在50%的污泥，如果要處理含固率低于50%的污泥，那么則必須采用更換濾布、添加木屑的料頭等措施。

國內已有眾多污水處理廠使用板框壓濾機或帶式壓濾機來進行污泥脫水處理，例如竹園第二污水處理廠采用板框壓濾機來進行污泥脫水，用氧化鈣作調理劑后泥餅含水率約為78%，用聚合氧化鋁調理劑后泥餅含水率降為74%左右，但因聚合氧化鋁粘度較大導致進泥量降為原來的50%；鎮安污水處理廠采用帶式壓濾機來進行污泥脫水，每小時產干泥量為0.896t，出泥含水率為82.4%，并且由于整機密封性差，高壓清洗水霧和臭味會對環境造成污染。

2 污泥深度機械脫水技術的典型成果

針對傳統板框壓濾機和帶式壓濾機在污泥脫水中存在的缺陷，近年來研究者們針對污泥深度機械脫水技術展開了大量研究，例如在2012年7月投入試運行的白龍港廠深度脫水工程（設計處理能力為300tDs/d），采用化學調理加隔膜壓濾工藝，即各個污水廠的脫水污泥和白龍港廠濃縮污泥混合稀釋，進入調理池投加三氯化鐵和石灰藥劑，調理后的污泥通過污泥螺桿泵打入壓濾機進行壓濾脫水，脫水后污泥體積可縮減35%以上，出泥泥餅含水率低于60%。

2.1 氧化破解-高壓壓濾深度脫水的方法

有研究者將快速Fenton氧化處理與高壓壓濾結合，在pH為3，H2O2、Fe2+和CaO的投加量分別為20、50和50mg/g時，Fenton反應時間為5min，且經快速Fenton氧化處理后的污泥具有良好的壓濾脫水性能，經高壓板框壓濾系統處理后泥餅含水率可降低至55.1%。

2.2 水熱處理耦合機械壓濾的方法

有研究者將城市污水處理廠剩余污泥在單獨水熱處理單元中進行水熱反應后，在高溫高壓條件下轉移至機械壓力單元進行脫水處理，促使剩余污泥中的水分以液態的形式被大量去除。研究表明，將剩余污泥在水熱溫度為210℃的條件下持續處理60min后，在高溫狀態下被轉移至機械壓力單元，然后在6MPa的條件下進行壓濾脫水20min，所得到的濾餅最終含水率降為19.76%，相應的液態水分脫除百分率高達93.28%，并且顯著地降低了整個脫水過程的能耗投入，完全能夠滿足像土地利用和焚燒等處置方式對濾餅含水率的要求。

此外，結果表明水熱溫度、水熱停留時間、機械壓濾時間、機械壓濾壓力、水熱污泥的壓濾固化特性等是主要影響因素，以機械壓力的影響為例，在2～6MPa的機械壓力范圍內，濾餅的最終含水率與機械壓力之間基本上呈線性關系變化（即隨著機械壓力的增加，濾餅的最終含水率線性降低），而超過此壓力后，濾餅最終含水率的降低程度開始變緩。

2.3 新型廂式隔膜壓濾機的使用

有研究者開發了一種新型廂式隔膜壓濾機，其工作原理為：在強機械力作用下，一定數量的濾板被緊密排成一列，普通廂式濾板3和隔膜濾板4交互排列組成濾室，然后在輸料泵的壓力作用下將污泥料漿由懸浮液入口1輸入濾室，進入濾室的污泥固相被濾布6截留形成濾餅7，污泥液相透過過濾介質而排出濾室。正常的過濾完成后，氣、水等壓縮介質進入隔膜濾板的壓榨腔5鼓膜縮小濾室體積，向兩側擠壓濾餅從而進一步壓實濾餅，使得濾餅含水率大幅降低。

結果表明，采用新型廂式隔膜壓濾機對污水處理廠剩余污泥進行處理時，在恒壓過濾的基礎上濾餅的含水率降低了17%，可見此設備能夠對污泥進行深度脫水。此外，在其他結構參數和運行參數不變的情況下，隨著過濾壓力的增大濾餅平均含水率下降，但下降幅度存在一個臨界值，超過此臨界過濾壓力時，濾餅平均含水率下降的幅度減小。這意味著過濾壓力并不是越大越好，過濾壓力的合適選取需綜合考慮耗能少且獲得低含水率的濾餅，以及低滲透性對過濾操作的不利因素。

3 結語

目前存在的剩余污泥深度脫水技術，要么無法實現對剩余污泥的深度脫水，要么需以高額的脫水能耗為代價來實現對剩余污泥含水率的降低。而采用深度機械脫水技術處理后濾餅的含水率可降至50%左右甚至更低，并且能耗僅為熱干化技術的2.5%，非常利于后續妥善的處置與利用。

參考文獻

[1]姚尚安.污泥深度機械脫水優化與資源化利用研究[D].上海交通大學，2013.

[2]李鋮，鄭建軍，李棟，周欣竹.混合污泥深度機械脫水的初步研究[J].甘肅水利水電技術，2014（2）.