污泥高壓帶式脫水設(shè)備在污泥處理項目中的應(yīng)用

王其

摘 要：脫水是污泥處理工藝中的核心環(huán)節(jié)之一，深度脫水之后不僅達到了減量化的效果，而且為后續(xù)的污泥高效化處理、資源化利用等提供了有利條件。一體式高壓帶式脫水設(shè)備具有運行能耗低、占地面積小、系統(tǒng)安全性高、支持連續(xù)運行等一系列優(yōu)勢，逐漸成為現(xiàn)代污泥處理項目中常用的設(shè)備。本文結(jié)合某污泥處理項目，首先概述了高壓帶式脫水設(shè)備的各項技術(shù)優(yōu)勢，并對比了該項目現(xiàn)行的高壓板框脫水與一體式高壓帶式脫水工藝的優(yōu)缺點;隨后對污泥脫水工藝改造的工藝設(shè)計、實施過程，以及改造后的運行效果和經(jīng)濟效益等展開了簡要分析。實踐表明，使用高壓帶式脫水設(shè)備后，污泥含水率進一步降低，減量明顯，具有推廣應(yīng)用價值。

關(guān)鍵詞：SFD高壓帶式脫水機;污泥處理;SMA型改性劑;二維壓榨

企業(yè)排放的污泥含水率通常在80%以上，通過深度脫水處理可以將含水率降至60%甚至更低，水分被排出后污泥的體積也會隨之減小，從而在提高后續(xù)處理效率和控制污泥處理成本等方面發(fā)揮了重要價值。SFD高壓帶式脫水設(shè)備能夠廣泛適用于市政污泥、工業(yè)污泥、建筑泥漿、河湖底泥以及其他各類廢渣的減量脫水處理，顯著降低含水率等突出問題，在污泥無害化處理和資源化利用等方面也有突出優(yōu)勢。了解SFD高壓帶式脫水設(shè)備的運行原理和結(jié)構(gòu)組成，能夠為污泥處理工藝的優(yōu)化和改造提供必要的支持。

1.污泥處理項目概況

某市政污水處理廠日處理規(guī)模1.3×105m3，每天產(chǎn)生污泥量在95-100t（含水量80%計）。該廠原來的污泥處理工藝中，采用的是“高壓板框脫水+石灰干化”組合模式，高壓板框脫水后污泥含水率在75%-80%之間，之后再使用石灰干化將含水率降低至60%以下，最后進行填埋。但是該處理工藝存在諸多弊端，例如加入石灰后導(dǎo)致污泥增量明顯，另外石灰價格的上漲也導(dǎo)致污泥處理成本增加等。鑒于此，該廠決定用SFD高壓帶式深度脫水設(shè)備代替現(xiàn)有的高壓板框脫水設(shè)備，達到降低處理成本、實現(xiàn)污泥減量、提高污泥熱值的效果，實現(xiàn)最終處理產(chǎn)物的資源化利用。

2.高壓帶式脫水設(shè)備的技術(shù)優(yōu)勢

2.1脫水效率高、效果好

通過隨機取樣測量，該廠排放污泥的平均含水率為87.9%。使用SFD一體式高壓帶式深度脫水設(shè)備后，污泥脫水效果有明顯提升，設(shè)備末端出泥含水率穩(wěn)定控制在70%以下，大部分情況下可以達到60%。該設(shè)備之所以能夠取得良好的脫水效果，得益于采用了“濃縮+二維壓榨”的復(fù)合技術(shù)。第一步是絮凝和濃縮。絮凝過程利用其分子上所帶電荷與污泥顆料所帶電荷相反，正負電荷中和后使之脫穩(wěn)，同時利用其高分子的長鏈條作用把許多細小污泥顆粒吸附并纏結(jié)在一起，結(jié)成較大的顆粒。形成絮體的復(fù)相流體通過濾帶，在重力作用下實現(xiàn)固液分離。第二步是改性和壓榨。向污泥中加入適量的SMA型改性劑，通過充分攪拌使其與污泥均勻混合，達到提高污泥孔隙率、強化孔隙結(jié)構(gòu)的調(diào)理效果。除此之外，改性劑還具有把結(jié)合水轉(zhuǎn)化成游離水的功能。完成污泥改性之后，再利用雙層濾帶夾帶污泥濾餅在壓輥表面形成徑向力和切向剪切力，讓污泥濾餅在二維作用力下脫水。該設(shè)備提供低壓、高壓、超高壓3種壓榨模式，在超高壓區(qū)的脫水壓力是普通帶式脫水機的10倍以上，實現(xiàn)了脫水效率和脫水效果的同步提升。正常情況下，只需要10s左右的時間，就可以將污泥含水率降低到70%之內(nèi)。

2.2支持全自動連續(xù)運行

以往使用的高壓板框脫水設(shè)備，在完成污泥脫水之后，需要將設(shè)備停運，人工鏟落脫水壓縮后的泥餅，然后再重新啟動設(shè)備。這種頻繁起停的間歇運行模式，不僅增加了設(shè)備耗電成本和人工管理成本，而且操作難度較高，污泥脫水效率也會受到影響。相比之下，SFD一體式高壓帶式深度脫水設(shè)備支持全自動連續(xù)運行，出泥無需人工干預(yù)。全自動運行流程如下：首先，污泥經(jīng)污泥螺桿泵輸送至高壓帶式污泥深度脫水機，在污泥管道中加入PAM絮凝，進入高壓帶式污泥深度脫水機濃縮段濃縮。其次，濃縮段的前部連接加藥裝置，可向污泥中加入改性劑。在攪拌作用下，改性劑與污泥發(fā)生物理、化學反應(yīng)，使污泥持水性降低，為提高脫水效果奠定了基礎(chǔ)。最后，改性后的污泥進入到壓榨區(qū)，在壓力作用下實現(xiàn)了深度脫水。最后從出泥口排出含水率在60%左右、直徑在5-10mm之間的多孔薄片狀泥餅。排出的泥餅掉落到下放的輸送帶上，運輸至集料倉完成收集。

2.3技術(shù)工藝的比選

該污水處理廠原來的污泥脫水工藝為高壓板框設(shè)備脫水，現(xiàn)決定使用SFD一體式高壓帶式深度脫水設(shè)備進行替換，選擇運行費用、占地面積、操作便捷性和系統(tǒng)安全性等指標進行對比，具體內(nèi)容如表1所示。

結(jié)合表1可知，SFD一體式高壓帶式脫水設(shè)備在運行費用、臭氣收集、裝機功率等多項技術(shù)指標上，均優(yōu)于該污水處理廠現(xiàn)行的高壓板框脫水設(shè)備，技術(shù)工藝的優(yōu)勢明顯，具有改造優(yōu)化的可行性。

3.高壓帶式脫水設(shè)備在污泥處理項目中的應(yīng)用

3.1物料準備

根據(jù)該污水處理廠污泥產(chǎn)量和處理要求，改造工藝中需要配置2臺SFD-1400型一體式高壓帶式脫水機，基本參數(shù)為：濾布寬幅1.4m;外形尺寸3800mm×2100mm×2500mm;處理能力1.5-3.5t/h（含水率80%計）;絕干污泥0.3-0.7。結(jié)構(gòu)組成方面，該設(shè)備采用模塊化分區(qū)設(shè)計，由布料系統(tǒng)、清洗系統(tǒng)、立式排布壓榨系統(tǒng)等組成。壓榨系統(tǒng)主要壓榨輥系統(tǒng)采用立式排布，每組壓榨輥下方設(shè)置獨立的集水盤，以防止壓濾液重新流入壓榨輥，且接水盤循環(huán)自清洗，減少人工清洗。另外，還需要配備污泥改性混合機、改性劑投加裝置、沖洗水泵等裝置。改造后的脫水工藝流程如圖1所示。

3.2改造工藝

3.2.1污泥改性

污水處理廠排放的原始污泥中，不僅含水率高，而且水分多以結(jié)合水的形式存在，這導(dǎo)致壓榨脫水的難度較高，因此最終出泥的減量不明顯。污泥改性的原理就是通過摻加改性劑，將污泥中比較穩(wěn)定的結(jié)合水，轉(zhuǎn)化成游離水，從而降低壓榨難度，使水分更容易從污泥中脫出，實現(xiàn)固液分離，讓污泥減量更加明顯。作為深度脫水的核心工藝，污泥改性中選用的改性劑類型，以及改性劑的用量等，是決定改性效果的關(guān)鍵因素。本項目中選用的是SMA-4型改性劑，可用于市政污泥、工業(yè)污泥的改性處理，投加量為污泥質(zhì)量的0.5-2.0%。提前將改性劑裝入專用的投加裝置中，該裝置可根據(jù)污泥調(diào)理混合機中當前污泥的量，自動控制投加裝置閥門的開閉，保證改性劑的加入量合適。既避免了加入量不足導(dǎo)致污泥無法完全反應(yīng)的情況，又解決了過量加入導(dǎo)致成本升高的情況。通過取樣分析表明，在未加入SMA-4型改性劑前，污泥微觀形態(tài)以片狀為主，孔隙尺寸在3-5μm;而加入改性劑后，污泥微觀形態(tài)以顆粒狀為主，孔隙尺寸增加至6-8μm。孔隙增大、孔隙率上升，使得壓榨環(huán)節(jié)水分更容易排出。