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1、污泥机械脱水,Sludge dewatering by machine,概述,在城市污水处理工艺中，一个好的污泥脱水方法是必要的。许多污染物与微粒物(如氮、磷)合为一体或被吸附在微粒上(如重金属、有机微量污染物)，亦会随污泥的排出而去除。目前已出现多种新工艺，虽然因几何形状、运行参数和微生物的状态不同而有所不同，但剩余活性污泥脱水是污水治理的关键。,常见脱水工艺,自然干化机械脱水（按过滤方式分为:真空过滤、加压过滤、离心过滤和压榨过滤）干燥焚烧,不同脱水工艺比较,机械脱水机理,污泥机械脱水是以过滤介质两面的压力差作为推动力，使污泥水分被强制通过过滤介质，形成滤液；而固体颗粒被截留在介质上形成滤
2、饼，从而达到脱水的目的。污泥机械脱水方法主要有：在过滤介质的一面形成负压作为推动力的真空吸滤法；在过滤介质的一面加压作为推动力的压滤法；以离心力作为推动力的离心法。,污泥脱水成套装备主要组成部分,污泥进料系统絮凝剂投配系统污泥脱水主机脱水污泥输送系统电控系统（PLC+PC全自动控制，动态画面显示）,污泥进料系统 Sludge Feeding System,由污泥切割机、污泥进料泵、电磁流量计、电动阀、电磁阀、手动阀、管道、调质池内浓度计、超声波液位计、分离液出口的浊度计等组成,絮凝剂投配系统 Flocculant Adding System,絮凝剂投配装置通过加粉装置、药斗、射流泵及各种阀能将
3、粉状絮凝剂进行充分混合，通过射流泵把混合液送入搅拌桶，经过搅拌器温和地搅拌，使絮凝剂得到充分的溶解，并通过电控阀门进入储液桶存放。在需要使用时由加药泵抽取，经过混合器与稀释水混合，进入离心机或其他分离设备，使需处理的物料中的微小颗粒在絮凝剂的作用下凝聚成大颗粒，达到固液分离的目的，在工业废水和市政污水中加入絮凝剂后能提高分离设备的处理能力。,污泥输送系统Sludge Transportion System,无轴螺旋输送机带式输送机,自动控制系统Auto Control System,自动电气控制系统由分离主机、进料泵、加药泵、稀释水泵、PLC控制及相关电气元件控制箱及PC工控机组成。,主要功能
4、main function,（1）该控制系统具有手动控制及自动控制两种工况：在手工控制状态，运行过程中可作系统的参数调整及设定；在自动控制状态，系统的参数设定调整后，进料泵的流量及加药量由调质池中的浓度计控制，加药量及稀释水量根据分离机的分离液浊度进行模糊控制，该控制系统是一种智能型的自动控制过程；（2）具有污泥进料系统、加药投配系统及分离主机联锁功能；（3）具有系统各种运行参数的状态监测数据显示及打印报表；（4）具有各种过载保护及故障报警显示；,（5）PC工控机可实行中控室运行状态监测及系统的起停功能；（6）PC工控机，实行多台套的联控；（7）电流、电压、流量、主机转速、差速、推料扭矩、液位
5、、运行累计时间、温度等参数状态监测及显示；（8）具有各单元的动态画面显示；（9）该控制系统由PLC实行全自动控制，PC工控机动态画面显示及输出数据，使该系统实行运行中的智能型全自动操作，是一个理想的交钥匙工程。,过滤基本方程式：v滤液体积，m3；f过滤时间sP过滤压力，kgm2；A过滤面积，m2；滤液的动力粘滞度，kgsm2；滤过单位体积的滤液在过滤介质上截留的干固体重量，kgm3。r比阻(mkg)，单位过滤面积上，单位干重滤饼所具有的阻力称比阻。,比阻是反映污泥脱水性能的重要指标，在压力一定的条件下过滤，tv与v成直线关系，直线的斜率是：比阻与过滤压力、斜率b及过滤面积的平方成正比，与滤液的
6、动力粘滞度及成反比。比阻值可通过试验确定。,真空过滤脱水,真空过滤脱水是目前应用较多的机械脱水方法。使用的机械是真空过滤机，主要用于初次沉淀污泥及消化污泥的脱水。真空过滤机脱水的优点是能够连续操作，运行平稳，可自动控制；主要缺点是附属设备较多，工序复杂，运行费用较高。国内使用较广的是GP型转鼓真空过滤机，构造见图。,工艺流程,GP型真空转鼓过滤机的另一个主要缺点是过滤介质紧包在转鼓上，清洗不充分，易于堵塞，影响生产效率。为此可用链带式转鼓真空过滤机，用辊轴把过滤介质转出，既便于卸料又易于介质清洗，见图。,链带式转动鼓真空过滤机,设计参数,真空过滤机的主要设计参数是过滤机的产率，即单位面积在单位
7、时间产生的干固体重量以kg(m2h)计。然后根据产率与污泥量确定过滤机过滤面积与台数。过滤产率与污泥性质关系密切。活性污泥此值约为612kg(m2h)，消化污泥约为2040kg(m2h)。,真空过滤的影响因素,1、工艺因素 污泥种类与调节情况的影响 污泥贮存时间的影响2、机械因素 真空度的影响 转鼓浸深的影响 转鼓转速的影响 过滤介质性能的影响,压滤脱水,压滤脱水设备是板框压滤机。其优点是构造较简单，过滤推动力大。适用于各种污泥；缺点是不能连续运行。类型有人工板框压滤机和自动板框压滤机两种。人工板框压滤机，需一块一块地卸下，剥离泥饼并清洗滤布后再逐块装上，劳动强度大，效率低。自动板框压滤机，上
8、述过程全部是自动的，效率较高，劳动强度低。自动板框压滤机有垂直式和水平式两种，见图813。工作压力一般为0.2一0.4MPa。压滤机面积可按下式计算：,板框压滤机一般脱水时间为13小时，过滤周期为25小时，不能连续工作，且工作压力高，一般要求0.40.6MPa，泥饼吹脱时压缩空气用量为13m3/(m3滤室容积.min)，压力为0.10.3MPa。对生物污泥，生污泥过滤能力为510kg（干）/(m2.h)，消化污泥24kg（干）/(m2.h)，无机污泥过滤能力更低，由于其脱水能力小，一般只用于小型污水处理站。但脱水效果好，消化污泥含水率可降至65%70%，生污泥含水率可降至70%75%，絮凝剂（
9、PAM）投药量为2（消化污泥）4（生污泥）。,滚压脱水,污泥滚压脱水的设备是液压带式过滤机。其主要特点是把压力施加在滤布上，用滤布的压力和张力使污泥脱水，且不需要真空或加压设备，动力消耗少，可以连续生产。这种脱水方法，日前应用广泛。液压带式过滤机基本构造见图。,滚压带式过滤机由滚压轴及滤布带组成。污泥先经过浓缩段(主要依靠重力过滤)，使污泥失去流动性以免在压榨段被挤出滤饼，浓缩段的停留时间1020s然后进人压榨段，压榨时间15min。滚压的方式有两种，一种是按压轴上下相对，压榨的时间几乎是瞬时，但压力大；为一种足滚压轴上下错开，依靠滚压轴施于滤布的张力压榨污泥，压榨的压力受张力限制，压力较小，
10、压榨时间较长，但在滚压的过程中对污泥有种剪切力的作用，可促进泥饼的脱水。,带式压滤机能连续运行，带速为25m/min（对于混合污泥），不适用于难于压缩的好氧活性污泥与物化污泥。对于初沉污泥脱水能力为250500 kg（干）/(m2.h)（对于消化污泥取高值），初沉污泥和剩余污泥的混合污泥脱水能力为120300 kg（干）/(m2.h)，絮凝剂（PAM）投药量为25（生污泥），13（消化污泥）。,DNY系列带式浓缩压滤机主要技术参数,滤带宽度(mm)1000 2000 3000 滤带运行速度(m/min)2.010.0 滤带清洗水压(MPa)0.350.65 物料浓度(%)0.3 含固量 活性污
11、泥处理量(kg/h)200500 300800 5001000 滤饼的含水率/%7284 主电机功率(kW)1.5 2.2 3.0 无级调速,滤饼的产量,W2KbBmvr 式中K-滤带的有效宽度系数，一般其值取 0.85；b-单位换算系数，为60；B-滤带的宽度，m；m-滤饼的厚度，m；v-滤带的速度，m/min；r-滤饼的湿密度，t/m3,污泥的处理量,W1(100-P2)(100-P1)W2 式中W1-进泥量，t/h；W2-滤饼的产量，t/h；P1-进泥的含水率，%；P2-滤饼的含水率，%。,所需带式压滤机的数量,n=Q/W1 式中：Q-污泥总量，t/h；W1-单台带式压滤机的处理能力，t
12、/h。,设计举例,例：某污水厂沉淀池的污泥产量为13000 t/d，污泥的含水率为99.6%。若选用DNY-3000型带式浓缩压滤一体机，每天工作14h，应为几台?设滤带的宽度利用系数K为0.85，滤饼的厚度m为0.008 m。,解：设压榨脱水带的运行速度v为2.25 m/min，滤饼的含水率P2为78%，滤饼的湿密度r为1.03 t/m3，则其处理量为：W2KbBmvr 0.856030.0082.251.03 2.84(t/h)W1(100-P2)(100-P1)W2(100-78)(100-99.6)2.84 156.2(t/h)n=QW1=13000(156.214)6(台)因此应为8
13、台(6用2备),离心脱水,污泥离心脱水采用的设备一般是低速离心机，优点是污泥离心脱水可连续生产，操作方便，可自动控制，卫生条件好，占地面积小，是污泥脱水的主要方法。缺点是污泥的预处理要求较高，必须使用高分子调节剂进行污泥调节。离心机的生产率、最佳工艺参数和操作参数，应根据污泥量与污泥性质，按设备使用说明书采用。根据离心机的几何形状，可分为转筒式离心机、盘式离心机等。常用的是转筒式离心机，其构造见图815。,离心脱水机，一般为离心因素1500的低速离心机，对难以压缩的好氧活性污泥和物化污泥亦有较好的脱水效果。初沉污泥脱水后含固率可达25%35%，混合污泥含固率可达20%25%，好氧活性污泥和物化
14、污泥含固率可达15%20%，絮凝剂（PAM）投药量相应分别为23，35，610。,移动式离心挤压脱水机,沉降式离心脱水机,卧螺离心机与带式压滤机的比较,过去，国内城市污水处理厂的污泥（浓缩）脱水，绝大部分都采用带式压滤机（以下简称带机），离心机因其噪音大、能耗高、处理能力低而很少采用，然而，最近几年来，卧螺式离心机（以下简称离心机）的应用大有超过带式压滤机之势。在国外，卧螺离心（浓缩）脱水机的应用很普遍。国外采用离心机的主要原因是其脱水后含固率高，可达30以上，而国内由于污泥处置费用不高，对含固率要求也不高，一般只要求超过20，这样国外供给国内的离心机的材质和 加工精度降低一个档次仍能满足要求
15、。由于国内部分设计人员对采用离心机的认识模糊，选用离心机而对其处理后含固率仍与带机要求相同，这样离心机就失去了其竞争优势。,带机与离心机的理论比较,离心机对带机来说，具有如下优点：卧螺离心机利用离心沉降原理，使固液分离，由于役有滤网，不会引起堵塞，而带机利用滤带 使固液分离，为防止滤带堵塞，需高压水不断冲刷；离心机适用各类污泥的浓缩和脱水，带机也适用各类污泥，但对剩余活性污泥需投药量大且脱水困难；不适用含粉煤灰等无机成份较多的污泥离心机在脱水过程中当进料浓度变化时，转鼓和螺旋的转差和扭矩会自动跟踪调整，所以可不设专人操作，而带滤机在脱水过程中当进料浓度变化时，带速、带的张紧度、加药量、冲洗水压
16、力均需调整，操作要求较高；,在离心机内，细小的污泥也能与水分离，所以絮凝剂的投加量较少，一般混合污泥脱水时的加药量为：1.2kgt干泥，污泥回收率为95以上，脱水后泥饼的含水率为6575左右，而带滤机由于滤带不能织得太密，为防止细小的污泥漏网，需投加较多的絮凝剂以使污泥形成较大絮团，一般混合污泥脱水时的加药量大于3kg/L干泥，污泥回收率为90左右，脱水后泥饼含水率80左右；离心机每立方米污泥脱水耗电为1.2kwm3，运行时噪音为7680db，全天24h连续运行滁停机外，运行中不需清洗水；而带机每立方米污泥脱水耗电为0.8kwm3，运行时噪音为7075db，滤布需松驰保养，一般每天只安排二班操
17、作，运行过程中需不断用高压水冲洗滤布；,离心机占用空间小，安装调试简单，配套设备仅有加药和进出料输送机，整机全密封操作，车间环境好；而带机占地面积大，配套设备除加药和进出料输送机外，还需冲洗泵，空压机，污泥调理器等等，整机密封性差，高压清洗水雾和臭味污染环境，如管理不好，会造成泥浆四溢；离心机易损件为轴承和密封件，卸料螺旋的维修周期一般在3a以上；而带机易损件除轴承、密封件外，滤带也需更换，价格昂贵；,卧螺离心机与带机电耗比较,压榨脱水,分类：隔膜压榨、筒式压榨、带式压榨、辊式压榨和螺旋压榨以上几种机械压榨形式中,隔膜压榨、筒式压榨适用于间歇式过滤机;带式压榨、辊式压榨和螺旋压榨适用于连续式过
18、滤机。,隔膜压榨,隔膜压榨技术主要用于解决板框压滤机的滤饼进一步脱水的问题,经压榨后的滤饼的含湿量可再降低5%20%。同时隔膜压榨的脱水时间较板框压榨的脱水时间明显缩短。隔膜压榨脱水是用挠性的隔膜使滤室容积变小,对滤饼施加机械压榨力。隔膜压榨力一般为0.62.0,压榨力低,不能充分发挥压榨作用,过高则要增加机械强度、质量及造价,也会使压榨隔膜的寿命缩短,经验表明压榨力在1.52.0的范围内脱水效果最好。,压榨介质一般为水和压缩空气,当压榨力在0.8以下时通常采用压缩空气,压榨压力在1.0以上时多用水。一般,压榨介质用水比用空气好,因为用水无噪音,但需设循环管路;而使用压缩空气最为方便,用后可以
19、直接排入大气中,不需返回管路系统。这种机械的特点是压榨压力高,脱水效果好,可得到含水率较低的滤饼;能耗较低,脱水时间短,效率高;操作时,劳动强度较大。,螺旋压榨脱水,螺旋压榨脱水装置比较简单,由带滤孔的压榨圆筒和贴近筒内壁的可旋转锥形螺旋组成。螺旋压榨的脱水效果与螺旋杆轴的直径、长度、速度和结构形式、压力梯度分布及压榨时间有关。螺杆的转速一般很低,约为0.051/,但某些部位的压力可达到136272。螺旋压榨机械的特点是结构简单,压榨力大,脱水效果好,动力消耗少,可以连续作业,尤其适用于对污泥及各种废弃物进行高效脱水。,螺压脱水机,滚压式污泥脱水机,该机的工作原理是：将湿态污泥（含1%-5%固
20、体）吸入污泥通道，通道两旁各有一片圆形有微孔的不锈钢栅格，栅格每分钟转动1-3转，把污泥带进脱水机内，污泥水分开始由两旁栅格的出水孔挤出，由脱水机下污水槽收集排出。污泥水分脱出后，流动缓慢，承受挤压的压力越来越大，使更多的水分被挤出，达到优良的脱水效果（25%-40%固体）。该机的应用范围有：城市污水的初次处理污泥脱水；城市污水活性污泥；生物过滤污泥；化工、煤渣、矿渣等。,三.ROS3型螺压浓缩机技术参数表,污泥脱水时是否加药、投药种类和数量宜通过试验确定。污泥加药后，应立即使其进行混合反应，并进入脱水机，这有利于污泥的凝聚。污泥脱水间的机组布置、通道宽度、起重设备和机房高度、泥饼输送等参照泵房的设计规定进行。脱水间应有通风设施。,应用在北京高碑店污水处理厂的2套HUBER-ROS3.2型螺压脱水装置,中德合资四套组合安装的HDHB-ROS2.3型螺压浓缩装置,
