污水处理厂污泥脱水设备选型浅析

1、污水处理厂污泥脱水设备选型浅析    摘要：大量污水处理厂的投产,污泥产量大幅增加,污泥体积庞大,含水率高,需及时进行减容化和稳定化的处理,污泥脱水十分必要。分析了常用的3种污泥脱水设备,包括板框压滤机、带式压滤机和离心脱水机,从工作原理、设备选型时重点考虑的问题及维护运行成本等方面探讨了脱水设备的选择标准。 关键词：污水处理；污泥脱水；必要性；设备选型 1 污泥脱水的必要性分析 天津现有污水处理厂35座,到2010年底投入运行的污水处理厂将达到58座,累计日处理能力达到260万t,全市污水处理率达到85%以上（中心城区90%以上）。随着大量污水处理厂的

2、投产,污泥产量将会大幅度的增加,污泥的处理和处置可以说是考核污水处理厂运行成绩的重要指标。从污水处理厂排出来的污泥一般是由松散的物质组成,含水率较高（95%99%）,污泥容积可达其所含固体容积的数十倍。污泥的体积非常庞大,性质很不稳定,极易腐化,不利于运输和处置,故需及时先进行减容化和稳定化的处理。首先是污泥浓缩,其目的是为了减少污泥的体积,其次是污泥稳定和无害化,最后是污泥脱水。其中污泥浓缩和脱水是通过物理方法提高污泥中的固体含量,达到污泥减容的目的。污泥经过浓缩处理后其含水率为94%96%左右,但仍为流动状态,需进一步脱水至含水率为70%80%左右。污泥脱水后其容积大大减小,减少了外运的费

3、用和填埋场的沥滤液量,在焚烧时还可增加热值,且不易腐化。 2 污泥脱水设备分析 2.1 带式压滤脱水机 带式压滤脱水机是由上下2条张紧的滤带夹带着污泥层,从一连串有规律排列的辊压筒中呈S形经过,依靠滤带本身的张力形成对污泥层的压榨和剪切力,把污泥层中的毛细水挤压出来,获得含固量较高的泥饼,从而实现污泥脱水。 一般带式压滤脱水机由滤带、辊压筒、滤带张紧系统、滤带调偏系统、滤带冲洗系统和滤带驱动系统构成。作机型选择时,应从以下几个方面加以考虑。 1滤带。要求其具有较高的抗拉强度、耐曲折、耐酸碱、耐温度变化等特点,同时还应考虑污泥的具体性质,选择适合的编织纹理,使滤带具有良好的透气性能及对污泥颗粒的

4、拦截性能。 2辊压筒的调偏系统。一般通过气动装置完成。 3滤带的张紧系统。一般也由气动系统来控制。滤带张力一般控制在 0.30.7MPa,常用值为05MPa。 4带速控制。不同性质的污泥对带速的要求各不相同,即对任何一种特定的污泥都存在一个最佳的带速控制范围,在该范围内,脱水系统既能保证一定的处理能力,又能得到高质量的泥饼。 带式压滤脱水机受污泥负荷波动的影响小,还具有出泥含水率较低且工作稳定启耗少、管理控制相对简单、对运转人员的素质要求不高等特点。同时,由于带式压滤脱水机进入国内较早,已有相当数量的厂家可以生产这种设备。在污水处理工程建设决策时,可以选用带式压滤机以降低工程投资。 2.2 板

5、框式压滤脱水机 板框式压滤机是通过板框的挤压,使污泥内的水通过滤布排出,达到脱水目的。它主要由凹入式滤板、框架、自动-气动闭合系统测板悬挂系统、滤板震动系统、空气压缩装置、滤布高压冲洗装置及机身一侧光电保护装置等构成。此设备选型时,应考虑以下几个方面。 1对泥饼含固率的要求。一般板框式压滤机与其他类型脱水机相比,泥饼含固率最高,可达35%,如果从减少污泥堆置占地因素考虑,板框式压滤机应该是首选方案。 2框架的材质。 3滤板及滤布的材质。要求耐腐蚀,滤布要具有一定的抗拉强度。 4滤板的移动方式。要求可以通过液压一气动装置全自动或半自动完成,以减轻操作人员劳动强度。 5滤布振荡装置,以使滤饼易于脱

6、落。 与其他型式脱水机相比,板框式压滤机最大的缺点是占地面积较大,同时由于板框式压滤机为间断式运行,效率低,操作间环境较差,有二次污染,但近来大量开发研制工作,使其适应了现代化污水处理厂的要求,如通过PLC系统控制就可以实现系统全自运方式,其压滤、滤板的移动、滤布的振荡、压缩空气的提供、滤布冲洗、进料等操作全部可通过PLC远端控制来完成,大减轻了工人劳动强度。 2.3 离心式脱水机 离心脱水机主要由转载和带空心转轴的螺旋输送器组成,最关键的部件是转毂,转毂的直径越大,脱水处理能力越大,但制造及运行成本都相当高,很不经济。转载的长度越长,污泥的含固率就越高,但转载过长会使性能价格比下降。使用过程

7、中,转载的转速是一个重要的控制参数,控制转毂的转速,使其既能获得较高的含固率又能降低能耗,是离心脱水机运行好坏的关键。目前,多采用低速离心脱水机。在作离心式脱水机选型时,因转轮或螺旋的外缘极易磨损,对其材质要有特殊要求。新型离心脱水机螺旋外缘大多做成装配块,以便更换。装配块的材质一般为碳化钨,价格昂贵。离心脱水机具有噪音大、能耗高、处理能力低等缺点。国内只有为数不多的几个厂家可以生产小型离心脱水机,如果选择大型离心脱水机,就只能依靠进口,会增加工程投资,同时,离心脱水机受污泥负荷的波动影响较大,对运行人员的素质要求较高,因此一般污水处理厂均不采用离心脱水工艺。但近几年来,随着科技进步,离心式脱

8、水机的脱水技术在国外有了长足进展,例如瑞典Alfa Layal公司生产的螺旋离心式脱水机,其泥饼含固率可达 30%以上,而且操作是在全封闭的环境中进行,脱水机周围没有任何污泥及污水存在,也没有恶臭气味,可以大大改善运行人员的工作环境,因而受到业界人士的青睐。 3 脱水设备的比较及选型应用 3.1 脱水设备的性能比较 板框压滤机、带式压滤机及离心脱水机的比较见表1、表2。 表1 常用污泥脱水设备的性能特点 评价指标设备种类 离心机板框压滤机带式压滤机 脱水泥饼含固率中（20%30%）高（30%40%）低（20%25%） 析出液性质较混,不能直排清澈调质药剂量可较低（1%2%）较高较高 运行电耗高

9、中低 设备投资低高低 对进泥适应性对泥量、含固率波动有良好适应能力适用难脱水污泥对进泥含固率、调质要求高 运行管理自动化程度高较复杂简单,环境差 附属设施简单多,系统复杂简单 占地面积很小较大小 表2 3种脱水方法的比较 方法优点缺点适用范围 板框压滤机： 间歇脱水 液压过滤滤饼含固率高；固体回收率高；药品消耗少,滤液清澈间歇操作,过滤能力较低；基建设备投资大其他脱水设备不适用的场合；需要减少运输、干燥或焚烧费用；降低填埋用地的场合 带式压滤机： 连续脱水 机械挤压机器制造容易,附属设备少,投资、能耗较低；连续操作,管理简便,脱水能力大聚合物价格贵,运行费用高；脱水效率不及板框压滤机特别适合于

10、无机性污泥的脱水；有机粘性污泥脱水不适宜采用 离心机： 连续脱水 离心力作用基建投资少,占地少；设备结构紧凑；不投加或少加化学药剂；处理能力大且效果好；总处理费用较低；自动化程度高,操作简便、卫生国内目前多采用进口离心机,价格昂贵；电力消耗大；污泥中含有砂砾,易磨损设备；有一定噪声不适于密度差很小或液相密度大于固相的污泥脱水 3.2 脱水设备的选型应用 根据不同型式脱水机性能的比较分析,不同的污水处理厂在选择时,应从污泥特性、运行状况、人员素质、对泥饼的要求以及资金、成本等几个方面综合考虑,才能作出合理的选择。天津市津南区建成的某污水处理厂污泥脱水设备为带式压滤机,新建的某污水处理厂拟选用离心

11、脱水机。离心机相对带式机来说具有如下优点。          （1）土建成本。由于离心机占用空间小,节省的空间场地可以更有效的利用于其它生产,节省一笔开支。 （2）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；而带式压滤机占地面积大,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,高压清洗的水雾和臭味污染环境,如管理不好,很容易造成泥浆四溢。 （3）离心机每立方米污泥脱水耗电为1.2kW/m3,运行时噪音为7680dB,全天24h连续运

12、行除停机外,运行中不需清洗水；而带式压滤机每立方米污泥脱水耗电为0.8kW/m3,运行时噪音为7075dB,滤布需松驰保养,一般每天只安排二班操作,运行过程中需不断用高压水冲洗滤布,冲洗下的水增加了二次处理量。 （4）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；而带式压滤机易损件除轴承、密封件外,滤带也需更换,或在高温下工作,需要功能性极强的材料做过滤介质价格昂贵。 （5）运行费用的计算。离心机脱水与带式压滤机脱水的运行费用比较如下：假设带式压滤机投药量4kg/（t）计,单机处理电耗以08kW/m3泥浆计,冲洗水污泥浆为11；离心机投药量以3kg/（t）计,单机处理电耗以12

13、kW/m3泥浆计,冲洗水以0计,电费05元/kW,水费05元/m3,药费80元/kg。以8×104t/d的污水处理厂为例,干污泥量为10t/d,进泥含固量为3%（浓缩后污泥）,泥浆量为333m3/d,脱水后污泥含固率20%。计算得出带式压滤机的药费为3 200元/d；电费为1332元/d；水费为1666元/d。则带式机的日运行费用为=3 200+1 332+16663 4998元/d。 卧螺离心机的药费为2 400元/d；电费为1998元/d；水费为0元/d；则离心机的日运行费用为=2 5998元/d。运行费差额为900元/d,1年以360d计,=900元/d×360d=3

14、24 000元人民币。即1年运行费带式压滤机比离心机多324万元人民币。 参考文献： 王凯军,贾立敏.城市污水生物处理新技术开发与应用.北京：化学工业出版社,2001. 冯生华.城市中小型污水处理厂的建设与管理.北京：化学工业出版社,2001. Analysis on the Equipment Selection of Sludge Dewatering Kang Shaofu,Liu Dehui （Jinnan Environmental Monitoring Station,TianJin 300350,China） Abstract:As a large number of sewag

15、e treatment plants put into operation,the sludge production increase substantially.The sludge,with large volume andhigh water content,require volume reduction and stabilization treatment in time,so sludge dewatering is very necessary.There are three kinds of sludge dewatering equipments which are often used: plate-and-frame filter press,belt filter press and centrifugal hydroextractor.To select the proper dehydration equipment should take account o