污水处理厂污泥脱水设备选型浅析

康绍福,刘德惠

(天津市津南区环保监测站,天津300350)

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0.3～0.7MPa,常用值为0.5MPa。

(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,离心式脱水机的脱水技术在国外有了长足进展,例如瑞典A lfa 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

表2 3种脱水方法的比较

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76～80dB,全天24h连续运行除停机外,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 70～75dB,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[干泥])计,单机处理电耗以0.8kW/m3泥浆计,冲洗水污泥浆为1∶1;离心机投药量以3kg/(t[干泥])计,单机处理电耗以1.2kW/m3泥浆计,冲洗水以 0计,电费 0.5元/kW,水费 0.5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133.2元/d;水费为166.6元/d。则带式机的日运行费用为∑=3 200+1 332+166.6=3 499.8元/d。卧螺离心机的药费为2 400元/d;电费为199.8元/d;水费为0元/d;则离心机的日运行费用为∑=2 599.8元/d。运行费差额为900元/d,1年以360d计,△=900元/d×360d=324 000元人民币。即1年运行费带式压滤机比离心机多32.4万元人民币。

[1]王凯军,贾立敏.城市污水生物处理新技术开发与应用[M].北京：化学工业出版社,2001.

[2]冯生华.城市中小型污水处理厂的建设与管理[M].北京：化学工业出版社,2001.