造纸厂污泥脱水用带式压滤机稳定运行措施

陈 锋 薛国新

(1.浙江理工大学，浙江杭州，310018;2.上海恒力水处理材料有限公司，上海，201803)

我国造纸厂中所用的污泥脱水机械种类很多，多数以带式压滤机为主。在带式压滤机的使用过程中，会遇到各种各样的问题影响其运行的稳定性［1］，笔者在生产实践中对带式压滤机的运行情况进行不断的摸索总结，得出了一些经验，并针对性地采取措施保证了带式压滤机的运行，取得了很好的效果，笔者对此作一简单介绍，以供同行参考。

1 造纸厂污泥的性质及特点

1.1 造纸厂污泥的性质

造纸厂产生的污泥一般含水率高，一般达到95%～99%，污泥量比较大，其中含有大量的纤维。按造纸厂污泥的来源可分为生物污泥、碱回收白泥和脱墨污泥。在造纸废水处理过程中会产生许多沉淀物质，这些沉淀物质被称为生物污泥，其组成一般为细小纤维、木素及其衍生物和一些有机物质;碱回收白泥来源于碱回收车间的白泥回收工段，是苛化反应的产物，即沉淀CaCO3，主要来源于利用木材、草类等原料进行制浆的制浆造纸厂;脱墨污泥来源于废纸脱墨过程，脱墨污泥的成分很复杂，主要是纤维素纤维以及原来纸中的填料和涂料，另外还有一些短纤维、粗渣和大粒子。制浆造纸污泥成分随原料的不同而变化，化学浆、脱墨浆和经过二次处理产生的活性污泥成分稍有差异。造纸废水处理后的污泥主要有细小纤维、填料和化学药品的混合物，与市政污泥相比，造纸厂污泥中的N、P含量低，而Ca2+和Al3+含量要高得多，且漂白化学浆废水处理后的污泥中含有聚氯联苯化合物和二恶英。

1.2 造纸厂污泥的回收利用

废水处理过程中产生的污泥具有容量大、易腐烂的特点，大量未稳定处理的污泥没有正常出路，已成为造纸厂的沉重负担，并对周围环境造成严重的二次污染，故必须对污泥进行处理和处置。污泥脱水是污泥处理的主要过程，将含水率为98%～99%左右的稀污泥经机械脱水后成为含水率为70%～80%的较干污泥，所占体积大大减少，有利于进一步处置与利用。污泥的最终处置可根据本地实际情况选择适合的污泥利用方案，污泥利用要满足严格的环境卫生标准，不能造成新的环境危害。可以选择燃烧，既可回收热量、又可减少堆放废弃物的面积。

2 带式压滤机运行中的措施

2.1 污泥输送方式的合理选择

经过气浮或过滤、沉淀池浓缩后的污泥，需经贮泥池输送至带式压滤机进行脱水，在实际生产中常见各厂采用离心泵等直接向压滤机投加污泥，但因为其流量、压力很难稳定控制，经常导致后续与絮凝剂的化学调质不能正常稳定进行，无法达到最佳的处理效果，会出现絮凝效果不稳定的现象。目前常用的输送泵的优缺点对比见表1［2］。

从目前的泵型使用情况看，离心泵应用范围较广，但其对输送介质的剪切力较大。隔膜泵多用于腐蚀性介质和加药系统。柱塞泵价格昂贵，多用于对压力要求非常高的情况。螺杆泵能够连续、均匀地输送介质，没有湍流、搅动、脉动和剪切现象，特别适用于泵送浓缩污泥，最大程度地保持污泥性质，保护絮体不被破坏，从而获得最佳的脱水效果。用带有变频调速装置的螺杆泵的输送方式就可以很好地保证进入压滤机的污泥压力、泥量稳定，使生产过程稳定，絮凝过程、出水及出泥都能达到较好的效果［3］。建议造纸厂污泥脱水工段采用螺杆泵类输送装置，以保证生产稳定运行。

在使用螺杆泵的同时，需要注意以下几点:①进泥泵的流量、出口压力应满足脱水机的使用要求。建议采用变频调速，以便于根据现场需要来调节污泥流量。②用螺杆泵输送污泥时，介质中的不同杂质会对转子和定子造成磨损，使泵的容积效率降低，所以必要时在进螺杆泵前，增加污泥切割装置或其他措施以减少杂质对泵的磨损。③螺杆泵在没有介质空转时，转子和定子之间的干摩擦会很快在定子表面产生过高的温度，使定子橡胶过热被烧毁，因此螺杆泵必须连续进泥［2］。

2.2 絮凝剂的调质处理

污泥在脱水前必须先加入絮凝剂进行絮凝处理，通常根据造纸厂污泥的性质，采用的絮凝剂为高分子阳离子聚丙烯酰胺 (CPAM)。

CPAM具有很强的絮聚作用，可在粒子之间架桥，并且根据其离子性而具有不同的结合机理，同一个分子可以吸附若干个颗粒，引起聚沉［4］。絮凝效果的好坏直接影响脱水效果。对于不同的造纸厂，其生产纸种不同导致污泥的类型也有所不同，必须经过烧杯沉降实验进行筛选，确定最适合的絮凝剂，以及获得最佳效果的絮凝剂用量，同时可以计算每吨干泥的处理成本。

在生产中一般采用烧杯沉降实验来确定絮凝剂的类型和用量，一般实验步骤为:

(1)溶解药剂:把待实验的多种絮凝剂均按0.1%的质量分数溶解。这是由于一方面便于计算药剂用量，另一方面可以较快地溶解稀释。

(2)取500 mL或1000 mL的污泥，加入适量已溶解好的CPAM(絮凝剂)，通过反复倒杯实验，观察絮凝效果及上清液，首先根据絮凝效果选择最佳的絮凝剂，然后再分别进行不同的加药量实验，制出对比图表。

(3)根据上述对比图表，可以计算出每吨绝干泥所需絮凝剂用量，从而计算出生产每吨绝干泥所需成本。

根据CPAM的主要指标可以比较有针对性的进行污泥脱水药剂筛选，CPAM的主要指标有:固含量、相对分子质量、阳离子度、溶解时间、粒径等，其中最能影响絮凝效果的指标为相对分子质量与阳离子度:①相对分子质量:CPAM的相对分子质量一般在500万～1000万之间 (乌式黏度计法测量)，在絮凝过程中主要影响絮团的大小。②离子度:CPAM的离子度规格在5% ～70%(质量百分比)，在絮凝过程中主要影响絮团的紧度及强度。在很多造纸厂污泥絮凝及脱水的药剂选择中，CPAM的相对分子质量会成为造纸厂的优先考虑因素，这实际上是有一定误区的。经大量实际现场药剂选型及上机试验，阳离子度更是决定聚凝效果的主要因素。从机理上来看，阳离子度决定絮团的强度及紧度，如果阳离子度不合适，即使相对分子质量指标高，由于离子度的吸附影响，也不一定能形成大的絮团，即使能形成大的絮团，若絮团的强度不足也容易在输送及脱水过程中，絮团破碎导致絮凝效果不佳。就一般国内的造纸厂污泥絮凝实验结果来看:①CPAM的阳离子度在20%～40%，是造纸厂污泥絮凝效果最佳的电荷分布范围。如果CPAM阳离子度过高，形成的絮团较紧，则絮团小;阳离子度如果偏低，形成的絮团强度则不够，在输送及脱水过程中易碎，导致絮凝效果不佳;②CPAM的相对分子质量一般在600万～800万即可，可获得较好的絮凝效果。如果一方面溶解时间延长，另一方面如果相对分子质量过高，絮凝反应速度偏慢，可能由于反应不充分导致絮凝效果不佳;如果相对分子质量偏低也会使絮凝的絮团偏小，导致效果不理想。

2.4 带式压滤机的调节

图1为带式压滤机的工作原理图。

带式压滤机的运行效率主要由以下几个指标来衡量［2］:

(1)压榨后泥饼的含水率。

(2)压榨滤液的固含量。

(3)单位时间的污泥产量。

设备运行的优劣主要由以下几种因素决定:污泥的性质、设备自身的状况及药剂的性质。现主要从带式压滤机设备的调节来提高污泥脱水运行效率。

图1 带式压滤机工作原理图

(1)滤带的选择:不同编织方式所产生的纹理结构不同，也就决定了滤带的透气性能和对污泥颗粒的拦截性能不同。近年来为提高滤带脱水性能和对污泥的捕集能力，多采用1层和2层网编织，上层的丝径较细、结构较紧密，下层由丝径较粗、强度高的材料构成，在增强脱水性能的同时对污泥具有良好的拦截作用。进口设备中，有些厂家采用了四综双层滤网结构，透水性能很好而污泥不易随水流失，重力脱水的效果非常良好。但无论哪一种滤带，都需要加大滤带的冲洗强度，否则深层残留的污泥不易清除，影响脱水效果。

(2)滤带的清洗:滤带的清洁程度很大一部分影响到滤水的效果。常见的带式压滤机分别在上、下滤带两侧安装清洗水管 (见图1)，清洗水管上喷嘴的冲洗水压力约0.4～0.5 MPa，以清除滤带上残留的污泥颗粒，保证滤带良好的脱水效果。笔者在实际生产中发现有的造纸厂使用扇形喷嘴，有的使用固定式的针式喷嘴。

扇形喷嘴的冲洗面积虽然比较大，能够横向冲洗整片滤带，但是其冲洗的力量比较小，不能够彻底将污泥从滤带中清除，从而影响了脱水效果。建议采取以下措施改善:提高冲洗压力，由常用的0.4～0.5MPa提高到1 MPa左右，可显著提高冲洗效果，从而提高滤带的滤水性。

而针式喷嘴的局部压力足够，但大部分造纸厂没有使用偏移装置，只能固定冲洗部分的纵向滤带，造成其他部分的滤带易被细小纤维及污泥颗粒堵塞。建议采用偏移装置，在运行过程中尽量冲洗到整条滤带面。

同时建议在进入重力脱水区前加装一道冲洗水管，冲洗水流方向与滤带前进方向相反，即迎面冲洗滤带，经过冲洗后进入重力脱水区时，滤带表面及内部残留的污泥可以很大程度地被清除干净，取得良好的脱水效果。

(3)滤带张力:加入CPAM经絮凝后的污泥，通过重力脱水段后，随着滤带的移动首先进入楔形加压段，通过预压缩脱水，然后进入由多根压榨辊组成的“S”型压榨段，由于污泥随着滤带在多个辊间的变相弯曲产生的剪切力，进一步脱去污泥内部的游离水，使污泥成为泥饼。在这一阶段，滤带张力对脱水效果也有一定的影响，滤带的张力与压榨辊间隙决定了污泥在压榨脱水区所承受压力的大小。在压榨辊间隙不变的情况下，滤带的张力越大出泥的含水率越低，对于不同的压滤机在使用过程中要根据实际使用时的车速、污泥性质、产泥量等调整滤带张力大小，使之达到最佳效果。另外上下滤带张力差对脱水效果也会有比较显著的影响，当上下滤带存在张力差时，污泥所承受的压力不平衡，压力大的一方会将泥饼压向小的一方，在试验中，调解下滤带的张力使之小于上滤带的张力，可以极大限度地增加下滤带自由剥离的出泥量，提高出泥成饼率［5］。在实际生产使用中，一般建议调节上、下滤带张紧辊，将上滤带的张力调整为 (0.5±0.1)MPa，下滤带的张力调整为(0.4±0.1)MPa。

3 结论

造纸厂的污泥脱水用带式压滤机，在实际生产中可以采取下列措施提高其运行效果。

3.1 进入带式压滤机的污泥输送最好采用螺杆泵方式输送。

3.2 污泥的絮凝调质应根据烧杯沉降实验来确定药剂的类型及加药量，然后计算最终的污泥处理成本。

3.3 选择合适的滤带。

3.4 根据带式压滤机的结构选择最佳的滤带冲洗方式，提高滤带的滤水效果。

3.5 通过调整上、下滤带的张力，使下滤带的张力略小于上滤带的张力，可以提高压榨及出泥的效果。

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