卧式弹簧压榨污泥深度脱水技术及应用

2018-05-02曾庆荣李继远

中国环保产业 2018年4期

曾庆荣，李继远

（燕京啤酒（桂林漓泉）股份有限公司，广西桂林 541002）

引言

在加快生态文明体制改革、建设美丽中国的新理念新思想新战略下，我国生产生活污水处理率将持续提升，标准要求将更加严格，污水处理过程中剩余污泥量随之将会急剧增加。同济大学环境科学与工程学院院长戴晓虎2017年在“谈污泥哲学它从哪里来应到哪里去”报告中谈到：目前我国污水处理规模全球第一，所产生的污泥量约为4300多万吨/年，富集了污水中30%～50%的污染物，预计到2020年污泥产量将达到6000万吨/年，如何处理处置或利用这么庞大的污泥量将是我们面临的一个大问题。污泥脱水是污泥处理处置或利用的首先步骤，目前污泥脱水后含水率约在80%，部分克服脱水瓶颈后脱出的污泥含水率可降低至60%以下，但大多耗时较长，或是通过污泥二次脱水达到[1]。

桂林漓江是我国目前保持原有生态环境非常好的河流之一，桂林市某大型啤酒公司坐落于漓江支流南溪河上游，该公司注重环保工作，并在污泥深度脱水方面做了一定的探索和实践，取得较好的效果。

1 废水处理工艺及其剩余污泥的处理处置情况

某啤酒公司废水水处理工艺采用“厌氧+好氧”综合生化处理模式，主要流程见图1。

图1 废水处理工艺主要流程图

在污水处理过程中，1～3号厌氧池和1～6号好氧池会产生大量剩余污泥，这部分污泥必须及时排出废水处理系统，否则会对废水处理系统的正常运行造成影响。为能及时有效处理处置这部分污泥，该公司于1998年配置一台型号为DYQ2000-XB碳钢带式压榨过滤机，2004年更换一台相同型号的不锈钢带式压榨过滤机。经过带式压榨机脱水处理后的污泥含水率控制在80%～83%，这种含水率的污泥后续处理处置或利用相对较困难，运输成本也非常高。考虑到利用带式压榨机进一步降低污泥含水率会非常困难，2010年该公司配备了一台污泥烘干机，利用锅炉排烟余热对经带式压榨机脱水后的污泥进行烘干处理，烘干后污泥含水率控制在6%～15%，直接装袋出售给生物制肥公司生产有机肥。

随着该公司产能逐步扩大和环保节能降耗工作不断深入，经核算，带式压榨机可满足公司年产100万吨啤酒时剩余污泥脱水到含水率≤80%的要求，但污泥烘干能力不足，不能完全烘干处理脱水污泥，面临余下部分脱水污泥较难处置的问题。2014年，该公司决定再次扩大污泥处理处置能力，并决定采用能够一次性快速脱水到含水率低于60%的卧式弹簧压榨污泥深度脱水技术。工程于2015年5月完成并投入运行，从近两年的运行情况看，此污泥深度脱水技术能够将95%含水率的污泥一次性快速脱水到含水率低于60%，为后续继续烘干或直接供应给生物制肥公司创造了条件。

2 卧式弹簧压榨污泥深度脱水处理系统

2.1 污泥脱水技术概述

污泥脱水是污泥处理处置的关键环节，其目的是将浓缩污泥含水率进一步降低，实现污泥的减容和减量[2]，为污泥的输送、处置或回收利用创造条件。目前污泥脱水主要的实现方式是机械脱水，机械脱水原理可分为真空过滤脱水、离心脱水和压滤脱水三大类。真空过滤脱水是将污泥置于多孔性过滤介质上，在介质另一侧制造真空，使污泥中的水分从污泥中脱出，常用的设备主要有真空转鼓过滤脱水机。离心脱水是通过水分与污泥颗粒的离心力之差，使之相互分离，从而实现脱水，常用的设备是离心脱水机。压滤脱水是将污泥置于过滤介质上，并施压，使水分经过介质过滤出去，常用设备主要有带式压榨过滤机和板框压滤机[3]，卧式弹簧压榨污泥深度脱水技术主机使用的是卧式弹簧压榨机，属于板框压滤机类。

2.2 卧式弹簧压榨污泥深度脱水技术

卧式弹簧压榨污泥深度脱水技术是污泥浓缩调理后利用卧式弹簧压榨机高压力可变腔室二次压榨的污泥脱水技术。污泥浓缩调理是将含水率98%以上的污泥经过浓缩沉淀达到95%以下后进入污泥调理罐，再依次添加三氯化铁和活性生石灰进行搅拌调理，调理结束后，使用柱塞泵把调理液注入带有一定压力的过滤腔室进行第一次过滤脱水，进料结束后启动油缸推动滤板，利用可变腔室的行程进行二次深度压榨，使滤饼在高强度二次压榨下含水率进一步降低至60%以下。卧式弹簧压榨机与传统板框式、箱式压滤机相比具有如下优点：可变腔室结构确保对污泥较大力度的二次压榨，多层滤布设计保证过滤水顺畅，空气反吹系统保证压榨脱水的可持续性，以及智能控制系统确保进料、压榨、卸料等程序一键启动自动进行，过程无需人工操作。

2.3 卧式弹簧压榨污泥深度脱水处理流程及设备

该公司污泥深度脱水处理的主要流程如图2。

图2 污泥深度脱水处理主要流程

该公司共配备了2套卧式弹簧压榨污泥深度脱水设备，设备清单见表1。

表1 污泥深度脱水系统主要设备清单

2.4 卧式弹簧压榨污泥深度脱水处理步骤

卧式弹簧压榨污泥深度脱水处理系统运行过程主要包括：污泥浓缩、污泥调理、进料压滤、二次压榨、卸料五个步骤。

（1）污泥浓缩：将1～3号厌氧池出水带出的污泥或1～6号好氧池产生的剩余污泥，用各自配备的污泥泵输送到污泥浓缩池，通过重力沉淀或添加絮凝剂加速沉淀浓缩，排除上清液后即可获得含水率小于95%的污泥浓缩液。

（2）污泥调理：启动浓缩污泥输送泵，把步骤（1）浓缩后的污泥浓缩液输送至污泥调理罐，开启搅拌器，按药剂添加标准依次添加三氯化铁溶液、活性生石灰，继续搅拌一定时间后停止搅拌，观察污泥调理罐液面分层情况，以上清液清澈为最好，或用烧杯取污泥调理混合液静置后观察，以污泥较快沉降和上清液清澈无浑浊为好，当达到此效果后即可进入下一步骤。

（3）进料压滤：在步骤（2）调理达到效果后，开启油缸推动滤板保压，保压结束后在滤板与滤板之间形成较高密封性能的过滤腔室。开启污泥进料柱塞泵往过滤腔室进料，当污泥调理混合液进入滤板过滤腔室后，在柱塞泵较高输送压力下利用多层滤布结构实现污泥和水的分离，水透过多层滤布系统从滤板排水口排出，污泥被阻隔在过滤腔室内，当被阻隔污泥把过滤腔室填满后即完成进料，实现污泥的第一次压滤。

（4）二次压榨：第一次压滤结束接着进入第二阶段压榨，利用油压系统推动可变腔室的滤板进行压榨，压力最大可达到300kgf/cm2，日常运行控制在150～180kgf/cm2，充分体现了卧式弹簧压榨机高压力和可变过滤腔室的设计特点。

（5）卸料：第二次压榨结束后进入卸料阶段，首先是滤板卸压，卸压后气动卸料程序启动，小车依次拉动每块滤板，进行气动卸料和滤布反吹洗，卸料和反吹洗结束，程序自动进入保压阶段，即利用油压系统推动滤板前行以保持滤板间20kgf/cm2的保压压力，达到保压压力后即进入下一周期的进料压滤阶段，依次循环实现连续运行。

3 卧式弹簧压榨污泥深度脱水处理运行情况

2017年8月29日白班卧式弹簧压榨好氧污泥深度脱水单周期运行情况：1）白班人员启动1#好氧池剩余污泥打泥到污泥浓缩池，另外，浓缩污泥暂存池存有4号好氧CASS池浓缩后的污泥，可直接进行深度脱水操作；2）9 ∶ 00启动浓缩污泥输送泵，抽取暂存池的浓缩污泥到1号污泥调理罐，达到污泥调理罐有效容积8m3液位上限时停止输送，开启搅拌器，依次添加40%浓度三氯化铁溶液70kg、活性生石灰40kg，继续搅拌2min后停止搅拌，观察到污泥调理罐污泥分层清晰，上清液非常清澈，说明达到调理效果；3）9 ∶ 35启动污泥进料柱塞泵往保压后的过滤腔室进料，进料时间21min，共进污泥调理混合液4.2m3；4）9 ∶ 56油压系统推动滤板进行第二次压榨，10min后达到行程停止压榨；5）二次压榨结束后滤板卸压，卸压后气动卸料程序启动，小车依次拉动每块滤板，进行气动卸料和滤布反吹洗，8min后卸料结束。

从以上单个周期的各操作步骤看，污泥深度脱水主要过程进料压滤、二次压榨、卸料三个步骤共用时间39min，相比其他方式的污泥深度脱水处理用时少很多。经取本次深度脱水后污泥检测含水率，结果为52.2%。本次跟踪污泥深度脱水处理用的是好氧池污泥，经实验对比，絮状厌氧污泥由于污泥细小并具有产甲烷活性，相比好氧池污泥更难沉淀和脱水，深度脱水三个主要步骤用时相应稍长，脱水后污泥含水率稍高于好氧池污泥脱水后的含水率，但将厌氧污泥和好氧池污泥混合后进行深度脱水处理，脱水耗时和脱水效果与单独好氧污泥脱水基本相同，因此，日常卧式弹簧压榨污泥深度脱水处理是把厌氧池污泥和好氧池污泥混合后进行脱水处理。

该公司2017年8月的污泥处理情况如表2所示，8月共处理浓缩污泥3288m3，产出脱水污泥462t，2台设备开机时间共1104h，投加40%浓度三氯化铁24t、活性生石灰14t，脱水污泥供应肥料厂323t、绿化公司139t。

表2 某啤酒厂2017年8月污泥处理情况记录表

从近两年的运行情况看，达到了设计产能，可以满足公司废水处理系统厌氧和好氧产生剩余污泥的脱水需求，原有不锈钢带式压榨过滤机和锅炉余热污泥烘干机停止使用。经过卧式弹簧压榨污泥深度脱水处理后，污泥含水率小于60%，脱水后的污泥大部分供应给附近生物有机肥料厂生产有机肥料，另外约1/3的脱水污泥直接用于城市绿化工程。