深圳市某水质净化厂污泥深度脱水项目设计与运行

陈大双，朱有光，张 军，肖 军

（深圳市楠柏环境科技有限公司，广东 深圳 518000）

深圳市某水质净化厂污泥深度脱水项目（以下简称“污泥脱水项目”）于2017年5月开始建设，2018年4月正式进入调试运营。该项目设计处理规模500 t/d（以80%含水污泥计），建筑占地面积约 2 500 m2，远期规划处理水质净化厂一二期污泥，剩余少部分处理能力用于外接处理周边水质净化厂污泥。

1 项目设计

板框压滤深度脱水工艺可分为三个阶段，即：污泥稀释调理、板框机压滤、干泥转运暂存。以下结合污泥深度脱水工艺流程（见图1），对各个阶段所涉及的单体构筑物及设备参数进行详细介绍。

1.1 工艺处理流程及说明

污泥脱水项目采用“污泥调理+板框压滤”深度脱水工艺。该工艺是将含水率80%污泥和厂内98%剩余污泥进行混合，使其含水率保持在96%左右，然后投加PAC、PAM 药剂搅拌调理，使污泥脱稳泥水分离，最后将调理好的污泥注入隔膜板框压滤机，压滤后泥饼经破碎转运至料仓暂存，外运焚烧处置。

图1 污泥深度脱水工艺流程

1.2 倒液泵房

单体构筑物尺寸：长×宽×高=8.5 m×5.8 m× 5.9 m；倒液泵：3 台（2 用1 备），额定流量3 00 m3/h，扬程20 m，功率45 kW。

功能：1 台倒液泵对应1 座污泥稀释池，将含水98%剩余污泥输送至稀释池。

1.3 污泥接收间

单体构筑物尺寸：长× 宽× 高=22.45 m× 11.00 m×12.80 m；150 m3地下污泥接收仓1 座，碳钢重防腐；柱塞泵：2 台，泵排量85+32 cm3/r；配套液压站：额定压力28 MPa；功率45 kW；螺旋输送机输送量25 m3/h，电机功率7.5 kW。

功能：短期储存外来80%含水污泥，螺旋输送机将污泥输送至柱塞泵泵腔，柱塞泵高压打入稀释池。

1.4 污泥稀释池

污泥稀释池与倒料泵房合建。构筑物占地面积150.41 m2，建筑高度9.08 m。稀释池2 格，单格有效容积220 m3。搅拌机：功率15 kW，2台，搅拌轴及桨叶：碳钢衬胶材质；倒料泵：3 台（2 用1 备），额定流量300 m3/h，扬程20 m，功率45 kW。

功能：将80%含水污泥与98%剩余污泥进行搅拌，混合至含水率96%左右，然后通过倒料泵输送至调理池。

1.5 污泥调理池

污泥调理池与PAC 储药池合建，调理池4 格，储药池1格。构筑物占地面积252.01 m2，建筑高度9.45 m，单格池体有效容积220 m3。

两厢PAM 制备系统2 套，出液量8 m3/h；PAM 加药螺杆泵3 台（2 用1 备），流量13 m3/h，压力0.3 MPa，功率4 kW；PAC 卸料泵2 台（1 用1 备），流量120 m3/h，扬程15 m，功率18.5 kW；PAC 加药泵3 台（2 用1 备），流量12 m3/h，扬程15 m，2.2 kW。

功能：向稀释均匀的污泥内投加PAC、PAM 药剂，搅拌混合调理，使污泥脱稳泥水分离。

1.6 板框压滤机房

板框压滤机房共计3 层，地下1 层，地上2 层。负一层为干泥输送、破碎、提升功能区；一层为板框机进料泵、供气系统、压榨水洗设备、双轴螺旋输送机等附属设备；二层为板框压滤机主体设备机房及办公区域，建筑物主体框架为钢筋砼，屋顶采用钢结构屋面。建筑物占地面积1 404.24 m2，建筑地上高度14.6 m，地下最低处-5.8 m。具体设备参数如下

1.6.1 负一层功能区

（1）汇总皮带输送机2 台，3 台板框机汇总至1条皮带输送机。输送量224 m3/h，长度14.5 m，电机功率7.5 kW；输送量224 m3/h，长度26.5 m，电机功率15 kW。

（2）破碎机及转运皮带。卧式滤饼破碎机2 台： 处理量50 t/h，破碎粒径≤40 mm（80%），功率37.5 kW；转运皮带输送机2 台：输送量224 m3/h，长度7.5 m，功率4 kW；输送量224 m3/h，长度10.5 m，功率5.5 kW。

（3）斗式提升机。斗式提升机2 台：输送量 60 m3/h，提升高度14 m，功率15 kW。

1.6.2 一层附属设备

（1）进料泵。本次进料系统设计采用低高压交替、变频恒压控制的进料方式，最大化进料量的同时缩减进料时间，提升进料效率。

低压螺杆泵6 台：流量30 ～120 m3/h，压力 0.6 MPa，功率37 kW；高压螺杆泵6 台：流量31 ～ 40 m3/h，压力1.2 MPa，功率30 kW。

（2）压榨设备。隔膜板框机压榨原理是由高压泵将清水注入膜板内，膜板膨胀挤压滤室空间，使水分从泥饼内分离出来[1]。

压榨泵6 台（变频控制）：二级离心泵，流量12 m3/h，扬程2.5 MPa，功率16.5 kW。压榨储水池（混凝土结构）：有效容积48 m3。

（3）水洗设备。水洗过程是利用高压水穿透滤布，清理滤布、滤板表面污泥颗粒，保持透水通畅，正常24 h连续运行情况下，3～5 d清洗一次比较合适。

水洗泵组2 台（1 用1 备），流量20 m3/h，扬程 4.0 MPa，功率37 kW。

储水箱：PE 材质，容积10 m3。

（4）供气系统。本项目上自动控制阀门均为气动控制阀，气源由螺杆式空压机提供。空气压缩机2 台（1 用1 备）：排气量9.6 m3/min，气压：0.85 MPa，功率55 kW；仪表控制用气罐：1 m3，承压1.0 MPa。冷干机：处理量1.2 m3/min；工艺用气罐：15 m3，承压 1.0 MPa。

1.6.3 板框压滤机

观澜污泥项目设计有6 台隔膜板框压滤机，其主要参数如下。过滤面积800 m2；滤室数量114 个；滤板数量113 块，其中配板56 块，膜板57 块；理论滤室容积16 m3；滤室深度40 mm。

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1.7 干泥料仓

干泥料仓分两层，一层为污泥装车车间，二层为分料皮带及储泥料仓。单体构筑物尺寸：长×宽× 高=21.00 m×10.70 m×13.61 m；分料皮带：长度26.1 m，功率15 kW，配分料器5 套，5.5 kW；钢制料仓：40 m3，6 个。配套液压站2 套，8 kW。

2 运行效果

2.1 污泥稀释调理效果

2.1.1 污泥稀释

通过液位计控制98%剩余污泥及80%污泥投加量，为了避免80%污泥沉积，在稀释过程中应先投加98%含水污泥至设定液位，再投加80%污泥，全程开启搅拌机。

运行效果：污泥稀释过程用时总计约2 h，污泥混合浓度基本满足设计的96%左右，稀释效果良好。

2.1.2 污泥调理

通过电磁流量计控制PAC、PAM 投加量，设计为每吨绝干泥投加PAC（有效成分10%）600 kg，PAM 2 kg。PAC 投加完毕10 min 后，投加PAM，PAM 投加完搅拌15 min，调理完成。

运行效果：污泥由稀释池转移至调理池，然后加药调理完成，总计耗时2.0 h，泥水分离效果较好。

2.2 板框压滤效果

板框压滤机系统作为一个单独的PLC控制系统，其运行流程分为“进料、压榨、反吹、排空、角吹、卸料、水洗”等7 个生产步骤[2]。

运行效果：板框机低压恒压时间3 000 s，高压恒压时间3 000 s，压榨恒压时间3 600 s，反吹45 s，排空60 s，角吹25 s，卸料时间35 ～45 min；板框机单批次运行时长约4 h，污泥含水率能稳定在60%以下，运行效果良好。

2.3 经济指标

在设备满负荷运转（按设计500 t/d 计）的情况下，以处理每吨80%含水污泥所需的费用进行成本分析，如表1所示。

3 经验总结

污泥脱水项目投产运行近1年时间，结合运行情况，笔者总结出以下几点经验。

表1 费用成本分析

3.1 污泥含水率控制

压榨后污泥含水率的影响因素较多，如外接污泥有机分占比、污泥调理效果、水洗频次、压榨时间及压力等。

选用有机分较低的80%含水污泥，这类污泥更利于污泥压滤脱水，脱水后污泥适用于制砖、水泥建材利用等；PAM 投加量过低会影响絮凝效果，过高则会导致污泥压榨时透水性降低，生产时应对每一批次稀释后污泥进行小试，确定PAM 投加量；板框机每次运行，滤板表面都会残留少许污泥颗粒，慢慢堵塞过水通道，虽然水洗时，高压水会穿透滤布冲击滤板表面凹槽内细小污泥颗粒，污泥颗粒随清洗水流走，但是加大水洗频次，可使滤板过水通道通畅，污泥含水率降低；增加压榨压力及时间也有利于污泥含水率降低[3]。

3.2 污泥产能控制

观澜污泥深度脱水项目设定低压恒压时间3 000 s，高压恒压时间3 000 s，压榨恒压时间3 600 s，单批次进泥量位于50 ～90 m3。通常，低压恒压和高压恒压后期进泥流量相对较低，仅为10 ～15 m3/h，进泥量较少。因此，在污泥含水率满足出厂要求的情况下，适当减少进料恒压时间、压榨恒压时间，可增加当天板框机运行批次，污泥产能得到提高。