叠螺机联合板框压滤机在印染污泥脱水中的应用

李瑞峰，孙兴旺，马金金

（鲁泰纺织股份有限公司，山东淄博 255100）

污水处理会产生大量的污泥，污泥中含有大量的有机物、细菌、病原微生物等，如不能有效处理，会造成水体和大气的二次污染［1］。我国污泥的减量化、稳定化、无害化程度较低，存在严重的“重水轻泥”现象［2］。污泥的处理处置成本高、难度大，严重制约着污水处理行业［1］及工业企业［3］的健康、可持续发展。脱水是最重要的污泥减量化手段，在脱水前用絮凝剂进行化学调理，改变污泥的组织结构和黏性，然后用机械脱水设备对调理后的污泥进行脱水处理，降低污泥的含水率和体积［3］。污泥脱水效果越好，脱水后污泥的含水率越低，污泥的体积也就越小。

常见的污泥脱水设备有离心脱水机［4］、带式脱水机［5］、叠螺机［6］、板框压滤机［7］等，污泥脱水设备的处理能力与污泥脱水效果、处理成本密切相关。叠螺机是一种可连续运行的脱水设备，具有泥水易分离、不易堵塞的特点，且占地面积小，出泥含水率一般为75%～80%［7］；板框压滤机主要以过滤介质两面的压力差作为推动力，用滤布实现污泥中水分和固体颗粒的分离，从而实现污泥脱水，其占地面积大，只能间歇运行，出泥含水率不到65%［7］。由于板框压滤机脱水效果好，被广泛应用于污水处理厂污泥脱水系统的改造中［8］，但是由于其间歇运行，为了提高污泥处理量，需要配备多台设备才能满足污泥处理量的要求，设备投资成本高。印染污泥的处理一直是让纺织印染企业“头疼”的问题，印染污泥的处理处置成本高，环保压力大。

本工程为了克服板框压滤机处理效率低的问题，在板框压滤机前增加叠螺机进行预处理，对印染污泥进行脱水，既保证污泥脱水的连续运行，增加污泥处理能力，又保证脱水后污泥含水率在65%左右。

1 印染污泥脱水系统概况

印染污泥脱水系统如图1所示。印染污泥在浓缩池进行浓缩后，通过污泥泵输送至絮凝搅拌罐中，依次向污泥中投加一定比例的聚合氯化铝（PAC）溶液和聚丙烯酰胺（PAM）溶液，污泥被絮凝、调理。随后经过叠螺机进行初步脱水，污泥体积和含水率得到一定程度的降低。叠螺机出泥暂时存储在污泥中转罐内，随后按照一定程序进行板框压滤，板框压滤机出泥经过皮带输送机输送至污泥斗中。污泥依次经过叠螺机和板框压滤机脱水后含水率和体积大大减小，降低了后续干污泥的运输和处置成本。

图1 印染污泥脱水系统示意图

2 污泥脱水系统设计参数

2.1 污泥泵

污泥泵的作用是将污泥浓缩池底部的浓缩污泥输送至絮凝搅拌罐中，选用2台渣浆泵，流量为40 m3/h，扬程为15 m，功率为11 kW，变频控制，1用1备。

2.2 聚合氯化铝投加系统

PAC直接采用质量分数10%的溶液，PAC储罐采用卧式玻璃钢罐，容积为35 m3，罐内部配有搅拌机，防止PAC溶液在储罐内沉淀。2台PAC投加泵采用隔膜计量泵，1用1备，单台流量为2 m3/h，变频控制，将PAC溶液投加到污泥输送管路中。

2.3 聚丙烯酰胺投加系统

采用阳离子型PAM，PAM自动溶药系统溶药能力为3 000 L/h，可以配制质量分数为0.05%～0.20%的PAM溶液。PAM溶液用螺杆泵输送至絮凝搅拌罐中，螺杆泵1用1备，单台流量为5 m3/h，变频控制。

2.4 絮凝搅拌罐

絮凝搅拌罐容积为2 m3，配有搅拌机，用于将污泥、PAC、PAM充分混合，对污泥进行絮凝、调理，污泥化学调理的效果对后续机械脱水有重要影响。污泥调理通过改变污泥的组织结构减小污泥的黏性［3］，调理后污泥颗粒间相互粘附，结合态束缚水转换为自由水，内部水得到释放，改善了污泥的脱水性能。污泥絮体的大小和沉降性能与污泥调理效果直接相关［9］。

2.5 叠螺机

本系统选用1台处理能力为600 kgDS/h的国产叠螺式污泥脱水机。叠螺机运用螺杆挤压原理，实现污泥的浓缩和脱水。污泥进入滤体后，螺旋轴旋转带动固定环、游动环相对游动挤压，使滤液从叠片间隙快速流出［6］。

2.6 污泥中转罐

由于叠螺机连续运行、连续出泥，板框压滤机间断进料、间断出泥，为了调配叠螺机和板框压滤机的运行状态，需要设置污泥中转罐，临时储存叠螺机浓缩后的污泥。本系统设计2个立式碳钢衬胶储罐，单个容积为40 m3，每个罐带有搅拌机，防止污泥沉积。

2.7 板框压滤机

本系统包含2台独立运行的板框压滤机，带有水洗功能，单台板框压滤机的过滤面积为200 m2。单台板框压滤机设计参数见表1。

表1 板框压滤机设计参数

板框压滤机间断运行，正常过滤状态下按照“进料压榨吹风松开卸料压紧”的步骤循环运行，板框压滤机配套高压进料泵、压榨泵、水洗泵等主要设备，具体参数见表2。

表2 板框压滤机的主要配套设备

续表2

3 污泥脱水系统的工艺及操作

3.1 污泥调理

对于印染废水处理系统，污泥的主要来源为絮凝沉淀过程产生的物化污泥、水解酸化和好氧处理过程产生的生化污泥，这些污泥在污泥浓缩池中进行初步浓缩后含水率为97.4%～98.0%。向浓缩后的污泥中依次投加PAC溶液、PAM溶液进行化学调理，根据污泥的脱水性能，PAC溶液在污泥中的投加比例为1.5%～3.0%，PAM在污泥中的质量浓度为60～120 mg/L，调理后的污泥颗粒呈絮状，易于泥水分离。

3.2 叠螺机的运行

调理后的污泥经过叠螺机进行初步脱水，污泥颗粒与滤液分离，滤液应该透明、清澈，污泥颗粒少。若滤液中含有较多的污泥颗粒，说明污泥调理效果不好，出现跑泥，需要调整PAC、PAM的投加量。由于叠螺机只作为板框压滤机的预处理，对污泥进行初步脱水，在一定程度上降低了污泥的含水率和体积，出泥含水率在93%～96%即可。注意保持叠螺机出泥有一定的流动性，便于进行板框压滤。

3.3 板框压滤机的运行

板框压滤机运行参数和时间如表3所示。污泥经过板框压滤机进行深度脱水后含水率为65%左右。

表3 板框压滤机运行参数

4 运行效果和成本核算

本系统在板框压滤机前增加叠螺机进行印染污泥脱水预处理，出泥含水率能够达到65%，且本系统能够保持污泥脱水的连续进泥，污泥处理能力和效率明显提升，干污泥产量能够达到24 t/天，与只采用板框压滤机进行污泥脱水相比，干污泥产量增加约40%。

采用叠螺机联合板框压滤机进行污泥脱水时，每产生1 t干污泥（含水率约65%）的成本约为177元，其中聚合氯化铝、聚丙烯酰胺成本分别为130元和33元，用电成本14元，具体见表4。

表4 污泥脱水的成本

5 结论

采用叠螺机联合板框压滤机进行印染污泥脱水，结合了叠螺机可连续运行及板框压滤机出泥含水率低的优点，出泥含水率达到65%，污泥处理能力明显提升，工艺路线可行，设备选型合理，运行稳定可靠，能够显著降低后续干污泥的运输和处置成本，为印染污泥脱水工程的设计、改造和运行提供了重要的技术借鉴。