污泥深度机械脱水技术及设备的比较分析

本文对环保行业内典型的机械式污泥深度脱水设备技术特点进行了介绍，分别对隔膜压滤机、弹簧钢制滤板压滤机、钢带式压滤机和新型高压压滤工作站对市政污泥深度脱水过程的典型性能特点进行了对比和分析。

01 引言

污泥按其来源分大致可分为给水污泥、生活污水污泥和工业污泥三类，前两种污泥一般称为市政污泥，工业污泥一般可分为有机和无机污泥两类。随着城市化的发展，市政污泥产量越来越大，以前我国污水处理工程发展过程中长期存在的“重水轻泥”现象带来的污泥污染问题越来越突出，污泥处置处理问题逐步得到重视，污泥的脱水处理开始得到普遍应用，机械脱水逐渐成为主要的污泥脱水方式。污泥机械脱水技术按照原理划分可分为真空过滤脱水、压滤脱水和离心脱水3类。真空过滤脱水在早期市政污水处理厂使用较多，脱水后泥饼含水率一般高于85%；离心脱水在多行业有广泛应用，出泥含水率一般为75%-80%；压滤脱水又分为带式压滤脱水和板框压滤脱水，压滤脱水为了提高污泥脱水性能，一般会加药剂调理，带式压滤脱水在我国大中型污水处理厂应用较为普遍，出泥含水率一般为82%左右，板框压滤脱水通常用于对脱水率要求较高的场合，出泥含水率一般为65%-75%。

环境保护部办公厅2010年11月26日发布的《关于加强城镇污水处理厂污泥污染防治工作的通知》中规定的“污水处理厂以储存（即不处理处置）为目的将污泥运出厂界的，必须将污泥脱水至含水率50%以下”，单纯靠现有的污水处理厂的常规机械脱水工艺显然不能满足含水率的要求。目前有些地方甚至提出了将污泥运出厂界前，必须将污泥脱水至含水率40%以下的要求，更是对污泥脱水和干化提出了更高的挑战。所以很多大学、研究机构、企业近几年对污泥的深度脱水进行研究。污泥深度脱水是指脱水后污泥含水率达到55%-65%，特殊条件下污泥含水率还可以更低[3]。从国内近年的研究和生产实践来看，有多种深度脱水工艺出现。从经济的角度出发，机械脱水是一种相对节能的方式，但污泥中的水分一般认为有以下四种结合形式：间隙水（自由水）、毛细水、吸附水、内部水，前两种可以用机械力去除，后两种很难，所以发展了污泥调理预处理技术并成为污泥深度脱水的关键步骤，调理主要分为化学调理、物理调理和生物调理，其中化学调理是目前应用较为广泛的技术方法。化学调理加机械高压压滤成为了污泥深度脱水比较广泛应用的技术路线。本文主要对机械高压压滤的技术和设备进行比较分析。

02 污泥深度机械脱水设备及技术现状

(1) 隔膜式板框压滤技术和设备

污泥深度脱水自动高压隔膜压滤机作为污泥深度脱水分离设备，应用于城镇污水及工业污水处理已有多年的历史，它具有污泥深度脱水效果好、适应性广，特别对于污泥在过滤完成后滤饼内的间隙水，通过高压隔膜压榨能够有效的把间隙水给分离出来，最终污泥的含水率能够降到60%甚至50%左右。自动高压隔膜压滤机是一种间歇性污泥深度分离设备，采用机、电一体化设计制造，结构合理，操作简单方便维修率低等优点，能够现无人操作自动运行。过滤元件由隔膜板、隔膜配板、滤布、污泥进料泵组成。在污泥进料泵的压力作用下，将污泥浆送入滤室，通过过滤介质（滤布），将污泥和液体分离。在经过高压隔膜压榨，把游离余污泥颗粒间的间隙水给压榨出来。高压隔膜自动污泥深度脱水压滤机与离心机及带式过滤机比较，污泥的含固率要高出30%-35%。属于深度脱水范畴，为污泥后续无害化处理奠定了基础。

据中国通用机械工业协会初步统计，我国生产隔膜压滤机的较大型生产厂家已增加到十几家，这些厂家所生产设备的过滤工艺流程较为先进，隔膜滤板的压榨压力最高可达到4.0 MPa，隔膜压滤机同国外产品相比压榨压力高于国外同类产品，根据市场的需求不断积累了丰富的固液分离工艺经验，研发了比较成熟的过滤工艺技术，自主创新研发的聚丙烯高压隔膜滤板压榨压力可达到4.0MPa，为保证产品安全运行，实际使用压榨压力一般为1.6—2.5MPa，这样可以实现隔膜滤板压榨的最佳效果。因为隔膜压滤机能够提高滤液回收率、降低含水率、过滤效率高、效果好，节省能源和降低生产成本，随着近年来隔膜压滤机的压榨工艺的全面推广，隔膜压滤机的使用率大幅提高。

(2)弹簧钢制滤板压滤机

弹簧钢制滤板压滤机的工作过程一般也按照以下步骤进行：（1）保压，（2）进料，（3）压滤或称压榨，（4）卸滤饼。其中进料由柱塞泵抽取调理改性后的污泥注入压滤机的滤板腔体中，进料泵的进料压力在1.0-1.5MPa，最大可达2.0MPa，一次进料时间一般在20-40min。在进料过程中，依据进料泵的进料压力，挤压滤板腔内污泥，是腔内污泥第一次脱水。进料完成后，由液压缸提供压力对腔内污泥进行平行施压，对滤板腔内污泥进行第二次挤压，压力正常使用一般为2.5-3.5MPa，最大可达5.0MPa，单次压榨时间为20-40min，压榨完毕后进行卸料[7][8]。弹簧钢制滤板压滤机的结构原理如图1所示

由图1可见，弹簧钢制滤板压滤机的滤板上有很多小孔和通道，这是为了在压榨过程中提供水滤处的通道，污泥通过柱塞泵抽取注入压滤机的滤板腔体后，由油缸提供稳定的压力作用于滤板上，滤板之间的弹簧机构在压力作用下产生压缩变形，对对滤板腔内污泥施加平行稳定、递增式的压力，持续的对腔内污泥进行压滤脱水，透过滤布析出的水经过滤板小空流出。一般情况下弹簧钢制滤板压滤机的压榨压力基本维持在2.5-3.0MPa，可以将调理改性后的市政污泥压滤到含水率60%以下。

(3)钢带式压滤机

近年也有大学和企业开发除了带式污泥深度脱水设备，例如下面介绍的带式污泥压榨脱水系统[9][10]。根据其工作特点，该类脱水系统大致可以分为进料、预压脱水、钢带式辊压深度脱水和卸料等过程。即工作时，将预处理的泥浆料连续匀速送入上下滤网之间，在两滤网夹持作用下进入锲形区，在上下滤网挤压力作用下进行初步预压脱水；随后进入高压脱水区（如图2所示），在钢带张紧力和滤网张紧力作用下，进行辊压高压脱水，根据不同的浆料特点，可设置多个钢带辊压脱水单元，从而对滤饼进行深度高压压榨脱水。压榨后的滤饼由刮板从出料口卸出。

在钢带式辊压深度脱水区，滤饼受到的压榨压力包括滤网和钢带两部分产生的作用。一般滤网的张紧力可达到4-100KN/m，钢带张紧力可达到50-150 KN/m，最大可达到300 KN/m。通常情况下，钢带式压滤机可将调理改性后的工业污泥，含水率可压滤到50%左右。

03 结束语

通过对目前行业应用中几种典型的机械式压滤深度脱水设备的特点进行对比，我们了解到，对市政污泥或者有机工业污泥要达到国家要求的50%含水率，甚至部分城市提出的40%含水率的高要求标准，隔膜压滤机、钢带式压滤机等传统机械式压滤机都具有一定的困难，且调理过程也需要添加大量的石灰、木屑等其他辅助材料，这既增加了成本，也违背了减量化处理处置的初衷，而我所研发制造的新型高压压滤机可以很好的解决这个问题，满足当下国家和地方对于污泥处理处置的高要求标准，也是目前针对市政污泥作减量化、资源化、无害化处置中深度脱水干化环节最经济、最合理、最科学的技术工艺路线。