污泥脱水设备技术比较与分析

摘要：本文介绍了目前污泥处理的现状以及污水处理厂中使用的离心脱水机、带式压滤机和板框压滤机等污泥脱水设备的工作原理、结构特点，同时比较了其优缺点。

关键词：污水处理厂；污泥脱水；设备；离心脱水机

引言：污泥脱水处理是生活污水和工业废水处理中的重要环节，经浓缩脱水处理后的污泥，其体积和含水率大幅降低，不但实现了污染“减量化”，也降低了后续污泥干化焚烧或填埋等处置方法的难度和成本。污水处理厂设计应用中应结合工程实际情况进行选择。

1、目前污泥处理情况

1.1污泥无害化处置手段比较落后

中国环境统计年鉴数据显示，2010-2017年我国污泥产生量从5427万吨增长至7436万吨，年化增长率4.6%。目前我国污泥处理方式主要有填埋、堆肥、自然干化、焚烧等方式，这四种处理方法的占比分别为65%、15%、6%、3%。可以看出我国污泥处理方式仍以填埋为主，加之我国城镇污水处理企业处置能力不足、处置手段落后，大量污泥没有得到规范化的处理，直接造成了“二次污染”，对生态环境产生严重威胁。

1.2我国污泥处理率偏低

据统计，2016年全国污泥处理能力约为1，300万吨，全国污泥处理率仅仅达到33%，有67%的污泥没有得到无害化处置。而西欧国家经脱水处理的污泥占其污泥总量的69.3%，其中机械脱水占51.4%、自然干化16.9%、其它1%；主要的脱水机械有：转鼓离心机、板框压滤机、带式压滤机、真空过滤机，分别占21.7%，15.8%，11.4%和2.5%。

2、脱水工艺选择

通常污水处理厂采用污泥浓缩和污泥脱水两步工艺对污泥进行减容减量。含水率大于98％的污泥，一般要考虑浓缩，使含水率降至96％左右，以减少污泥体积，有利于后续处理。污泥浓缩主要通过重力浓缩池的方式提高出泥的含固率，但通过浓缩池，体积与浓缩时间成正比，且污泥长时间静置浓缩，其中的有机物容易在微生物的作用下腐败发臭，影响污水处理厂的卫生环境。因此，一般通过重力浓缩将含水率降至94—96%后，需要一种脱水效率更高的机械脱水工艺对污泥进行进一步的处理，使污泥脱水失去流态，含水率降至80％以下，便于污泥处置时的运输，

2.1带式压滤机

带式压滤机通过直接施加在滤布上产生的压力或张力使污泥脱水，其消耗动力少，以成熟可靠的技术和较为低廉的投资运维费用为优势，取得了较高的市场占有率。

带式压滤机可将出泥含水率降至68～80%，对进泥的絮凝效果要求比较高，需加药调理改性，增加物料渗透性，以达到污泥脱水效果，设备运行状态受进泥含水率和加药影响较大。其运行噪音为70-75dB，耗电量为0.8 W/m3，设备占地面积较大，对层高有要求，由于设备结构为敞开式，无法避免水和气泄漏，车间工况较差。带式压滤机工艺的开发成功的关键是滤带的开发，是合成有机聚合物发展的结果。但其滤布结构需定期松弛保养，不仅限制了设备不能连续运行，而且在运行过程中需持续消耗高压水冲洗。单面脱水，脱水面积小。聚酯网材料滤带只能承受10公斤/厘米的张力，最高只相当于1公斤/厘米的压强，难以承受瞬间高压强造成的形变累计，导致滤带鼓包，直至破裂。聚酯网网孔大，故絮凝剂用量较大，否则透滤。实际运行过程中存在进料不均匀引起的滤带受力偏移，造成横向和纵向的跑泥，从而影响脱水效果，因此对于操作人员的技术水平有要求，维护人工成本投入较高。

2.2离心脱水机

离心机种类很多，污泥处理中主要使用卧式螺旋卸料转筒式离心机。适用于比重有一定差别的固液相分离，尤其适用于含油污泥、剩余活性污泥等难脱水污泥的脱水。污泥离心脱水的原理是利用转动使污泥中的固体和液体分离（进行污泥调理，添加混凝剂）。离心机主要由转载和带空心转轴的螺旋输送器组成，污泥由空心转轴送入转筒后，在高速旋转产生的离心力作用下，立即被甩人转鼓腔内。污泥颗粒被甩贴在转鼓内壁上，形成固体层；水在固体层内侧产生液体层。固体层的污泥在螺旋输送器的缓慢推动下，被输送到转载的锥端，经转载周围的出口连续排出，液体则溢流排至转载外，汇集后排出脱水机。

离心脱水机出泥含水率为60%~85%，絮凝剂投加量较少，不影响后续污泥干化或焚烧工艺，单位立方米污泥脱水过程中耗电量为1kW/m3，运行噪音为85dB，且离心脱水机具有占用空间较小的特点，脱水过程自动连续的控制在密闭空间内，可以充分保证车间的卫生，为施工人员提供良好的工作环境。在实际运转过程中也不会出现堵塞现象而影响污泥脱水效率，并不需要使用高压水枪进行清理作业，因此具有较高的工作效率。在构成离心脱水机的相关组件中，卸料螺旋推料器维护周期大于3年，轴承及密封件具有较高性能可以保证离心脱水机高强度作业，经过定期、正确的维护保养后可有效延长离心脱水机的维修周期，设备故障率低。离心脱水机工作流程中污泥不间断输入，并在高效脱水运转后将脱水泥饼自动排出，人工维护需求较低。

2.3板框式压滤机

板框压滤机的主要工作部件是板、框和滤布，此外还有挤压机和传动装置。除主机外，还有进泥系统、投药系统等。板框压滤机主要是根据污泥量、过滤机的过滤能力来确定所需压滤机型号及台数。

板框压滤机出泥含水率可达到60%以下，虽然板框压滤机一般为间歇操作，但由于其滤饼的含固率高、滤液清澈、固体物质回收率高等优点，对需要运输、进一步干燥或焚烧，以及卫生填埋的污泥，可以降低运输费用、减少燃料消耗、降低填埋场用地。所以，在一些地方也被广泛使用。其缺点是聚丙烯滤材料滤板耐压很难超过3MPA，变形量大时隔膜存在安全隐患，低质隔膜高压下爆破隐患，高压下凸点滤板堵塞过滤通道，影响脱水效果。板框压滤机无法连续作业，而滤布为易损件消耗较大，需要动用较多人力物力对滤布进行清理，再加上板框压滤脱水机自身的重量较大，占地面积较大，因此对车间层高具有较高要求，而车间的卫生环境也无法得到有效保证。

总结：综上所述，市政污水处理厂应结合自身的实际情况及使用要求来选择污泥脱水设备。带式压滤机可以满足污泥脱水的要求，工程投资低，是一种较为经济的污泥脱水设备；若后续处置对脱水污泥含水率要求较高，可以选择板框式压滤机；离心脱水机设备价格较高，但具有占地面积少，操作维护方便，自动化程度高，工作环境干净卫生，分离效果受人为因素影响小，日常运行费用低等诸多优点，综合考虑运行维护成本和稳定性，推荐在污泥脱水工程中选用，应结合实际情况进行选择。

笔者参与的上海白龙港二期污泥脱水工程，设计规模为 486tDS/d（折合含水率 80%的脱水污泥为 2430t/d），选用了17台处理量为150m3/h的国产卧式离心脱水机，采用离心脱水工艺将污泥含水率降至 80%，然后输送到干化工艺段的污泥料仓。该工程作为离心脱水机在世界上最大的污水处理厂工程应用，将十分具有参考价值。