張莉敏（福建海峽環(huán)保集團股份有限公司 福州350014）

從某種意義上講，城市污水處理廠只是對污水中的有毒有害物質(zhì)的一種富集或轉(zhuǎn)化，而不是完全的處理過程，任何污水處理過程都必然會產(chǎn)生污泥。污泥處理是水污染控制和水環(huán)境保護的重要部分，因此，污泥處理和處置已成為污水處理廠和城市環(huán)境衛(wèi)生的重要大事，而污泥的脫水處理是污水處理廠的關(guān)鍵步驟，其主要目的是使污泥由液態(tài)轉(zhuǎn)化成固態(tài)，進一步減少容積，實現(xiàn)污泥減量以及方便污泥后續(xù)處置的運輸轉(zhuǎn)移。本文討論的污泥板框深度脫水即是污泥脫水方式的一種，筆者就洋里污水處理廠污泥深度脫水系統(tǒng)運行三年的數(shù)據(jù)進行總結(jié)分析，并就污泥脫水工藝及影響因素進行分析探討，對生產(chǎn)應(yīng)用提供指導和幫助。

一、污泥深度脫水工藝概況

為了滿足最新的污泥處置標準《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置混合填埋用泥質(zhì)》（GBT23485-2009）中污泥脫水后的含水率應(yīng)小于60%的規(guī)定，福州市洋里污水處理廠采用三氯化鐵+石灰污泥調(diào)質(zhì)+高壓隔膜壓榨機過濾工藝，使脫水后污泥含水率降至60%以下，總處理能力為39TDS/d。主要處理設(shè)施：石灰投加系統(tǒng)一套（40T料倉，螺旋輸送機）；三氯化鐵投加系統(tǒng)（2臺投藥泵，2套流量計）；調(diào)質(zhì)儲泥池2座（90m3/座，立式攪拌器2臺，15KW）；板框壓濾機5臺，4用1備（單機過濾面積400m2，最大過濾壓力25MPa）

圖1 污泥處理系統(tǒng)工藝流程圖

1.污泥調(diào)質(zhì)機理

污泥調(diào)質(zhì)的作用是為了改善污泥的脫水性能，減少水與污泥之間的結(jié)合力。在污泥調(diào)理過程中，三氯化鐵溶液的解凝作用先把濃縮污泥的大絮體變成小絮體，使得原本粘稠的濃縮污泥經(jīng)攪拌后變得均勻。石灰溶解后鈣離子被污泥中的腐殖酸吸附，在污泥中形成多孔網(wǎng)格狀骨架，可改善污泥的可壓縮性；此外石灰對細胞組織、油脂等破壞作用可釋放出細胞水。經(jīng)過無機調(diào)質(zhì)后的污泥在廂式壓濾機的強大壓力下脫除毛細結(jié)合水和部分的細胞水，以獲得更高脫水效率。同時脫水前的石灰調(diào)質(zhì)可鈍化污泥中的重金屬。氧化鈣在水中會生成氫氧化鈣，形成堿性環(huán)境，可交換離子態(tài)的重金屬在堿性環(huán)境中會生成氫氧化物沉淀，從而降低了離子態(tài)重金屬的活性。同時由于，F(xiàn)e3+的水解能力遠大于Fe2+生成了Fe(OH)3,由于在反應(yīng)中消耗了堿度，導致污泥PH值下降，而石灰的投入提高了PH值，補充了堿度并抑制了臭味，從而使三氯化鐵的反應(yīng)效率得以提高，同時提供快速攪拌來產(chǎn)生膠體顆粒和形成絮體,提高污泥的脫水性。

2.板框過濾工作概述

板框過濾脫水工作方式不同于帶式脫水機與離心脫水機，此為間歇運行，主要由進料、高壓壓榨、反吹、卸料等四個過程。根據(jù)污泥脫水效果，整個過濾周期大約為2-5小時，處理能力1.0-2.0噸絕干污泥。

進料：污泥調(diào)質(zhì)罐中泥藥經(jīng)充分混合后，通過變頻螺桿泵及附屬連接管路輸送至壓濾機過濾，進料泵進料過程是根據(jù)管道上壓力個變頻控制過程，隨著進料壓力的增大，進料量越來越少，保壓一定時間后，進料泵停止運行。時間一般為1.5-2.5h，分為兩段進料，低壓進料壓力設(shè)置為0-0.8 MPa，流量為60-20m3/h，高壓泵進料最大壓力為1.2 MPa，流量為20-0m3/h。

高壓壓榨：進料結(jié)束后，轉(zhuǎn)入高壓壓榨，高壓壓榨采用隔膜進水擠壓濾餅脫水，擠壓的目的是為了進一步降低泥餅含水率。擠壓過程是通過壓榨多級離心泵向隔膜板空腔中注水，通過擠壓相鄰兩塊隔膜板之間的泥餅，進一步降低泥餅的含水率。當進料量不足時，高壓壓榨易造成隔膜破損，進而影響脫水效果。高壓壓榨時間一般為30m in-60m in,最大壓力為2.5 MPa。

吹脫：吹脫是利用壓縮空氣進行吹脫，此過程分為兩個部分，中心吹風和正吹風，中心吹風是從板框機身尾端中心進料管道吹脫，使中心進料管道中未過濾的含水率較高的污泥回流到污泥回流管中；正吹風是從壓濾機前端上濾液管道進氣吹脫，吹脫泥餅表面的表面水，使卸泥時更容易卸泥.。時間為5-10m in,吹脫空氣壓力為0.7-0.8MPa。

卸料：即為脫水后泥餅由濾板上脫落進入后端收集系統(tǒng)。時間為20-45m in。視過濾效果定，脫水效果好，其卸料時間越短。

3.研究方法

根據(jù)上述工藝流程及原理，結(jié)合生產(chǎn)實踐，分析加藥量、污泥有機份、過濾壓力、壓榨壓力、濾布透水性能等參數(shù)對實際生產(chǎn)過程脫水效果存在較大影響，利用近三年的生產(chǎn)數(shù)據(jù)進行分類整理出相同工況下，一個參數(shù)不同的運行記錄，一般為10組；并利用1號板框壓濾機進行驗證，在相同工況下一個參數(shù)發(fā)生變化，分析板框脫水過程參數(shù)及處理量、脫水后含水率等變化；通過數(shù)據(jù)分析評價確定脫水效果影響因素。

效果評價依據(jù)為單臺板框過濾機的單個運行周期的運行時間（已過濾時間為主）處理絕干污泥量和脫水后泥餅含水率、泥餅剝離效果。當污泥脫水效果好，板框機單個周期內(nèi)的時間短、處理絕干污泥量大、泥餅含水率低、污泥卸料時自動剝離效果好。這是個評價因子在實際生產(chǎn)過程中互相影響，其分析比較權(quán)重為泥餅含水率>單個周期處理絕干污泥量>板框機過濾周期>泥餅剝離效果。

二、結(jié)果與討論

1.調(diào)理劑投加比例對脫水效果的影響

在石灰投藥量、攪拌設(shè)置、板框機過濾參數(shù)不變的情況下，改變氯化鐵的投加量，結(jié)果表明，在一定的投藥范圍內(nèi)，三氯化鐵的投加量與污泥處理量、處理后的含水率呈一定的正比。由圖可以看出，氯化鐵投加量為10%的條件下，污泥處理量最大，且脫水后泥餅含水率最低，脫水效果最佳。

在相同工況下，石灰投加量越大，污泥脫水效果越好，但是石灰投加量過大，污泥攪拌要求也相應(yīng)提高，污泥增重，增加輸送量，導致運行成本。根據(jù)生產(chǎn)數(shù)據(jù)驗證，石灰量增加到一定量時，處理量就不載呈線性增加。因此，僅從污泥處理量來衡量脫水效果，石灰含固量在30%以下為宜。

2.反應(yīng)時間影響分析

污泥先后加入氯化鐵和石灰，其不同反應(yīng)時間對脫水效果也存在一定影響。筆者分別做了氯化鐵反應(yīng)時間為10m in、20m in、60m in，石灰反應(yīng)時間為15m in、30m in、60m in,交叉試驗，具體數(shù)據(jù)如表1，污泥加入氯化鐵攪拌反應(yīng)時間大于10分鐘，加入石灰后反應(yīng)時間大于30m in，污泥過濾脫水效果影響不大。

表1不同反應(yīng)時間對脫水效果的影響氯化鐵反應(yīng)時間（m in)10 20 60石灰反應(yīng)時間（m in)15 30 60 15 30 60 15 30 60進泥時間（m in)120 75 78 115 72 76 120 74 80干泥量(噸)1.29 1.58 1.55 1.35 1.61 1.68 1.33 1.65 1.61泥餅含水率（%）61.02 57.36 57.69 60.85 56.98 57.12 60.09 57.33 58.02

3.污泥有機份對脫水效果的影響

表2污泥有機份對脫水效果的影響污泥有機份（%)60 55 50氯化鐵比例（%）10 9 8石灰比例（%）30 26 22進泥時間（m in)90 75 70干泥量(噸)1.58 1.64 1.70泥餅含水率（%）59.36 57.98 57.33

與傳統(tǒng)80%污泥脫水工藝相同，污泥有機份越低，脫水效果越好，所需要投加的調(diào)理劑越少，污泥處理成本也相應(yīng)降低。但是污泥有機份過低對生化處理池生化處理影響較大，因此控制合理的有機份既有利于污水處理效果，又保證理想的脫水效果。筆者整理近三年的數(shù)據(jù)，分析發(fā)現(xiàn)污泥有機份在55%上下時，生化池污染物去除效率穩(wěn)定且脫水效果性價比最高。因此根據(jù)不同進水水質(zhì)和季節(jié)，及時調(diào)整污泥泥齡，保持相對較為穩(wěn)定污泥有機份，有利于整個污水處理和污泥系統(tǒng)的平衡。

4.板框機進料壓力對脫水效果的影響

板框機進泥系統(tǒng)主要依靠污泥泵的提升來實現(xiàn)的，因此進泥量的變化在一定程度上也可以反映板框機內(nèi)壓力的變化，壓力增大則污泥的脫水效率降低。反之，在相同介質(zhì)下提高壓力也能提高脫水效率。在保證前端調(diào)質(zhì)系統(tǒng)參數(shù)不變的條件下，為了分析不同進料壓力對污泥脫水性能的影響，按進料壓力為0.6Mpa、0.8Mpa、1.2 M pa，高壓進料壓力分別為1.0 M pa、1.2 Mpa、1.4等參數(shù)下生產(chǎn)測試，對比分析見表3，其結(jié)果顯示，板框機進料壓力與處理量存在一定關(guān)系，但每升高變化0.2 Mpa對處理量增加不超過3%。

表3不同反應(yīng)進料壓力對脫水效果的影響低壓進料（Mpa)0.6 0.8高壓進料（M pa)1.0 1.2 1.0 1.2低/高壓進泥時間（m in)50/40 50/50 55/38 55/35干泥量(噸)1.57 1.62 1.61 1.68泥餅含水率（%）59.44 58.78 58.36 58.21

5.板框機壓榨壓力對脫水效果的影響

根據(jù)1.3節(jié)板框機過濾工作概述中高壓壓榨工作原理了解到，壓榨是為了進一步減少泥餅的含水率和提高泥餅脫落效果。但是壓榨壓力較高，為保障濾板的壽命，需要保證濾室內(nèi)已經(jīng)有充足的物料，因此該因素分析是基于進料在高于1.2噸絕干污泥的情況，采用不同的壓榨壓力和時間，進行對比分析。在干泥量越大的情況下，壓榨壓力升高，有助于泥餅進一步脫水，且泥餅脫落效果更好，減少人工卸料的工作量；反之，物料無不足時，壓榨壓力提高對脫水效果提升不明顯，且易造成濾板破損。

表4不同反應(yīng)時間對脫水效果的影響干泥量(噸)1.3 1.5 1.7壓榨時間（m in)30 45 60 30 45 60 30 45 60壓榨壓力（Mpa)1.40 1.60 1.80 1.40 1.60 1.80 1.40 1.60 1.80泥餅 含水率（%）61.12 60.54 59.74 58.72 58.05 57.6 56.12 55.98 55.94泥餅脫落效果一般一般好好好好非常好非常好非常好

5.濾布對脫水效果的影響

不同過濾介質(zhì)所選擇的濾布不同，濾布材質(zhì)、織法、透氣量、表面處理等均會影響過濾效果，本次選取了PA 66、750B、P297等三種不同參數(shù)的濾布分別在同一臺板框機進行試驗，具體數(shù)據(jù)見表5。結(jié)果證明緞紋編織、表面經(jīng)過熱處理且濾布透氣量大的PA 66型號濾布效果最佳，且濾布使用壽命最長，其性價比最高。此外，隨著濾布使用時間增加，濾布的孔隙逐漸被堵塞，濾布的過濾效果會不斷衰減，因此定期對濾布進行清洗以延長濾布的使用時間和過濾效果。

表5濾布對脫水效果的影響分析濾布型號 材質(zhì) 織法 表面處理使用壽命進料時間（m in）干泥量(噸)泥餅含水率泥餅剝離效果

PA 66尼龍P297 750B聚丙烯丙綸緞紋緞紋斜紋壓光，熱定型壓光，熱定型 /18個月18個月9個月72 78 85 1.6 1.55 1.52 57.2 5 58.4 4 59.1 2好好一般

結(jié)論

污泥在深脫脫水過程中受加藥量比例、污泥有機份、濾布等因素影響，互相牽制，不能單一調(diào)整一個參數(shù)，應(yīng)根據(jù)污泥有機份、濾布等參數(shù)合理設(shè)置投藥比和進料壓力、壓榨壓力等參數(shù)，才能穩(wěn)定實現(xiàn)脫水后污泥滿足含水率低于60%的要求。從上述的情況可以看出，選擇PA 66型號濾布，氯化鐵藥泥比為10%，石灰藥泥比為26%，壓榨壓力為1.6MPA對系統(tǒng)過濾效果最理想。在日常運行過程中應(yīng)針對不同污泥性狀合理設(shè)置污泥藥泥比，設(shè)置合理的過濾壓力和壓榨壓力，以保障脫水系統(tǒng)穩(wěn)定安全運行，切實發(fā)揮城市污水處理廠減排的作用。

【1】柯明勇，集美污水處理廠污泥深度脫水技術(shù)探討，【J】.給水排水，2011,37（5）：40-43.

【2】馬維超等，新型高壓板框式脫水機對污泥脫水的中試研究【J】.中國給水排水，2014,30（11）：120-122.