萬銀霞,楊 樂,段開放,梁洺瑜
(河南心連心化肥有限公司 河南新鄉(xiāng) 453731)
目前中水回用系統(tǒng)大多采用雙膜法,而超濾和反滲透膜穩(wěn)定運行的前提是須在預處理階段去除堿度、硬度、懸浮物、鐵等污染物。這些污染物從水中分離出來必定會形成大量的污泥,而污泥含水質量分數(shù)在99%左右,泥水基本上呈液體狀態(tài)。污泥減量化的關鍵是進行壓濾,以減小污泥的體積,便于進行固廢的處理。
某氮肥企業(yè)的中水回用預處理裝置處理能力為300 m3/h,因進水污染物含量較高,產泥量較大,每小時所產的絕干污泥量約為400 kg,污泥含水質量分數(shù)在99%左右。原污泥壓濾裝置采用板框壓濾機進行脫水,壓濾之后的泥餅組成分析數(shù)據(jù)如表1所示。
表1 泥餅組成分析數(shù)據(jù)(質量分數(shù)) %
該中水回用系統(tǒng)共配有2臺板框壓濾機[1],過濾面積分別為30 m2和60 m2。2臺板框壓濾機同時工作時,每小時僅能處理150~200 m3來水在預處理階段產生的污泥,導致中水回用系統(tǒng)的處理能力嚴重受限。
板框壓濾機由交替排列的濾板和濾框構成一組濾室。濾板表面有溝槽,其凸出部位用以支撐濾布。濾框和濾板的邊角上有通孔,組裝后構成完整的通道,能通入懸浮液、洗滌水并引出濾液。濾板和濾框的兩側各有把手支托在橫梁上,由壓緊裝置壓緊濾板和濾框,濾板和濾框之間的濾布起密封墊片的作用。由供料泵將懸浮液壓入濾室,在濾布上形成濾渣,直至充滿濾室。濾液穿過濾布并沿濾板溝槽流至板框邊角通道后集中排出。過濾完成后,通入高壓清洗水洗滌濾渣。洗滌完成后,打開壓濾機卸除濾渣,然后清洗濾布,再重新壓緊濾板和濾框,開始下一工作循環(huán)。
板框壓濾機的工作原理決定其間歇操作的工作方式,需有專人負責打開和壓緊濾板和濾框,同時還須及時清理濾布上未被沖洗干凈的濾渣,導致操作人員的工作量非常大。板框壓濾機一般工作1個月之后,濾布就會逐漸被堵塞,導致產泥量降低且泥餅含水率升高,工作效率下降。為了滿足中水回用系統(tǒng)的穩(wěn)定運行,此時必須重新更換濾布,導致維修人員的工作量也非常大。
由于板框壓濾機的處理能力較小且操作難度較大,必須對污泥壓濾裝置進行改進,而污水處理終端的污泥脫水通常采用疊螺壓濾機[2]或帶式壓濾機[3]。通過對行業(yè)內同類型企業(yè)的考察,發(fā)現(xiàn)疊螺壓濾機是一種自動化程度較高、維護強度低、現(xiàn)場衛(wèi)生條件較好的壓泥設備,其最大的優(yōu)勢在于含固質量分數(shù)在1%的污泥不經濃縮即可直接進行脫水,處理后的污泥含水質量分數(shù)可降至80%以下,再經帶式壓濾機處理后,污泥含水質量分數(shù)可控制在70%左右,污泥體積大幅下降,有效降低了后續(xù)污泥處理的難度。
為確定疊螺壓濾機對預處理階段所產污泥的適應性,進行了實驗室燒杯試驗。試驗污泥質量分數(shù)2%,配制的絮凝劑聚丙烯酰胺(PAM)質量分數(shù)0.1%,試驗結果如表2所示。
表2 實驗室燒杯試驗結果
通過對實驗室燒杯試驗數(shù)據(jù)的分析和絮體密實程度、大小、濾液情況、污泥可擠壓性的實際觀察,可以判斷疊螺壓濾機完全適合于處理此種污泥。
經現(xiàn)場中試,單獨采用疊螺壓濾機,通過投加質量分數(shù)0.1%PAM(陽離子,800萬單位),可以將含水質量分數(shù)99%的泥水壓成含水質量分數(shù)80%左右的泥餅,但含水量還是偏高,不利于污泥處置。單獨通過帶式壓濾機不能有效處理含固質量分數(shù)<1%的污泥,必須配套重力濃縮池才能取得較好的壓濾效果,且污泥含水質量分數(shù)>75%。如果帶式壓濾機與疊螺壓濾機串聯(lián),將疊螺壓濾機出口含水質量分數(shù)78%~80%的泥餅進一步壓濾,可得到含水質量分數(shù)70%左右的泥餅,可大幅減少污泥的量,同時也便于污泥外運處置。通過與設備制造企業(yè)的交流、溝通,設計了1套疊螺壓濾機+帶式壓濾機組合的處理裝置,取消帶式壓濾機的加藥部分,通過對設備高度、寬度及產泥口進行特殊處理,使疊螺壓濾機的產泥直接落至帶式壓濾機的濾帶上,實現(xiàn)連續(xù)、組合壓濾,運行效果良好,中水回用系統(tǒng)可以實現(xiàn)滿負荷運行(300 t/h)。疊螺壓濾機+帶式壓濾機總運行功率20 kW,每小時消耗PAM約2 kg,折合噸水壓泥運行成本約為0.1元。
板框壓濾機產泥含水率低(質量分數(shù)在60%左右),但是不能連續(xù)運行,操作和維修的工作量較大。實踐證明,疊螺壓濾機+帶式壓濾機組合的方式非常適合中水回用系統(tǒng)污泥的處置,既可以減輕工作量,又可以滿足污泥處置的要求,得到的泥餅含水質量分數(shù)在70%左右。