李瑞峰，孫興旺，馬金金

（魯泰紡織股份有限公司，山東淄博 255100）

污水處理會產(chǎn)生大量的污泥，污泥中含有大量的有機(jī)物、細(xì)菌、病原微生物等，如不能有效處理，會造成水體和大氣的二次污染［1］。我國污泥的減量化、穩(wěn)定化、無害化程度較低，存在嚴(yán)重的“重水輕泥”現(xiàn)象［2］。污泥的處理處置成本高、難度大，嚴(yán)重制約著污水處理行業(yè)［1］及工業(yè)企業(yè)［3］的健康、可持續(xù)發(fā)展。脫水是最重要的污泥減量化手段，在脫水前用絮凝劑進(jìn)行化學(xué)調(diào)理，改變污泥的組織結(jié)構(gòu)和黏性，然后用機(jī)械脫水設(shè)備對調(diào)理后的污泥進(jìn)行脫水處理，降低污泥的含水率和體積［3］。污泥脫水效果越好，脫水后污泥的含水率越低，污泥的體積也就越小。

常見的污泥脫水設(shè)備有離心脫水機(jī)［4］、帶式脫水機(jī)［5］、疊螺機(jī)［6］、板框壓濾機(jī)［7］等，污泥脫水設(shè)備的處理能力與污泥脫水效果、處理成本密切相關(guān)。疊螺機(jī)是一種可連續(xù)運(yùn)行的脫水設(shè)備，具有泥水易分離、不易堵塞的特點(diǎn)，且占地面積小，出泥含水率一般為75%～80%［7］；板框壓濾機(jī)主要以過濾介質(zhì)兩面的壓力差作為推動力，用濾布實(shí)現(xiàn)污泥中水分和固體顆粒的分離，從而實(shí)現(xiàn)污泥脫水，其占地面積大，只能間歇運(yùn)行，出泥含水率不到65%［7］。由于板框壓濾機(jī)脫水效果好，被廣泛應(yīng)用于污水處理廠污泥脫水系統(tǒng)的改造中［8］，但是由于其間歇運(yùn)行，為了提高污泥處理量，需要配備多臺設(shè)備才能滿足污泥處理量的要求，設(shè)備投資成本高。印染污泥的處理一直是讓紡織印染企業(yè)“頭疼”的問題，印染污泥的處理處置成本高，環(huán)保壓力大。

本工程為了克服板框壓濾機(jī)處理效率低的問題，在板框壓濾機(jī)前增加疊螺機(jī)進(jìn)行預(yù)處理，對印染污泥進(jìn)行脫水，既保證污泥脫水的連續(xù)運(yùn)行，增加污泥處理能力，又保證脫水后污泥含水率在65%左右。

1 印染污泥脫水系統(tǒng)概況

印染污泥脫水系統(tǒng)如圖1所示。印染污泥在濃縮池進(jìn)行濃縮后，通過污泥泵輸送至絮凝攪拌罐中，依次向污泥中投加一定比例的聚合氯化鋁（PAC）溶液和聚丙烯酰胺（PAM）溶液，污泥被絮凝、調(diào)理。隨后經(jīng)過疊螺機(jī)進(jìn)行初步脫水，污泥體積和含水率得到一定程度的降低。疊螺機(jī)出泥暫時存儲在污泥中轉(zhuǎn)罐內(nèi)，隨后按照一定程序進(jìn)行板框壓濾，板框壓濾機(jī)出泥經(jīng)過皮帶輸送機(jī)輸送至污泥斗中。污泥依次經(jīng)過疊螺機(jī)和板框壓濾機(jī)脫水后含水率和體積大大減小，降低了后續(xù)干污泥的運(yùn)輸和處置成本。

圖1 印染污泥脫水系統(tǒng)示意圖

2 污泥脫水系統(tǒng)設(shè)計參數(shù)

2.1 污泥泵

污泥泵的作用是將污泥濃縮池底部的濃縮污泥輸送至絮凝攪拌罐中，選用2臺渣漿泵，流量為40 m3/h，揚(yáng)程為15 m，功率為11 kW，變頻控制，1用1備。

2.2 聚合氯化鋁投加系統(tǒng)

PAC直接采用質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%的溶液，PAC儲罐采用臥式玻璃鋼罐，容積為35 m3，罐內(nèi)部配有攪拌機(jī)，防止PAC溶液在儲罐內(nèi)沉淀。2臺PAC投加泵采用隔膜計量泵，1用1備，單臺流量為2 m3/h，變頻控制，將PAC溶液投加到污泥輸送管路中。

2.3 聚丙烯酰胺投加系統(tǒng)

采用陽離子型PAM，PAM自動溶藥系統(tǒng)溶藥能力為3 000 L/h，可以配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.05%～0.20%的PAM溶液。PAM溶液用螺桿泵輸送至絮凝攪拌罐中，螺桿泵1用1備，單臺流量為5 m3/h，變頻控制。

2.4 絮凝攪拌罐

絮凝攪拌罐容積為2 m3，配有攪拌機(jī)，用于將污泥、PAC、PAM充分混合，對污泥進(jìn)行絮凝、調(diào)理，污泥化學(xué)調(diào)理的效果對后續(xù)機(jī)械脫水有重要影響。污泥調(diào)理通過改變污泥的組織結(jié)構(gòu)減小污泥的黏性［3］，調(diào)理后污泥顆粒間相互粘附，結(jié)合態(tài)束縛水轉(zhuǎn)換為自由水，內(nèi)部水得到釋放，改善了污泥的脫水性能。污泥絮體的大小和沉降性能與污泥調(diào)理效果直接相關(guān)［9］。

2.5 疊螺機(jī)

本系統(tǒng)選用1臺處理能力為600 kgDS/h的國產(chǎn)疊螺式污泥脫水機(jī)。疊螺機(jī)運(yùn)用螺桿擠壓原理，實(shí)現(xiàn)污泥的濃縮和脫水。污泥進(jìn)入濾體后，螺旋軸旋轉(zhuǎn)帶動固定環(huán)、游動環(huán)相對游動擠壓，使濾液從疊片間隙快速流出［6］。

2.6 污泥中轉(zhuǎn)罐

由于疊螺機(jī)連續(xù)運(yùn)行、連續(xù)出泥，板框壓濾機(jī)間斷進(jìn)料、間斷出泥，為了調(diào)配疊螺機(jī)和板框壓濾機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，需要設(shè)置污泥中轉(zhuǎn)罐，臨時儲存疊螺機(jī)濃縮后的污泥。本系統(tǒng)設(shè)計2個立式碳鋼襯膠儲罐，單個容積為40 m3，每個罐帶有攪拌機(jī)，防止污泥沉積。

2.7 板框壓濾機(jī)

本系統(tǒng)包含2臺獨(dú)立運(yùn)行的板框壓濾機(jī)，帶有水洗功能，單臺板框壓濾機(jī)的過濾面積為200 m2。單臺板框壓濾機(jī)設(shè)計參數(shù)見表1。

表1 板框壓濾機(jī)設(shè)計參數(shù)

板框壓濾機(jī)間斷運(yùn)行，正常過濾狀態(tài)下按照“進(jìn)料壓榨吹風(fēng)松開卸料壓緊”的步驟循環(huán)運(yùn)行，板框壓濾機(jī)配套高壓進(jìn)料泵、壓榨泵、水洗泵等主要設(shè)備，具體參數(shù)見表2。

表2 板框壓濾機(jī)的主要配套設(shè)備

續(xù)表2

3 污泥脫水系統(tǒng)的工藝及操作

3.1 污泥調(diào)理

對于印染廢水處理系統(tǒng)，污泥的主要來源為絮凝沉淀過程產(chǎn)生的物化污泥、水解酸化和好氧處理過程產(chǎn)生的生化污泥，這些污泥在污泥濃縮池中進(jìn)行初步濃縮后含水率為97.4%～98.0%。向濃縮后的污泥中依次投加PAC溶液、PAM溶液進(jìn)行化學(xué)調(diào)理，根據(jù)污泥的脫水性能，PAC溶液在污泥中的投加比例為1.5%～3.0%，PAM在污泥中的質(zhì)量濃度為60～120 mg/L，調(diào)理后的污泥顆粒呈絮狀，易于泥水分離。

3.2 疊螺機(jī)的運(yùn)行

調(diào)理后的污泥經(jīng)過疊螺機(jī)進(jìn)行初步脫水，污泥顆粒與濾液分離，濾液應(yīng)該透明、清澈，污泥顆粒少。若濾液中含有較多的污泥顆粒，說明污泥調(diào)理效果不好，出現(xiàn)跑泥，需要調(diào)整PAC、PAM的投加量。由于疊螺機(jī)只作為板框壓濾機(jī)的預(yù)處理，對污泥進(jìn)行初步脫水，在一定程度上降低了污泥的含水率和體積，出泥含水率在93%～96%即可。注意保持疊螺機(jī)出泥有一定的流動性，便于進(jìn)行板框壓濾。

3.3 板框壓濾機(jī)的運(yùn)行

板框壓濾機(jī)運(yùn)行參數(shù)和時間如表3所示。污泥經(jīng)過板框壓濾機(jī)進(jìn)行深度脫水后含水率為65%左右。

表3 板框壓濾機(jī)運(yùn)行參數(shù)

4 運(yùn)行效果和成本核算

本系統(tǒng)在板框壓濾機(jī)前增加疊螺機(jī)進(jìn)行印染污泥脫水預(yù)處理，出泥含水率能夠達(dá)到65%，且本系統(tǒng)能夠保持污泥脫水的連續(xù)進(jìn)泥，污泥處理能力和效率明顯提升，干污泥產(chǎn)量能夠達(dá)到24 t/天，與只采用板框壓濾機(jī)進(jìn)行污泥脫水相比，干污泥產(chǎn)量增加約40%。

采用疊螺機(jī)聯(lián)合板框壓濾機(jī)進(jìn)行污泥脫水時，每產(chǎn)生1 t干污泥（含水率約65%）的成本約為177元，其中聚合氯化鋁、聚丙烯酰胺成本分別為130元和33元，用電成本14元，具體見表4。

表4 污泥脫水的成本

5 結(jié)論

采用疊螺機(jī)聯(lián)合板框壓濾機(jī)進(jìn)行印染污泥脫水，結(jié)合了疊螺機(jī)可連續(xù)運(yùn)行及板框壓濾機(jī)出泥含水率低的優(yōu)點(diǎn)，出泥含水率達(dá)到65%，污泥處理能力明顯提升，工藝路線可行，設(shè)備選型合理，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，能夠顯著降低后續(xù)干污泥的運(yùn)輸和處置成本，為印染污泥脫水工程的設(shè)計、改造和運(yùn)行提供了重要的技術(shù)借鑒。