劉海茹，王斌，陳鑫

（中國(guó)市政工程西北設(shè)計(jì)研究院有限公司，蘭州730000）

1 污泥處理常規(guī)工藝

通常，城市污水處理廠典型的污泥處理工藝一般包含4個(gè)階段，即：污泥濃縮、消化、脫水和污泥最終處置。

1.1 污泥濃縮

該階段的主要目的是使污泥初步減容，以縮小后續(xù)處理構(gòu)筑物的容積和設(shè)計(jì)容量。通常來(lái)說(shuō)，污泥濃縮主要分為機(jī)械濃縮和重力濃縮。其中，污泥重力濃縮能耗低，運(yùn)行穩(wěn)定、管理方便，占地面積相對(duì)較大；但易造成厭氧環(huán)境下磷的二次釋放，不利于除磷。然而，機(jī)械濃縮雖然占地省，但能耗高、設(shè)備多。一般情況下，濃縮可將污泥含水率從99.2%～99.8%降至94%～96%。

1.2 污泥消化

該階段的主要目的是使污泥中的有機(jī)物分解，使污泥趨于穩(wěn)定；此外，由于污泥消化投資大，控制管理復(fù)雜，中小污水廠的污泥產(chǎn)量較少，故在國(guó)內(nèi)污水廠應(yīng)用較少。

1.3 污泥脫水

該階段的主要目的是使污泥進(jìn)一步減容，將污泥含水率降至＜80%，以便于后期的運(yùn)輸處置。針對(duì)污泥后續(xù)出路不同，在污泥脫水過(guò)程中通過(guò)在污泥中添加相應(yīng)調(diào)理劑，污泥的含水率可降至小于50%。

污泥脫水主要采用機(jī)械脫水，目前在全國(guó)各地的污水廠中，應(yīng)用較為廣泛的設(shè)備有：帶式脫水機(jī)、高壓隔膜壓濾機(jī)、連續(xù)污泥深度脫水機(jī)和超高壓壓榨機(jī)等。

1.4 污泥最終處置

污泥處置是指對(duì)處理后污泥的最終消納過(guò)程，主要有衛(wèi)生填埋、土地利用及農(nóng)田利用、焚燒和綜合利用4方面。

2 典型脫水工藝設(shè)備分析

脫水工藝作為污泥減容最重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，其工藝設(shè)備選擇直接影響到后續(xù)污泥最終的合理處置。關(guān)于此，本文分析了西北地區(qū)部分生活污水廠的污泥脫水設(shè)備，由此可知，當(dāng)前我國(guó)污水廠內(nèi)常用的污泥脫水機(jī)主要有以下幾種類(lèi)型：帶式脫水一體機(jī)、高壓隔膜壓濾機(jī)、連續(xù)污泥深度脫水機(jī)、超高壓壓榨機(jī)、低溫?zé)岣苫取，F(xiàn)就對(duì)上述設(shè)備逐一進(jìn)行分析論述。

2.1 帶式濃縮脫水一體機(jī)

2.1.1 工作原理

帶式壓濾機(jī)分為3個(gè)區(qū)完成過(guò)濾及脫水過(guò)程。

1）重力脫水區(qū)。廢水處理廠的污泥經(jīng)泵送入污泥攪拌槽內(nèi)與高分子凝集劑混合作用后，使污泥中細(xì)小的懸浮狀顆粒經(jīng)高分子凝集劑的架橋作用形成膠乳狀較大的顆粒，而后以重力流方式由攪拌槽上端溢流入后續(xù)的壓榨脫水作業(yè)。

2）壓力脫水區(qū)。污泥由重力脫水區(qū)進(jìn)入壓力脫水區(qū)后，上下濾布開(kāi)始逐漸擠壓污泥脫水。

3）加壓脫水區(qū)。污泥隨濾布移動(dòng)進(jìn)入加壓脫水區(qū)，在呈垂直狀的滾輪間，依滾輪直徑由大而漸小，壓力則由小逐漸增大的配置，隨上下濾布在不同的滾輪之間因變換上下位置而對(duì)污泥產(chǎn)生的剪切力，將膠乳泥中的毛細(xì)管結(jié)合水）壓榨出來(lái)，以產(chǎn)生較干的污泥餅。

2.1.2 優(yōu)缺點(diǎn)

帶式污泥脫水機(jī)具有耐腐蝕性、耐磨損性、實(shí)用性強(qiáng)、操作簡(jiǎn)單、噪聲低（70～75 dB），電耗少(0.8 W/m3)等優(yōu)點(diǎn)。帶式污泥脫水機(jī)缺點(diǎn)也較為突出：（1）占地面積大、對(duì)聚合物的要求較高；（2）脫水機(jī)濾帶沖洗用水量大，且濾帶容易跑偏，影響污泥脫水效果，工作環(huán)境較差，對(duì)構(gòu)筑物層高有要求。跟蹤北方已建成多個(gè)污水處理廠內(nèi)帶式脫水機(jī)運(yùn)行情況分析可知，脫水后污泥含水率在80%～88%，不能穩(wěn)定達(dá)到＜80%，且故障率較高。

2.2 高壓隔膜壓濾機(jī)

高壓隔膜壓濾機(jī)亦稱(chēng)板框壓濾機(jī)，是近幾年污水廠污泥脫水應(yīng)用較廣泛的一種脫水設(shè)備。

2.2.1 工作原理

高壓隔膜壓濾機(jī)是通過(guò)板框的擠壓，使污泥內(nèi)水通過(guò)濾布排出，達(dá)到脫水的目的。待過(guò)濾的污泥通過(guò)污泥泵的輸送，在一定壓力下，從止推板的進(jìn)料孔進(jìn)入各個(gè)濾室，通過(guò)濾布后固體物質(zhì)被截留到濾室中，并逐步形成濾餅；同時(shí)，液體則通過(guò)出水孔排出機(jī)體外。隨著過(guò)濾過(guò)程的進(jìn)行，濾餅厚度逐漸增加，過(guò)濾阻力加大，當(dāng)濾餅達(dá)到一定厚度或充滿(mǎn)全框后，即停止過(guò)濾，打開(kāi)板框，卸出濾餅，清洗濾布，重新裝合，進(jìn)行下一個(gè)周期運(yùn)行。

2.2.2 優(yōu)缺點(diǎn)

高壓隔膜壓濾機(jī)的運(yùn)行效果較好，污泥中增加適當(dāng)?shù)恼{(diào)理劑，可穩(wěn)定地保持出泥含水率＜60%；此外，由于其濾餅含固率高，濾液清澈，固體物質(zhì)回收率高等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)需要運(yùn)輸、進(jìn)一步干燥或焚燒，以及衛(wèi)生填埋的污泥，可降低運(yùn)輸費(fèi)用，減少燃料消耗，降低填埋費(fèi)用。

高壓隔膜壓濾機(jī)的缺點(diǎn)是設(shè)備為間歇運(yùn)行，濾板為聚丙烯材料，耐壓很難＞3 MPa，高壓下濾板凸點(diǎn)堵塞過(guò)濾通道，影響脫水效果。

2.3 超高壓彈性壓榨機(jī)

超高壓彈性壓榨機(jī)是某環(huán)保公司聯(lián)合同濟(jì)大學(xué)環(huán)境學(xué)院和機(jī)械學(xué)院，自主開(kāi)發(fā)的一種高效率壓濾設(shè)備和固液分離設(shè)備，其壓力更大，效率更高。該設(shè)備對(duì)傳統(tǒng)隔膜壓濾機(jī)進(jìn)行了大幅改進(jìn)，污泥與高壓壓榨耦合，一體設(shè)計(jì)；采用脈沖式壓榨，產(chǎn)生瞬間高壓及壓力遞減梯度；超高壓彈性壓榨機(jī)無(wú)須另外的二次壓榨增壓設(shè)備及壓榨介質(zhì)，完全靠彈簧壓縮來(lái)縮小濾室容積，其壓縮比大，受力直接，壓力高，工作周期短。

2.4 TJSD（一體化污泥深度脫水系統(tǒng)）連續(xù)污泥深度脫水工藝

TJSD連續(xù)污泥深度脫水工藝，采用連續(xù)污泥深度脫水技術(shù)，主要處理的是1次脫水污泥（含水率80%左右），在投加污泥改性藥劑條件下，讓污泥細(xì)胞壁改性，釋放毛細(xì)水、吸附水和內(nèi)部水；經(jīng)深度脫水后污泥含水率可＜60%。經(jīng)改性后，污泥均勻布設(shè)在濾布上，且隨著濾布的行進(jìn)，污泥經(jīng)由多組壓力遞增的壓榨機(jī)構(gòu)對(duì)污泥產(chǎn)生高壓，密集壓榨，壓榨后污泥在出泥端由刮刀自動(dòng)刮落，上下濾布分離后分別被沖洗干凈循環(huán)投入使用[1]。

此工藝常用于現(xiàn)狀污水廠內(nèi)污泥的提標(biāo)改造工程。對(duì)現(xiàn)污水廠內(nèi)含水率80%的污泥進(jìn)一步脫水，通過(guò)污泥改性劑的投加，藥劑和污泥的混合進(jìn)行改性后，污泥變得松散，產(chǎn)生很多細(xì)小顆粒、孔隙也增多。使得脫水后污泥餅僅為5～10 mm多孔隙薄片狀，含水率降低、性質(zhì)穩(wěn)定、臭味低，污泥酥松且透水性好（性質(zhì)接近土壤），抗壓強(qiáng)度提高，低位熱值大幅度提高且易粉碎，可用于混合填埋或焚燒處理。

3 各類(lèi)設(shè)備優(yōu)缺點(diǎn)比較

通過(guò)上述對(duì)市政系統(tǒng)內(nèi)采用較多的污泥脫水設(shè)備的介紹可知，各個(gè)設(shè)備都具有自己的特點(diǎn)，帶式脫水一體機(jī)由于占地面積較大、出泥含水率高及設(shè)備維護(hù)復(fù)雜，現(xiàn)已應(yīng)用較少。對(duì)污水廠內(nèi)應(yīng)用較多的高壓板框深度脫水工藝、超高壓壓榨工藝和TJSD連續(xù)深度脫水工藝進(jìn)行綜合比較，對(duì)比分析結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 3種脫水工藝對(duì)比分析結(jié)果

4 結(jié)語(yǔ)

對(duì)于市政污水處理廠來(lái)說(shuō)，應(yīng)結(jié)合自身的實(shí)際情況及使用要求來(lái)合理選擇污泥脫水設(shè)備。帶式壓濾機(jī)可滿(mǎn)足脫水要求，工程投資低，是一種較為經(jīng)濟(jì)的污泥脫水設(shè)備，但是，對(duì)出泥的含水率控制有限。因此，若對(duì)脫水污泥含水率指標(biāo)要求較高，可綜合考慮項(xiàng)目投資大小、用地限制等條件，酌情選擇板框壓濾機(jī)、超高壓壓榨機(jī)以及TJSD連續(xù)深度脫水等設(shè)備。