余 倍，羅 麗，陳小奇

(湖南中車環(huán)境工程有限公司，湖南 長沙 410000)

1 引言

隨著國家對生活污水處理要求的不斷提高，從原來的城市污水處理廠逐步推廣到鄉(xiāng)鎮(zhèn)級別的污水處理廠。近年來鄉(xiāng)鎮(zhèn)級的污水處理廠建設(shè)速度加快，規(guī)模不大，但是總量很多。據(jù)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部統(tǒng)計(jì)，截至2016 年底，我國縣級以上污水處理廠的數(shù)量3976 座，日處理能力達(dá)1.7 億m3，城鎮(zhèn)污水處理廠興建以及污水處理能力和處理率都呈現(xiàn)大幅度增長態(tài)勢[1]。前期污泥脫水系統(tǒng)多為疊螺式或離心式污泥脫水機(jī)，脫水效率不高，脫水后仍有80%～85%含水率[2]。脫水污泥的體積仍較大，且位置較散，離已建成的填埋場較遠(yuǎn)，運(yùn)距較長。污泥調(diào)理脫水至含水率60%以下后具有巨大的減容效果，在進(jìn)一步處置之前降低污泥含水率可以極大降低資本投入與運(yùn)輸管理費(fèi)用[3]。且目前垃圾填埋場已近飽和，干化焚燒等處置形式正在興起，焚燒工藝對進(jìn)場污泥提出了更嚴(yán)格的要求，含水率需60%甚至50%以下[4,5]。根據(jù)柯賢成、錢林[6]等研究高壓隔膜板框壓濾機(jī)污泥深度脫水技術(shù)可使污泥含水率降低60%及以下，適合小型污水處理廠產(chǎn)生的剩余污泥脫水處理。

正是在這種情況下，提出了僅需投加PAC作為調(diào)理劑，不需要投加石灰和PAM有機(jī)高分子化合物的小型高壓隔膜板框式壓濾機(jī)，用于處理鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理廠等產(chǎn)生的小規(guī)模剩余污泥的處理[7]。此小型高壓隔膜板框壓濾機(jī)污泥深度脫水技術(shù)能夠滿足國家對污泥減量化、穩(wěn)定化、資源化[8]等要求。

2 項(xiàng)目介紹

本項(xiàng)目為云南省澄江市某鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理廠污泥脫水系統(tǒng)改造工程，該鎮(zhèn)區(qū)污水處理廠污水處理量5000 m3/d及周邊鄉(xiāng)鎮(zhèn)分散式污水處理設(shè)備污水量1230 m3/d，共計(jì)6230 m3/d，產(chǎn)生含水率99%的剩余污泥82 m3/d，絕干量污泥0.82 t/d。原污泥處理系統(tǒng)采用污泥調(diào)理罐+疊螺污泥脫水機(jī)，處理后污泥含水率為80%～85%。經(jīng)過應(yīng)用PAC作為調(diào)理劑并引進(jìn)小型高壓隔膜板框式壓濾機(jī)污泥深度脫水技術(shù)，運(yùn)行6 個(gè)月的結(jié)果表明：PAC作為調(diào)理劑+小型高壓隔膜板框壓濾機(jī)污泥深度脫水技術(shù)可使污泥含水率由99%降至60%，濕污泥重量由82 t/d降至2.05 t/d，污泥減量率達(dá)97.50%，符合衛(wèi)生填埋等處置的要求[9]。

3 工藝流程及原理

污泥脫水工藝流程見圖1。

圖1 污泥脫水流程

3.1 污泥儲存系統(tǒng)

污水處理廠二沉池剩余污泥通過污泥泵輸送至污泥儲池，在污泥儲池進(jìn)行初步濃縮，上清液外排，底部污泥泵入污泥調(diào)理罐。

3.2 污泥調(diào)理系統(tǒng)

污泥調(diào)理系統(tǒng)采用連續(xù)運(yùn)行方式，含水率99%的污泥進(jìn)入污泥調(diào)理罐，投加PAC溶液，機(jī)械攪拌后充分反應(yīng)，改變污泥絮體原有結(jié)構(gòu)，絮凝形成較大顆粒，以利于泥水分離。

3.3 污泥壓榨系統(tǒng)

調(diào)理改性后污泥，由低壓污泥泵打入高壓隔膜板框壓濾機(jī)，經(jīng)過進(jìn)料—壓榨—反吹—卸泥—濾布清洗5 個(gè)工序后，污泥含水率由99%降至60%，最后通過皮帶輸送機(jī)直接輸送至污泥運(yùn)輸車上，脫水系統(tǒng)進(jìn)入下一個(gè)壓濾周期。

4 主要設(shè)備參數(shù)

4.1 污泥轉(zhuǎn)移泵

含水率99%污泥，類似清水，采用無堵塞污泥泵，共2 臺，輸送量均為25 m3/h，最大功率7.5 kW。

4.2 污泥調(diào)理系統(tǒng)

污泥調(diào)理改性系統(tǒng)設(shè)置1 個(gè)反應(yīng)罐：有效容積均為5.0 m3，拌罐攪拌器采用槳葉式，轉(zhuǎn)速100 rad/min。

配套1套加藥裝置：有效容積均為2.0 m3，拌罐攪拌器采用槳葉式，轉(zhuǎn)速100 rad/min。只需投加PAC，無需投加PAM和石灰。

4.3 污泥進(jìn)料泵

據(jù)壓濾機(jī)工作特點(diǎn)，進(jìn)料、升壓、保壓過濾的特點(diǎn)，采用專門的污泥泵。此泵進(jìn)料升壓時(shí)間短、通量大、保壓過濾功率低，壓力波動小，節(jié)約時(shí)間提高效率。額定出口壓力為0.7 MPa，流量25 m3/h。

4.4 壓榨水泵

污泥壓榨系統(tǒng)是利用高壓水流的壓力擠壓濾板間的隔膜，進(jìn)一步降低濾餅的含水率。采用高壓離心泵，額定出口壓力為1.6 MPa，流量5 m3/h。

4.5 清洗水泵

一個(gè)壓榨周期完成后，在卸料后需要采用清水沖洗濾布表面以恢復(fù)其通水量。清洗水泵額定出口壓力為0.5 MPa，流量40 m3/h。

4.6 高壓隔膜壓濾機(jī)

本項(xiàng)目采用的高壓隔膜壓濾機(jī)，改變傳統(tǒng)的濾板序批拉開的開板方式，所有濾板一次性全部打開，開板時(shí)間節(jié)省90%以上，整個(gè)開板時(shí)間2 min；用主動泥布分離的卸泥方式，卸泥時(shí)間縮短到1 min以內(nèi)；采用整組濾板同步清洗，整個(gè)清洗過程為1 min。整個(gè)過濾周期1～1.25 h，極大地提高了過濾效率。壓濾機(jī)的過濾面積：40 m2，液壓泵功率18.5 kW。

4.7 空氣壓縮機(jī)

本項(xiàng)目采用螺桿空壓機(jī)，提供系統(tǒng)反吹及儀表的氣源，額定出口壓力為0.8 MPa，流量1.1 m3/min。

5 運(yùn)行效果及經(jīng)濟(jì)性分析

5.1 污泥處理后實(shí)物對比

原脫水工藝采用以PAC+PAM為調(diào)理劑加污泥疊螺脫水機(jī)，投加10%PAC、0.4%PAM(絕干污泥計(jì))[10,11]。調(diào)理后脫水后，污泥含水率為80%，部分污泥表面有明顯的水跡，出泥照片見圖2。

圖2 改建前污泥脫水污泥實(shí)物

采用高壓隔膜板框壓濾機(jī)，投加10%PAC(絕干污泥計(jì))調(diào)理后，脫水后污泥含水率由99%降至60%，泥餅厚度約為8 mm，污泥表觀干燥、薄而脆，脫水后污泥實(shí)物見圖3。

圖3 改建后污泥脫水污泥實(shí)物

5.2 運(yùn)行成本對比分析

本項(xiàng)目處理量為含水率為99%污泥約82 m3，絕干污泥量為0.82 t/d，直接費(fèi)用為藥劑、電耗、維護(hù)費(fèi)[12]三項(xiàng)，費(fèi)用對比分析見表1。

表1 污泥處理直接費(fèi)用對比

本項(xiàng)目處理量為含水率為99%污泥約82 m3，絕干污泥量為0.82 t/d，經(jīng)過兩種處理方式后，污泥的最終產(chǎn)量對比分析見圖4。

通過圖4可以得出，采高壓隔膜板框壓濾機(jī)的運(yùn)行費(fèi)用為780 元/d，疊螺式污泥脫水機(jī)的運(yùn)行費(fèi)用為911 元/d。改為高壓隔膜板框壓濾機(jī)后，每天可節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用約131 元。

圖4 污泥處理直接費(fèi)用對比

5.3 處置成本對比分析

本項(xiàng)目處理量為含水率為99%污泥約82 m3，絕干污泥量為0.82 t/d，經(jīng)過兩種處理方式后，污泥的最終產(chǎn)量及處置費(fèi)用對比分析見表2。

表2 污泥的最終產(chǎn)量及處置費(fèi)用對比

通過表2可以得出，采高壓隔膜板框壓濾機(jī)處理后污泥的最終產(chǎn)量減少了1/2，外運(yùn)處置費(fèi)用僅為疊螺式污泥脫水機(jī)的50%，每天可節(jié)省外運(yùn)處置費(fèi)用約512.5 元。

6 結(jié)論

污泥的深度脫水減量化對污泥的運(yùn)輸處置具有重要意義，實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)證明，PAC為調(diào)理劑并引進(jìn)小型高壓隔膜板框壓濾機(jī)污泥深度脫水技術(shù)對污泥含水率的進(jìn)一步降低具有顯著效果，脫水后污泥含水率可降至60%，減容明顯，且運(yùn)行費(fèi)用、處置費(fèi)用均低于原疊螺式污泥脫水系統(tǒng)，具有明顯的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢。本工藝無需投加常規(guī)污泥深度脫水系統(tǒng)需要的石灰和PAM有機(jī)高分子絮凝劑[14]，可減少15%～30%左右的藥劑雜質(zhì)造成的污泥增量[15]及相關(guān)的設(shè)備費(fèi)用，此外該工藝具有布局緊湊、占地面積??；處理周期短，運(yùn)行效率高；泥餅厚度薄含水率低，處理效果好；運(yùn)行穩(wěn)定、自動化程度高，可無人值守；運(yùn)行處置費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)，可作為鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理廠剩余污泥深度脫水處理方案的首選項(xiàng)，同時(shí)也可為類似項(xiàng)目提供借鑒參考。