污泥去水技術(shù)探究

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本文作者：曹霞1,2作者單位：1同濟大學環(huán)境科學與工程學院2浙江德安科技股份有限公司

污泥干化法

干化是一種利用熱能將污泥中水分快速蒸發(fā)的處理工藝。污泥干化，傳統(tǒng)意義上多為自然蒸發(fā)法，即將濃縮后的污泥在污泥干化場上鋪成薄層，污泥所含水分一部分自然蒸發(fā)；一部分則滲入土壤或濾水層，滲濾液通過鋪設(shè)的集水管網(wǎng)收集排走。這種方法可使污泥的含水率降到65%～80%，污泥失去了流動性，可以用作肥料[4]。污泥干化方法簡單，但污泥經(jīng)自然蒸發(fā)一般需要10天以上，因此占地面積較大。且維護管理工作量很大，受氣候影響大，而且產(chǎn)生大范圍的惡臭，衛(wèi)生條件差，易形成二次污染，對某些不易脫水的污泥效果不好。目前，國外常見的還有流化床干化工藝，其優(yōu)點是不易產(chǎn)生沼氣，安全穩(wěn)定，但是投資相對較大，運行費用高，對管理和操作技術(shù)有較高的要求[2]。

機械脫水法

目前世界各國普遍采用的脫水方法是機械脫水，污泥在采用機械脫水前，一般先采用加藥調(diào)理法進行污泥濃縮，通過化學試劑的調(diào)理從而改善污泥的脫水特性，以提高脫水率。機械脫水種類非常多，按脫水原理可分為真空過濾脫水、壓濾脫水、離心脫水和螺桿擠壓脫水。

1真空過濾法

機械形式較多，可分為轉(zhuǎn)鼓式、盤式、帶式等多種。水處理行業(yè)中多實用轉(zhuǎn)鼓式，一般是用橫斷面為圓形的滾筒，外張濾布，部分浸入污泥槽中。滾筒內(nèi)抽為真空，部分水分透過濾布排出，污泥被截留在濾布上，隨著滾筒的轉(zhuǎn)動脫落下來，收集處理。但此法脫水率較差，一般脫水后的污泥含水率約為80%。[4]且真空過濾脫水因其泥餅含水率較高、噪聲大、占地面積大等缺點已經(jīng)逐漸被淘汰使用。

2加壓過濾法

加壓過濾法可分為帶式壓濾、鼓式壓濾和板框壓濾等。

1)帶式機械壓濾脫水

目前在水處理行業(yè)的污水脫水中，大多使用帶式壓濾機。帶式機械壓濾機（見圖2）主要由框架、濾帶、輥壓筒、濾帶張緊系統(tǒng)、濾帶調(diào)偏系統(tǒng)、濾帶沖洗系統(tǒng)和濾帶驅(qū)動系統(tǒng)。其工作原理是：污泥進入濃縮段時被均勻攤鋪在濾帶上，好似一層薄薄的泥層。通過上下2條張緊的濾帶夾帶著污泥層，從一連串有規(guī)律排列的輥壓筒中呈S形經(jīng)過，泥層污泥處理占我國固廢處理中的重要地位12%28%9%垃圾處理污泥處理危險廢棄物處理工業(yè)固廢利用51%中污泥的表面水大量分離并通過濾布空隙迅速排走，依靠濾帶自身的張力形成對泥層的壓榨和剪切力，還可把污泥層中的毛細水擠壓出來，而污泥固體顆粒則被截留在濾布上[5]。一般，帶式機械壓濾機的壓力控制在3～5kgf/cm2，脫水后污泥含水率為70%～85%。帶式機械濃縮機通常具備很強的可調(diào)節(jié)性，其進泥量、濾布走速，泥耙夾角和高度均可進行有效地調(diào)節(jié)以達到預期的濃縮效果。帶式壓濾機可連續(xù)生產(chǎn)，管理也比較容易。但它要求進入壓濾機的污泥絮凝體大、密實、強度高，而且出泥的含固率較低，污泥的截留率也較低。此外，帶式壓濾機工作時為開敞式，工作環(huán)境較差。且濾布容易堵塞，需經(jīng)常進行人工沖洗，管理人員勞動強度大。

2)板框式壓濾脫水

板框式壓濾機（見圖3）是通過板框的擠壓，使污泥內(nèi)的水通過濾布排出，達到脫水目的。它主要由凹入式濾板、框架、自動-氣動閉合系統(tǒng)、濾板振動系統(tǒng)、空氣壓縮裝置、濾布高壓沖洗裝置及機身等構(gòu)成。板框式壓濾機的脫水效果較好，一般泥餅含固率可達35%，如果從減少污泥占地因素考慮，板框式壓濾機還是不錯的選擇。其缺點是設(shè)備占地面積大，且為間斷式運行、效率低、操作環(huán)境較差，會產(chǎn)生二次污染[5]。

3)離心分離法

離心脫水機分為立式和臥式兩種，目前國內(nèi)水處理行業(yè)主要采用臥式離心機（見圖4），主要由轉(zhuǎn)鼓、螺旋、差速系統(tǒng)、液位擋板、驅(qū)動系統(tǒng)及控制系統(tǒng)等組成。離心式污泥脫水機利用固液兩相的密度差，在離心力的作用下，加快固相顆粒的沉降速度來實現(xiàn)固液分離的。一般設(shè)置離心機轉(zhuǎn)速為2000～4000r/min，污泥中的固體物在離心作用下向離心機轉(zhuǎn)筒周壁上密集，并經(jīng)固定在中軸上的螺旋葉片推出筒外收集，上清液則從轉(zhuǎn)鼓大端排出，從而實現(xiàn)固液分離。離心分離法的優(yōu)點是脫水時可連續(xù)運行，運行方式靈活，工作穩(wěn)定可靠，容易操作，管理方便。且離心脫水機受進泥濃度變化影響小，而且出泥的含固率高，出泥量大。離心脫水機占地面積小，脫水車間可設(shè)為單層廠房，設(shè)備可全封閉運行，環(huán)境衛(wèi)生條件好。運行過程可自動進料、卸料，為提高自動化程度提供了條件。離心脫水機對污泥含水率要求低，一般的污泥不需濃縮，均質(zhì)之后脫水即可；另外離心機進泥加藥量極少,甚至可以不加藥,操作簡單，安全衛(wèi)生。相對真空過濾法和加壓過濾法而言，運行費用省。缺點是電耗稍高、噪音較大、處理能力低，若分離液中懸浮物較多，還會給后續(xù)處理帶來一定的困難。

4)螺桿擠壓過濾法

此類脫水機（見圖5）分機座、進水部、濃縮部、脫水部、出泥部和出水部，其主體是由相互層疊的固定環(huán)和游動環(huán)以及貫穿其中的螺旋軸組成的，有機地結(jié)合了過濾濃縮技術(shù)和螺桿擠壓技術(shù)，利用相互層疊的固定環(huán)和游動環(huán)以及貫穿其中的螺旋軸的相互之間的機械運動，將經(jīng)化學混凝的污泥進行螺旋推進脫水和擠壓脫水，從而在相對封閉的空間內(nèi)完成污泥濃縮和壓榨脫水工作。傳統(tǒng)脫水裝置采用了濾網(wǎng)或濾孔部件，實際應用過程中絮狀的污泥在擠壓過程中容易滯留而形成堵塞，降低固液分離效率，縮短使用周期，給裝置的維護也帶來了許多麻煩。同時，也對進水造成阻力，直接導致處理能力降低，不能滿足使用要求。而螺桿脫水機在濃縮部，通過螺旋軸的旋轉(zhuǎn)，利用固定環(huán)和游動環(huán)之間相對游動，使濾液快速排出，從而清掃過濾部的空隙，不易堵塞。而污泥在濃縮部經(jīng)過重力濃縮后，通過螺旋軸的運動逐步向前推進并被擠壓，在排出口的背壓板產(chǎn)生的內(nèi)壓作用下充分脫水，排出泥餅。產(chǎn)品特殊的機構(gòu)設(shè)計，可直接處理污泥濃度低達1000mg/L的活性污泥，因而可直接對曝氣池污泥或是沉淀池底部污泥進行脫水操作，不僅可節(jié)約污泥濃縮池和污泥貯存池的占地，還可減輕由于污泥儲存時發(fā)生的磷釋放和厭氧臭味，為改進污水處理工藝提供了新思路。該類設(shè)備采用低速機械擠壓方式，出泥泥餅含水率可降至70％～80％。整個裝置中無濾布，無污泥噴孔等易堵塞元件，不易發(fā)生無法分離、堵塞等問題，可輕松實現(xiàn)含油污泥脫水，操作簡單方便。脫水過程中，無臭氣；設(shè)計輕巧，占地面積小，具有能耗低，噪音低等特點，能實行全自動操作，連續(xù)24h無人值守運行。

其他技術(shù)

國外近些年新推出的污泥處理輔助技術(shù)———超聲波處理濃縮污泥法，采用超聲波段為20～100kHz的聲波對經(jīng)消化單元后的污泥進行處理。該方法可有效提高沼氣生成量，增強對有機物的降解能力，破壞分解污泥中的絲狀菌，使整個生化處理系統(tǒng)的剩余污泥減量化，降低運行成本。[4]但是，此項技術(shù)對聲波的波強、作用時間和頻率等都有較高要求，對污泥的處理效果還受污泥成分的影響較大，且國內(nèi)尚無此類詳細研究。另外，新型污泥處理技術(shù)還有電滲析脫水裝置（見圖6），類似于改進型的帶式壓濾機，將電滲析技術(shù)與帶式壓濾機技術(shù)相結(jié)合，此處不再做介紹。

結(jié)語

隨著工業(yè)和城市的迅速發(fā)展，污水處理要求的提高，如何有效處理污水處理產(chǎn)物———污泥將成為一個重要的課題，而其中最關(guān)鍵的一步就是如何提高污泥的脫水效率。而污泥脫水技術(shù)作為一類較為成熟的技術(shù)各有優(yōu)缺點，因此無論采取哪種技術(shù)須根據(jù)應用對象的實際情況，有針對性地加以選擇。此外，污泥處理的目標是在減量化、無害化的基礎(chǔ)上最終實現(xiàn)資源化，污泥脫水技術(shù)的選擇要充分考慮到如何實現(xiàn)污泥被合理有效利用，因此可以考慮一些諸如混凝、絮凝等輔助工藝的結(jié)合以提高污泥處理效率。