案例|槐房再生水廠：污泥板框脫水系統(tǒng)長這樣！

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• 本文介紹了北京市槐房再生水廠污泥處理采用板框脫水系統(tǒng)，對污泥板框脫水系統(tǒng)進(jìn)行簡述及工藝設(shè)計(jì)分析，并結(jié)合北京市已投運(yùn)的板框脫水系統(tǒng)在運(yùn)行中出現(xiàn)的問題，提出改進(jìn)設(shè)計(jì)方案。由于板框脫水系統(tǒng)較為復(fù)雜，涉及的各分系統(tǒng)及設(shè)備較多，在設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮到多種運(yùn)行工況的可能性。

1工程方案

1.1技術(shù)路線選擇

北京市槐房再生水廠設(shè)計(jì)規(guī)模為60萬m³/d，污水處理采用MBR工藝。預(yù)計(jì)污泥產(chǎn)量約878 t/d，同時接收其他廠外運(yùn)污泥342 t/d，總處理規(guī)模1220 t/d(以含水率為80%計(jì)，不含廠內(nèi)污泥系統(tǒng)回流泥量)。

污泥處理采用“濃縮+預(yù)脫水+熱水解+厭氧消化+板框脫水”工藝。剩余污泥進(jìn)入污泥濃縮、預(yù)脫水系統(tǒng)，經(jīng)過濃縮機(jī)濃縮后，與經(jīng)過除砂的初沉污泥混合，利用預(yù)脫水機(jī)脫水，與外廠輸送的脫水污泥混合后進(jìn)入熱水解系統(tǒng)。熱水解處理后的污泥經(jīng)過稀釋及冷卻后，進(jìn)入新建的污泥消化池進(jìn)行厭氧消化。消化后的污泥經(jīng)板框壓濾脫水系統(tǒng)進(jìn)行脫水后外運(yùn)處置。污泥消化所產(chǎn)生的沼氣可供廠內(nèi)發(fā)電機(jī)、鍋爐房等利用。相對于傳統(tǒng)的“濃縮+消化+脫水”處理工藝，熱水解工藝在有效消滅病菌的同時提高了污泥流動性，使污泥易于脫水，后續(xù)采用板框脫水，可將污泥含水率控制在60%左右，大幅降低污泥處置的難度，為后續(xù)的污泥運(yùn)輸及處置提供便利，工藝流程見圖1。

1.2板框脫水系統(tǒng)

1.2.1板框系統(tǒng)簡述

板框脫水機(jī)通常由帶有濾液通路的濾板平行組成，每組濾板之間夾有濾布，濾板通過外部施壓壓緊構(gòu)成封閉的濾腔，在高壓污泥輸送泵的作用下，污泥從進(jìn)料口壓入，同時水通過濾板從濾液出口排出，實(shí)現(xiàn)固液分離。

根據(jù)濾板組的組成不同，現(xiàn)今市政污泥處理行業(yè)主流的板框壓濾機(jī)可分為兩種形式：普通廂式板框壓濾機(jī)和隔膜板框壓濾機(jī)。普通廂式板框壓濾機(jī)的濾腔由兩塊普通廂式板組合而成，隔膜板框壓濾機(jī)由普通廂板和隔膜板共同組成，如圖2所示。隔膜式板框壓濾機(jī)進(jìn)泥后，則利用壓榨水泵向壓濾機(jī)隔膜板中注入高壓水，利用隔膜張力對污泥進(jìn)行進(jìn)一步擠壓脫水。板框壓濾機(jī)濾液透過濾布排出，固體物質(zhì)被濾布阻隔，形成含水率較低的干物質(zhì)。隔膜式板框壓濾機(jī)出泥含水率低，運(yùn)行循環(huán)周期相對較短，故本工程采用隔膜式板框壓濾機(jī)。


 

1.2.2板框系統(tǒng)設(shè)計(jì)

板框脫水系統(tǒng)總設(shè)計(jì)規(guī)模為205 tDS/d，板框機(jī)房設(shè)計(jì)成地上兩層建筑物，兩側(cè)各設(shè)有1座出泥通道。如圖3所示，機(jī)房南側(cè)室外設(shè)有調(diào)質(zhì)池及儲藥池，共14座。機(jī)房內(nèi)共分為3部分;北側(cè)兩邊的兩層板框機(jī)房、南側(cè)的下層設(shè)備間和上層附屬用房、中間的上層變配電室和下層的設(shè)備間。

槐房板框脫水機(jī)房東西兩側(cè)各設(shè)有8臺隔膜式板框壓濾機(jī)，共16臺(16 t/d，過濾面積800 m²)，13用3備。板框機(jī)南側(cè)為16組高低壓進(jìn)泥泵組(東西兩側(cè)各8組)(低壓進(jìn)泥泵Q=120 m³/h，H=0.6 MPa, 高壓進(jìn)泥泵Q=40 m³/h，H=1.2 MPa，壓榨水池有效容積79 m³)及2套壓榨系統(tǒng)(東西兩側(cè)各1套)，(壓榨水泵Q=16 m³/h，H=2.2 MPa)。機(jī)房中部為附屬設(shè)備間，內(nèi)設(shè)鐵鹽加藥系統(tǒng)(12臺加藥泵，東西側(cè)各6臺，Q=20 m³/h，H=20 m)、沖洗水系統(tǒng)2套(每套含3臺沖洗泵，及1個沖洗水箱，Q=250 L/min，H=6 MPa，水箱V=10 m³)及PAM加藥系統(tǒng)(溶液制備量7 500 L/h,濃度5‰)。機(jī)房外南側(cè)，分別設(shè)有12座進(jìn)泥調(diào)質(zhì)池，2座調(diào)理藥劑儲藥池。

1.3工藝設(shè)計(jì)

1.3.1污泥調(diào)質(zhì)系統(tǒng)

污泥調(diào)質(zhì)是污泥進(jìn)入隔膜式板框壓濾機(jī)前最重要的一步。通過對污泥加入絮凝劑和助凝劑進(jìn)行調(diào)理，提高了污泥pH，有效地改善了污泥脫水性能，減小水與污泥固體顆粒的結(jié)合力，加速污泥脫水。

由于本工程中再生水廠水區(qū)部分的建設(shè)和投運(yùn)早于泥區(qū)部分，為解決水區(qū)先期運(yùn)行期間的污泥脫水問題，板框車間在污泥調(diào)質(zhì)系統(tǒng)上有兩種工況，第一種工況，水區(qū)建設(shè)運(yùn)行后，泥區(qū)熱水解和厭氧消化系統(tǒng)未完成，此階段污泥為未消化改性污泥，為降低污泥含水率，采用無機(jī)調(diào)理劑進(jìn)行污泥調(diào)理。第二種工況，泥區(qū)熱水解和厭氧消化系統(tǒng)投運(yùn)后，此階段污泥為熱水解改性后污泥，污泥脫水性能大大提高，采用有機(jī)調(diào)理劑進(jìn)行污泥調(diào)理。

第一種工況：污泥通過污泥泵輸送至12座調(diào)質(zhì)池內(nèi)，由12臺鐵鹽投加泵向污泥調(diào)質(zhì)池投入相應(yīng)比例的三氯化鐵無機(jī)調(diào)理劑，與污泥及適量石灰干粉經(jīng)液下攪拌器攪拌混合后，對污泥進(jìn)行調(diào)理改性，然后輸送至板框壓濾機(jī)內(nèi)進(jìn)行脫水。CaO投加比例約為10%~15%DS; FeCl3(濃度為30%)投加比例約為2%～15%DS。

本設(shè)計(jì)中藥劑的選擇參考了北京已投入運(yùn)行的某再生水廠板框脫水機(jī)房的調(diào)試數(shù)據(jù)。兩廠進(jìn)水多為城中心生活污水，進(jìn)水水質(zhì)相近，且都采用MBR工藝，且都未運(yùn)行熱水解系統(tǒng)，故污泥性質(zhì)相似。

現(xiàn)況運(yùn)行的板框脫水機(jī)房在運(yùn)行調(diào)試期間，分別對不同種類的絮凝劑做了進(jìn)泥調(diào)質(zhì)試驗(yàn)，結(jié)果見表1。在同樣的調(diào)質(zhì)時間、調(diào)質(zhì)溫度及相近進(jìn)泥有機(jī)質(zhì)含量的條件下，出泥泥餅含水率穩(wěn)定在70%以下的分別為：方案2——FeCl3(溶液)+CaO(粉末)及方案4——PAM+復(fù)合鐵鹽。投加PAM+復(fù)合鐵鹽的綜合成本最高，導(dǎo)致運(yùn)行費(fèi)用大幅增加。而投加FeCl3(溶液)+CaO(粉末)擁有較好的出泥效果、適當(dāng)?shù)乃釅A度及較經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行費(fèi)用，成為綜合效果最優(yōu)的運(yùn)行方式。

第二種工況：消化后污泥在進(jìn)入板框機(jī)前，需通過2套PAM制備系統(tǒng)制備0.5%PAM溶液，并利用16臺加藥螺桿泵(Q=3 m³/h，H=0.3 MPa)泵入高低壓進(jìn)泥泵前泥管上的靜態(tài)混合器，與調(diào)理池內(nèi)污泥在管道中混合。

1.3.2板框壓濾脫水系統(tǒng)

隔膜式板框壓濾機(jī)的工作流程主要分為4個步驟：進(jìn)料—壓榨—反吹—卸料。

(1)進(jìn)料。首先啟動16臺低壓螺桿進(jìn)泥泵，將污泥泵入壓濾機(jī)，隨著濾餅的逐漸形成，過濾壓力逐漸增高，當(dāng)進(jìn)料壓力穩(wěn)定在0.6 MPa左右時，通過壓力變送器的信號反饋控制低壓泵延時工作約幾分鐘后自動切換成16臺高壓螺桿進(jìn)泥泵進(jìn)料，進(jìn)料壓力1.2 MPa，同樣使高壓泵再延時工作一段時間后停止進(jìn)料。

(2)壓榨。進(jìn)料完畢后，關(guān)閉進(jìn)料氣動球閥，啟動壓榨系統(tǒng)。利用16臺離心壓榨泵將高壓水注入隔膜板內(nèi)，利用隔膜張力對污泥進(jìn)行強(qiáng)力擠壓脫水，壓榨壓力2.2 MPa。壓榨結(jié)束后，膜腔內(nèi)壓榨水自動回流到壓榨水池，壓榨水池有效容積79 m3。壓榨濾液水透過濾布排出，固體物質(zhì)被濾布阻隔。

(3)反吹。壓榨完成后，利用壓縮空氣將壓濾機(jī)中心進(jìn)泥管中的殘留污泥反吹回調(diào)理池，同時將膜腔內(nèi)的濾液反吹回濾液收集管道。吹掃用氣由壓縮空氣單元提供，單元分為兩組，一組為吹掃用氣;另一組為儀表用氣。儀表用氣是各個氣動閥門的動力源，實(shí)現(xiàn)自動閥門的開啟和關(guān)閉。

(4)卸料。吹風(fēng)結(jié)束后，翻板打開，推板退到最后端，濾板被拉板機(jī)械手逐塊拉開，腔室中濾餅在重力作用下掉落到下部帶式輸送機(jī)上。在卸料過程中如遇卸料不充分可人工輔助卸料。

1.3.3沖洗系統(tǒng)

沖洗系統(tǒng)分為2組，每組包括3臺柱塞式?jīng)_洗泵(2用1備)和1座10 m3沖洗水箱，水箱上設(shè)有自動補(bǔ)水裝置。壓濾機(jī)工作一段時間后，濾布的孔隙內(nèi)會堵塞一些固體顆粒，影響過濾效果，這時啟動洗布程序：將濾板逐塊拉開，同時啟動洗布泵，打開濾布清洗水上水閥，清洗濾板，清洗水壓力為6 MPa。此過程由設(shè)備自帶的高壓水洗架完成，水洗過程全部自動控制。洗布廢水被翻板接住，通過兩側(cè)的小槽匯集進(jìn)入濾液總管路排出。

1.3.4污泥輸送系統(tǒng)

卸料后的污泥餅落入下部的脫水污泥輸送機(jī)，并通污泥皮帶輸送機(jī)送至2臺破碎機(jī)，破碎后粒徑小于30 mm，并將脫水污泥裝車外運(yùn)。

2問題及建議

2.1板框系統(tǒng)中存在的問題

隨著北京城區(qū)“污泥處理三年計(jì)劃”的全面展開，板框脫水系統(tǒng)在幾處已經(jīng)建成投產(chǎn)的污泥處理廠試運(yùn)行中仍發(fā)現(xiàn)了一些問題。表2總結(jié)了板框脫水機(jī)房在調(diào)試運(yùn)行中出現(xiàn)的主要突出問題。

2.2板框系統(tǒng)工藝設(shè)計(jì)優(yōu)化及建議

本工程在設(shè)計(jì)中已考慮以上運(yùn)行中出現(xiàn)的問題，并對其進(jìn)行了設(shè)計(jì)優(yōu)化，具體優(yōu)化思路如下。

2.2.1管路系統(tǒng)

由于板框在沖洗及反吹時最大運(yùn)行壓力可達(dá)6 MPa，加之機(jī)房面積有限，管路系統(tǒng)相對復(fù)雜，拐點(diǎn)較多，造成管路振動過大，導(dǎo)致個別固定支架松動，沖洗管路焊口開焊。新建板框系統(tǒng)中，對于高壓管路的設(shè)計(jì)，應(yīng)盡量減少管路拐點(diǎn)，在容易開焊部位以高壓軟管代替，從而減少管路壓力過大造成損耗。

2.2.2壓榨水能力不足

以現(xiàn)況水廠為例，1臺18 tDS/次、過濾面積800 m²的板框機(jī)，理論壓榨時間為50 min，目前已建再生水廠污水來源多為中心城區(qū)生活污水，污泥中有機(jī)質(zhì)含量較高，且熱水解系統(tǒng)未投產(chǎn)，脫水較為困難。為達(dá)到滿意的脫水效果，則需要更長的壓榨時間，在實(shí)際運(yùn)行時壓榨時間甚至翻倍，從而導(dǎo)致壓榨水池儲量嚴(yán)重不足。故在新建板框壓榨水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)時，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況適當(dāng)擴(kuò)大壓榨水池有效容積，以確保不同工況下板框脫水系統(tǒng)可以正常運(yùn)行。

2.2.3沖洗水能力不足

已建板框機(jī)房單臺板框機(jī)理論沖洗頻率為每周1次，而實(shí)際運(yùn)行中基本為每兩天1次。從而導(dǎo)致沖洗水系統(tǒng)能力嚴(yán)重不足。分析原因主要有二：一為進(jìn)泥有機(jī)質(zhì)含量高，導(dǎo)致脫水效果變差，大量污泥殘留于濾布表面，致使沖洗頻率和沖洗時間增加;二為濾布易堵塞，剝離能力差。新建板框系統(tǒng)在沖洗水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，需增大水箱容積及自動補(bǔ)水管路管徑，以滿足板框機(jī)正常沖洗需求。在設(shè)計(jì)計(jì)算中，適當(dāng)?shù)脑黾訅赫ニ�池，沖洗水箱的容積可以有效的保證板框系統(tǒng)正常運(yùn)行，但其根本解決辦法還要從選擇有效地進(jìn)泥調(diào)質(zhì)方案和濾布著手。合適的污泥調(diào)質(zhì)方案可有效地改善污泥脫水性能，加速污泥脫水。合適的濾布，在壓濾過程中產(chǎn)生的濾液澄清，固相損失少，壓濾后濾餅容易剝離，濾布不易堵塞，容易反洗再利用，工作壽命長。

2.2.4皮帶輸送系統(tǒng)

出泥皮帶輸送機(jī)偶有漏水、濺泥等現(xiàn)象，為了方便后期管理運(yùn)營，保持機(jī)房內(nèi)的整潔，建議設(shè)計(jì)中，應(yīng)在出泥通道及皮帶附近，增加多道排水溝，使機(jī)房沖洗時排水更為便利。

2.2.5石灰料倉

石灰螺旋的下料口(向調(diào)質(zhì)池投加石灰的管路)因污泥自身溫度向上反熱氣，石灰會發(fā)生板結(jié)，易造成下料口堵塞，給后續(xù)的工況帶來極大的影響。故在設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮在石灰輸送管路增加便于清理的防潮措施。

2.2.6沖洗排水

洗布廢水通常為泥水混合物，廢水進(jìn)入板框機(jī)自動翻板上的沖洗水槽，容易造成排水管路堵塞，排水不暢(見圖4)。新建板框系統(tǒng)中，需在水槽處設(shè)簡單的泥水分離裝置，以保證沖洗廢水的正常排放。

3結(jié)論

對于北京市的污水處理廠,目前每處理1萬m³污水約產(chǎn)生10 t含水率80%的泥餅,而隨著污水處理量和處理標(biāo)準(zhǔn)的提高,污水處理的副產(chǎn)物污泥產(chǎn)量將進(jìn)一步攀升。為了減少污泥的體積和運(yùn)輸費(fèi)用，必須進(jìn)行深度脫水處理，盡可能有效地降低污泥的含水率。板框脫水系統(tǒng)被越來越多地應(yīng)用于國內(nèi)污泥處理行業(yè)中，板框系統(tǒng)的合理設(shè)計(jì)是滿足機(jī)房建成后高效、穩(wěn)定運(yùn)行的重要一步。板框系統(tǒng)的設(shè)計(jì)首先要結(jié)合污水處理廠污泥的性質(zhì)，選出合理的進(jìn)泥調(diào)質(zhì)方案，另外，由于板框系統(tǒng)較為復(fù)雜，涉及各分系統(tǒng)及設(shè)備較多，且由于各污水處理廠污泥性質(zhì)存在差異，導(dǎo)致理論和實(shí)際運(yùn)行工況的可能存在差距，故在設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮到多種運(yùn)行工況的可能性。

原文有刪減，原文標(biāo)題：《北京槐房再生水廠泥區(qū)板框系統(tǒng)設(shè)計(jì)及討論》，作者：董沫、韓丹、戴明華、李振川，刊登在《給水排水》2017年07期。