天津市東郊污泥處置廠污泥脫水方案的比選
摘要：本文通過對污泥脫水方法的介紹，以及對幾種污泥脫水機的比較，最終得出適合天津市東郊污泥處置廠的污泥脫水方案。
關(guān)鍵詞：污泥 脫水機 脫水方案
污泥脫水的主要目的在于實現(xiàn)有效減容。主要方法有自然干化和機械脫水。污泥自身影響其脫水性能的因素主要有含水率與水的存在形式、比阻（r）或毛細吸水時間（CST）。高含水率污泥中含有親水性帶負電荷的膠體顆粒，比阻值一般在0.031×109~28.8×109s2/g之間，通挖污泥的性質(zhì)類似于污水處理廠初沉污泥，比阻大約為4.5×109~4.09×109s2/g之間。
一、人工干化場及其與機械脫水的比較
1、污泥人工干化場
污泥人工干化場是污泥進行自然干化的場所。高含水率的污泥在干化場中被攤鋪成約25cm～30cm厚的泥層，并依靠污泥本身厚度的靜壓力，通過沉淀、滲透等過程，實現(xiàn)泥水分離，濾液與上清液主要通過蒸發(fā)、撇除與滲液收集排放管渠系統(tǒng)進行排出。
以本項目為例計算，在干化場內(nèi)污泥層厚度按30cm考慮，含水率93％的污泥進入干化區(qū)后最初2～3天固體濃度可達到15％，此后主要依靠蒸發(fā)脫水使固體濃度達30％以上，完成干化脫水過程。干化場由圍堤、隔墻、防滲層、排水系統(tǒng)、濾水管等部分組成。為防止污泥水滲入地下污染地下水，不透水底板由150mm厚的三七灰土上附厚度1.5mm土工膜（HDPE）鋪成，底板應(yīng)有2%的坡度排向排水系統(tǒng)。排水管道系統(tǒng)采用150mmHDPE多孔管材，管外周圈用土工布纏繞，排水管起點覆土深（至砂層頂面）為0.4m左右。濾水層底層采用粗礦渣或礫石，厚200mm，上層采用細礦渣或礫石，厚200mm。干化場四周設(shè)圍堤，場內(nèi)用隔墻將整塊干化場分隔成若干塊，每次排入干化場的污泥占用一塊，使污泥均勻地平鋪于干化場，順序輪流使用各分塊，便于泥餅的鉸除，使干化場有效、合理的作用。
污水污泥在傳統(tǒng)的人工自然干化場進行泥水分離的作業(yè)方式，由于占地面積大、操作自動化程度低、工況惡劣、工藝效果的耐候性差、處理效率低下等缺陷已逐漸被淘汰并被機械脫水方式所取代。目前在歐洲還在應(yīng)用的所謂“日光污泥干化法”，雖然也是利用自然日照進行污泥干化，但其配置的特殊材料的玻璃房、電動攪拌設(shè)備、推力鏟以及其他專用的結(jié)構(gòu)設(shè)施，已使其具有較強的人為干預和較強的機械化程度和工作效率，同時受自然條件的制約也比較小，故與傳統(tǒng)的自然干化法有了本質(zhì)的區(qū)別。
2、污泥的機械脫水
污水污泥中含有親水性帶負電荷的膠體顆粒，比阻值一般在0.031×109~28.8×109s2/g之間，為創(chuàng)造經(jīng)濟適宜的機械脫水條件，一般污泥在進行機械脫水前，需要化學調(diào)節(jié)預處理，主要目的是通過投加助凝劑完成污泥膠體顆粒的絮凝，提高機械脫水效果與機械設(shè)備的生產(chǎn)能力。由于通挖污泥有機質(zhì)含量較低，泥水分離較易實現(xiàn)，脫水性能優(yōu)于污水處理廠的生物污泥，因此在助凝劑的使用上須根據(jù)具體情況加以確定，在保證脫水技術(shù)指標的前提下，降低處理費用。
3、人工干化場與機械脫水的比較
傳統(tǒng)污泥人工干化場和污泥機械脫水在應(yīng)用方面的技術(shù)經(jīng)濟比較情況看出，人工干化污泥處理方式，根本無法適應(yīng)本項目在市區(qū)內(nèi)建設(shè)污泥轉(zhuǎn)運站的基本要求，而污泥機械脫水較傳統(tǒng)污泥人工干化場，具有占地小、效果可靠、處理效率高、管理先進、不受環(huán)境因素制約、符合環(huán)保要求的優(yōu)勢，同時可有效采取脫臭處理等環(huán)保工藝措施，因此可以滿足本項目的應(yīng)用要求。故本項目污泥脫水選擇機械脫水的工藝方案。
二、污泥的機械脫水設(shè)備的選擇
我們已經(jīng)大致了解了市政排水系統(tǒng)通挖污泥的基本特點，為了選擇適用的脫水設(shè)備，有必要對各種重要脫水機的工作原理和特點進行分析。
1、帶式壓濾脫水機介紹
帶式壓濾脫水機由滾壓軸和濾布組成，工作原理為：污泥通過重力過濾濃縮段失去流動性，再進入壓榨段，將壓力施加在濾布上，用濾布的壓力和張力使污泥脫水，脫水污泥的含固率一般可達20％～22％。帶式脫水機動力消耗少，可連續(xù)運行。
2、離心脫水機介紹
離心脫水機的脫水是利用離心分離原理，脫水的動力是離心力，推動的含水污泥污泥中固相，離心力的大小可調(diào)，甚至可達重力的幾萬倍并完成污泥的沉降、過濾和脫水，具有較好脫水效果。工程上經(jīng)常采用的是臥式圓錐形傾析低速離心機，由轉(zhuǎn)鼓和螺旋組成，轉(zhuǎn)子與螺旋轉(zhuǎn)速不同已適應(yīng)不同濃度的進泥情況和出泥要求。離心機具有占地小、效率高、脫水效果好的特點，高干度離心機的脫水污泥含固率可達25％以上。
3、滾壓式脫水機介紹
滾壓式脫水機的工作原理是濕態(tài)污泥(含固量0.5～5%)進入污泥通道，通道兩旁各有一片圓形的鉆有小孔的不銹鋼柵格，把污泥帶入脫水機內(nèi)，滾壓機圓形脫水道的前一半0～180°是濃縮區(qū)，污泥水分開始由兩旁柵格的出水孔擠出，并由脫水機下的污水槽排出。污泥水分脫水后，流動緩慢，承受的壓力越來越大，使更多水分被擠出，達到優(yōu)良的脫水效果(含25～40%固體)。格篩利用摩擦力把污泥中的固體推到出口閘門，出口閘門是擠壓區(qū)，閘門開關(guān)壓力受電腦控制。污泥固體在閘門前擠壓，形成含水率低的泥餅。
4、螺壓式脫水機介紹
螺壓式脫水機裝置是一種機械性、低轉(zhuǎn)速、全封閉、可連續(xù)運行的濃縮脫水一體化的新型脫水機。當來自沉淀池、濃縮池或直接從消化塔待處理含固率大于0.5%DS的稀泥漿經(jīng)與絮凝反應(yīng)劑混合，再被送入絮凝反應(yīng)器中，經(jīng)絮凝反應(yīng)后的稀漿形成絮體與水流入旋轉(zhuǎn)濾筐。稀漿在這段工序得到有效的絮體和澄清液的分離，即形成了稀漿濃縮的效應(yīng)。被濃縮的稀漿在轉(zhuǎn)筐的作用下進入主裝置壓榨區(qū)，在變距變徑螺旋的作用下，絮體漿液在這一區(qū)域被進一步擠壓脫水。在此過程中絮體漿液被緩慢向上提升、受壓力逐漸增大，被提升的漿越來越干從而達到污泥被壓榨脫水的目的。
三、結(jié)論
市政通挖污泥的性狀與一般污水處理廠的污泥不同，無機成分含量高、含水率偏低且污泥中雜質(zhì)較多，選用污泥機械脫水設(shè)備時，必須考慮污泥對設(shè)備造成的損害，如帶式脫水機的濾布較易被堅硬顆粒格破。一般離心脫水機的螺旋與進出料口均須有防磨損涂層進行保護，且昂貴的易損件的使用壽命也難以得到保證。
從適用性方面考慮，螺壓脫水機與滾壓脫水機能較好地滿足于本項目的要求。其他方面的對比情況為：
①螺壓脫水機在國內(nèi)污水處理廠和糞便處理場已有應(yīng)用，效果較好，并有一定的國產(chǎn)化基礎(chǔ)；但針對通挖污泥的脫水處理缺少應(yīng)用案例，電耗、藥耗及設(shè)備費用不菲。
②滾壓脫水機在污水處理廠污泥和通挖污泥脫水處理方面均有成功的應(yīng)用，使用方便靈活（可通過增減通道調(diào)整處理能力），因電耗低可減少運行費用；但在國內(nèi)的應(yīng)用處于起步階段。
根據(jù)以上分析比較，推薦采用滾壓脫水機。
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