板框廂式隔膜壓濾機
引言
水廠污泥主要來自沉淀池排泥水和濾池反沖洗排水，排泥水量一般約占水廠凈水能力的 4~7%?排泥水如直接排入水體會造成淤塞河道，抬高河床，影響通航及行洪，污染水源，影 響環境衛生和破壞生態平衡。
福州水司現有凈水廠的廢水處理都是以自然干化為原形，有著投資成本低，處理費用少的優點，但同樣存在受天氣影響大，處理效率不高的缺點，而且廢水處理場占地面積較大。
由于福州市政府將逐步收儲福州市自來水有限公司下屬水廠排泥水處理場用地，將使水 廠排泥水無法處理，若直接排入閩江，將對水體造成嚴重污染。故需另尋場地對水廠排泥水 進行處理。因此釆用占地面積小，能耗低的污泥脫水處理工藝猶顯的重要。
實驗方法和內容
通過試驗了解福州水廠排泥水的脫水特性；通過調整過濾進料周期、進料壓力、壓榨周 期、壓榨壓力、物化反應時間、物化攪拌速度，分析和評價隔膜壓濾機的脫水性能；研究加 藥調質對板框機脫水效果的影響；研究溫度對脫水機的產率的影響。
隔膜壓濾機脫水效果
福州市凈水廠污泥隔膜壓濾脫水試驗機的脫水效果如表1,數據表明板框機脫水效果較 好，出泥泥餅超過預定目標(含固率〉40%),最高可達60%以上；對于無二次壓榨的北廠污泥，脫水后泥餅松軟，成泥效果差，在實際工程應用中應選用有二次擠壓的隔膜壓濾機。
表1隔膜壓濾試驗機運行數據表
| 進泥含固率 | 稀釋后含 固率(用 反洗水) | 實驗過程 | 泥餅 | ||||
| 進料壓力 | 保壓時間 | 油壓壓力 | 壓榨壓力 | 壓榨時間 | 含固率 | ||
| 13.00% | 3.20% | 8 bar | 30 min | 280 bar | 10 bar | 30 min | 61.00% |
| 13.00% | 3.90% | 8 bar | 30 min | 280 bar | 10 bar | 30 min | 61.50% |
| 13,00% | 3.20% | 10 bar | 40 min | 300 bar | 10 bar | 30 min | 61.60% |
| 13.00% | 3.90% | 10 bar | 25 min | 300 bar | 11 bar | 35 min | 62.40% |
| 13.00% | 3.90% | 12 bar | 30 min | 300 bar | 13 bar | 30 min | 61.62% |
| 13.00% | 3.90% | 7 bar | 30 min | 300 bar | 10 bar | 30 min | 61.50% |
| 10.49% | 無稀釋 | 11 bar | 30 min | 300 bar | 11 bar | 30 min | 60.50% |
| 13.00% | 5.15% | 10 bar | 90 min | 300 bar | 無二次擠壓 | 泥餅分層，中間是稀泥 | |
| 10.07% | 無稀釋 | 7 bar | 30 min | 300 bar | 10 bar | 30 min | 61.00% |
| 10.87% | 無稀釋 | 7 bar | 30 min | 300 bar | 10 bar | 30 min | 54.86% 57.24% |
| 10.87% | 無稀釋 | 10 bar | 30 min | 300 bar | 12 bar | 30 min | 47.81% 60.21% |
板框壓濾機脫水效果的影響因素分析
不同泥性脫水效果試驗
對福州市北區水廠污泥和西區水廠污泥進行同等條件下壓榨比較實驗，對比數據見表2。
表2不同泥性污泥板框機脫水效果數據表(不加藥)
| 污泥來源 | 進泥含固
率(％) |
物料進料周
期(min ) |
進料壓力
(atm) |
壓榨周期
(min) |
壓榨壓力
(atm) |
出泥含固
率(％) |
| 北區水廠 | 10.5 | 100 | 12 | 45 | 14 | 54.73 |
| 西區水廠 | 3.7 | 120 | 12 | 60 | 14 | 52.81 |
可以看出，在不加藥的情況下，與西區水廠排泥水相比，相同條件下北區水廠排泥水處 理運行周期更短，處理效果亦良好。通過西區水廠和北區水廠污泥比阻的對比，我們可以發 現北區水廠污泥比阻值(1.09E+13m/kg),低于西區水廠污泥比阻(6.86E+13m/kg),北區水廠 污泥相對而言更易處理，與實驗結果吻合。
進料時間變化脫水試驗
使用ISD簡易試驗機(過濾面積0.208m2,濾室厚度30mm, 2室)在不同進料時間下對污 泥進行壓濾脫水，表3對干泥餅過濾速度進行了比較。
表3進料時間變化試驗結果
| 試驗符號 | 原液濃度 | 進料/擠壓時間 | 進料/擠壓壓力 | 泥餅
含水率 |
干泥餅 過濾速度 |
| %(w/w) | min | MPa | % | kg/m2/h | |
| SD-1 | 10.5 | 10/30 | 0.5/1.5 | 39.9 | 3.63 |
| SD-2 | 10.5 | 5/25 | 0.5/1.5 | 40.3 | 3.98 |
| SD-3 | 10.5 | 20/40 | 0.5/1.5 | 39.8 | 3.22 |
在原液濃度為10.5%時，對進料時間5, 10, 20分鐘的干泥餅過濾速度進行了比較，隨著 進料時間加長，干泥餅過濾速度有降低的傾向。進料時間為5分鐘時的干泥餅過濾速度最高, 它比進料時間20分鐘的干泥餅過濾速度高了 24%o
擠壓壓力變化脫水試驗
在擠壓壓力0.7, 1.1, 1.5MPa的條件下對試驗機進行脫水泥餅過濾速度比較，結果見表4。
表4擠壓壓力變化試驗結果
| 試驗符號 | 原液濃度
/%(w/w) |
進料/擠壓時間/ min | 進料/擠壓壓力/MPa | 泥餅含水率
/% |
干泥餅過濾速
fi/kg/(m2/h) |
| SD-4 | 10.5 | 5/35 | 0.5 / 0.7 | 45.5 | 3.17 |
| SD-10 | 10.0 | 5/35 | 0.5/ 1.1 | 42.6 | 3.26 |
| SD-2 | 10.5 | 5/25 | 0.5/ 1.5 | 40.3 | 3.98 |
由上表可以看出隨著擠壓壓力的增大，泥餅含水率隨之降低。在擠壓壓力1.5MPa時的泥 餅含水率比0.7MPa要低5.2個百分點，干泥餅過濾速度提高了 25% 。
不同污泥濃度脫水試驗
我們針對不同污泥濃度條件下壓濾機的脫水效果進行了進一步的實驗，實驗結果表明， 對于不同濃度的水廠污泥(采用濾池反沖洗水摻比)，試驗機可以完全達到預定的脫水效果， 實驗數據如下表5?？芍?，隨著進泥濃度的增加，壓濾機的干泥餅過濾速度也逐漸增加，產率 也隨之提高。
表5不同污泥濃度板框機脫水效果數據表
| 試驗符號 | 原液濃度
/%(w/w) |
進料/擠壓時間/ min | 進料/擠壓壓力/ MPa | 泥餅含水率
/% |
干泥餅過濾速度
/ kg/(m2/h) |
| SD-9 | 1.67 | 30/20 | 0.5/ 1.5 | 42.0 | 1.35 |
| SD-6 | 3.50 | 10/20 | 0.5/1.5 | 41.1 | 2.32 |
| SD-5 | 5.25 | 10/20 | 0.5/ 1.5 | 40.7 | 2.73 |
| SD-7 | 7.67 | 10/25 | 0.5/1.5 | 40.6 | 3.31 |
| SD-1 | 10.50 | 10/30 | 0.5/1.5 | 39.9 | 3.63 |
不同濾布規格(透氣率)脫水試驗
過濾的介質不同，所選用的濾布不同，濾布的型號很多，一般情況可通過試驗選擇最合 適的濾布。在實際生產中，不是對單一濾布性能進行評價，而是對整個過濾系統進行綜合評 價。如：液相澄清度、固相含液率、設備的處理效率、單位處理量的成本等。在實際過濾生 產中，若對上述每項指標都提出最高要求或者都視為同等重要，則既不科學也不經濟。因此 應根據過濾設備的類型、實際生產要求，選擇既滿足過濾生產要求又使過濾成本達到最低的 濾布。表7為不同濾布規格(透氣率)壓濾機脫水效果比較。
表6不同濾布規格(透氣率)污泥板框機脫水效果數據表
| 濾布尺寸規格
透氣率 L/dm2?.min |
進泥含固
率(％) |
物料進料 周期
(min ) |
進料壓
力(atm) |
壓榨周
期(min) |
壓榨壓
力(atm) |
出泥含固
率(％) |
污泥絕干
量(kg) |
干泥餅過 濾速度 kg/m2/h |
| 50 | 3.8 | 150 | 12 | 60 | 14 | 52.8 | 112.5 | 1.23 |
| 72 | 3.8 | 150 | 12 | 60 | 14 | 52.7 | 120.7 | 132 |
| 135 | 3.8 | 150 | 12 | 60 | 14 | 50.8 | 122.3 | 1.33 |
由上面數據可以看出，對實驗中采用的三種濾布，透氣率越高，干泥餅過濾速度越快。 同時，我們亦發現幾種不同規格濾布濾出水水質都很清澈，檢測結果達到排放要求 (SS<70mg/L)o?2.2.6不同加藥量對壓濾機脫水效果的影響
在脫水工序中，投加的絮凝劑有無機和有機高分子絮凝劑兩種，其使用方法也有兩種， 一種是單獨使用一種絮凝劑，另一種是兩種及兩種以上絮凝劑組合使用。目前板框壓濾機的 使用有朝著整個系統不加藥方向發展的趨勢。
實驗采用水廠現有的陰離子PAM,不同加藥量污泥脫水效果如下表8 (濾布尺寸規格 135L/dm2. min)。
表7不同加藥量污泥板框機脫水效果數據表
| 加藥量
（絕干比％） |
進泥含 固率/% | 物料進料 周期/min | 進料壓
力/atm |
壓榨
周期/min |
壓榨壓
力/atm |
出泥含 固率/% | 干泥餅過濾 速度 kg/m2/h |
| 0 | 3.7 | 180 | 12 | 60 | 14 | 52.8 | 1.17 |
| 0.1 | 3.1 | 150 | 12 | 60 | 14 | 52.7 | 2.08 |
| 0.2 | 2.9 | 120 | 12 | 45 | 14 | 56.3 | 2.18 |
由上數據可以看出，加藥量越高，干泥餅過濾速度越快，污泥脫水效率也越高。綜合經 濟分析比較，污泥較佳的PAM投加量為0.1% （污泥絕干比）。
溫度對壓濾機脫水效果的影響
不同溫度下，試驗機對水廠污泥的脫水效果如表8。
表8不同溫度污泥板框機脫水效果數據表
| 試驗 | 原液濃度
%（w/w） |
原液溫度
C |
進料/擠壓時間
min |
進料/擠壓壓力
MPa |
泥餅含水率
% |
干泥餅過濾速度 kg/m2/h |
| SD-8 | 7.67 | 11 | 10/30 | 0.5/1.5 | 41.0 | 2.68 |
| SD-7 | 7.67 | 25 | 10/25 | 0.5/1.5 | 40.6 | 3.31 |
從數據上看，對低溫污泥（假設為冬季污泥）和常溫污泥（假設為夏季污泥）進行過濾 脫水，雖然在同等條件下（相同濃度，相同參數）低溫污泥的干泥餅過濾速度比常溫污泥要 低19%,不過低溫污泥脫水泥餅的含水率為40.6%,仍能達到良好的處理效果。
結論
1、 對于不同進泥含固率條件下福州水廠污泥，脫水試驗機均可以在無加藥情況下，使出 泥含固率達到預定目標（＞40%）。
2、 在不同進料時間和擠壓壓力下，污泥脫水效果差異較大。隨著擠壓壓力的增大，泥餅 含水率隨之降低，干泥餅過濾速度增加；進料時間越長，干泥餅平均過濾速度就越低。
3、 西廠污泥比阻值較高，通過加藥調質可以提高脫水機的脫水性能。隨著加藥量的增高, 干泥餅過濾速度越快，綜合經濟分析，西廠污泥較佳的PAM投加量為0.1%。
4、 增加污泥進泥濃度，可以提高干泥餅過濾速度，同時，溫度越高，干泥餅的過濾速度 也就越大。
5、 在實際生產中，應對濾布力學性能進行綜合評價，選擇既滿足過濾生產要求又使過濾 成本達到最低的濾布。自來水廠的污泥顆粒較小，透過性大，可釆用孔隙較小的濾布。
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