造紙污泥機(jī)械脫水方法及應(yīng)用
行業(yè)動態(tài)
造紙廢水處理產(chǎn)生的污泥量大，如不進(jìn)行妥善的處理，必會造成嚴(yán)重的二次污染。要想經(jīng)濟(jì)合理地處理和利用這些污泥，必須要解決污泥的脫水處理問題，在污泥處置之前必須將含水率較高的污泥盡可能多地脫去水分，提高固形物含量，減少污泥體積以便于進(jìn)一步處理。因此，污泥脫水是廢水處理過程中的一個(gè)重要組成部分。汶瑞機(jī)械（山東）有限公司多年來一直以漿紙業(yè)的清潔生產(chǎn)及節(jié)能降耗為己任，消化吸收國內(nèi)外先進(jìn)的污泥脫水技術(shù)，自主研發(fā)出多種高干度污泥脫水處理工藝及設(shè)備，具備了污泥機(jī)械脫水的系統(tǒng)配套能力。
1 造紙污泥的分類及特點(diǎn)
1.1 造紙污泥的分類及性質(zhì)
造紙污泥的主要成分是有機(jī)物，易腐化發(fā)臭，顆粒細(xì)，比重?。s為1.02～1.006），膠體結(jié)構(gòu)，含水率高且不易脫水，流動性差。根據(jù)造紙工藝過程的污泥性質(zhì)可大致分為：脫墨污泥、初沉污泥、生化污泥和化學(xué)污泥。
1.2 造紙污泥的特點(diǎn)
較市政污水產(chǎn)生的污泥而言，造紙污泥纖維含量大，其脫水性能較好，需加絮凝劑量相對較少，產(chǎn)泥量較大。我國每年制漿造紙企業(yè)產(chǎn)生的污泥量約500余萬干噸。
2 造紙污泥處理技術(shù)及設(shè)備
在造紙行業(yè)中，污泥處理處置的方法很多，其基本流程為：
污泥濃縮→污泥前處理→機(jī)械脫水或自然干化→污泥處置（土地還原、衛(wèi)生填埋、干化焚燒等）。
污泥處理大致可分為污泥濃縮脫水和污泥脫水后的污泥處置兩個(gè)重要環(huán)節(jié)，現(xiàn)階段造紙污泥的濃縮脫水主要以濃縮與脫水相結(jié)合的方法為主，其中污泥濃縮起到縮小污泥體積及初步脫水的作用，而污泥脫水是在濃縮基礎(chǔ)上的進(jìn)一步脫水，是整個(gè)污泥處理工藝的一個(gè)重要步驟。
造紙污泥脫水方法可分為自然干化法與機(jī)械脫水法兩種。污泥自然干化法的優(yōu)點(diǎn)是一種簡便經(jīng)濟(jì)的脫水方法，曾經(jīng)廣泛采用，但由于占地多，周圍臭味大，衛(wèi)生條件差，易污染地下水，現(xiàn)階段已逐步被機(jī)械脫水法取代。
3 污泥機(jī)械脫水單元
污泥機(jī)械脫水法主要包括污泥調(diào)理和污泥脫水兩個(gè)重要環(huán)節(jié)。
3.1 污泥調(diào)理
造紙污泥調(diào)理的方法主要分為化學(xué)調(diào)理法和物理調(diào)理法。可根據(jù)造紙污泥特性和工藝要求單獨(dú)使用，也可兩者結(jié)合使用。
化學(xué)調(diào)理法是將化學(xué)混凝藥劑投加至需要脫水的污泥中，起到污泥的細(xì)小顆粒凝聚成大顆粒的作用，從而改善污泥的脫水性能。目前較為先進(jìn)的配藥設(shè)備為泡藥機(jī)，泡藥機(jī)為固體貯槽、計(jì)量螺旋、攪拌器和溶解槽為一體的設(shè)備。該設(shè)備具有全自動運(yùn)行，節(jié)省人工，藥劑投加量精確可調(diào)、保證處理效果、避免浪費(fèi)、質(zhì)量可靠的優(yōu)點(diǎn)。
物理調(diào)理法是以改善污泥的可壓縮性為目的，通過給被調(diào)理的污泥投加不會產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)的物質(zhì)來完成。制漿過程的漿渣對造紙污泥的物理調(diào)理具有很好的效果。
3.2 污泥機(jī)械脫水設(shè)備
目前，國內(nèi)污泥脫水機(jī)械設(shè)備種類較多，主要有板框壓濾機(jī)、離心脫水機(jī)、螺旋壓榨機(jī)、帶式壓濾機(jī)等。這些機(jī)械設(shè)備各具特色，分別適用于不同種類的懸浮液，均可達(dá)到一定程度的固液分離效果，可根據(jù)污泥性質(zhì)以及進(jìn)一步處置的要求酌情選用。
4 常見的造紙污泥脫水工藝及設(shè)備組合
目前國內(nèi)造紙廠的污泥機(jī)械脫水常用的有以下三種方式：一種是濃度為4%～5%的污泥經(jīng)預(yù)濃縮設(shè)備預(yù)濃縮后，進(jìn)入單螺旋壓榨脫水機(jī)進(jìn)行壓縮脫水，可將污泥濃縮脫水至40%～50%干度，其預(yù)濃縮設(shè)備可采用雙螺旋濃縮機(jī)、盤式濃縮機(jī)等。另一種是采用帶式壓濾機(jī)濃縮，均可將進(jìn)泥濃度為4%～5%的污泥濃縮脫水至25%～40%，如帶式壓濾機(jī)污泥脫水濃度偏低，不能滿足后續(xù)生產(chǎn)要求，也可增設(shè)單螺旋壓榨脫水機(jī)進(jìn)一步脫水提高干度，或在污泥進(jìn)入帶式壓濾機(jī)前進(jìn)行預(yù)濃縮處理，提高干度，其預(yù)濃縮設(shè)備可采用轉(zhuǎn)鼓濃縮機(jī)。再一種是采用板框壓濾機(jī)濃縮脫水至40%左右的干度。
4.1 預(yù)濃縮機(jī)與單螺旋壓榨脫水機(jī)組合工藝
目前主要有雙螺旋預(yù)濃縮機(jī)+單螺旋壓榨脫水機(jī)和盤式預(yù)濃縮機(jī)+單螺旋壓榨脫水機(jī)兩種組合工藝，工藝原理和處理效果相同。
4.1.1 工藝原理
調(diào)配好的絮凝劑溶液經(jīng)螺桿泵送入絮凝劑反應(yīng)槽中，與來自污泥混合槽的污泥充分混合后，形成較大顆粒的絮狀團(tuán)塊，溢流至預(yù)濃縮機(jī)，調(diào)理后的污泥經(jīng)預(yù)脫水濃縮，利于下段工序處理。經(jīng)預(yù)濃縮機(jī)濃縮至8%～10%的干度后污泥進(jìn)入單螺旋壓榨脫水機(jī)進(jìn)行二次濃縮脫水，實(shí)現(xiàn)污泥與水分離，將干度40%以上的污泥排出。
4.1.2 生產(chǎn)分析
對照以上數(shù)據(jù)和設(shè)備現(xiàn)場運(yùn)行情況做如下生產(chǎn)分析：
（1）制漿造紙污泥可以采用預(yù)濃縮機(jī)+單螺旋壓榨脫水機(jī)的組合工藝，預(yù)濃縮設(shè)備無論選用帶式、盤式、雙螺旋式濃縮機(jī)，均可實(shí)現(xiàn)高干度脫水，可將濃度4%～5%的污泥脫水至45%～50%，在此工藝中起到關(guān)鍵作用的設(shè)備為單螺旋壓榨脫水機(jī)。
（2）以上兩個(gè)廠家污泥處理單元的運(yùn)行效果顯示，絮凝劑的添加量都比常規(guī)污泥處理的添加量低，實(shí)際用量為每噸泥使用聚丙烯酰胺2kg左右，而常規(guī)用量為每噸絕干泥3～5kg，其原因是以上兩個(gè)廠家污泥處理過程，均采用了化學(xué)調(diào)理和物理調(diào)理相結(jié)合的方式，除在污泥脫水前添加絮凝劑使污泥的細(xì)小顆粒及膠體顆粒凝聚外，還在污泥中投加漿渣使污泥形成“支架”結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步改善污泥的脫水性。此種添加方式的好處在于減少化學(xué)用品添加量的同時(shí)，也將廢棄的漿渣進(jìn)行了利用，節(jié)約了運(yùn)行成本。
（3）在壓榨脫水段的污泥纖維含量一般為15%以上，纖維含量越高，越易壓榨脫水，壓榨后的污泥干度越高。如低于15%纖維含量污泥較難壓榨處理，可在運(yùn)行過程中根據(jù)實(shí)際情況添加漿渣或麥殼來提高壓榨效果。
（4）污泥的脫水性能可用污泥比阻來衡量，單位過濾面積上，單位干重污泥濾餅所具有的阻力稱比阻。一般認(rèn)為進(jìn)行機(jī)械脫水的污泥，比阻值在（0.1～0.40）×109s2/g之間為宜，而活性生化污泥的比阻值為（16.8～28.8）×109s2/g，大大地超過該范圍。根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，機(jī)械壓榨段的混合污泥中，活性生化污泥含量盡量不超過10%，否則會明顯增加壓榨脫水難度。
（5）污泥脫水后的干度與制漿污泥的種類有關(guān)，當(dāng)脫墨漿較多時(shí)，污泥干度不易提高。
（6）單螺旋壓榨脫水機(jī)的結(jié)構(gòu)對脫水效果有影響，如高壓區(qū)采用沿軸向可移動伸縮篩框，利于干度提高，其可移動伸縮篩框相當(dāng)于背壓盤裝置。
4.2 帶式壓濾機(jī)單機(jī)或帶式壓濾機(jī)+單螺旋壓榨脫水機(jī)組合脫水工藝
4.2.1 工藝原理
帶式壓濾機(jī)是利用輥壓脫水原理研制的一種懸浮液固液分離設(shè)備。帶式壓濾機(jī)的壓濾過程為：污泥依次經(jīng)過重力脫水區(qū)、楔形壓力脫水區(qū)、S型回旋壓力脫水區(qū)，產(chǎn)生較干的泥餅。通常，經(jīng)過濃縮后的污泥與絮凝劑充分混合反應(yīng)后形成較大絮團(tuán)，通過絮凝劑反應(yīng)槽后以一定的速度和濃度均勻進(jìn)入到網(wǎng)布上，在污泥自身重力作用下進(jìn)行脫水，而后進(jìn)入逐漸合攏的楔形脫水區(qū)，在楔形脫水區(qū)依靠污泥的壓力以及網(wǎng)布的空間變化進(jìn)行脫水，通過該區(qū)脫水后濃度可提高到10%～12%，在此濃度基礎(chǔ)上，污泥進(jìn)入S型回旋脫水區(qū)。在S型回旋脫水區(qū)壓榨輥的壓榨下反復(fù)變形致使濾餅再度脫水而獲得較低的含水率。然后通過刮刀將污泥剝落，濾網(wǎng)經(jīng)高壓水沖洗后重新進(jìn)入污泥脫水過程。
4.2.2 生產(chǎn)分析
（1）不同制造廠家生產(chǎn)的帶式壓濾機(jī)其結(jié)構(gòu)型式各有特點(diǎn)以適應(yīng)不同性質(zhì)污泥脫水的需要。都具有過濾速率高、脫水效果好、電耗低、連續(xù)生產(chǎn)、操作簡便等優(yōu)點(diǎn)，在污泥處理領(lǐng)域應(yīng)用較為廣泛，國產(chǎn)化程度高，投資運(yùn)行成本較低。
（2）帶式壓濾機(jī)濃縮造紙污泥比濃縮城市污泥的出泥干度高，效果好，用于城市污水產(chǎn)生的污泥一般出泥干度為20%～25%，而用于造紙污泥處理出泥干度可達(dá)40%以上，由于出泥干度高，大部分造紙污泥經(jīng)脫水處理后送去熱電廠添加在燃料中用于燃燒，如濃度偏低也可再進(jìn)入螺旋壓榨機(jī)進(jìn)行一次脫水處理。
4.3 板框壓濾機(jī)脫水工藝
板框式壓濾機(jī)在造紙污泥脫水的運(yùn)行實(shí)例較少，在城市污水處理廠的運(yùn)用稍多一些。此設(shè)備通常為間歇運(yùn)行，具有出泥干度高（可達(dá)35%以上），與其他類型脫水機(jī)相比具有單機(jī)生產(chǎn)能力大的優(yōu)點(diǎn)，但設(shè)備的投資較高，系統(tǒng)配套復(fù)雜，濾布更換頻繁，絮凝劑用量大。
5 絮凝劑使用的注意事項(xiàng)
絮凝劑種類和用量與污泥性質(zhì)，脫水方法等因素相關(guān)，使用過程要綜合考慮合理選擇和使用，使污泥處于較佳的絮凝狀態(tài)上機(jī)脫水。
5.1 常用的用于造紙污泥的絮凝劑為無機(jī)絮凝劑和有機(jī)絮凝劑，常用的無機(jī)絮凝劑包括聚合氯化鋁（PAC）、硫酸鋁、氯化鐵、聚合硫酸鐵等。常用的有機(jī)高分子絮凝劑主要是聚丙烯酰胺（PAM）。
5.2 若使用粉狀絮凝劑，使用時(shí)不能將其直接投加到污水中，必須先將它溶解于水中，按照一定的投加量將其水溶液加入到污水中，如溶解不均勻或不充分會影響使用效果。配制好的絮凝劑溶液為避免離心泵旋轉(zhuǎn)的葉片造成聚合物的剪切降解，通常使用螺桿泵。
5.3 對于造紙污泥，采用PAC與PAM聯(lián)合使用比單純使用PAM效果要好，同時(shí)也可降低污泥處理費(fèi)用。正確的方法是先用PAC與造紙污泥混合均勻后再加入PAM進(jìn)行處理，而若把PAC與PAM先混合再使用會大大降低處理效果。絮凝劑的消耗量取決于污泥性質(zhì)和絮凝劑的品質(zhì)，只有達(dá)到較佳的運(yùn)轉(zhuǎn)組合，才能實(shí)現(xiàn)絮凝劑用量少，處理效果好且效率高的理想目的。
