污泥濃縮脫水一體機的應(yīng)用與發(fā)展
行業(yè)動態(tài)
在污水處理過程中，通過物理、化學(xué)沉淀或生物降解會產(chǎn)生大量的污泥。隨著我國社會經(jīng)濟和城市化的發(fā)展，污水處理量逐年提高，目前我國大陸已建成運轉(zhuǎn)的城市污水處理廠約420座，年處理能力為113.6億立方米。根據(jù)有關(guān)預(yù)測，我國城市污水量在未來十年還會有較大增長，2020年污水排放量將達到536×108m3/d。目前城市污水處理廠每年排放的濕污泥大約有6000萬m3（以含水率99.5%計），而且每年以10%的速度在增長，這些污泥不僅占體積大，同時還含有大量的有機物、細菌、病原微生物以及重金屬離子等，如果得不到及時處理，會給水體和大氣帶來二次污染，不但降低了污水處理系統(tǒng)的有效處理能力，而且對生態(tài)環(huán)境和人類活動構(gòu)成了嚴(yán)重的威脅。因此，根據(jù)污泥的性質(zhì)，選用合適的處理工藝和設(shè)備，才能更加經(jīng)濟有效地處理污泥。
1 污泥的種類、性質(zhì)和處理工藝
從污水廠中產(chǎn)生的污泥通常有初沉污泥、活性污泥和化學(xué)污泥等，其中前兩種污泥的有機物含量比較高，初沉污泥的有機物成分為55%～70%，含水率96%～98%；活性污泥的有機成分為99.2%～99.5%，而活性污泥的混合性能和流動性能比初沉污泥好，類似污水狀。工業(yè)廢水中，采用混凝沉淀處理得到的是化學(xué)污泥，其性質(zhì)取決于污水的種類和絮凝劑的種類，氣味比較小，有機成分含量不高，容易濃縮和脫水。污泥在處置前必須進行處理，目的是使污泥減量、穩(wěn)定、無害化以及可以綜合利用等。對污泥處理的工藝通常有如下過程：
生污泥→濃縮→機械脫水→干燥焚燒→處置
或者
生污泥→濃縮→消化→機械脫水→處置
污泥的濃縮、脫水過程都是為了降低污泥中的水分，減小污泥體積，而消化是為了分解污泥中的有機物。干燥和焚燒的作用則是深入去除污泥的粘著水和去除有害成分，處置可以采用填埋、堆肥或者制磚等方法。
初沉污泥含水率為96%～98%，剩余活性污泥的含水率達99%以上。其中，污泥的濃縮過程可以將其含水率降低至95%，體積減小至原來的1/5左右，而脫水過程可以將其含水率降低至70%～80%，體積減小至原來的1/10左右，這樣就給后續(xù)運輸或處置帶來很大的方便。
2 國內(nèi)外污泥濃縮、脫水的現(xiàn)狀
由于污泥的濃縮和脫水階段在整個污泥處理系統(tǒng)中起著至關(guān)重要的作用，一些發(fā)達 在污泥脫水技術(shù)方面也在不斷改進，歐美及日本各國相繼制定了城市污泥處理的綱要，對污泥的處理有了明確的要求和規(guī)定，目前廣泛采用機械污泥脫水的方式對污泥進行處理。隨著近年來科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和進步，以及減少占地面積和基建投資的要求，各國都在相繼開發(fā)研制和使用高效連續(xù)生產(chǎn)、低能耗、低磨損的脫水機種類。污泥濃縮主要是分離污泥中的間隙水，方法通常有：重力濃縮、氣浮濃縮和離心濃縮以及機械濃縮，相比之下，機械濃縮方式占地面積小，運行穩(wěn)定，濃縮效率高，主要有轉(zhuǎn)鼓式濃縮機、帶式濃縮機和臥螺式離心機。而脫水主要是將污泥中的吸附水和毛細水分離出來，通常用機械脫水的方法，如板框壓濾機、離心脫水機和帶式壓濾機等。之后又發(fā)展到綜合性的集濃縮和脫水為一體的設(shè)備，在實際應(yīng)用中體現(xiàn)了它的經(jīng)濟性和高效性。
3 污泥濃縮脫水一體機的工作原理和性能
污泥濃縮脫水一體機將濃縮和脫水功能組合為一體，占地面積小，大大節(jié)省了土建和管道費用，此外，運行靈活，節(jié)省了設(shè)備成本，只需要一臺加藥泵、一臺只要系統(tǒng)、一臺進料泵。污泥濃縮脫水一體機的工作原理是利用重力過濾和帶式壓濾。
重力過濾階段：利用聚合物溶液對污泥絮凝，聚合物溶液在配藥箱制備，利用專用攪拌器快速攪拌聚合物。在一體機的絮凝反應(yīng)罐中，污泥在層流條件下產(chǎn)生絮凝，絮凝后的污泥無紊流地流入旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)筒，在轉(zhuǎn)筒內(nèi)，污泥沿濾布切向連續(xù)滾動。污泥中的水分由于重力作用通過濾布排入集水槽，清澈的濾液作為噴淋水通過噴嘴沖洗濾布。轉(zhuǎn)筒內(nèi)螺旋擋板將污泥軸向輸送通過轉(zhuǎn)筒。在輸送過程中，污泥速度變得越來越高。在轉(zhuǎn)筒的末端，污泥或者由濃污泥泵排走，或者滑入一個斜槽，分布到帶式壓濾機的濾帶上進一步脫水。
帶式壓濾階段：污泥要經(jīng)過以下步驟被脫。首先，污泥繼續(xù)在一個重力粗過濾區(qū)排水，隨后施以輕度壓力，當(dāng)污泥進入由兩條逐漸靠近的濾帶形成的楔形區(qū)，壓力稍微有些增加。在楔形區(qū)，污泥排出大量水，由楔形區(qū)通向中度壓力區(qū)。在此，濾帶繞著兩個大口徑的帶孔轉(zhuǎn)筒運行，然后污泥進入高壓區(qū)，濾帶繞著一組直徑逐漸減小的軋輥運行。在高壓區(qū)，壓力不斷增加，還有增加的反向剪切力作用于污泥。剪切力是由于濾帶在通過軋輥時，不斷改變角速度而產(chǎn)生的。脫水后的泥餅通過螺旋輸送機排走。
濃縮脫水一體機適用于各種污泥的連續(xù)脫水，如原污泥、剩余污泥、消化污泥、好氧穩(wěn)定污泥和各類工業(yè)污泥。
4 污泥濃縮脫水一體機的優(yōu)勢
污泥濃縮脫水一體機是近年來國際上普遍采用的污泥處理 設(shè)備，它具有工藝流程簡單、自動化程度高、運行連續(xù)、控制操作簡便和工作過程可調(diào)節(jié)等一系列優(yōu)點，并且省卻了污泥濃縮池，在一定程度上節(jié)省了建設(shè)資金，正得到越來越廣泛的應(yīng)用。
濃縮脫水一體機與帶式壓濾機相比，具有以下優(yōu)點：
（1）污泥流入轉(zhuǎn)筒避免了對絮凝物的破壞，同時避免由于污泥的流量和干物質(zhì)含量被動造成污泥溢出。
（2）污泥在旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)筒內(nèi)產(chǎn)生絮凝，污泥由于自身重力作用自動形成很高的固體物含量。
（3）轉(zhuǎn)筒的轉(zhuǎn)速不依賴于濾帶速度，可以單獨調(diào)整，因此，可以使用不同性質(zhì)的污泥。
（4）由于預(yù)脫水和壓濾部分裝有不同性能的濾布，因此，被溶解物質(zhì)（如含鈣的污水）的淤積對于脫水帶只有很小的影響，而對于無預(yù)脫水轉(zhuǎn)筒的帶式壓濾機，則會影響整個脫水帶的過濾性能。
（5）轉(zhuǎn)筒不停地旋轉(zhuǎn)運動，每次轉(zhuǎn)動只需要幾秒鐘，從而達到了濾布的自清潔（帶式過濾區(qū)旋轉(zhuǎn)一次需要5～10分鐘）。
（6）通過預(yù)脫水轉(zhuǎn)筒于壓濾部分的帶式過濾區(qū)連接，可產(chǎn)生很高的有效過濾面積。一般帶機的有效過濾面積為6～8.5m2，而一體機為9.5m2。
濃縮脫水一體機與離心脫水機相比，具有以下優(yōu)點：
（1）離心機比一體機消耗絮凝劑的量高出約1/3，能耗為一體機的5倍，如處理能力為80m3/h時，功率高達200kW的轉(zhuǎn)子為易損件，作為精密部件，只能由制造商在工廠更換，因此維修費用很高。
（2）離心機房必須裝備升降機用于設(shè)備的更換和維修，而且機器的噪音大，必須安裝隔音板。
（3）離心機運行時如果不加絮凝劑，固體捕獲率只能達到50%，即有50%的固體物在脫水過程沒有被去除。
5 污泥濃縮脫水一體機的應(yīng)用與發(fā)展
污泥濃縮脫水一體機在國外的使用已經(jīng)非常廣泛，在國內(nèi)，也已經(jīng)有越來越多的污水廠利用一體機，例如昆明 污水處理廠安裝有污泥濃縮脫水一體機，單臺處理能力為50m3/h；淮北污水處理廠安裝有污泥濃縮脫水一體機，單臺處理能力為60m3/h；杭州蕭山污水處理廠、昆明第六污水處理廠、北京清河污水處理廠均安裝有污泥濃縮脫水一體機，單臺處理能力為90m3/h；昆明第三污水處理廠安裝有污泥濃縮脫水一體機，單臺處理能力為120m3/h。能夠?qū)⑦M泥99.5%左右的含水率降低到80%以下。
以杭州蕭山污水廠為例，安裝有兩臺污泥濃縮脫水一體機，單臺處理能力為90m3/h，配有制藥系統(tǒng)，每噸干泥消耗絮凝劑3～5kg干粉，配制成濃度0.1%的藥液通過加藥泵在管道混合器中與污泥充分混合，然后一起進入一體機的反應(yīng)罐中。進泥的含水率、進泥量、絮凝劑的投加量、轉(zhuǎn)鼓的轉(zhuǎn)速、濾布張力、濾布沖洗水的水量水壓等都會影響脫水機的脫水效果。在運行過程中，隨時調(diào)整脫水機的工作狀態(tài)，能夠保證出泥的含水率為80%以下。
6 小結(jié)
綜上所述，污泥濃縮脫水一體機由于其工藝流程簡單、自動化程度高、運行連續(xù)、控制操作簡便和工作過程可調(diào)節(jié)等一系列優(yōu)點，會逐步取代單一類型的脫水機。
