鋼制彈性高壓板框機應用于污泥深度脫水

環(huán)境保護部辦公廳2010年11月26日發(fā)布的《關(guān)于加強城鎮污水處理廠(chǎng)污泥污染防治工作的通知》（環(huán)辦[2010]157號）中規定的“污水處理廠(chǎng)以貯存（即不處理處置）為目的將污泥運出廠(chǎng)界的，必須將污泥脫水至含水率50%以下”，單純靠現有污水處理廠(chǎng)的機械脫水工藝顯然不能滿(mǎn)足含水率的要求。機械脫水是一個(gè)相對節能的方式，但由于污泥中水分相當大部分是吸附水和生物持水，脫水困難，因此發(fā)展污泥化學(xué)調理方法以及各種有助于脫水的高效預處理手段，對實(shí)現污泥深度脫水工藝產(chǎn)業(yè)化非常重要。壓濾過(guò)程作為污泥深度脫水中的一個(gè)重要環(huán)節，壓濾機的選型就顯得尤為重要。近年來(lái)，新型高壓壓濾機的出現有效地提高了壓濾過(guò)程的效率和脫水后污泥的含固率，筆者針對鋼制彈性高壓板框壓濾機的設備構造、工作參數及在污泥高干脫水中的應用進(jìn)行了分析，并與高壓隔膜機加以橫向比較。

1鋼制高壓板框機的工作流程和結構原理

1.1工作流程
鋼制高壓板框機的工作流程如圖1所示。

其具體操作主要分為以下幾步：

（1）保壓。在進(jìn)料之前，有油泵提供油缸壓力作用于壓緊板之上對濾板施加壓力直至壓力穩定在1.0MPa左右停止，這一過(guò)程主要是保證各濾板間隙的密封性。

（2）進(jìn)料。由柱塞泵抽取調理改性后的污泥注入壓濾機的濾板間隙中，進(jìn)料泵的進(jìn)料壓力在1.0~1.5MPa，最大可達2.0MPa，一次進(jìn)料時(shí)間一般在20~40min。在進(jìn)料過(guò)程中，依據進(jìn)料泵的進(jìn)料壓力，擠壓壓濾機腔內污泥，使腔內污泥進(jìn)行第一次脫水，當進(jìn)料柱塞泵緩慢移動(dòng)時(shí)（腔內壓力達到設定壓力時(shí)），說(shuō)明壓濾機腔內污泥已飽和，進(jìn)料結束。

（3）壓榨。進(jìn)料完成后，由液壓油缸提供壓力對腔內污泥進(jìn)行平行施壓，油缸對濾板的腔內污泥擠壓，壓力正常使用一般為2.5~3.5MPa，最大可達5.0MPa，單次壓榨時(shí)間為20~25min，單片濾板壓縮距離20mm，壓縮比50%。

（4）卸餅。在壓榨完成之后，退出油缸，進(jìn)行卸餅操作，卸餅時(shí)間一般在10min左右。

（5）當壓榨完成后，退出油缸時(shí)，如發(fā)現腔內污泥含水率過(guò)高，再重復上述（1）、（2）、（3）過(guò)程，但二次進(jìn)料時(shí)間一般為10~15min。

1.2結構原理
鋼制高壓板框機的結構原理如圖2所示。

由圖2可見(jiàn)，鋼制高壓板框機的濾板上存在很多小孔和通道，這是為了在壓榨過(guò)程中提供水濾出的通道，調理改性后的污泥通過(guò)柱塞泵進(jìn)入濾板腔后，由油缸提供穩定的壓力作用于濾板上，濾板之間的彈性機構在壓力作用下產(chǎn)生壓縮變形，對腔內污泥施加平行穩定、遞增式的壓力，持續的對腔內污泥進(jìn)行壓濾脫水，透過(guò)濾布析出的水經(jīng)過(guò)濾板小孔流出。一般情況下鋼制高壓板框機運行壓力基本維持在2.5~3.0MPa，最大壓力可達5MPa，鋼制高壓板框機采用膠制密封圈，可以在進(jìn)料時(shí)提供良好的密封效果，防止在進(jìn)料時(shí)噴料等意外情況的發(fā)生。

2主要技術(shù)特點(diǎn)
傳統的板框壓濾機壓濾周期長(cháng)、出泥含水率較高，為克服傳統板框壓濾機的這些缺點(diǎn)，基于傳統壓濾機的基礎之上進(jìn)行了重新設計。鋼制高壓板框機具有以下特點(diǎn)：

（1）高壓、遞增式的施壓方式。與傳統的板框機施壓方式不同，鋼制高壓板框機設計采用1.0~5.0MPa高壓、遞增式分段施壓方式，同時(shí)增強了濾板彈性強度、濾布的過(guò)濾性、可二次壓濾等特性使泥水快速分離，實(shí)現快速高干脫水。

（2）可操作性。改善操作過(guò)程實(shí)現自動(dòng)化和可操作性，鋼制高壓板框機在運行過(guò)程實(shí)現微機操作，可根據污泥不同特性進(jìn)行參數的設置和調整，或在壓濾效果不理想時(shí)，可以采取多次進(jìn)料、多次壓榨，保障污泥壓濾效果。

（3）在線(xiàn)監測和記錄。板框機的運行數據實(shí)現在線(xiàn)監控及記錄，同時(shí)可以直接連接到中央控制室，便于污水處理廠(chǎng)的監控和調整。

3工程應用實(shí)例

3.1處理能力
西安某處理廠(chǎng)污泥深度脫水項目，來(lái)泥經(jīng)過(guò)污水處理廠(chǎng)重力濃縮池濃縮，含水率約97%~98%。進(jìn)入脫水車(chē)間后采用機械濃縮+污泥調理+鋼制高壓板框壓濾機組合處理工藝，共設置3臺鋼制高壓板框壓濾機。設計選用單面過(guò)濾面積為50m2（48塊濾板）的鋼制高壓板框壓濾機，該項目已正常運行一年多，項目的月度生產(chǎn)報表如表1所示。

由表1可見(jiàn)，工藝出泥含水率基本可以維持在50%以下，三臺鋼制高壓板框機24h濕污泥處理量119~124t，平均每臺鋼制板框機24h濕污泥處理量為40~41t。從進(jìn)料至卸餅完成，每臺壓濾機運行的平均用時(shí)90~100min、單次出泥質(zhì)量為1.5t左右。

3.2能耗
鋼制高壓板框壓濾機主要配套設備情況如表2所示。

由表2可見(jiàn)，西安污泥深度脫水項目，所采用鋼制高壓板框機及配套設施裝機功率為136kW，因是間歇性使用，取運行系數為0.6，實(shí)際運行功率為112.5kW。按當地電價(jià)0.8元/（kW·h）計算，則可得鋼制板框機的單位用電成本為30元/t。

4鋼制高壓板框機與隔膜壓濾機的橫向對比
目前國內污泥深度脫水技術(shù)大多采用隔膜式壓濾機，雖然其具有過(guò)濾面積大、單次處理量大等優(yōu)點(diǎn)，但也存在壓縮周期長(cháng)、處理效果局限性大等缺點(diǎn)，對鋼制高壓板框機和高壓隔膜壓濾機〔3,4,5,6〕的工程應用及技術(shù)參數等方面進(jìn)行橫向比較，如表3所示。

由表3可見(jiàn)，鋼制高壓板框機相對于高壓隔膜機相比在壓濾周期、脫水污泥含水率、進(jìn)料泵配置、壓濾壓力等多個(gè)方面具有一定優(yōu)勢，更易于工程的應用，可以有效地降低污泥前端處理處置的投資成本和運營(yíng)成本，但同時(shí)鋼制板框機存在單次處理量較低，要達到相同處理量，出泥批次更多，人員工作強度大的缺點(diǎn)。具體參見(jiàn)http://www.sharpedgetext.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。

5結論
通過(guò)對鋼制高壓板框機的結構原理、技術(shù)特點(diǎn)以及在西安第四污水處理廠(chǎng)的高干脫水工程應用分析可以看出：

（1）鋼制高壓板框機采用高壓、遞增式均勻施壓的方式，最大壓力可達5.0MPa，正常運行壓力在2.5~3.5MPa，具有可操作性的優(yōu)點(diǎn)。

（2）配合前端化學(xué)調理經(jīng)過(guò)鋼制高壓板框機壓濾脫水后的污泥含水率可以降低到50%左右，單臺壓濾機（過(guò)濾面積50m2）平均處理量為40~41t/d，鋼制高壓板框機及配套系統用電成本約為30元/t，單臺鋼制高壓板框機單批次出泥質(zhì)量約為1.5t。

（3）通過(guò)與常用的隔膜壓濾機橫向比較可以看出，在處理效果及壓濾周期等方面，鋼制高壓板框機具有一定的優(yōu)勢，但同時(shí)也存在單次處理量較小，人員工作強度大的缺點(diǎn)。鋼制高壓板框機雖然存在一定的缺點(diǎn)，需要不斷改進(jìn)完善，但對于我國目前污泥處理處置產(chǎn)業(yè)化的完善和發(fā)展，以及有效地降低污泥前端處置的成本具有一定意義。