市政污泥深度脱水-超高压压榨技术应用 陈峻华 广东省金凯地过滤设备有限公司，广东 佛山 528000

 

市政污泥深度脱水-超高压压榨技术应用

陈峻华

广东省金凯地过滤设备有限公司，广东 佛山 528000

 

  摘要：针对市政污泥的脱水减量处理，可根据污泥特性，通过调质后使用超高压压榨力的压滤机，实现深度脱水，减量最大化，降低后续处置成本，提升污泥可资源化利用价值。

 

关键词：超高压压榨；板框压滤机；钢制滤板；反吹卸料；无人值守

 

一、 概述

   截至2019年6月底，全国设市城市累计建成污水处理厂5500多座，污水处理能力达2.1亿立方米/日，年产生含水量80%的污泥5000多万吨（不含工业污泥4000多万吨）。“水十条”规定，地级及以上城市污泥无害化处理处置率应于2020年底前达到90%以上。而根据调研结果显示，我国污水处理厂所产生的污泥，有70%没有得到妥善处理，污泥随意堆放及所造成的污染与再污染问题已经凸显出来，并且引起了社会的关注。

为解决污泥处理问题，国家先在“水十条”中提出会对污泥处理领域进行相当程度的倾斜。后在环保“十三五”规划也提出，大力推进污泥稳定化、无害化和资源化处理处置，地级及以上城市污泥无害化处理处置率达到90%，京津冀区域达到95%。国家层面政策法规的加码，无疑大大驱动了污泥处理处置的资源化与无害化进程，相关的处理技术与设备也得到快速发展。

 

二、 污泥脱水工艺简述

现在市政污泥的脱水工艺一般为：浓缩-均质-调质-机械脱水。这是一个水份不断降低的一个过程，但每个环节不是独立的，而是相关的，添加的药剂或物料的状态都会对下一个环节产生影响，所以，为了达到最终处置，需要通过不断的实验和实践，调整每个工艺环节的参数，以最终处置为目的，才能得到最优化的系统配置。

脱水工艺流程图

 

n 浓缩：

每个地方的水质不一样，污水厂的污水处理工艺也不尽相同，最终产生的污泥成分差别较大。含水率一般从98%-99.8%。对于后续机械脱水来说，含水率过高，影响机械脱水效率，所以需采用浓缩工艺降低含水率。一般来说可以采用重力浓缩池或机械浓缩的方法，常用的机械浓缩包括带式浓缩机、离心浓缩机和叠螺浓缩机。可将含水率降至95%以下。

n 均质：

由于污水厂排泥是个间歇的过程，需通过储泥池存储污泥。同时性质和含水率稳定的污泥，对于后续污泥脱水系统的稳定性有很大影响，所以储泥池也起到了均质的作用。

n 调质：

浓缩后污泥先经化学调质，使污泥中的吸附水和部分结合水释放出来，其作用是使污泥颗粒改变物化性质，破坏污泥的胶体结构，减少其与水的亲和力，从而改善其脱水性能。其途径有二：第一是脱稳、凝聚，脱稳依靠在污泥中加入无机盐、离子型有机聚合物等混凝剂，使颗粒表面性质改变并凝聚起来，即混凝；第二是改善污泥颗粒间的结构，降低污泥的可压缩性，减少过滤阻力和过滤介质（滤布）堵塞，这类药剂属助凝剂或助滤剂。

 

n 机械脱水：

机械脱水实现固液分离，常用的机械脱水有：板框压滤机、带式压滤机、离心机、叠螺机。其中板框压滤机，相比带式压滤机、离心机、叠螺机等，它有压榨力更高，污泥含水率更低的优点。

但机械脱水受压榨力和产能限制，污泥脱水后的含水率依然偏高，导致后续烘干成本增加，采用烘干技术脱水的运行成本往往需要200-300元/吨水，而采用机械脱水的运行成本只需10-20元/吨水。成本相差巨大。所以，如何在机械脱水阶段对污泥进行最大的减量，是影响污泥处理成本的关键。

 

 

我们知道，一般的板框压滤机由滤板、滤布、机架组成，通过压紧油缸将多块滤板封闭成多个密闭滤室，污泥通过高压泵泵入滤室中，由滤布截留大颗粒污泥，排出滤液，完成压滤过程。在厢式隔膜压滤机中，在压滤完成后，还增加了隔膜滤板鼓胀，改变滤室容积二实现二次压榨这一功能，可使滤饼含水率更低。现在的隔膜压滤机的二次压榨力一般最高做到25kg，滤板材质一般为PP和PE。但存在塑料隔膜滤板成本高，易损坏，寿命短等问题。

从上面可以看出，脱水原理主要是依靠压力将物料中的水从滤布形成的密闭滤室中挤出，同时将物料细小颗粒截留。所以对于同一种污泥，技术的关键点在于过滤压力、污泥比阻、滤布截留能力和透水性。

l 污泥比阻的改善主要通过污泥的预处理工艺对污泥进行调质，增大污泥颗粒，使其比阻降低，污泥中的水份易于滤出；

l 滤布可根据污泥种类进行适配；

l 过滤压力则是压滤机行业一直想突破的瓶颈，随着技术发展，过滤压力一直在提升。但受滤板材料和密封结构影响，压力无法进一步提高。

n 最终处置 

市政污泥直接填埋的方式已经逐渐禁止，现在最终处置路线一般有两种：堆肥和焚烧，这两种方式，特别是焚烧对污泥含水率这一指标有严格要求。是影响污泥能否资源化利用的关键指标。因为含水率对堆肥的效率和焚烧的热值有很大的影响，所以机械脱水的目标必然是在经济可行的条件下尽量降低污泥含水率。

三、 超高压压榨技术介绍

佛山市金凯地过滤设备有限公司，通过十余年的研发和改进。发明了超高压压榨机产品，达到了2-3倍于市场上同类产品，最高可到10Mpa的压榨压力，实现污泥的深度脱水。同时创造性采用气体反吹，对滤饼进行吹脱卸料的同时，对滤布进行反清洗，解决了行业上滤布过滤性能持续下降的这一难题。下面，我们详细介绍一下这款产品的结构、技术特点和应用情况。

1. 设备结构

超高压压榨机主要由机架、钢制滤框、钢制滤板、滤布、液压闭合系统、液压弹性挤压系统、自动拉板装置、自动接液翻板装置、自动卸饼清洗系统、中心吹泥系统、智能控制系统等组成，结构上与普通板框压滤机的主要区别在于钢制滤板及可弹性变形结构和滤布安装密封方式及可反吹膨胀结构。

 

自动工作流程：

从上面可以看出，其结构组成和工作流程和厢式隔膜压滤机类似，主要区别在于压榨方式和滤布反吹结构。

2. 技术特点

l 超高压榨力

实现超高压榨力要从三方面着手，一是提高动力源的压力；二是提高滤板耐压极限；三是要确保密闭滤室的密封结构能承受高压而不泄露。

压榨机构

1) 一般压滤机过滤压力主要由高压泵提供，而二次压榨的压力由压缩空气或高压水泵提供，二次压榨时通过高压水将隔膜板鼓起来实现压榨。

此设备通过全新设计的滤板结构，直接用主油缸压榨滤板，通过滤板上的弹簧活塞结构，改变滤室容积，实现压榨功能。

这样设计的好处在于：

ü 减少了辅助增压设备的投入和相关的运行维护费用；

ü 压榨力由油缸提供，可以选择油缸的大小来改变最高压榨力的大小；

ü 隔膜滤板二次压榨时受材料特性影响，升压时间较长，采用油缸压榨弹簧滤板这一结构，可缩短一半以上的压榨时间，缩短了压滤周期，提升产能。

 

 

l 高刚性组合弹簧滤板

区别一般压滤机采用PP或PE材质的滤板，此设备采用钢制组合滤板，滤板的高刚性可承受超高压力不不会变形破坏，同时芯板和框板组成的活塞结构，在油缸的压榨下可压缩滤腔，达到二次压榨效果。可调整弹簧间隙，增大滤室空间，从而实现更大的压缩比。

 

l 多层支撑过滤结构

由于压力的升高，滤布承受的压力也成倍增加，所以需要设计相应的结构，保证滤布的过滤性能和使用寿命问题。此设备设计了三层的过滤结构：不锈钢网导流层-树脂缓冲层-滤布过滤层，在保持高压状态下的透水性同时保护了滤布不会压破。

l 自动反吹卸料/清洗

一般压滤机卸料时，如果物料粘性大，往往需要人工辅助，导致整个压滤过程无法做到全自动化。此设备采用反吹卸料的方式，解决了这个问题，压缩空气从滤布反面吹出，使滤布鼓起，将滤饼吹离滤布，实现自动卸泥功能。同时滤布的扩张使滤孔扩大，滤孔中堵塞的物料也一同吹离滤布，所以每次卸泥的同时也是一个反清洗滤布的过程。

这样设计的好处在于：

ü 实现无人值守，节省用人成本；

ü 不用增加清洗设备投入；

ü 和用高压水正面清洗对比，清洗更彻底，节省了清洗水，解决了清洗导致的二次污染问题和环境问题；

ü 

节省了清洗时间，通过每次清洗，保证了滤布的过滤性能不衰减，提高生产效率。

 

l 安全耐用

由于压力升高，所以设备的结构、材质、密封等均需满足高压的安全要求，

ü 滤板机架采用高强度钢，使用多道防腐工艺，可承受超高压力；

ü 专利设计，耐磨耐高压耐高温密封条软密封、凹凸沟槽硬密封，确保不爆浆；

ü 滤布通过压条固定于滤板上，不走位不变形，解决滤布皱褶错位发生的泄漏问题；

ü 

系统滤液流出设计采用暗流方式，直接对接污水处理厂排污管 , 解决滤液的二次污染问题，保障现场人员的健康安全。

 

四、 超高压压榨的应用

1. 由超高压压榨带来的质变

物料的状态从流态到塑态再到固体，主要和物料的含水量有关，通过压榨力的提高，自由水和间隙水的减少，物料颗粒间的粘结结合力随着减弱，通过破碎机破碎后，物料就变成了颗粒状或粉状，而不会成为団状。这就和我们通常看到的可流动性或可塑的脱水污泥完全不同，物料达到了半固体的状态。可通过破碎机破碎成小颗粒状，不会成团，小颗粒与空气接触面积增大后，利于内部水的增发，可进一步降低物料水份。最直观的结果就是物料体积变小了，密度变大，承载力提高，固含量增加了。

 

 

2. 

应用场景

压滤现场	脱水泥饼

脱水污泥通过超高压压榨产生的这种质变，使体积减量最大化，后置处置的成本大大降低。例如市政污泥，采用超高压设备工艺进行改造后，

 

 

这种技术同时适用于市政污泥、各种工业污泥、油泥、煤泥、河道污泥和需要深度脱水的各种物料，通过改变物料的状态，最大限度降低物料含水率，可降低运输成本、填埋成本、存储成本、烘干成本、投资成本、运行成本，同时提升物料的热值等自身价值，提高其可资源化利用价值，带来可观的经济效益和良好的社会效益。满足国家污泥“无害化、减量化、资源化”的处置方针，促进社会的可持续性发展。