隔膜式板框压滤机对剩余污泥脱水处理.pdf

中国科技期刊数据库 工业 A 收稿日期：2023 年 12 月 26 日 作者简介：徐咸斌（1979），男，汉族，兴化人，大学，中级职称，研究方向为机械设备。-56-隔膜式板框压滤机对剩余污泥脱水处理 徐咸斌 杭州兴源环保设备有限公司，浙江 杭州 311110 摘要：摘要：随着社会各界环保意识的增强，隔膜板框式压滤机越来越受到污水处理行业的重视。该隔膜式板框压滤机既能自动连续运行，又能间歇运行，能控制加压过滤，推力大，压滤脱水率高，节约药物用量。因此，采用隔膜板框式压滤机对剩余污泥进行深度脱水有着十分明显的优势。为了进一步探讨隔膜式板框压滤机的应用措施，本文首先简单阐述隔膜式板框压滤机装置的构成和工作原理，然后以黄家湖污水处理厂工程为例，重点对该装置的安装技术要点进行探讨。关键词：关键词：隔膜式板框压滤机；污泥脱水；安装技术 中图分类号：中图分类号：X703 0 引言 随着人口数量的迅速增加，水环境质量面临严峻考验。目前，我国城市污水处理设施仍以手工操作为主，不仅劳动强度大、效率低，而且因大量使用化学药剂造成二次污染。近年来，为应对这种挑战，城市污水处理设施建设规模不断扩大。在处理这些废水的同时，污泥也成为环境的新污染源。如不及时处理，可能造成二次污染。因此，深度脱水是城市污水处理领域的一个重要课题。本项目在分析国内外已有污泥处理方法及工艺特点的基础上，针对城市污水处理厂原有工艺存在的问题，提出利用隔膜压滤机提高污泥浓缩效率，降低运行费用的设想。经研究发现，在添加聚丙烯酰胺、充分搅拌、调质后，污泥可经隔膜压滤机深度脱水，可获得含水率在 60%以下的污泥滤饼，达到污泥减量、无害化处置的目的。同时，由于膜材料及设备性能上的改进，使得隔膜压滤工艺适用于各种污水处理厂的污泥深度脱水过程。隔膜压滤机技术成熟，水分含量低，能耗低，具有明显的优越性。1 隔膜式板框压滤机概述 1.1 结构组成 隔膜板框压滤机主要由机座、支承结构体、机架、进料口入口、滤板与滤布、水洗架、隔膜板、液压系统、电气控制柜等组成。1.2 工作原理 污泥从进料口进入压滤机，用压力泵将高压水注入压滤机隔膜板，形成隔膜张力对污泥进行挤压，达到脱水的目的。在整个工序中，过滤是一道重要的工序。滤布滤过滤水后，残留在滤布上的固体颗粒又与滤布分离，形成高含固率的污泥。1.3 关键参数 在污泥脱水处理中，进料过程中产生的污泥量至少要占设定值的 85%以上，并且决不应低于规定的最小值。正常情况下，加压压力不能超过 1 兆帕。压滤机需压紧，保证其具有一定的密闭性，保证一定时间内无气体泄漏，滤液可及时排出。进料完毕后，需向隔膜板内加高压水，使隔膜充分膨胀，以保证隔膜有足够的张力，进一步挤压压板间的污泥而完成脱水。该装置运行关键参数如下：（1）进泥含水率。在进料调理罐内要进行脱水的污泥含水量必须严格控制，一般含水率为 9598%。一般情况下，当污泥准确进入隔膜板框压滤机后，初始含水率应控制在一个比较低的范围。如果高含水量的污泥被掺入进料口，就会增加污泥处理的复杂度，并且可能导致在指定的时间内不能完成进料。另外，如果给料不顺畅，也会使螺杆泵的流量增大，从而使泵整体的功耗增加，电能消耗增加，硬件设备的能耗增加。原则上，从进料口排出的污泥含水率应低于 98%。（2）固体污泥量。隔膜板框压滤机每次处理污泥量都能保持在预先确定的范围内。一次投料达到饱和后，为保证连续稳定生产，还需要二、三次投加。由于其机械结构的特点，决定了污泥必须在过滤腔中完成过滤、挤出等工序。目前市场上应用较多的压滤机是按照面积为 500 平方米的处理规模设计的，其内部中国科技期刊数据库 工业 A-57-滤腔容积为 10 m3。在一次投料时，可获得的最大固体污泥量应大于设计值的 85%，且不得低于最小值，当然，最大值为 100%。由于膜片是一种特殊的板式结构，因此在使用中必须保证衬板与膜片之间存在一定的压差。基于隔膜板框压滤机的工作机理，在进料结束后，污泥需向隔膜板中注入高压水，使隔膜充分膨胀，从而使隔膜具有足够的张力，并在压板间的污泥进入后完成脱水。如果隔板间污泥含量超过设计限值，当空间不合理增大时，高压注水量将增加，可能造成隔膜破裂，大量高压水漏出，最终流入滤液排放管，增加环境污染的风险。（3）压榨压力。膜片为柔性结构，在工作过程中必须承受一定的载荷，在此过程中会产生大量的能量损失。隔膜板框压滤机所用的隔膜板一般由“TPE 弹性体，无碱玻璃纤维，增强聚丙烯”组成，具有耐高温高压的特点。因此，生产时必须保证一定的压紧力，才能满足工艺要求。在启动压紧过程中，若压强达不到规范要求，则隔膜板膜片不能有效扩张，反之，则会影响整个设备的深脱水效果。在实际生产中，压力常常超过规范规定的 1MPa。2 隔膜式板框压滤机处理污泥深度脱水的典型工程应用 黄家湖污水处理厂三期扩建工程建设规模 20104m3/d 及尾水箱涵。根据相关规划及污水量预测，至2030 年黄家湖污水处理厂总处理规模为 60104m3/d。黄家湖污水处理厂三期扩建工程污泥处理工艺，采用重力浓缩、污泥调理、板框压滤脱水工艺，处理后泥饼含水率 60%(不大于)。2.1 基础验收 在正式安装设备之前，工作人员需要验收设备基础情况，只有基础强度合格、坐标位置和标高符合设计标准才能安装设备。在基础验收阶段，施工人员要复测预埋地脚螺栓、预留孔洞坐标、标高等参数。第一，土建基础交付后，业主、监理、施工单位共同参加基础验收。第二，按照设计标准规范和国家标准钢筋混凝土工程施工及验收规范对设备基础位置、几何尺寸、强度性能等情况进行验收，确保能够和安装设备要求相符合。第三，及时彻底清理干净设备基础表面和地脚螺栓上的泥土、油污、积水等，保护好预埋地脚螺栓的螺纹和螺母，凿平垫铁部位表面。第四，设备就位前，施工人员需要结合设计图纸、测量控制网、现场条件做好基准线中心标板和基准点位置的检查确认，做好布置图的绘制，并且提前将中心标板、基准点标记好，牢固固定并且保护好中心标板和基准点。首先，按照两点连接成一条直线的方法确定设备安装的基准线，将两个中心基准点确定。其次，根据设备基础做好设备安装基准中心点的确定，并且保证两个中心点之间有着足够大的空间，但是避免出现偏差过大的情况。最后，基准中心点确定后，安装人员结合基准中心点进行放线，通常采用划墨线、以点带线的方式进行放线。2.2 地脚螺栓安装 第一，按照不超过 1/100 的标准控制地脚螺栓的垂直度。第二，按照大于 15mm 的标准控制地脚螺栓和孔壁的间距。第三，地脚螺栓最底端不能和孔底触碰。第四，清理干净地脚螺栓上的油脂和污垢，用油脂适当处理螺纹部分。第五，确保螺母和垫圈、垫圈和设备底座有着良好的接触。将螺母拧紧后的螺栓应当露出一部分，按照螺栓直径 1/3-2/3 的范围控制露出长度。第六，浇筑后的混凝土强度达到设计要求 75%以上后将地脚螺栓拧紧。第七，施工人员可以用普通扳手、风动或电动扳手拧紧对紧固力没有过高要求的地脚螺栓，采用定扭矩法或液压拉伸紧固法拧紧对紧固力有较高要求的地脚螺栓。2.3 垫铁安装 通常采用平垫铁和斜垫铁安装机械设备，在设备底座和基础之间放置垫铁，确保垫铁可以将设备荷载传递给基础。具体安装中，第一，使用单块斜垫铁垫在不受主要负荷的部位，下面要用平垫铁。第二，使用成对的斜垫铁找平并焊接牢固，用于承担主要负荷。第三，使用平垫铁承担主要负荷较强连续振动的部位。第四，通常设置不超过三块的垫铁，尽可能将垫铁使用量减少。在平垫铁应用中可以在下面放置最厚的垫铁，在中间放置最薄的垫铁，确保牢固焊接各个垫铁。第五，整齐平稳地安装每组垫铁，确保良好接触后压紧每块垫铁组，并通过 0.25Kg 手锤逐组轻击，检查安装牢固性。第六，找平后，垫铁应比底座外缘稍露出10-30mm，斜垫铁露出部分长度大约为 10-50mm。第七，找平金属结构上的设备后，牢固焊接垫铁和金属结构，但是注意避免焊接带孔垫铁。第八，按照 500-1000mm中国科技期刊数据库 工业 A-58-的范围控制每个地脚螺栓附近的垫铁间距。2.4 设备基础灌浆 第一，灌浆前清理干净设备基础部分。该工程中采用细碎石混凝土进行灌浆，灌注后还要振捣密实，并按照安装精度进行地脚螺栓和设备的安装调整。第二，用膨胀水泥灌注灌浆层和设备底座面接触部位。第三，灌浆层厚度应当在 25mm 以上，施工中避免油污、水分等掺入其中降低灌注质量。第四，灌浆前要做好外模板的安装，并且按照不小于 60mm 的标准控制外模板和设备底座底面外缘的距离。第五，采用压降法灌注垫铁和设备底座底面之间的缝隙。2.5 板框压滤机散件进场现场组装流程（1）设备调试通用技术要求 工作人员提前做好安装记录的查询，复验之前问题的整改情况，确保所有设备安装调试都能够满足工程要求。比如应对电气系统、电机性能进行检验；编制调试运转方案；对施工所用物资设备进行检查，确保物资供应充足，并准备安全防护措施；按照先辅机后主机、先空载后带负荷、先单机后联动的顺序进行试运转；试运转前不能拆除或者隔断不参与运转的系统和附件；通过手工盘动设备转动部位，对润滑情况进行检查，先开启设备冷却系统；采用点动方式首次启动设备。在试运转阶段，技术人员需要检验测量设备的振动、温度、噪声等各个方面的情况。2.6 设备安装 第一，按照设计要求安装压滤机设备各个单元，按照不超过10mm 的标准控制平面位置偏差，按照不超过20mm 的标准控制标高偏差。第二，按照不超过1/1000mm 的标准控制设备水平允许偏差。第三，确保紧密安装管路、阀门，避免出现渗漏的情况。2.7 检验与调试 第一，安装后总承包商协助污泥处理厂调试检验污泥处理设备，检验技术要求以及各项指标的允许差值。第二，满负荷运转 2h 并对压滤机振动、噪音等情况进行检验。第三，做好药剂用量、固相回收率、污泥含水率等方面的检测和调整。3 污泥脱水处理技术 污泥进料螺杆泵负责将污泥引入隔膜压滤装置中，充填整个滤室。当过滤压力达到 12pa 后，设备将停止过滤。然后，变频压榨水泵同时向隔膜压滤机的所有隔膜板的两层弹性薄膜注入膨胀液（水作为介质），这两层有弹性的薄膜在变频泵逐步提高水压的基础上将膨胀，从而给滤板施加压力。当压强逐渐增大时，可穿透滤布的液体将被滤掉，从而达到二次脱水的目的，降低了滤饼的含水量。自动控制中心作为整个系统的中枢，负责保证系统的稳定运行。该中心由控制柜，人机交互接口，可编程控制器，变频器，各种元件，开关和程序软件组成。实现了污泥脱水各环节的自动化控制与管理。该装置支持“手动”与“自动”两种操作模式，具有远程监控与运行功能。该设备采用先进的控制技术，采用变频调速技术，对压力，流量，液位，浓度等相关数据进行检测和自动控制，以提高脱水效率。隔膜压滤机在自动运行时，所有指令及操作步骤均按预先设定的设计参数进行。具体污泥处理过程如下：第一，把旋钮开关调至自动状态，按“启动”键，液压泵站启动加压压板，当压力到达设定的压力值时，自动停机。第二，启动液压站后，3 秒钟内自动开启气动送气阀。当进给阀完全开启时，用于污泥输送的螺杆泵开始工作，污泥被送往压滤机作过滤处理。压力达到规定值后，压滤机进入保压状态。第三，保压结束后，进入加压模式，这时按压气动阀启动，将介质水注入挤压系统以执行鼓膜挤压操作，当达到预定按压参数时，气动阀将自动关闭。第四，启动排气气动阀，使滤板内的介质水能够排出。第五，压滤机挤压完成后，进入出料阶段，板式小车将滤板一个接一个地拉开，然后进行自动卸泥作业。卸完泥饼后，拉板车返回原位，进入下一循环。4 结束语 采用隔膜板框压滤机可以实现设备的自动化作业，大大降低了工人的劳动强度，提高了生产效率。针对不同的污泥特点，工作人员对其进行特殊处理，使其深度脱水效率大大提高。降低污泥含水量可以减少污泥滤饼体积，从而降低污泥后续处置费用。中国科技期刊数据库 工业 A-59-参考文献 1李艳春.不同污泥脱水处理工艺案例分析J.环境保护与循环经济,2017,37(11):35-38.2刘俊杰,李春江,黄富铭.用于处理 PVC 行业污泥的污泥离心机与隔膜式板框压滤机的比较J.聚氯乙烯,2016,44(10):37-39.3黎海云.隔膜式板框压滤机在污泥处理系统的应用J.造纸科学与技术,2014,33(6):138-139.4许金泉,程文,耿震.隔膜式板框压滤机在污泥深度脱水中的应用J.给水排水,2013,49(3):87-90.5赵宏,张砺彦.厢式板框压滤机在污混脱水中的应用J.给水排水,2007(7):96-98.