CN101696077B - 一种城市污泥高效筛分脱水方法 - Google Patents

Abstract

一种城市污泥高效筛分脱水方法，将城市污水处理厂的污泥送入自同步平动椭圆振动筛中进行脱水筛分，再经过化学药剂浓缩与液态调质、箱式压滤组合技术的方法，对城市污泥进行高效脱水。本发明可在自动检测污泥浓度之后，计算加药量并自动加药实现了自动加药，压滤脱水工艺能适应现代化污水处理厂要求，通过PLC系统控制就可以实现系统全自动运行方式，其进料、滤板的移动、分段压滤、正反吹风、滤布冲洗、卸料等操作全部可通过PLC远端控制来完成，减轻了工人劳动强度。由于低压过滤、高压挤压的分段压滤技术的成功采用，工作效率提高至传统板框压滤机的2-3倍，污泥脱水后。通过本发明筛分脱水后的城市污泥泥饼含水率降低至60％以下。

Description

一种城市污泥高效筛分脱水方法

技术领域

本发明涉及污染物处理的技术领域，特别是一种主要适用于对城市污水处理厂的污泥进行快速处理的方法。

背景技术

污泥中的水有四种形态：表面吸附水、间隙水、毛细结合水和内部结合水。目前国内外污泥处理技术的基本原理是按照污泥中各种水形态的不同性状采用不同的工艺方法进行脱水。

在污水处理厂的运行中，为了清除较大杂物，诸如木块、树枝、杂草等物质，达到保护水泵及其它机械设备，维持运行、减轻后续工艺的处理负荷的目的，一般都设有格栅和格栅除污机。飘浮杂物易冲过栅条进入后续构筑物，对潜水泵有较大影响，即使增加多道细格栅，依然无法有效的清除池中漂浮物形成的浮渣，加大了后续清除浮渣的劳动量；再有从格栅机本身的工作原理来看，易卡死，链条脱开、折断，水下动链轮转动部件使用寿命短等问题，实践证明已不能有效满足除污需要。另外，现有的初沉池由于沙粒的沉淀速度快，容易淤积后板结，难于清理。

污水处理厂对于剩余污泥的处理一般采用污泥重力浓缩加机械脱水的方法。常采用的污泥重力浓缩法主要去除污泥中的间隙水。分离毛细结合水需要较高的机械作用力和能量，如真空过滤、压力过滤、离心分离和挤压可主要脱除表面吸附水和毛细结合水。污泥机械脱水的种类很多，按脱水原理可分为真空过滤脱水、压滤脱水和离心脱水三大类，这几种脱水设备都已有几十年的使用历史，但具体使用情况存在很大差别。

含水率大于98％时，降低一个点的含水率，污泥的体积会减少到原来的十分之一，而含水率为75％的污泥如果进一步降低含水率的难度很大，成为污泥处理的一大瓶颈。重力浓缩本质上是一种沉淀工艺，属于压缩沉淀。采用传统重力浓缩脱水工艺，浓缩过程一般通过设置单独的庞大污泥浓缩池、浓缩污泥贮槽来完成。由于污泥含水率比较高，比重与水接近，泥水分离过程缓慢，浓缩时间长达12h以上，对整个污水处理厂的除磷效果产生不良影响，在此期间污泥容易腐败发臭。浓缩效果不太理想，污泥含水率一般降低到97％左右，容易出现污泥上浮现象，污泥易流失。

真空过滤脱水系将污泥置于多孔性过滤介质上，在介质另一侧造成真空，将污泥中的水分强行“吸入”，使之与污泥分离，从而实现脱水。常用的设备有各种形式的真空转鼓过滤脱水机。二十世纪六七十年代建设的处理厂，大多采用真空过滤脱水机，但由于其泥饼含水率较高、噪声大、占地也大，而其构造及性能本身又无较大的改进，二十世纪80年代以来，已很少采用。

压滤脱水是将污泥置于过滤介质上，在污泥一侧对污泥施加压力，强行使水分通过介质，使之与污泥分离，从而实现脱水，常用的设备有各种形式的带式压滤脱水机和板框压滤机。

带式压滤脱水机能把污泥层中的毛细水挤压出来。由于带式压滤脱水机进入国内较早，已有相当数量的厂家可以生产这种设备。目前国内新建的处理厂，绝大部分都采用带式压滤脱水机。带式压滤脱水机受污泥负荷波动的影响小，还具有出泥含水率较低且工作稳定、能耗少、管理控制相对简单、对运转人员的素质要求不高等特点。带式压滤脱水机的缺点是占地面积大，絮凝剂投加量大，容易出现堵塞的现象，配套设备除加药和进出料输送机外，还需冲洗泵，空压机，污泥调理器等等，整机密封性差，高压清洗水雾和臭味污染环境，如管理不好会造成泥浆四溢。进泥的含水率一般为96～97％，脱水污泥含水率约为80％。

离心脱水是通过水分与污泥颗粒的离心力之差使之相互分离从而实现脱水，常用的设备有各种形式的离心脱水机。离心脱水是近几年使用率逐步上升的污泥机械脱水方法，现在普遍采用的是卧螺式离心机。离心脱水机占用空间小，安装调试简单，配套设备仅有加药和进出料输送机，整机全密封操作，车间环境好。但离心脱水机具有噪音大、能耗高、处理能力低等缺点，同时，离心脱水机受污泥负荷的波动影响较大，必须结合絮凝剂加药量的随动调整，对运行人员的素质要求较高，运行成本高。更重要的是污泥脱水后的含水率偏高，脱水后滤饼的含水率为70～80％，不能满足后期污泥处理处置的要求。

板框式压滤机是通过板框的挤压，使污泥内的水通过滤布排出，达到脱水目的。一般板框式压滤机与其他类型脱水机相比，泥饼含水率最低，可达百分之六十五，如果从减少污泥堆置占地因素考虑，板框式压滤机应该是首选方案。板框压滤脱水机泥饼含水率最低，因而一直在采用。但与其他型式脱水机相比，板框式压滤机为间断运行，效率低，且操作麻烦，维护量很大，所以使用并不普遍，仅在要求出泥含水率很低的情况下使用。因为该种脱水机具有出泥含水率较低且稳定、能耗少、管理控制不复杂等特点。

发明内容

本发明针对现有城市污泥处理方法中格栅拦污效率低、构建物建造面积大、传统污泥浓缩脱水效率低且含水率高、机械脱水效率低且泥饼含水率高、含水率高而不能满足后期污泥处置的要求等缺陷，提供了一种高效处理城市污泥的方法。

本发明的目的是这样实现的：一种城市污泥高效筛分脱水方法，将城市污水处理厂的污泥送入自同步平动椭圆振动筛中进行脱水筛分，筛分得到的粗颗粒直接运走，透筛的污水和细颗粒调配至对污水进行生物化学处理的生物池；在生化处理工艺等二级处理过程中排放的含水率一般为99.2％以上的剩余污泥由泵送至集泥池；

在集泥池内加入有机絮凝剂，进行有机质浓缩，采用边进泥边排水的运行方式，并通过机械搅拌混合促使污泥颗粒迅速聚沉，彻底脱除污泥间隙水和表面吸附水，底部污泥浓缩至含水率90％～93％，上清液溢流至污水处理系统，污泥再泵送进入储泥池；

向储泥池中的污泥加入无机助滤剂进行污泥无机调质脱水，并通过机械搅拌混合改善污泥的可压缩性，均匀搅拌后的污泥通过泵注入厢式压滤机中进行压滤脱水，压滤水流至污水处理系统，压滤得到泥饼完成城市污泥筛分脱水过程。

絮凝剂采用阳离子聚丙烯酰胺，加入量为16～20mL/L。

所加入的无机助滤剂为三氯化铁和石灰，三氯化铁的投加量为4.5mL/L，石灰为10.5kg/L。

厢式压滤机采用注入压力大于1.2MP的高压厢式压滤机。

有机絮凝剂无机助滤剂加入时自动检测污泥浓度之后，计算加药量并自动加药，实现污泥调质的自动化控制与管理。

厢式压滤机工作过程由PLC控制。

本发明提供的城市污泥高效筛分脱水方法，使用被称为第四种运动轨迹的平动椭圆振动筛分方式达到对原污水的高效进、出渣及脱水的要求。

平动椭圆振动筛为双轴不等质径积(矩)自同步平动椭圆惯性振动筛，它应用平动椭圆振动理论，将其设计成兼有圆振筛和直线筛两者优点的新型振动筛。其轨迹是在筛箱的进口处、中点和出口处均为大小相等、椭圆长轴方向一致、旋转方向相同的椭圆，整个筛箱处于平动状态。其处理量比圆振筛和直线筛大30％。输砂排屑速度大20％。筛分效果好，在克服“筛堵”、“筛糊”和“马蹄效应”现象等方面，平动椭圆振动筛比直线振动筛要更为有效。

通过油田油基泥浆的早期测试表明，平动椭圆筛排出的固体比直线筛的干燥度高5-10％。有两个原因使平动椭圆筛产生的筛分岩屑比直线筛更干燥：一，固体颗粒沿筛网表面滚动时，接触到更多的面积因此增强了筛网的筛分能力。二，在同样的运输角和振幅条件下，平动椭圆筛上每单位长度的滞留时间比直线筛长。同直线筛瞬时的方向变化相比，平动椭圆筛的运动轨迹是连续运动，因此对给定的“G”值，产生的破坏力要小。

采用自同步平动椭圆振动筛替代现有污泥脱水处理的预处理工艺设备。可达到如下效果：

(1)对污水厂提升泵站中的浮渣和沙粒进行振动脱水筛分，解决传统格栅拦污效率低、残渣量大的固有缺陷，替代传统格栅和初沉设备。

(2)解决后续污泥处理负荷过大及易磨损的问题，比如可缩小生物池、储泥池等相关构建物的建造面积；排污泵的流量可减少，可选择小流量的泵即可达到要求，节省污水处理厂的运行成本。

(3)可以替代原有的旋流沉砂初沉设备，如砂水分离器、砂石提升泵、鼓风机等，振动分离的颗粒可以直接装车运走。

(4)通过振动筛分可大量去除进入生物池不必要的无机颗粒和大的有机颗粒，并保留原污水中的活性污泥进入生物池，这样比原有工艺产生的污泥量大量减少，降低污泥处理的添加化学药剂成本、脱水设备的购置及运行成本。

本发明中采用的污泥调质技术具有以下特点：

(1)用有机絮凝剂溶液与污泥充分搅拌混合，可脱除污泥表面吸附水和间隙水，再在浓缩污泥中加入无机助滤剂，在其解凝作用和破坏细胞组织、骨架作用下，便于压滤脱水时去除毛细结合水和部分细胞水。

(2)采用自动检测加药装置。可以在自动检测污泥浓度之后，计算加药量并自动加药，实现污泥调质的自动化控制与管理。向不同浓度的污泥中加入合适的药剂量。在污泥进入集泥池时，设备自动取样并加入药剂，当污泥发生絮凝反应时，记录取样量及药剂加入量，通过自动控制系统实时控制药剂的加入量。

对于污泥浓缩脱水而言，将污泥的有机絮凝浓缩作为第一级调质工艺，可在短时间内将含水率降至93％左右，将无机助滤调质作为第二级调质工艺与压滤脱水结合，可将含水率降至60％。

本发明中采用的压滤脱水流程的特点：

(1)作为对传统的压滤机的改进，使用一种高效厢式压滤机，通过对传统的压滤机的改进，在现有高压箱式压滤机的设计中采用多端进浆、分段压滤、正反向吹风、快速卸料装置、高压水冲洗装置和隔膜压榨等增效新结构，解决传统压滤机工效低下的缺陷。使之同时具备滤饼快速脱水且便于清洗的功能。

(2)全部压滤流程均采用PLC自动控制。通过压力自动检测进行低压过滤和高压挤压的分段压滤流程切换，通过工作状态判断并执行进浆、保压，压榨、吹气、卸料、清洗等全自动流程。并可根据实际情况对各项参数进行人为方便快速的调整。

本发明中压滤脱水工艺能适应现代化污水处理厂要求，如通过PLC系统控制就可以实现系统全自动运行方式，其进料、滤板的移动、分段压滤、正反吹风、滤布冲洗、卸料等操作全部可通过PLC远端控制来完成，大大减轻了工人劳动强度。由于低压过滤、高压挤压的分段压滤技术的成功采用，工作效率提高至传统板框压滤机的2-3倍，污泥脱水后泥饼含水率降低至60％以下。

附图说明

图1是本发明的工程流程图。

具体实施方式

自同步平动椭圆振动筛采用申请人的自有专利技术ZL 200720083802.9大筛面叠层网多电机混列自同步新型振动筛、ZL 200720083803.3长跨度偏心激振自同步新型振动筛，通过采用振动筛分原理、化学药剂浓缩与液态调质、箱式压滤组合技术的方法，对城市污泥进行高效脱水。

工艺步骤：

原污水1经振动筛脱水筛分2后，粗颗粒筛出3并可直接运走；透筛的污水和细颗粒调配至生物池4，生物池污泥5和其它池的剩余污泥6泵送至集泥池7；在集泥池7内进行污泥有机质浓缩8，主要是有机絮凝剂加入9，有机絮凝剂无机助滤剂加入时自动检测污泥浓度之后，计算加药量并自动加药，实现污泥调质的自动化控制与管理。

采用边进泥边排水的运行方式，并通过机械搅拌混合促使污泥颗粒迅速聚沉，彻底脱除污泥间隙水和表面吸附水，底部污泥可浓缩至含水率93％左右，上清液10溢流至污水处理系统；污泥再泵送进入储泥池，进行污泥无机调质脱水11，主要是无机助滤剂加入12，并通过机械搅拌混合改善污泥的可压缩性，均匀搅拌后的污泥通过泵注入厢式压滤机中进行压滤脱水13，压滤水14流至污水处理系统(或收集做他用)，压滤泥饼堆放15待后置处理。压滤泥饼的含水率不大于60％。

絮凝剂采用阳离子聚丙烯酰胺，加入量为16～20mL/L。所加入的无机助滤剂为三氯化铁和石灰，三氯化铁的投加量为4.5mL/L，石灰为10.5kg/L。厢式压滤机采用注入压力大于1.2MP的高压厢式压滤机，工作过程由PLC控制。厢式压滤机具有多端进浆、分段压滤、正反向吹风、快速卸料装置、高压水冲洗装置和隔膜压榨等增效新结构，使之同时具备滤饼快速脱水且便于清洗的功能；

有机絮凝剂无机助滤剂加入时自动检测污泥浓度之后，计算加药量并自动加药，实现污泥调质的自动化控制与管理。

Claims (6)

1.一种城市污泥高效筛分脱水方法，其特征在于：

将城市污水处理厂的污泥送入自同步平动椭圆振动筛中进行脱水筛分，筛分得到的粗颗粒直接运走，透筛的污水和细颗粒调配至对污水进行生物化学处理的生物池；在生化处理工艺二级处理过程中排放的含水率一般为99.2％以上的剩余污泥由泵送至集泥池；

在集泥池内加入有机絮凝剂，进行有机质浓缩，采用边进泥边排水的运行方式，并通过机械搅拌混合促使污泥颗粒迅速聚沉，彻底脱除污泥间隙水和表面吸附水，底部污泥浓缩至含水率90％～93％，上清液溢流至污水处理系统，污泥再泵送进入储泥池；

向储泥池中的污泥加入无机助滤剂进行污泥无机调质脱水，并通过机械搅拌混合改善污泥的可压缩性，均匀搅拌后的污泥通过泵注入厢式压滤机中进行压滤脱水，压滤水流至污水处理系统，压滤得到泥饼完成城市污泥筛分脱水过程。

2.根据权利要求1所述的城市污泥高效筛分脱水方法，其特征在于：絮凝剂采用阳离子聚丙烯酰胺，加入量为16～20mL/L。

3.根据权利要求1所述的城市污泥高效筛分脱水方法，其特征在于：所加入的无机助滤剂为三氯化铁和石灰，三氯化铁的投加量为4.5mL/L，石灰为10.5kg/L。

4.根据权利要求1所述的城市污泥高效筛分脱水方法，其特征在于：厢式压滤机采用注入压力大于1.2MP的高压厢式压滤机。

5.根据权利要求1所述的城市污泥高效筛分脱水方法，其特征在于：有机絮凝剂无机助滤剂加入时自动检测污泥浓度之后，计算加药量并自动加药，实现污泥调质的自动化控制与管理。

6.根据权利要求1或4所述的城市污泥高效筛分脱水方法，其特征在于：厢式压滤机工作过程由PLC控制。

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