CN113698066B - 一种板框压滤机压滤工艺 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种板框压滤机压滤工艺，通过调整进料工艺，形成由低压大流量平滑过渡到高压低流量的进料特性；在初始阶段，由低压大流量进料迅速形成泥饼层，通过泥饼层的过滤对进料的固体颗粒物高效截留；随着泥饼密实度提高、过滤阻力增加，自动过渡到高压低流量阶段；进料完成后，进一步进行压榨。上述工艺，可显著降低压滤液的固体悬浮浓度，降低泥饼含水率，提高进料污泥含固率，减少压滤时间，提高滤布的使用寿命，降低压滤成本。
Description
技术领域
本发明属于压滤机压滤技术领域，具体为一种板框压滤机压滤工艺。
背景技术
板框压滤机是污泥处理中的重要设备，其通过板框间的腔体空间承载污泥，借助滤布的过滤作用实现污泥压榨脱水过程，其中污泥的进料通常采用螺杆泵或隔膜泵进行驱动，将污泥从料仓输送至板框压滤机中部的进料通道内，并从进料通道向板框间隙填充，随着板框间隙内污泥填充量的增加，进料压力随之增加，脱水阻力逐渐增大，当进料压力达到阈值后即停止进料，进而通过压榨隔膜进行压榨脱水。现有技术中，对于进料泵的选择以及进料工序、压榨工艺的研究较少，压榨脱水后泥饼含水率仍较高，通常在65％以上，而且，通过压滤排出滤液悬浮物含量较多，不符合排放要求，仍需要进一步处理才能达到滤液再利用要求。
现有压滤工艺中，专利CN112274982 A，其经过多道工序不断降低含水量，最后利用板框式压滤机进行一步的降低滤饼的含水量，实现使得滤饼的含水量最终低于百分之六十，在压滤过程中，在压滤初期用低压大流量污泥泵，随着滤饼厚度増加、阻力增大，压滤速度下降此时应用高压低流量污泥泵。该专利中虽然对进料过程进行改进，但其使用两种泵进行进料，成本较高，工艺控制难度大，进料过程复杂，而且并没有对具体的进料过程进行细分，最终的泥饼含水率仍在60％左右，进料含水率要求较高。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种板框压滤机压滤工艺。
一种板框压滤机压滤工艺，包括以下步骤：
S1、大流量初始进料，采用高压活塞泵进行进料驱动，进料压力和流量根据进料状态自行调节，在10-20min内，进料压力由0升至1.5MPa，进料量达总进料量的70％-80％，污泥快速充满板框储泥腔室，形成高含固泥饼层，污泥首先经过泥饼层过滤，再通过滤布出液；
S2、高压低流量进料，经15-25min，进料压力由1.5MPa升至2.0Mpa，保持2.0MPa压力进料30-40min，进料量达总进料量的20％-30％；
S3、进料停止，同时锁定板框；
S4、压榨液压系统启动，最高压力达2.5MPa，持续1-2h；
S5、压滤过程结束，启动空气反吹装置，反吹空气压力不小于0.8MPa；
S6、打开板框，泥饼自动脱落；
其中，进料为含固率18％-22％的城镇污水生化处理的剩余污泥，压滤后的泥饼含水率为38％-45％。
进一步地，污泥进入冷却罐前进行预处理，预处理包括混合进料、热碱反应和物料冷却；
进一步地，物料冷却步骤中，冷却罐即储料罐，冷却罐为夹套式，泵入流动冷水作为冷却源，出水通过冷却塔降温，循环使用；
进一步地，冷却罐内保留30％的已冷却物料，物料冷却温度为60℃以下，冷却罐内设置搅拌器；
进一步地，冷却罐顶部接负压系统，将冷却罐中的气体进行冷凝，负压系统包括真空泵、缓冲罐和冷却塔，冷凝液回流到冷却罐中。
进一步地，混合进料包括石灰溶解液制备和同步混合进料，石灰溶解液制备为：石灰干粉加水搅拌溶解，形成饱和的石灰液，石灰干粉用量为污泥量的2.5％-4.5％；同步混合进料为：污泥和石灰液按比例同步进料，进料方式为，开启石灰液输送泵和污泥输送泵，经管道静态混合器，输送至反应釜。
进一步地，热碱反应具体为：使用高速旋转的机械力直接作用于活性污泥和石灰的混合物，同时污泥和石灰的混合物在高速旋转力的作用下形成水力旋流，高速旋转的机械力和水力旋流双重作用，破坏活性污泥的细胞壁，在此过程中，活性污泥和石灰进行热碱反应，反应时间为40-60min，反应温度为110-130℃。
进一步地，热碱反应中采用冷热料交换方式进料，在反应容器内预留容器容积10％-20％的热泥，热泥温度为110-130℃。
本发明与现有技术相比，通过调整进料工艺，形成由低压大流量平滑过渡到高压低流量的进料特性；在初始阶段，由低压大流量进料迅速形成泥饼层，通过泥饼层的过滤对进料的固体颗粒物高效截留；随着泥饼密实度提高、过滤阻力增加，自动过渡到高压低流量阶段；进料完成后，进一步进行压榨。进料和压榨时间均减少30％，进料污泥的含固率可提高至18-22％，与现有技术相比提高了约一倍，经压滤后得到的泥饼含水率低至38.5-45％，挥发性有机质(VSS)含量低于28％，压滤液清澈、蛋白质丰富，其中悬浮固体浓度(SS)为30mg/L，与现有技术中常规压滤液中悬浮固体浓度相比，本申请中得到的压滤液悬浮固体浓度显著降低，重金属含量显著降低。获得的压滤液安全性符合各类农业农用标准，可提高农作物的抗生物及非生物胁迫能力，提高植物营养吸收能力，在种植过程中杜绝使用农药、肥料使用量下降30％，保证农业生产安全。此外，泥饼截留过滤作用效果显著，可提高滤布的使用寿命，降低压滤成本。
附图说明
图1为本申请压滤机压滤工艺的装置结构图
图2为进料压力与进料曲线图
图3为冷却后的污泥
图4为压滤后形成的泥饼
图5为压滤液
附图标记：
1、板框压滤机，2、储料罐，2-1、冷却塔，2-2、循环水箱，2-3、循环泵，3、高压活塞泵，4、空气反吹装置，4-1、反吹储气罐，4-2、螺杆空压机，4-3、仪表储气罐，4-4、冷干机，5-负压系统，5-1、缓冲罐，5-2、冷凝器，5-3、真空泵。
具体实施方式
实施例
如图1所示，板框压滤机1由高压活塞泵3驱动供料并与空气反吹装置4连接，进料压力和流量根据进料状态自行调节，高压活塞泵3与储料罐2连接，板框压滤工艺为：
S1、大流量初始进料，采用高压活塞泵进行进料驱动，进料压力和流量根据进料状态自行调节，在20min内，进料压力由0升至1.5MPa，进料量达总进料量的70％-80％，污泥快速充满板框储泥腔室，形成高含固泥饼层，污泥首先经过泥饼层过滤，再通过滤布出液；随着持续进料，泥饼层逐步致密，形成大阻力高截留的过滤体系，固液分离效果越加提升，在进料过程中污泥进行初步压滤。
S2、高压低流量进料，20min内，进料压力由1.5MPa升至2.0Mpa，保持2.0MPa压力进料30-40min，进料量达总进料量的20％-30％；进料压力与进料曲线如图2所示。
S3、进料停止，同时锁定板框；
S4、压榨液压系统启动，最高压力达2.5MPa，持续1-2h；
S5、压滤过程结束，启动空气反吹装置，反吹空气压力不小于0.8MPa；
S6、打开板框，泥饼自动脱落；将泥饼进行输送、粉粹和储存。
其中，进料为含固率18％-22％的城镇污水生化处理的剩余污泥，压滤后的泥饼含水率为38％-45％。
本实施例中压滤后形成的泥饼如图4所示，由图4可明显看出，泥饼出现明显的分层，中间泥饼层为高压低流量进料阶段形成的泥饼层，两侧为大流量初始进料阶段形成的泥饼过滤层，以大阻力泥饼过滤机理替代传统的滤布过滤，提高固体颗粒截留效率达99.9％，大幅提升滤液质量，最大程度减少滤液悬浮固体浓度，减少液体的无机物和重金属含量，同时确保泥饼含水率降低到45％以下，有机质(VSS)含量不超过28％。压滤液如图5所示，压滤液清澈透明，蛋白质丰富。采用本实施例中的压滤工艺获得的压滤液中，悬浮固体浓度(SS)为30mg/L，现有技术中常规压滤液中悬浮固体浓度为226mg/L，通过本申请中的压滤工艺，使得压滤液中的悬浮固体浓度大幅降低，效果显著，同时，压滤液中的重金属含量显著降低。
在一个可选的实施例中，如图1所示，反吹装置4包括反吹储气罐4-1、螺杆空压机4-2、仪表储气罐4-3以及冷干机4-4。
在一个可选的实施例中，如图1所示，板框压滤机1通过管道与储料罐2连接，步骤S1中的压滤液可回流至储料罐2再利用，目的为：在大流量低压力进料初始阶段，泥饼过滤层快速形成，但致密度不足，会产生少量截留过滤不彻底的初液，其悬浮固体浓度稍高，可能不符合要求而废弃排放，故将该阶段产生的压滤液回流至储料罐2中，一方面可以利用此时压滤液的低温对储料罐2内的污泥进行冷却，另一方面可以进一步降低最终压滤液的悬浮固体浓度，可避免产生高浓度污水，降低污水处理的需求。
在一个可选的实施例中，污泥进入储料罐2前进行预处理，预处理包括混合进料、热碱反应和物料冷却；
物料冷却步骤中，如图1所示，储料罐2为冷却罐，冷却罐为夹套式，泵入流动冷水作为冷却源，清水进入循环水箱2-2，通过循环泵2-3将水进行循环，出水通过冷却塔2-1降温，循环使用；热碱反应后的污泥导入冷却罐后温度从110℃降低到60℃以下，此时污泥的流动性大幅提升，含固率可提高至20％，冷却后的污泥如图3所示，在含固率高达20％的情况下，污泥仍保持较高的流动性，这为污泥压滤效率的提高、泥饼含水率的降低提供了良好基础条件，使高含固率污泥进行高效率压滤成为可能。
在一个可选的实施例中，冷却罐内保留30％的已冷却污泥，污泥冷却温度为60℃以下，冷却罐内设置搅拌器，将冷热污泥混合，加速降低污泥温度；
在一个可选的实施例中，如图1所示，冷却罐顶部接负压系统5，将冷却罐中的气体进行冷凝，负压系统5包括真空泵5-3、缓冲罐5-1和冷却塔5-2；气体进入冷却塔5-2进行冷凝，冷凝液回流到冷却罐中。
在一个可选的实施例中，混合进料包括石灰溶解液制备和同步混合进料，石灰溶解液制备为：石灰干粉加水搅拌溶解，形成饱和的石灰液，石灰干粉用量为污泥量的2.5％-4.5％；同步混合进料为：污泥和石灰液按比例同步进料，进料方式为，开启石灰液输送泵和污泥输送泵，经管道静态混合器，输送至反应釜。
在一个可选的实施例中，热碱反应具体为：使用高速旋转的机械力直接作用于活性污泥和石灰的混合物，同时污泥和石灰的混合物在高速旋转力的作用下形成水力旋流，高速旋转的机械力和水力旋流双重作用，破坏活性污泥的细胞壁，在此过程中，活性污泥和石灰进行热碱反应得到热浆，反应时间为40-60min，反应温度为110-130℃。
在一个可选的实施例中，热碱反应中采用冷热料交换方式进料，在反应容器内预留容器容积10％-20％的热泥，热泥温度为110-130℃。
上述预处理中混合进料、热碱反应采用的装置以及使用方法具体可依据公开号为CN111547975A，发明名称为“高速机械旋流分离活性污泥生物质的方法”的发明专利。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
Claims (4)
1.一种板框压滤机压滤工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1、大流量初始进料，采用高压活塞泵进行进料驱动，进料压力和流量根据进料状态自行调节，在0-20min内，进料压力由0MPa升至1.5MPa，进料量达总进料量的70％-80％，其中，进料初始压力为0.5MPa，初始进料量为71L，10min时进料压力为1.0MPa，进料量为53L，20min时进料压力为1.5MPa，进料量为26L，污泥快速充满板框储泥腔室，形成高含固泥饼层，污泥首先经过泥饼层过滤，再通过滤布出液；
S2、高压低流量进料，经15-25min，进料压力由1.5MPa逐步升至2.0Mpa，保持2.0MPa压力进料3-40min，进料量达总进料量的20％-30％，其中，30min时，进料压力为1.8MPa，进料量为17L，40min时，进料压力为2.0MPa，进料量为13L，50min时进料压力为2.0MPa，进料量为10L，60min时进料压力为2.0MPa，进料量为8L，70min时进料压力为2.0MPa，进料量为5L；
S3、进料停止，同时锁定板框；
S4、压榨液压系统启动，最高压力达2.8MPa，持续1-2h；
S5、压滤过程结束，启动空气反吹装置，反吹空气压力不小于0.8MPa；
S6、打开板框，泥饼自动脱落；
其中，进料为含固率18％-22％的城镇污水生化处理的剩余污泥，压滤后的泥饼含水率为38％-45％；污泥进入冷却罐前进行预处理，预处理包括混合进料、热碱反应和物料冷却；冷却罐内保留30％的已冷却物料，物料冷却温度为60℃以下，冷却罐内设置搅拌器；热碱反应具体为：使用高速旋转的机械力直接作用于活性污泥和石灰的混合物，同时污泥和石灰的混合物在高速旋转力的作用下形成水力旋流，高速旋转的机械力和水力旋流双重作用，破坏活性污泥的细胞壁，在此过程中，活性污泥和石灰进行热碱反应，反应时间为40-60min，反应温度为110-130℃；热碱反应中采用冷热料交换方式进料，在反应容器内预留容器容积10％-20％的热泥，热泥温度为110-130℃；在初始阶段，由低压大流量进料迅速形成泥饼层，通过泥饼层的过滤对进料的固体颗粒物高效截留；随着泥饼密实度提高、过滤阻力增加，自动过渡到高压低流量阶段；进料和压榨时间均减少30％，挥发性有机质(VSS)含量低于28％，压滤液清澈、蛋白质丰富，其中悬浮固体浓度(SS)为30mg/L。
2.根据权利要求1中所述的板框压滤机压滤工艺，其特征在于：物料冷却步骤中，储料罐采用冷却罐，冷却罐为夹套式，泵入流动冷水作为冷却源，出水通过冷却塔降温，循环使用。
3.根据权利要求2中所述的板框压滤机压滤工艺，其特征在于：冷却罐顶部接负压系统，将冷却罐中的气体进行冷凝，负压系统包括真空泵、缓冲罐和冷却塔，冷凝液回流到冷却罐中。
4.根据权利要求2中所述的板框压滤机压滤工艺，其特征在于：混合进料包括石灰溶解液制备和同步混合进料，石灰溶解液制备为：石灰干粉加水搅拌溶解，形成饱和的石灰液，石灰干粉用量为污泥量的2.5％-4.5％；同步混合进料为：污泥和石灰液按比例同步进料，进料方式为，开启石灰液输送泵和污泥输送泵，经管道静态混合器，输送至反应釜。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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