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污泥脱水工艺比较分析

污泥脱水工艺比较分析

发布日期:2021-01-05 作者: 点击:

城市污水处理厂的污泥经浓缩处理后,一般含水率在(95~97)%左右。脱离出污泥中的空隙水,这部分水约占污泥中总含量的(15~25)%。但体积仍很大,外运或处置仍很困难。浓缩污泥、消化污泥经脱水后,含水率可达(75~80)%,将污泥中的吸附水和毛细水分离出来,体积降至浓缩前的1/10,脱水前的1/5左右。可见,经脱水后污泥体积大为缩小,不但减轻了对环境的二次污染,也为污泥的运输、处置和综合利用创造了较为有利的条件。

污泥机械脱水主要有带式压滤脱水机、板框式压滤机、离心脱水机、叠螺式脱水机和螺压脱水机等。常用在对初沉污泥、剩余污泥和消化污泥的脱水处理。

一 、带式脱水机

带式压滤脱水机的工作原理及构造:该机是由上下两条张紧的滤带夹带着污泥层,从一连串按规律排列的辊压筒中呈S形经过,靠滤带本身的张力形成对污泥层的压榨力和剪切力,把污泥层中的毛细水挤压出来,获得含固量较高的泥饼,从而实现污泥脱水。带式压滤脱水机是连续运转的固液分离设备,它由机架、动力传系统、进泥系统、加药系统、水冲洗系统和启动纠偏系统组成。污泥经絮凝、重力(低真空)脱水、低压脱水和高压脱水后,形成含水率小于80 %的泥饼,泥饼随滤布运行到卸料辊时落下。

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图1 带式压滤脱水机示意图

1、特点及适用范围

1)靠滤布的张力和压力使污泥脱水,无需真空或加压设备,动力消耗小,可连续生产;

2)化学调质预处理,使污泥和絮凝剂充分混合絮凝,决定脱水效果的好坏;经过带式浓缩脱水,含固率可以增至20%。

3)维修较方便且费用低,噪音较低。絮凝剂药剂消耗小、品质要求相对低;

4)具备很强的可调性,其进泥量、滤布速度、滤布张力、加药量均可进行有效调节。

2、基本技术参数

1)滤带宽度:(500~3500)mm;

2)处理能力:(100~800)kg干泥/ m2·h ;

3)滤带速度:(0.5~5)m/mim;

4)滤带的使用寿命应大于3000h;

3、正常运行的标准

1)絮凝剂投加量(3~5)‰(纯药量/干泥量);

2)控制脱水后污泥含水率(70~80)%;

3)污泥固体回收率应大于80%;

4)脱水机实际处理能力应达到设计处理能力的75%以上;

5)滤带偏离中心线两边在(10~15)mm,最大偏移不能超过40mm;

6)泥饼厚度大于5mm,不粘滤布。

4、运行管理及操作要点

1)根据泥质和脱水效果的要求,反复调整带速、张力、和加药量等参数,以确定投泥量和进泥固体负荷;

2)开机前、后应对设备设施及辅助系统进行充分检查,至少冲洗5min以上;

3)控制进泥含水率波动尽量小,一般为(95~97)%;

4)絮凝剂调制时间应大于30min,在干燥环境中存放,根据投加比例来配置絮凝剂浓度,浓度不宜超过3‰,尽量当天配置当天使用,如溶液呈现乳白色,说明溶液变质已失效,应停止使用;

5)通过调节进泥泵转速、频率,闸门开启度等来控制进泥量,开机过程中每小时至少巡视一次,视脱水系统效果及时调节控制进泥量和絮凝剂投加量;

6)絮凝剂的选择取决于与设备结构类型和运转工况的匹配,只有三者得到最佳的运转组合,才能实现最低絮凝剂消耗情况下,最佳的处理效果和最高的处理效率,定期进行污泥比阻试验,进行经济技术分析后选择絮凝剂;

7)做好脱水机的维护保养工作,保持设备设施整洁;对絮凝剂投加系统应经常清理,防止药液堵塞;注意防滑,同时应将撒落在池边、地面的药剂清理干净;

8)脱水机冲洗水压力宜超过0.4MPa;

9)脱水机气动压力宜超过0.5MPa;

10)脱水机液压压力宜超过0.6MPa;

11)泥药混合器的频率应设置合理,应保持泥药混合均匀,絮体结实,颗粒大,泥水分离界面明显;

12)开机过程中应注意滤带是否跑偏,视情况手动或自动启动纠偏系统;

13)注意观察滤带的损坏情况,并及时更换新滤带;

14)脱水机房内的恶臭气体必须进行处理,除腐蚀设备外,严重影响操作人员身体健康;

15)每班测量及记录:进泥量及含水率、泥饼的产量及含固率、滤液的流量及水质、(SS、BOD5、TN、TP)、絮凝剂投加量、冲洗水水量等;

16)各气阀、各气缸、管道通畅,联结处不得漏气,工作可靠不漏气;滤布张紧度适中,滤布张力阀、控制导向阀、复位导向阀启动正常,运行时,上、下滤布能自动调偏;

17)脱水机运行中不得有异音和局部高温情况;

18)各轴辊运转正常,轴承润滑充分;

19)搅拌器无级变速灵敏、可靠、叶片无变形;

20)冲洗水管路、喷嘴通畅,水要成为雾状,水管连结处不得漏水,滤布冲洗干净;

21)刮板紧贴滤布。

5、常见问题及对策

常见问题

现象

原因分析

对策

气路和气动元件的故障

滤带跑偏得不到有效控制

(1)纠偏装置失灵

(2)两侧换向阀安装位置不对

(3)辊筒轴线不平行

(1)检查纠偏装置是否正常

(2)调整安装位置

(3)调整辊筒轴线平行度

脱水泥饼效果差,固体回收率低

(1)滤带两侧跑泥

(2)泥饼厚度较薄,含水率高

(3)脱水机滤液浑浊

(1)进泥量太大

(2)污泥含水率太高

(3)带速慢

(4)契形区调整不当

(5)絮凝剂投加比例不当

(6)污泥管路堵塞

(7)投泥泵故障

(1)减小进泥量

(2)调整污泥浓缩池(机)运行工况

(3)提高带速

(4)重新调整上下滤布压力

(5)调整絮凝剂投药比例,重新做污泥比阻试验选择絮凝剂

(6)清通管道

(7)查修投泥泵

滤带经常跑偏

内、外网滤带偏移

(1)进泥不均匀

(2)辊筒局部损坏或者过度损坏

(3)纠偏装置失灵

(4)空压机故障压力不足

(1)调整进泥口

(2)检查辊筒或者更换

(3)检查纠偏装置

(4)检查维修空压机

滤带打褶

滤带起褶

(1)滤带张紧不当

(2)辊筒轴线不平行

(3)辊筒表面腐蚀不平

(1)重新调整滤带压力

(2)调整辊筒轴线

(3)橡胶修补辊筒

 

滤布堵塞严重

 

滤带有泥,冲洗不干净

(1)冲洗水泵压力过低

(2)喷嘴堵塞

(3)加药过量,黏度增加

(4)污泥含砂量太高

(1)检查管路及水泵压力

(2)清理冲洗管道和喷嘴

(3)降低絮凝剂投加量

(4)提高污水厂除砂效果

(5)彻底酸洗清洗滤带

絮凝作用效果不良

混合器泥药混合效果差,絮凝体小,泥水分离不清

(1)絮凝剂投加太多或太少

(2)稀释水供给比例不正确

(3)混合搅拌器故障或管道混合器堵塞

(1)检查和调整絮凝剂的供给比例

(2)检查和调整供应比例或者调整搅拌箱搅拌桨转速

(3)检修混合搅拌器和清理管道混合器

泥饼剥离效果差

滤饼粘附滤带上

(1)进泥量小,滤饼厚度太薄

(2)絮凝剂投加量大

(3)刮板磨损

(4)滤带没有清洗干净

(1)见絮凝剂作用不良处理对策

(2)更换刮板

(3)详见滤布堵塞严重处理对策

(4)调整进泥量和絮凝剂投加量

滤带打滑

滤带打滑

(1)进泥超负荷

(2)滤带张力小

(3)辊压筒坏

(1)降低负荷

(2)适当增加张力

(3)修复或更换辊压筒

 

二、板框脱水机

 板框脱水机由带有滤液通路的滤板和滤框组成,每组滤板和滤框中间夹有滤布,用可动端把滤板和滤框压紧,使滤板和滤框之间构成一个压滤室,污泥从料液进口流入,水通过滤板从滤液排出口流出,滤饼将挤压堆积在框架滤布上,滤板和滤框松开后,泥饼就很容易从滤框内剥落下来或用铲子从滤布上铲掉。

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图2 板框脱水机示意图

1、特点及适用范围

1)板框脱水机适用于较小污泥处理量的各种性质污泥;

2)脱水泥饼含水率低,滤液清晰,固体回收率高;

3)机构造相对简单,维修维护方便;

4)可以实现连续自动运行,运行操作趋于方便;

5)滤布要求较高,易堵塞,冲洗水需要使用高压水泵

2、 基本技术参数

1)处理能力:(1.5~4)kg干泥/ m2.h

2)主机电机功率:(2.2~11)KW

3)过滤面积:(6~500)m2

4)过滤压力:≤0.6MPa

5)滤室容积:(90~1200)L

6)最大滤饼厚度:(20~30)mm

3、正常运行的标准

1)絮凝剂投加量(3~5)‰(纯药量/干泥量);

2)控制脱水后污泥含水率(35~60)%;

3)污泥固体回收率应大于90%。

4、运行管理及操作要点

1)开机前、后应对设备设施及辅助系统进行充分检查,检查滤布有无破损,至少冲洗5min以上,卸饼后清洗板框及滤布时,应保证孔道畅通。

2)控制进泥含水率波动尽量小,一般为(92~97)%。

3)进料时,一般进料压力不得大于0.45 MPa,进料所形成滤饼的厚度或者容积不得超过规定规定值,进料采用先自流后加压的方法。

4)压干滤饼的承载压力不宜超过0.5 MPa。安装压滤布必须平整,不许折叠,以防压紧时损坏板框及泄漏。

5)絮凝剂调制时间应大于30分钟,在干燥环境中存放,根据投加比例来配置絮凝剂浓度,浓度不宜超过3‰,尽量当天配置当天使用。如溶液呈现乳白色,说明溶液变质已失效,应停止使用。

6)通过调节进泥泵转速、频率,闸门开启度等来控制进泥量,开机过程中每小时至少巡视一次,视脱水系统效果及时调节控制进泥量和絮凝剂投加。

7)絮凝剂的选择取决于与设备结构类型和运转工况的匹配,只有三者得到最佳的运转组合,才能实现最低絮凝剂消耗情况下,最佳的处理效果和最高的处理效率,定期进行污泥比阻试验,进行经济技术分析后选择絮凝剂。

8)做好脱水机的润滑保养工作,保持设备设施整洁,对溶药系统应经常清洗,防止药液堵塞,注意防滑,同时应将撒落在池边、地面的药剂清理干净。

9)脱水机冲洗水压力宜超过0.4MPa。

10)泥药混合器的频率应设置合理,应保持泥药混合均匀,絮体结实,颗粒大,泥水分离界面明显。

11)加强板框压滤脱水机房室内通风,增大换气次数,降低恶臭气体对设备的腐蚀,应对恶臭气体进行密闭收集和处理。

5、常见问题及对策

常见问题

现象

原因分析

对策

1)单个滤室漏液

单个滤室漏液

(1)滤板/框封面或滤布有损坏

(2)密封面存在污垢

(3)滤布在密封面有皱折

(4)滤布孔偏歪

(5)部分新滤布

(6)进料压力超值

(7)压滤机压紧力大

(1)更换滤布或滤板

(2)消除密封面污垢

(3)平整滤布

(4)调整滤布孔位

(5)使用数次后会正常

(6)调整进料压力(一般在0.4MPa)

(7)调整压紧压力

2)滤板、滤框变形

 

滤板、滤框变形

 

(1)进料管道堵塞、过滤压差大

(2)温度超值

(3)压紧力太大

(4)进料时间长,滤室内充盈量过多

(5)密封面存有污垢

(1)检查滤布进料孔是否错位

(2)降低温值(一般在100℃)

(3)减小压紧力

(4)缩短进料时间

(5)清理密封面污垢

3)头尾板漏液

头尾板漏液

(1)头尾板固定螺钉塑封处有裂缝

(2)进出液衬管破裂或焊接处有裂缝

(1)重做塑料焊接

(2)更换进出液衬管或重新焊接

 

三、离心脱水机

离心机是继板框压滤机和带式压滤机之后,又一代新型先进的污泥脱水设备。离心式污泥脱水机主要由转鼓、螺旋、差速系统、液位挡板、驱动系统及控制系统等组成。

离心式污泥脱水机是利用固液两相的密度差,在离心力的作用下,加快固相颗粒的沉降速度来实现固液分离的。离心脱水中脱水的推动力是离心力,推动的对象是固相,离心力的大小可控制,比重力大几百倍甚至几万倍,因此脱水的效果也比浓缩好。

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图3 离心脱水机示意图

1、特点及适用范围

1)离心机结构紧凑,附属设备少,占地小;

2)进泥含水率适应范围大,单机处理能力大,泥饼含水率低且相对稳定;

3)可全自动连续运行,日常维护简单,运行管理方便;

4)在密闭状态下运行,不产生恶臭,卫生环境好,但噪音较大;

5)冲洗水量小,但能耗大;

6)污泥中含有砂砾,则易磨损设备。

2、基本技术参数

1)转鼓直径:(200~520)mm;

2)处理能力:(6~50 )m3/h

3)转鼓转速:(1600~4000)r/mim

4)差转速:(5~50)r/mim

5)分离因数:一般在500~3500

6)主机电机功率:(5.5~110)KW

3、正常运行的标准

1)絮凝剂投加量(2~5)‰(纯药量/干泥量);

2)脱水后污泥含水率(65~75)%;

3)污泥固体回收率应大于90%;

4)脱水机实际处理能力应达到设计处理能力的75%以上。

4、运行管理及操作要点

1)根据泥质和泥量发生的变化,为保证脱水效果,应及时调整离心机的工作状态,包括:转速、转速差、液环层百度、絮凝剂投加量和进泥量;

2)运行中经常检查和观测的项目有油箱的油位,轴承的油数量、冷却水及油的温度、设备的震动情况、电流读数等,如有异常,立即停车检查;

3)离心机正常停车时,先停止絮凝剂投加、进泥,继而注入冲洗水或一些溶剂,继续运行10min以后,再停车,并在转轴停转后再停止冲洗水的注入,并关闭润滑油系统和冷却系统。当离心机再次启动时,应确保机内冲刷干净。

4)离心机进泥中,污泥切割机应同时运行,一般不允许大于0.5cm的浮渣进入,也不允许65目以上的砂粒进入,因此应加强前级预处理系统对渣砂的去除;

5)开机过程中每小时至少巡视一次,污泥浓度发生变化要及时调整絮凝剂流量和差速度;污泥流量加大或污泥浓度增加,絮凝剂流量跟踪增加,差速度相应加大;污泥流量下降或污泥浓度降低,絮凝剂流量跟踪降低,差速度相应减少;

6)离心机的处理能力控制在适当的范围内,结合污泥流量、絮凝剂流量和差数度进行调节,避免由于负荷突然增加造成设备过载使系统频繁波动和影响处理效果,同时又能够实现较大的设备处理效率;

7)离心机脱水效果受温度影响很大。北方地区冬季泥饼含固量一般比夏季低(2~3)%,因此冬季应注意 增加污泥投药量。

8)泥饼含水率要结合扭矩数据来确定最佳差速度数值范围,原则上在不造成离心机堵塞和满足处理能力情况下尽量使用较低差数度来实现更好的处理效果和节省絮凝剂消耗。

5、常见问题及对策

常见问题

现象

原因分析

对策

1)固体回收率低

分离液浑浊,排放废水污泥浓度高

(1)进泥量太大

(2)转速差太大

(3)含固体量超负荷

(4)转鼓转速太低

(5)机械磨损严重,机器老化

(6)液环层厚度薄

(1)降低进泥泵频率,减少进泥量

(2)调整频率,降低转速差

(3)调节储泥池进泥,降低进泥含水率;

(4)调增转鼓电机频率,检修变频器或电机

(5)维修更换部件

2)泥饼含水率高

 

出泥成流态,不呈固态

(1)进泥量太大

(2)加药量少或太大

(3)转鼓转速太低

(4)转速差太大

(1)降低进泥泵频率,减少进泥量

(2)选择合适絮凝剂,调整加药量

(3)调增转鼓电机频率,检修变频器或电机

(4)调整差速器频率,降低转速差

3)设备噪音大

振动和噪声大

(1)轴承和机械密封损坏

(2)转鼓粘附污泥

(3)转鼓磨损

(4)基座松动

(1)更换轴承或机械密封

(2)停止进泥进行自动冲洗;打开机盖人工清除转鼓污泥

(3)大修更换转鼓,进行动平衡试验矫正

(4)检查螺栓,紧固螺母,更换减震垫

4)离心机扭矩过大

报警停机

(1)进泥量太大或进泥含水率太低

(2)转速太小,出泥不及时

(3)润滑系统故障

(1)降低进泥泵频率,减少进泥量;调节污泥浓度

(2)调整差速器频率,增大转速差;检修差速器

(3)轴承加注黄油,更换轴承;检修齿轮箱

5)滤液混浊

出泥成粥状

(1)进泥量大

(2)溢流半径大

(3)差转速小

根据分析原因,采取相应对策

6)处理率低

处理泥量低于额定能力

(1)设备运行技术参数设定不合理;

(2)进泥泥质与设计偏差太大。

(1)重新研究设定设备运行技术参数;

(2)选择适应进泥泥质的絮凝剂

四、 叠螺脱水机

叠螺式脱水机是由固定环,游动环相互层叠,螺旋轴贯穿其中形成的过滤主体。通过重力浓缩以及污泥在推进过程中受到背压板形成的内压作用实现充分脱水,滤液从固定环和活动环所形成的滤缝排出,泥饼从脱水部的末端排出。

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图4 叠螺脱水机示意图

1、特点及适用范围

1)叠螺污泥浓缩脱水机占地空间小,无需建污泥浓缩池以及贮泥池,重量小,便于搬运;

2)进泥浓度适用于高低,不容易堵塞,冲洗水量小;

3)能耗低,能连续运行,维护简单,维修量小,噪音低;

4)不擅长颗粒大、硬度大的污泥的脱水;处理量较小;

但因其设备进入国内市场比较晚,所以现在市场的占有率非常低,目前在小规模的污水处理厂应用较多。

2、基本技术参数

1)处理能力:(2~100)m3/h

2)主机电机功率:(0.37~8.8)KW

3)螺旋直径:(100~350)mm

3、正常运行的标准

1)絮凝剂投加量(3~6)‰(纯药量/干泥量);

2)脱水后污泥含水率(75~80)%;

3)污泥固体回收率应大于80%。

4、运行管理及操作要点

1)控制进泥量均衡,调整好絮凝剂投加量,保证絮凝反应器搅拌器运行;

2)控制进泥含水率波动小;

3)冲洗系统正常,冲洗水压力宜控制在(0.1~0.2)KPa;

4)定期清理搅拌桨叶和螺旋缠绕物。

5、常见问题及对策

常见问题

现象

原因分析

对策

固体回收率低

分离液浑浊,悬浮物高

(1)  进泥量太大

(2)  含固体量超负荷

(3)  螺旋轴的旋转速度太慢

(4)  药剂絮凝效果差

(5)  机械磨损严重

(1)  通过闸门,控制液位,调节降低进泥量

(2)  调节降低进泥浓度

(3)  调增螺旋轴的旋转速度

(4)  增加絮凝剂投加量或者更换絮凝剂种类

(5)  更换动静环或螺旋轴

泥饼含水率高

泥饼含水率高于设计要求

(1)  进泥量太大

(2)  加药量少或太大

(1)  通过液位调节降低进泥量

(2)  选择合适絮凝剂,调整加药量

(3)  调整背压板间隙

脱水泥饼无法排出

进泥量正常,污泥从动静环间隙挤出

(1)脱水机的背压板间隙太小,是否全关闭

(2)螺旋轴的驱动电机不正常

(3)螺旋轴驱动电机的旋转方向不对

(1)调整背压板的间隙太小,不能低于0mm

(2)检查驱动电机是否正常

(3)检查接线,电机是否逆转

 

五、 螺压脱水机

螺压式脱水机是由不同缝隙的圆锥形及圆柱形筛网组成。圆锥形的螺压作用是使污泥对外压力逐步增大而脱水,滤饼体积连续变小,以使过滤功能减弱并使污泥脱水效率提高。背压的控制将由无极调速的旋转螺杆及气压顶锥实现。

待处理的污泥通过泵送入泥药混合器,絮凝污泥在过滤装置中随着螺杆的旋转,在重力和螺旋杆的挤压作用下,污泥在推进过程中受到挤压作用实现充分脱水,滤液从滤网排出,泥饼从脱水机的顶端排出。

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图5 螺压脱水机示意图

1、特点及适用范围

1)螺压污泥浓缩脱水机占地空间小,脱水污泥含水率能达到60%以下;

2)安装和维修方便,不容易堵塞,冲洗水量小;

3)能耗低,能自动连续运行,噪音低,无气味溢出,操作环境好。

2、基本技术参数

1)处理能力:(2~15)m3/h

2)主机电机功率:(3~25)KW

3)螺旋杆直径:(100~350)mm

3、正常运行的标准

1)絮凝剂投加量(3~6)‰(纯药量/干泥量);

2)控制脱水后污泥含水率(55~75)%;

3)污泥固体回收率应大于90%。

4、运行管理及操作要点

1)脱水系统无需配备高压水冲洗装置,冲洗水压力宜控制在(0.1~0.2)KPa,喷嘴无堵塞;

2)脱水系统污泥挤出口压力宜控制在(0.1~0.2)MPa;

3)脱水系统污泥压入口压力宜控制在(5~20)KPa;

4)定期清理搅拌桨叶和螺旋缠绕物。  

5、常见问题及对策

常见问题

现象

原因分析

对策

1)固体回收率低

分离液浑浊,固体回收率低

(1)机械磨损严重,进泥量太大

(2)含固体量超负荷

(3)螺旋压入口压力太高

(4)絮凝剂投加比例失调,药剂絮凝效果差

(1)维修更换部件,通过液位调节降低进泥量

(2)通过调节进泥泵频率降低进泥量

(3)调低螺旋压入口压力

(4)增加絮凝剂投加量或者更换絮凝剂种类

2)泥饼含水率高

泥饼含水率高于设计要求

(1)进泥量太大

(2)加药量少或太大

(1)通过液位调节降低进泥量

(2)选择合适絮凝剂,调整加药量

3)脱水泥饼无法排出

进泥量正常,污泥絮凝也正常,但是脱水泥饼不能从排

出口排出

(1)脱水机的背压设定压力大

(2)螺旋杆的驱动电机不正常

(3)螺旋轴驱动电机的旋转方向不对

(1)调整背压设定压力不能低于0.1MPa

(2)检查驱动电机是否正常

(3)检查接线,电机是否逆转

4)螺旋过扭

螺旋驱动电机过负载控制器动作

(1)脱水机内部堵塞

(2)含固体量超负荷,进泥量大

(3)有异物进入

(4)机械故障

(1)检查筛网内部,清扫并确认运转条件

(2)手动操作螺旋杆正转反转后再运行,通过调节进泥泵频率降低进泥量

(3)检查筛网内部,清扫

(4)检修脱水机

5)脱水机不运转

在规定时间内机器不启动

(1)控制不良

(2)设定时间不正确

(1)重新启动,手动操作进行动作确认

(2)检查维修控制系统

(3)确认或修改设定值

 

 


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