案例|槐房再生水廠：污泥板框脫水系統(tǒng)長這樣！

•  
•  
•  
• 本文介紹了北京市槐房再生水廠污泥處理采用板框脫水系統(tǒng)，對污泥板框脫水系統(tǒng)進行簡述及工藝設計分析，并結合北京市已投運的板框脫水系統(tǒng)在運行中出現的問題，提出改進設計方案。由于板框脫水系統(tǒng)較為復雜，涉及的各分系統(tǒng)及設備較多，在設計中應考慮到多種運行工況的可能性。

1工程方案

1.1技術路線選擇

北京市槐房再生水廠設計規(guī)模為60萬m³/d，污水處理采用MBR工藝。預計污泥產量約878 t/d，同時接收其他廠外運污泥342 t/d，總處理規(guī)模1220 t/d(以含水率為80%計，不含廠內污泥系統(tǒng)回流泥量)。

污泥處理采用“濃縮+預脫水+熱水解+厭氧消化+板框脫水”工藝。剩余污泥進入污泥濃縮、預脫水系統(tǒng)，經過濃縮機濃縮后，與經過除砂的初沉污泥混合，利用預脫水機脫水，與外廠輸送的脫水污泥混合后進入熱水解系統(tǒng)。熱水解處理后的污泥經過稀釋及冷卻后，進入新建的污泥消化池進行厭氧消化。消化后的污泥經板框壓濾脫水系統(tǒng)進行脫水后外運處置。污泥消化所產生的沼氣可供廠內發(fā)電機、鍋爐房等利用。相對于傳統(tǒng)的“濃縮+消化+脫水”處理工藝，熱水解工藝在有效消滅病菌的同時提高了污泥流動性，使污泥易于脫水，后續(xù)采用板框脫水，可將污泥含水率控制在60%左右，大幅降低污泥處置的難度，為后續(xù)的污泥運輸及處置提供便利，工藝流程見圖1。

1.2板框脫水系統(tǒng)

1.2.1板框系統(tǒng)簡述

板框脫水機通常由帶有濾液通路的濾板平行組成，每組濾板之間夾有濾布，濾板通過外部施壓壓緊構成封閉的濾腔，在高壓污泥輸送泵的作用下，污泥從進料口壓入，同時水通過濾板從濾液出口排出，實現固液分離。

根據濾板組的組成不同，現今市政污泥處理行業(yè)主流的板框壓濾機可分為兩種形式：普通廂式板框壓濾機和隔膜板框壓濾機。普通廂式板框壓濾機的濾腔由兩塊普通廂式板組合而成，隔膜板框壓濾機由普通廂板和隔膜板共同組成，如圖2所示。隔膜式板框壓濾機進泥后，則利用壓榨水泵向壓濾機隔膜板中注入高壓水，利用隔膜張力對污泥進行進一步擠壓脫水。板框壓濾機濾液透過濾布排出，固體物質被濾布阻隔，形成含水率較低的干物質。隔膜式板框壓濾機出泥含水率低，運行循環(huán)周期相對較短，故本工程采用隔膜式板框壓濾機。


 

1.2.2板框系統(tǒng)設計

板框脫水系統(tǒng)總設計規(guī)模為205 tDS/d，板框機房設計成地上兩層建筑物，兩側各設有1座出泥通道。如圖3所示，機房南側室外設有調質池及儲藥池，共14座。機房內共分為3部分;北側兩邊的兩層板框機房、南側的下層設備間和上層附屬用房、中間的上層變配電室和下層的設備間。

槐房板框脫水機房東西兩側各設有8臺隔膜式板框壓濾機，共16臺(16 t/d，過濾面積800 m²)，13用3備。板框機南側為16組高低壓進泥泵組(東西兩側各8組)(低壓進泥泵Q=120 m³/h，H=0.6 MPa, 高壓進泥泵Q=40 m³/h，H=1.2 MPa，壓榨水池有效容積79 m³)及2套壓榨系統(tǒng)(東西兩側各1套)，(壓榨水泵Q=16 m³/h，H=2.2 MPa)。機房中部為附屬設備間，內設鐵鹽加藥系統(tǒng)(12臺加藥泵，東西側各6臺，Q=20 m³/h，H=20 m)、沖洗水系統(tǒng)2套(每套含3臺沖洗泵，及1個沖洗水箱，Q=250 L/min，H=6 MPa，水箱V=10 m³)及PAM加藥系統(tǒng)(溶液制備量7 500 L/h,濃度5‰)。機房外南側，分別設有12座進泥調質池，2座調理藥劑儲藥池。

1.3工藝設計

1.3.1污泥調質系統(tǒng)

污泥調質是污泥進入隔膜式板框壓濾機前最重要的一步。通過對污泥加入絮凝劑和助凝劑進行調理，提高了污泥pH，有效地改善了污泥脫水性能，減小水與污泥固體顆粒的結合力，加速污泥脫水。

由于本工程中再生水廠水區(qū)部分的建設和投運早于泥區(qū)部分，為解決水區(qū)先期運行期間的污泥脫水問題，板框車間在污泥調質系統(tǒng)上有兩種工況，第一種工況，水區(qū)建設運行后，泥區(qū)熱水解和厭氧消化系統(tǒng)未完成，此階段污泥為未消化改性污泥，為降低污泥含水率，采用無機調理劑進行污泥調理。第二種工況，泥區(qū)熱水解和厭氧消化系統(tǒng)投運后，此階段污泥為熱水解改性后污泥，污泥脫水性能大大提高，采用有機調理劑進行污泥調理。

第一種工況：污泥通過污泥泵輸送至12座調質池內，由12臺鐵鹽投加泵向污泥調質池投入相應比例的三氯化鐵無機調理劑，與污泥及適量石灰干粉經液下攪拌器攪拌混合后，對污泥進行調理改性，然后輸送至板框壓濾機內進行脫水。CaO投加比例約為10%~15%DS; FeCl3(濃度為30%)投加比例約為2%～15%DS。

本設計中藥劑的選擇參考了北京已投入運行的某再生水廠板框脫水機房的調試數據。兩廠進水多為城中心生活污水，進水水質相近，且都采用MBR工藝，且都未運行熱水解系統(tǒng)，故污泥性質相似。

現況運行的板框脫水機房在運行調試期間，分別對不同種類的絮凝劑做了進泥調質試驗，結果見表1。在同樣的調質時間、調質溫度及相近進泥有機質含量的條件下，出泥泥餅含水率穩(wěn)定在70%以下的分別為：方案2——FeCl3(溶液)+CaO(粉末)及方案4——PAM+復合鐵鹽。投加PAM+復合鐵鹽的綜合成本最高，導致運行費用大幅增加。而投加FeCl3(溶液)+CaO(粉末)擁有較好的出泥效果、適當的酸堿度及較經濟的運行費用，成為綜合效果最優(yōu)的運行方式。

第二種工況：消化后污泥在進入板框機前，需通過2套PAM制備系統(tǒng)制備0.5%PAM溶液，并利用16臺加藥螺桿泵(Q=3 m³/h，H=0.3 MPa)泵入高低壓進泥泵前泥管上的靜態(tài)混合器，與調理池內污泥在管道中混合。

1.3.2板框壓濾脫水系統(tǒng)

隔膜式板框壓濾機的工作流程主要分為4個步驟：進料—壓榨—反吹—卸料。

(1)進料。首先啟動16臺低壓螺桿進泥泵，將污泥泵入壓濾機，隨著濾餅的逐漸形成，過濾壓力逐漸增高，當進料壓力穩(wěn)定在0.6 MPa左右時，通過壓力變送器的信號反饋控制低壓泵延時工作約幾分鐘后自動切換成16臺高壓螺桿進泥泵進料，進料壓力1.2 MPa，同樣使高壓泵再延時工作一段時間后停止進料。

(2)壓榨。進料完畢后，關閉進料氣動球閥，啟動壓榨系統(tǒng)。利用16臺離心壓榨泵將高壓水注入隔膜板內，利用隔膜張力對污泥進行強力擠壓脫水，壓榨壓力2.2 MPa。壓榨結束后，膜腔內壓榨水自動回流到壓榨水池，壓榨水池有效容積79 m3。壓榨濾液水透過濾布排出，固體物質被濾布阻隔。

(3)反吹。壓榨完成后，利用壓縮空氣將壓濾機中心進泥管中的殘留污泥反吹回調理池，同時將膜腔內的濾液反吹回濾液收集管道。吹掃用氣由壓縮空氣單元提供，單元分為兩組，一組為吹掃用氣;另一組為儀表用氣。儀表用氣是各個氣動閥門的動力源，實現自動閥門的開啟和關閉。

(4)卸料。吹風結束后，翻板打開，推板退到最后端，濾板被拉板機械手逐塊拉開，腔室中濾餅在重力作用下掉落到下部帶式輸送機上。在卸料過程中如遇卸料不充分可人工輔助卸料。

1.3.3沖洗系統(tǒng)

沖洗系統(tǒng)分為2組，每組包括3臺柱塞式沖洗泵(2用1備)和1座10 m3沖洗水箱，水箱上設有自動補水裝置。壓濾機工作一段時間后，濾布的孔隙內會堵塞一些固體顆粒，影響過濾效果，這時啟動洗布程序：將濾板逐塊拉開，同時啟動洗布泵，打開濾布清洗水上水閥，清洗濾板，清洗水壓力為6 MPa。此過程由設備自帶的高壓水洗架完成，水洗過程全部自動控制。洗布廢水被翻板接住，通過兩側的小槽匯集進入濾液總管路排出。

1.3.4污泥輸送系統(tǒng)

卸料后的污泥餅落入下部的脫水污泥輸送機，并通污泥皮帶輸送機送至2臺破碎機，破碎后粒徑小于30 mm，并將脫水污泥裝車外運。

2問題及建議

2.1板框系統(tǒng)中存在的問題

隨著北京城區(qū)“污泥處理三年計劃”的全面展開，板框脫水系統(tǒng)在幾處已經建成投產的污泥處理廠試運行中仍發(fā)現了一些問題。表2總結了板框脫水機房在調試運行中出現的主要突出問題。

2.2板框系統(tǒng)工藝設計優(yōu)化及建議

本工程在設計中已考慮以上運行中出現的問題，并對其進行了設計優(yōu)化，具體優(yōu)化思路如下。

2.2.1管路系統(tǒng)

由于板框在沖洗及反吹時最大運行壓力可達6 MPa，加之機房面積有限，管路系統(tǒng)相對復雜，拐點較多，造成管路振動過大，導致個別固定支架松動，沖洗管路焊口開焊。新建板框系統(tǒng)中，對于高壓管路的設計，應盡量減少管路拐點，在容易開焊部位以高壓軟管代替，從而減少管路壓力過大造成損耗。

2.2.2壓榨水能力不足

以現況水廠為例，1臺18 tDS/次、過濾面積800 m²的板框機，理論壓榨時間為50 min，目前已建再生水廠污水來源多為中心城區(qū)生活污水，污泥中有機質含量較高，且熱水解系統(tǒng)未投產，脫水較為困難。為達到滿意的脫水效果，則需要更長的壓榨時間，在實際運行時壓榨時間甚至翻倍，從而導致壓榨水池儲量嚴重不足。故在新建板框壓榨水系統(tǒng)的設計時，應根據實際情況適當擴大壓榨水池有效容積，以確保不同工況下板框脫水系統(tǒng)可以正常運行。

2.2.3沖洗水能力不足

已建板框機房單臺板框機理論沖洗頻率為每周1次，而實際運行中基本為每兩天1次。從而導致沖洗水系統(tǒng)能力嚴重不足。分析原因主要有二：一為進泥有機質含量高，導致脫水效果變差，大量污泥殘留于濾布表面，致使沖洗頻率和沖洗時間增加;二為濾布易堵塞，剝離能力差。新建板框系統(tǒng)在沖洗水系統(tǒng)的設計中，需增大水箱容積及自動補水管路管徑，以滿足板框機正常沖洗需求。在設計計算中，適當的增加壓榨水池，沖洗水箱的容積可以有效的保證板框系統(tǒng)正常運行，但其根本解決辦法還要從選擇有效地進泥調質方案和濾布著手。合適的污泥調質方案可有效地改善污泥脫水性能，加速污泥脫水。合適的濾布，在壓濾過程中產生的濾液澄清，固相損失少，壓濾后濾餅容易剝離，濾布不易堵塞，容易反洗再利用，工作壽命長。

2.2.4皮帶輸送系統(tǒng)

出泥皮帶輸送機偶有漏水、濺泥等現象，為了方便后期管理運營，保持機房內的整潔，建議設計中，應在出泥通道及皮帶附近，增加多道排水溝，使機房沖洗時排水更為便利。

2.2.5石灰料倉

石灰螺旋的下料口(向調質池投加石灰的管路)因污泥自身溫度向上反熱氣，石灰會發(fā)生板結，易造成下料口堵塞，給后續(xù)的工況帶來極大的影響。故在設計中應考慮在石灰輸送管路增加便于清理的防潮措施。

2.2.6沖洗排水

洗布廢水通常為泥水混合物，廢水進入板框機自動翻板上的沖洗水槽，容易造成排水管路堵塞，排水不暢(見圖4)。新建板框系統(tǒng)中，需在水槽處設簡單的泥水分離裝置，以保證沖洗廢水的正常排放。

3結論

對于北京市的污水處理廠,目前每處理1萬m³污水約產生10 t含水率80%的泥餅,而隨著污水處理量和處理標準的提高,污水處理的副產物污泥產量將進一步攀升。為了減少污泥的體積和運輸費用，必須進行深度脫水處理，盡可能有效地降低污泥的含水率。板框脫水系統(tǒng)被越來越多地應用于國內污泥處理行業(yè)中，板框系統(tǒng)的合理設計是滿足機房建成后高效、穩(wěn)定運行的重要一步。板框系統(tǒng)的設計首先要結合污水處理廠污泥的性質，選出合理的進泥調質方案，另外，由于板框系統(tǒng)較為復雜，涉及各分系統(tǒng)及設備較多，且由于各污水處理廠污泥性質存在差異，導致理論和實際運行工況的可能存在差距，故在設計中應考慮到多種運行工況的可能性。

原文有刪減，原文標題：《北京槐房再生水廠泥區(qū)板框系統(tǒng)設計及討論》，作者：董沫、韓丹、戴明華、李振川，刊登在《給水排水》2017年07期。