這家企業(yè)污泥脫水設(shè)備曾使用過帶式壓濾機、單螺旋 固液分離機，出泥含水率在75％左右，最終到自備電廠 進一步處理但需要將污泥進行晾曬至含水率60％左右。 需將污泥運輸至晾曬場地，定期翻曬同時會伴有粉塵 并散發(fā)異味對廠內(nèi)環(huán)境造成影響。若晾曬后的污泥塊 偏大不適合電廠處理，需要進一步破碎。新型隔膜式壓 濾機作為核心脫水設(shè)備，配合污泥的化學調(diào)理，可將出 泥含水率控制在50％以下。為解決生產(chǎn)污泥存放和消化 問題，公司于2018年12月份～2019年6月份在水處理廠 西北角利用閑置的廠房及東側(cè)空地分兩期新上了四臺新 型程控隔膜式壓濾機脫水系統(tǒng)，并自行負責整套設(shè)備規(guī) 劃設(shè)計及部分配套設(shè)備選型、自主設(shè)計制造、安裝等工作。

隔膜式壓濾機工作原理及結(jié)構(gòu)

1．1工作原理diaphragm filter press通過污泥進料泵(柱塞泵)輸送，將 調(diào)理好的污泥以高壓輸入至設(shè)備的濾室內(nèi)，污泥通過 模板和隔板之中濾布，濾液滲析出濾布，而固體就被攔 截在了濾布上。 隔膜式壓濾機進行二次干燥壓榨濾餅，利用膜板 張力對污泥進行擠壓。當濾餅將每個濾室都充滿之后， 停止污泥送料泵同時自動關(guān)閉進料閥，由高壓離心泵或 高壓空氣壓縮機提供高壓水、高壓液體或氣體，通過管 道通入每個濾室內(nèi)使隔膜板內(nèi)部鼓起，使濾室空間逐 漸變小，對濾餅內(nèi)的水分再次擠壓濾出，濾餅再次壓榨 濃縮。 進一步通入0．75M P a的壓縮空氣，將濾餅中各種 形式的水及進料中心管內(nèi)的水等水分通過反吹吹走，使 整個過濾腔內(nèi)濾餅中的水分進一步脫除，降低濾餅的 含水率。

1．2隔膜壓濾機組成 整體由七部分組成：機架、液壓部分、過濾部分、 卸料裝置和電器控制部分、自動清洗裝置、導料斗及破 碎裝置(包括導料斗和破碎板)。

1．2．1 機架

機架作為整臺設(shè)備的基礎(chǔ)支撐部件，其附屬的過 濾機構(gòu)、拉板機構(gòu)、翻板機構(gòu)和自動清洗機構(gòu)均由機架 支撐，由前后端的止推板、壓緊板、機座、壓緊油缸、翻 板油缸、濾板移動軌道和兩側(cè)主梁等組成。

1．2．2 液壓部分 整套設(shè)備的壓緊、保壓、卸壓、松開、翻板等動作， 均由液壓裝置通過液壓站、液壓元件在自動控制系統(tǒng)下 實現(xiàn)。

1．2．3過濾部分 過濾部分由隔膜板、配板、止推板、壓緊板及隔膜 板和配板，以及隔膜板與止推板、壓緊板之間的濾布組 成。一組濾板由隔膜板(帶接頭)和配板(側(cè)面不帶接 頭)組成，濾板兩側(cè)由濾布包覆，配板與隔膜板交替排 布，壓緊板和止推板分別緊靠一塊隔膜板。 過濾方式：根據(jù)流出的濾液能否直觀地看到，將其 方式分為明流過濾和暗流過濾。

(1)明流過濾：明流過濾的濾板在其下方均設(shè)置有 閥門控制的水嘴，濾液可通過開啟的水嘴中流到下方的 不銹鋼集水槽中，濾液流出的水量及濾液的清濁度均可直觀地看到，故稱之為明流過濾。

(2)暗流過濾：顧名思義就是看不到水流動的狀 態(tài)。每件隔膜板、配板、止推板、壓緊板下方均設(shè)置濾 液口，壓緊后串聯(lián)成濾液通道，濾液匯總后由止推板側(cè) 管道流出，此過濾方式不能直觀看到濾液濾水量和濾 液的清濁度。 此卸料系統(tǒng)由變頻電機、拉板器、鏈輪、鏈條、變 頻器和PL C等主要部件組成。過濾完畢開始卸料，壓緊 板松開到位。在P L C控制線，變頻電機轉(zhuǎn)動，經(jīng)鏈條、 鏈輪轉(zhuǎn)動帶動拉板器同步移動隔膜板和配板，按順序 依次拉開，將最后一塊隔膜板拉出并把濾餅卸完后，拉 板器回到原位觸動限位開關(guān)停止工作，這樣，一個卸料

1．2．4卸料裝置和電器控制部分 過程完成。

1．2．5 自動清洗系統(tǒng)。

濾布使用一段時間后，定期自動 清洗。清洗水由高壓離心泵或高壓柱 塞泵提供5M Pa高壓水，利用高壓清 洗水嘴上下往復運動對濾板兩側(cè)濾布 進行清洗，確保濾布過濾效果。

1．2．6導料斗、破碎裝置 包括導料斗、破碎板、螺旋輸送 機組成。

隔膜式壓濾機污泥深度處理

2 系統(tǒng)的工藝流程及主要設(shè)備

2．1工藝流程 我公司污水處理廠一、二期污泥 深度脫水項日采用沉淀濃縮+污泥化 學調(diào)理+柱塞污泥泵+隔膜式壓濾機 +初級破碎+螺旋輸送機+一級收集 皮帶輸送機+二級收集皮帶輸送機+ 雙級濕式破碎機組成了整套處理流 程，每天總處理污水能力為1500m3／d (按含水率92％～96％計)、。 一期、二期共設(shè)置4臺隔膜式板 框壓濾機，1#、2#機為A組，34、4。機 為B組，同組兩臺交替，工作時間錯時 30m i n進料；A組進料，B組壓榨；A 組壓榨，B組卸料；A組卸料，B組進 料。有利于操作人員無縫銜接生產(chǎn)。

2．2技術(shù)參數(shù)

2．3 污泥調(diào)理部分主要設(shè)備或裝置 結(jié)構(gòu)、工作流程及原理。整套流程污泥調(diào)理共有兩個200m3的調(diào)理池和兩 個135m 3的不銹鋼調(diào)理罐(自行設(shè)計內(nèi)部設(shè)置有撓流板 利于添加的助劑與污泥充分攪拌混合)，均配有攪拌 器、液位顯示裝置、通氣管、進水管、溢流管，人孔、排 污管，兩個調(diào)理池之間在最高液位有連通管連通，兩個 調(diào)理池和兩個不銹鋼調(diào)理罐的出口管互相連通且獨立 使用成環(huán)狀布置，有利于四個調(diào)理池污泥調(diào)整的連續(xù)性 同時起到備用補充的作用。

2．4石灰倉 石灰倉結(jié)構(gòu)、工作流程及原理簡述如下： CaO成套石灰倉加填裝置由公司自主設(shè)計、制造并 安裝。根據(jù)污泥調(diào)理工藝加入量及使用時間(7～10天 用量)，確定石灰倉容積140m3。石灰倉結(jié)構(gòu)由石灰倉體 (形狀為上圓柱形、下圓錐形)、支架、布袋除塵器(過 濾面積20m2)、釋放閥(在正負壓狀態(tài)下均能工作，確 保加入石灰和排放石灰時倉體的安全)、超聲波液位 計、下料振動器、插板閥、卸料計量器、電氣控制系統(tǒng)組 成。 石灰倉加料裝置工作流程及原理： 石灰倉加填裝置整套系統(tǒng)空載時凈重約14t，裝滿 石灰粉后載重約350t，由8個支撐點支撐在高6m的下支 撐支架，其支撐支架的六個支撐立柱坐落在調(diào)理池的 加強混凝土墻柱上。石灰液位通過超聲波液位計顯示 了解加入量及液位情況，提前將不足的量由生石灰罐車 通過D N100管道將生石灰泵送至石灰倉。石灰倉內(nèi)管 道的氣壓及生石灰粉的加入倉內(nèi)：開啟倉頂布袋除塵器 將揚起的石灰粉末吸附到布袋外表面，啟動時同時降低 倉內(nèi)壓力；當石灰倉內(nèi)布袋除塵器排氣量小于石灰進入 量時，倉內(nèi)壓力繼續(xù)升高，為保證石灰倉安全，當達到 800P a時倉頂釋放閥開啟，并泄壓直至石灰罐車卸空石 灰粉。 污泥調(diào)理按工藝要求添加石灰粉時，先啟動卸料 計量器，卸料計量器由電控柜控制變頻電機轉(zhuǎn)速并計量 通過量；再打開插板閥(閥門開度根據(jù)工藝比例調(diào)整)， 同時開啟石灰倉底部圓錐部位的振動器。振動器分上下 兩層圓周均勻排布。石灰粉末密度大在圓錐倉體內(nèi)不易 自由落下，則通入0．75M Pa壓縮空氣，振動器內(nèi)振動片 一TECHNOLOGY 高頻振動，石灰粉末通過氣流和振動吹打順暢排入調(diào) 理池，隨著石灰粉末排出，倉內(nèi)呈現(xiàn)負壓狀態(tài)。當倉內(nèi) 真空度達到220Pa時，釋放閥閥片自動打開進入空氣， 確保倉體安全及石灰粉末卸料。

2．5 PAM添加、分散溶解系統(tǒng) PAM在空氣中極易受潮，密封、PLC控制便于精 確控制加入比例。PA M添加、分散溶解系統(tǒng)結(jié)構(gòu)由密 封料斗部分、壓縮空氣管、清水管、添加器、分散溶解 罐、攪拌器、儲存罐和電氣控制裝置組成。 我公司自動控制密閉加填分散溶解裝置工作流程 及原理： 投料一密封料斗一螺旋喂料一壓縮氣送料一添 加器混合一分散罐溶解攪拌一儲存罐一螺桿泵一調(diào)理 池。 將PA M裝入帶有自動可調(diào)節(jié)加熱的密閉料斗內(nèi)， 密封料斗設(shè)有電子秤及稱重顯示，可根據(jù)工藝要求精 確控制添加量。PA M通過料斗底部的變頻喂料螺旋輸 送，在螺旋出口通過0．7M Pa壓縮空氣由氣管內(nèi)吹送至 添加器，添加器中間進料上方側(cè)面進0．7MPa壓縮空氣， 下方側(cè)面進低壓水使PA M充分混合后，流入分散溶解 罐攪拌混合均勻再到儲存罐，儲存罐攪拌器始終攪拌， 但攪拌器的轉(zhuǎn)速應(yīng)控制在50r／m i n，最終由螺桿泵輸 送至調(diào)理池或調(diào)理罐。

2．6污泥進料泵的選型及效益對比 為隔膜式壓濾機配套的污泥進料泵有隔膜泥漿 泵、螺桿泵、立式柱塞泵、臥式柱塞泵或節(jié)能泥漿泵。 通過不斷的實踐和摸索，知隔膜泥漿泵及螺桿泵在此 工況下使用壽命短，而目前主流匹配的是立式柱塞泵 或臥式柱塞泵與壓濾機一一對應(yīng)，共四臺污泥進料泵， 選用了兩臺立式柱塞進料泵和兩臺節(jié)能臥式柱塞進料泵。 2018年12月份，一期隔膜壓濾機項目因廠家所提供 的立式柱塞污泥進料泵采用水冷潤滑系統(tǒng)，使用過程 中振動非常大，造成泵的出口管道及連接的自動控制閥 多次損壞，同時因振動所產(chǎn)生的噪音也較大，所配備的 電機功率為45kW。立式柱塞污泥泵參數(shù)如表2。 為解決振動大、噪音大、配用功率大等問題，引用 振動較小且負荷小的節(jié)能污泥進料泵。2019年6月份經(jīng) 過考察，了解節(jié)能污泥泵運行及綜合性能情況。通過與 生產(chǎn)廠家交流，生產(chǎn)廠家根據(jù)我公司提供的參數(shù)選型匹 配的節(jié)能污泥泵用于二期隔膜壓濾機項目。 臥式節(jié)能污泥泵參數(shù)如表

此節(jié)能污泥泵為臥式安裝，最關(guān)鍵部件高壓出口 增設(shè)了一個緩沖穩(wěn)壓罐，降低了漿料沖擊力。主電機 配用功率僅為1 5kW；冷卻方式采用風冷(風機功率 1．3kW)，無冷卻水消耗。 兩種形式的柱塞泵對比如下：

(1)二期壓濾機項目所引用的節(jié)能污泥泵與一期壓濾機立式污泥泵相比，單臺電機功率降低了20．7kW， 兩臺共降低41．4kW。

(2)二期壓濾機項目所引用的節(jié)能污泥泵風冷冷卻 方式與一期壓濾機立式污泥泵水冷冷卻方式相比，節(jié) 約水資源，減少了水耗及處理費用。

(3)節(jié)能污泥泵投入使用后，輸出管至壓濾機接口 處振動較小，有效地保護了儀表閥門的使用。 使用節(jié)能污泥泵增加效益估算：單臺設(shè)備降低裝 機容量20．7kW，節(jié)能約55％。一次供料時間約1．5h，按 每臺壓濾機一個生產(chǎn)循環(huán)約160m i n計算，兩臺污泥泵 每天循環(huán)約為18次；每天共節(jié)電558．9kW。按電價0．55 元／kW，每天節(jié)約電費307元。每年(按運行350天計) 可節(jié)約電費10．8萬元。 采用風冷后每天可節(jié)約冷卻水約30m 3，每天可節(jié) 約清水費用(單價3．1元／m 3)=93元，每年(按運行350 天計)節(jié)約水費3．25萬元。水電費用相加每年可節(jié)約 14．05萬元。

隔膜式壓濾機污泥調(diào)理、脫水操作運行相關(guān) 參數(shù) 一般壓濾機有四種操作方式：

(1)手動／過濾操 作；

(2)手動／水洗操作；

(3)自動／過濾操作；

(4)自動 ／水洗操作。

3．1污泥調(diào)理 隔膜式壓濾機從加料到卸料的關(guān)鍵工序是首先將 污水中的固形物與水加速分離。根據(jù)水質(zhì)的不同加入 的絮凝劑和助凝劑的種類、比例量也各有差異。或者單 一加入助凝劑，或者單一加入絮凝劑，或者兩種同時加 入。

我公司處理的制漿、造紙產(chǎn)生的生化水和深度處理 水，通過生產(chǎn)實踐得出只加入一種助凝劑一生石灰就能 夠加快污泥脫水，通過隔膜式壓濾機就能夠得到含水 率50％以下的污泥濾餅。 調(diào)理用的藥劑一般為三種：無機絮凝劑一聚氯化 鋁(P A C)、有機絮凝劑一聚丙烯酰胺(P A M)、助凝 劑一生石灰(C a O)。根據(jù)處理污泥的性質(zhì)不同，添加 的藥劑及藥劑的投加量也不盡相同。我公司所用調(diào)理 藥劑有兩種：一種是P A M濃度為l％o～3‰，加入量為干污泥量的2‰～3‰；另一種是C a O投加量為干泥量 的l 8％～20％(質(zhì)量濃度)。液體化學藥劑添加由螺桿 泵通過管道進入調(diào)理池的進水管，在調(diào)理池進泥的同 時完成后添加確保混合均勻。而C a O則通過白行設(shè)計 的石灰料倉加料裝置工藝要求精確直接加入至調(diào)理池 中，攪拌器始終運行，使加入的生石灰隨攪拌與污泥充 分混合均勻，6m×6m×6m的正方體攪拌器可用直徑為 中1700mm～巾1800mm的葉片，轉(zhuǎn)速控制在50r／min以 下。調(diào)理的污泥量根據(jù)每臺壓濾機的處理量和同時運行 臺數(shù)來決定。污泥隨調(diào)隨用，既要兼顧投加藥劑和攪拌 的時間又要考慮污泥進料泵進料的時間，最終做到既 能充分調(diào)理又能銜接生產(chǎn)用量，調(diào)理好的污泥存放時間 不宜過長。我公司所調(diào)理的生化水和深度處理混合的污 泥充分調(diào)理至含水率為94％～95％時，通過污泥柱塞泵 高低壓結(jié)合的方式泵送至隔膜式壓濾機的濾室中，進 行過濾壓榨脫水處理。

3．2進料、脫水操作運行過程及相關(guān)參數(shù) 隔膜式filter press進料、脫水的整個工作流程可分為8 個步驟：壓緊一保壓一進料過濾一壓榨一反吹一濾板卸 壓松開一拉板卸料一水洗。 自動進料操作動作流程。

3．2．1壓緊與保壓 進料前先壓緊板，在液壓缸的推動下逐步將每塊 隔膜板和配板依次壓緊，確保每塊濾板間的濾室形成 密封的耐高壓空間，同時保壓一定時間后方可進料。

3．2．2進料模式選擇 過濾可分為明流過濾和暗流過濾，由操作人自選。 明流過濾：適用于過濾過程中散發(fā)無危害氣味或 異味的環(huán)境，濾液通過濾板水嘴流入濾液集水槽中。 暗流過濾：適用于過濾過程中散發(fā)有危害氣味或 異味的環(huán)境，濾液通過濾板問形成的通道流至濾液管 道中，濾液在密閉通道內(nèi)流動，濾液中氣味無法散發(fā)至 操作間。 污泥通過污泥柱塞進料泵輸送至壓濾機濾室內(nèi)， 過濾壓力逐步升高，并逐漸被濾餅填滿，設(shè)有壓力傳感 器控制的污泥柱塞泵可以實現(xiàn)高壓、低壓交替進料。將 污泥柱塞泵出口額定壓力定為2．0M Pa，根據(jù)隔膜式壓濾機的工作壓力合理調(diào)整進料壓力。我公司將進料壓 力調(diào)整至1．5M Pa，在合適的進料濃度(含水率為94％ ～95％)時和進料壓力下實際進料時間控制在5000s左 右。

3．2．3 隔膜壓榨 隔膜式壓濾機對濾餅進行壓榨前，必須將濾室除 了濾液口以外的所有進口閥全部關(guān)閉，然后開啟高壓離 心泵或高壓柱塞泵向隔膜板內(nèi)充人2．0MPa的高壓水， 利用隔膜板的膨脹性，對濾板間的濾餅進行擠壓濃縮， 進一步強制脫水，根據(jù)污泥的各自特性我公司將壓榨時 間控制在2500s左右，最終得到含水率為50％以下的濾 餅。

3．2．4反吹 啟動反吹，開啟回流閥，打開吹風閥。0．75M Pa的 壓縮空氣先通過壓緊板側(cè)的反吹管對殘留在壓濾機的 中心進料管中的含水率高的污泥和濾室內(nèi)濾餅、濾布中 的各種形式的水進行反吹，吹出的污泥和水順著中心進 料管回流調(diào)理池中；而從濾室內(nèi)濾餅、濾布中吹出的水分明流和暗流回流，明流過濾方式的反吹水在濾板的下 方水嘴流出匯集至集水槽；暗流過濾方式的反吹水則通 過濾板下方的暗流通道匯總后流至濾液管道中。 反吹分為兩個階段：第一階段先從壓緊板側(cè)反吹 管將中心進料管中的污泥吹出；第二個階段將壓緊板 側(cè)反吹管的進氣閥門關(guān)閉后，打開止推板側(cè)上方的兩 個進氣管的閥門，對濾室內(nèi)濾餅、濾布中的各種形式的 水吹走，反吹的水通過濾板下方的D N80濾液管匯集到 DN200的總濾液管流至濾液池中。 兩個階段空氣反吹的過程共需要25～30s即可完 成。

3．2．5濾板卸壓松開、拉板卸料 對濾餅壓榨、反吹完成后，準備將濾板卸壓松開， 壓緊油缸卸壓，壓緊板慢慢退出，到達設(shè)定點后停止； 拉板器開始移動并依次將濾板拉開，濾板間的濾餅脫 落。如果不易脫落或濾布上殘留有濾塊，還需人工用 鏟刀將其鏟下，否則影響下一循環(huán)次的脫水；濾餅卸完 后，拉板器接到觸發(fā)信號回到初始位置，取拉電機停止 運轉(zhuǎn)，這樣完成一個工作循環(huán)。綜合實際操作的各種情 況，整個卸料過程大約需要30min。

3．2．6水洗 我公司生化污泥和深度處理的污泥黏度大，易糊 濾布，壓濾機正常工作2～3天后進行1次清洗。水洗濾 布操作前，關(guān)閉翻板，高壓離心泵或高壓柱塞泵提供 5．0M Pa的高壓水，自動清洗系統(tǒng)上下往復沖洗。一個 濾板設(shè)定上下往復沖洗一次或兩次，有利于徹底清洗， 1#、2#壓濾機沖洗濾板設(shè)定往復沖洗1次，單次、單臺 清洗周期為2～3小時，3#、4#壓濾機應(yīng)廠家設(shè)計的清洗 水壓及高壓清水水嘴不同，將沖洗濾板設(shè)定往復沖洗2 次，單次、單臺清洗周期為3～4小時，整個清洗過程可自 動控制。 水洗濾布自動操作動作流程。

4 濾餅破碎運輸 一TECHNOLoGY 濾餅破碎、運輸及破碎工作流程：濾餅一導料斗一 破碎板一螺旋輸送機一一級收集皮帶輸送機一二級收 集皮帶輸送機一雙級濕式破碎機—下—工序或裝車。 工作原理：卸料時，將翻板打開，濾板分開，含水 率45％～50％的濾餅利用2～3m高度差，落到破碎斗內(nèi) 并砸向破碎板立面(10mm碳鋼板寬100mm，橫向長 1250mm，間隔1～1．2m，縱向長度根據(jù)設(shè)備尺寸確定)， 破碎成塊后再利用1～1．5m的高度差落入螺旋輸送機 (直徑巾400mm，螺距380mm)內(nèi)，污泥塊隨著螺旋片 的旋轉(zhuǎn)大的泥塊被擠成不大于螺旋螺距的小塊，螺旋 輸送機輸送過程中還起到了破碎作用；泥塊再次輸送 到一級收集皮帶輸送機上，再到二級收集皮帶輸送機 落入雙級濕式破碎機，泥塊通過兩級破碎后顆粒度可 達3～5mm落入車廂，運至白備電廠煤場。雙級濕式破 碎機主要技術(shù)參數(shù)。

concluding remarks

利用diaphragm filter press壓榨壓力高、耐腐蝕性能好、修理 便利、牢靠等優(yōu)點，將隔膜式板框壓濾機作為污泥脫水 的核心設(shè)備，通過優(yōu)化污泥的化學調(diào)理工藝，可將出泥 含水率控制在50％以下。 自主設(shè)計整套隔膜式壓濾機設(shè)備布局及設(shè)備布置。 一期、二期四臺隔膜式壓濾機于2019年1月份與8月 份依次投入使用，運行效果達到預(yù)期要求，有效地解決 了公司生產(chǎn)污泥的存放和消化問題，確保公司綠色持續(xù)發(fā)展。

撰稿：張成新教授