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福州市西區(qū)水廠總設(shè)計(jì)規(guī)模為60萬(wàn)t/d，采用絮凝池-平流沉淀池-V型濾池凈水工藝，原沉淀池排泥水、濾池反沖洗水混合進(jìn)入廠區(qū)排水系統(tǒng)，通過(guò)壓力管輸送至廠區(qū)外的排泥水處理場(chǎng)，排泥水經(jīng)高密度濃縮池濃縮，排入自然干化廠，自然干化至約含水率75%，定期清掏外運(yùn)。利用干化場(chǎng)進(jìn)行污泥脫水，干化場(chǎng)占地面積很大，造成土地資源浪費(fèi)，其次自然干化場(chǎng)的脫水周期很長(zhǎng)，而且受天氣影響很大且不易運(yùn)輸，更易產(chǎn)生惡臭，造成衛(wèi)生環(huán)境差。根據(jù)福州市規(guī)劃及環(huán)境影響評(píng)價(jià)要求，福州市西區(qū)水廠工程排泥水經(jīng)處理后，上清液達(dá)到《污泥綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978-199）一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)后排放至閩江，污泥需滿足污泥處置混合填埋泥質(zhì)中對(duì)填埋污泥的基本要求-污泥含水率應(yīng)小于60%，污泥含固率達(dá)40%以上。

污泥脫水設(shè)備選型依據(jù)

衛(wèi)生填埋要求帶式壓濾機(jī)，離心脫水機(jī)等一般能保證出泥含水率在78%左右，Plate and frame filter press脫水具有出泥含固率高，長(zhǎng)期運(yùn)行可靠性強(qiáng)，不受污泥性質(zhì)影響等優(yōu)點(diǎn)，配合藥劑調(diào)理，能將脫水機(jī)污泥含固率保持在60%以下，滿足衛(wèi)生填埋要求。因此板框filter press最為符合福州西區(qū)水廠的機(jī)械脫水設(shè)備。

板框壓濾機(jī)的類型

根據(jù)濾板的組成選型板框壓濾機(jī)通常有普通廂式板框壓濾機(jī)和隔膜板框壓濾機(jī)，主要是根據(jù)濾板組的組合分，普通廂式板框壓濾機(jī)的濾腔由兩塊普通廂式板組合成一個(gè)濾腔，隔膜板框壓濾機(jī)由一塊普通廂板和一塊隔膜板框組成一個(gè)濾腔，隔膜板框壓濾機(jī)較普通廂式板框壓濾機(jī)循環(huán)時(shí)間短，通過(guò)將擠壓水注入隔膜內(nèi)進(jìn)行二次擠壓，出泥含固率較普通廂式板框壓濾稍高，因此選用隔膜板框壓濾機(jī)。

根據(jù)板框壓濾機(jī)結(jié)構(gòu)選型板框壓濾機(jī)根據(jù)結(jié)構(gòu)通常分為懸梁式板框壓濾機(jī)和側(cè)梁式板框壓濾機(jī)。濾板規(guī)格在1200mm×1200mm以下的隔膜板框壓濾機(jī)一般采用側(cè)梁式板框壓濾機(jī)，掛板數(shù)量少，成本比較低，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)技術(shù)也相對(duì)成熟，而濾板規(guī)格為1500mm×1500mm，2000mm×2000mm及以上規(guī)格濾板的隔膜板框壓濾機(jī)懸梁式有明顯的運(yùn)行穩(wěn)定優(yōu)勢(shì)，具體優(yōu)勢(shì)可以體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：

（1）懸梁式板框壓濾機(jī)由懸梁、兩端端板，及兩組底部拉桿形成三角形結(jié)構(gòu)，使壓濾機(jī)堅(jiān)固安全的承受操作中液壓機(jī)組的動(dòng)態(tài)閉合壓力，確保關(guān)閉壓力均勻作用于整個(gè)濾板，整個(gè)板框壓濾機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)，使用壽命長(zhǎng)。側(cè)梁板框壓濾機(jī)兩根側(cè)梁直線分布，承受液壓缸的關(guān)閉壓力時(shí)，容易產(chǎn)生不平衡現(xiàn)象。當(dāng)濾板數(shù)量較多，機(jī)體較長(zhǎng)時(shí)，橫梁容易變產(chǎn)生彎曲變形。

（2）懸梁式板框壓濾機(jī)采用標(biāo)準(zhǔn)掛鉤將濾板懸掛在頂梁上，單掛臂式走板，而側(cè)梁式板框壓濾機(jī)濾板固定于兩側(cè)橫梁上，長(zhǎng)期運(yùn)行濾板兩側(cè)把手會(huì)出現(xiàn)前后錯(cuò)位，導(dǎo)致后續(xù)的濾板移動(dòng)空間受限，無(wú)法正常卸泥。

（3）懸梁式板框壓濾機(jī)為敞開(kāi)式，工作時(shí)可觀察整個(gè)濾腔的工作狀況及濾板的全程卸泥情況，可自由打開(kāi)濾板組進(jìn)行單獨(dú)維護(hù)。而側(cè)掛式板框壓濾機(jī)上濾板橫向安裝在側(cè)梁之上，整個(gè)濾板有約1/3被側(cè)梁擋住，很難觀察到壓濾機(jī)的工作情況。

（4）懸梁式板框壓濾機(jī)更換濾布更為方便。由于濾布為損耗品，需要檢修或更換的頻率較高，在檢查及更換濾布濾板方面，側(cè)掛式壓濾機(jī)需要設(shè)置操作平臺(tái)從機(jī)器上部調(diào)出濾板。而懸梁式壓濾機(jī)只需要用行車(chē)將濾板從掛鉤上調(diào)開(kāi)，即可從側(cè)面抽出，檢修及更換濾布方便，而且保證了足夠的操作空間。懸梁式板框壓濾機(jī)2000mm×2000mm機(jī)型掛板數(shù)量可達(dá)150塊，最大能達(dá)10002，且采用先進(jìn)的四個(gè)液壓缸拉缸閉合濾板的結(jié)構(gòu)。綜合以上對(duì)比，濾板規(guī)格在1500mm×1500mm及以上規(guī)格，懸梁式板框壓濾機(jī)更能保證長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行，減少運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用。

隔膜板框壓濾機(jī)選型的關(guān)鍵參數(shù)

脫水污泥類型及無(wú)機(jī)物含量選型需了解污泥類型及進(jìn)入板框壓濾機(jī)的污泥中無(wú)機(jī)物的含量也會(huì)影響出泥的效果及絮凝劑的使用量，因此無(wú)機(jī)物含量較高時(shí)，選型之前需要進(jìn)行小試，確定泥餅的出泥含水率范圍，選擇藥劑類型。

進(jìn)泥含水率進(jìn)入隔膜板框壓濾機(jī)的污泥含水率不宜過(guò)高，含水率在95~98%比較合理，過(guò)高的污泥含水率不僅增加藥劑的使用量，影響絮凝的效果，而且會(huì)延長(zhǎng)進(jìn)泥時(shí)間，增加污泥螺桿泵的流量，增加電耗，而且濾液量過(guò)大，會(huì)帶走小部分固體，降低固體捕獲率。福州西區(qū)水廠設(shè)置了污泥平衡池，保證進(jìn)入隔膜板框壓濾機(jī)的污泥含水率相對(duì)穩(wěn)定在95~97%。

干固體含量隔膜板框壓濾機(jī)每批次處理的干固體量基本保持恒定，因?yàn)榘蹇驂簽V機(jī)容積為恒定值，因此在設(shè)備選型計(jì)算時(shí)，干固體含量為關(guān)鍵參數(shù)之一，實(shí)際進(jìn)泥干固含量不能低于設(shè)計(jì)處理干固含量的85%，否則容易造成隔膜破損，擠壓水濺出。

隔膜板框壓濾機(jī)系統(tǒng)的組成和功能

隔膜板框壓濾機(jī)系統(tǒng)的組成隔膜板框壓濾機(jī)系統(tǒng)由高密度濃縮池，平衡池，隔膜板框壓濾機(jī)，絮凝劑制備及投加系統(tǒng)，進(jìn)泥泵，壓榨系統(tǒng)，高壓沖洗系統(tǒng)，空氣壓縮系統(tǒng)，泥餅輸送系統(tǒng)。

核心設(shè)備隔膜板框壓濾機(jī)福州市西區(qū)水廠排泥水處理項(xiàng)目脫水污泥為沉淀池排泥水及濾池反沖洗廢水，經(jīng)提升后，輸送至廠區(qū)外的高密度濃縮池。高密度濃縮池對(duì)排泥水進(jìn)行加藥以改善其沉降特性，再經(jīng)絮凝、泥水分離、濃縮，污泥進(jìn)入污泥平衡池。濃縮后污泥進(jìn)泥含水率約95~97%，日處理干泥量為25.5t。經(jīng)過(guò)選型計(jì)算及技術(shù)比較，隔膜板框壓濾機(jī)濾板尺寸為1500mm×1500mm。脫水機(jī)房為上下層結(jié)構(gòu)，脫水機(jī)房一層設(shè)置隔膜板框壓濾機(jī)配套的進(jìn)泥、加藥、沖洗、擠壓等設(shè)備，脫水機(jī)房二層布置廂式隔膜壓濾機(jī)及配電系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等。污泥脫水機(jī)房及加藥間平面尺寸：34.4m×30.4m，高度14.0m；污泥堆棚平面尺寸：12.0m×23.8m，高度6.6m。懸梁式隔膜板框壓濾機(jī)，濾板規(guī)格為1500mm×1500mm，板框體積4.1m3，板框壓濾機(jī)過(guò)濾面積252m2，最大過(guò)濾壓力0.8MPa，最高壓榨壓力1.6MPa，濾板數(shù)量75，濾腔深度為30/40mm，平均深度35mm，泥餅厚度約25mm。每日工作18h，每批次3h，進(jìn)泥約60min，壓榨40min，卸泥40m，其他時(shí)間10min，日運(yùn)行6批次，設(shè)計(jì)單臺(tái)處理干泥量約1.06TDS/次，現(xiàn)板框壓濾機(jī)實(shí)際單臺(tái)處理干泥量約1.1TDS/批次。每臺(tái)每批次處理污泥量約30~38m3，污泥經(jīng)PAM絮凝調(diào)理后，脫水泥餅含固率可達(dá)45~50%，泥餅量約3t/批次。隔膜板框壓濾機(jī)及配套通過(guò)PLC控制系統(tǒng)、上位機(jī)中控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)運(yùn)行，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。

隔膜板框壓濾機(jī)的工作原理：進(jìn)泥→壓榨水壓榨→反吹→回水→卸泥→清洗。

進(jìn)泥污泥均衡池中污泥經(jīng)攪拌均勻后，通過(guò)變頻螺桿泵及附屬連接管路輸送至壓濾機(jī)過(guò)濾，進(jìn)料泵進(jìn)料過(guò)程是個(gè)變頻控制過(guò)程，采用高低壓兩套變頻螺桿泵分級(jí)進(jìn)泥的方式，即先用大流量低壓螺桿泵進(jìn)泥，到一定壓力后再用小流量高壓螺桿泵進(jìn)泥，同時(shí)均配帶變頻根據(jù)壓力變化調(diào)節(jié)流量，隨著進(jìn)料壓力的增大，進(jìn)料量越來(lái)越少，當(dāng)壓力達(dá)到設(shè)定高值時(shí)，保壓一定時(shí)間后，停泵，進(jìn)料過(guò)程結(jié)束。濾液一般通過(guò)暗流管道排走，濾液回到濾液收集池。

隔膜壓榨進(jìn)料結(jié)束后，開(kāi)始高壓壓榨過(guò)程，壓榨系統(tǒng)是由壓榨水罐、擠壓泵，閥門(mén)，儀表及其連接管路等組成。壓榨采用隔膜進(jìn)水?dāng)D壓濾餅脫水，擠壓的目的是為了進(jìn)一步降低泥餅含水率。擠壓過(guò)程是通過(guò)擠壓泵向隔膜板空腔中注水，通過(guò)擠壓相鄰兩塊隔膜板之間的泥餅。安裝在管道上的壓力傳感器反饋信號(hào)給擠壓泵變頻器，其變頻控制擠壓泵壓榨過(guò)程，當(dāng)系統(tǒng)壓力達(dá)到設(shè)定值，開(kāi)啟調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)壓榨泵流量，擠壓泵保壓，當(dāng)壓力下降到一定值時(shí)擠壓泵再次啟動(dòng)。

吹脫吹脫系統(tǒng)由空氣壓縮系統(tǒng)和壓縮空氣儲(chǔ)存系統(tǒng)組成，經(jīng)過(guò)空壓機(jī)壓縮空氣后進(jìn)入儲(chǔ)氣罐儲(chǔ)存，儲(chǔ)存空氣通過(guò)管道連接到機(jī)身吹脫氣管。吹脫是利用壓縮空氣進(jìn)行回吹，中心回吹是從機(jī)身尾端中心進(jìn)料管道吹脫，使中心進(jìn)料管道中未過(guò)濾的含水率較高的污泥回流到污泥回流管中。

回水卸壓擠壓吹脫完成后，隔膜板框壓濾機(jī)卸壓，同時(shí)壓榨水通過(guò)重力或壓榨泵反轉(zhuǎn)回流到壓榨水水箱循環(huán)使用。

卸料卸料是污泥處理的最后一道工序，自動(dòng)拉板裝置啟動(dòng)，壓緊板向后拉開(kāi)，拉開(kāi)到位后自動(dòng)卸餅裝置開(kāi)始工作，卸料開(kāi)始。濾板上安裝有自動(dòng)卸泥裝置配合卸泥。

隔膜板框壓濾機(jī)設(shè)計(jì)特點(diǎn)

（1）懸梁式板框壓濾機(jī)，先進(jìn)的三角穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，運(yùn)行穩(wěn)定。

（2）每塊濾板有獨(dú)立的移動(dòng)小車(chē)，濾板移動(dòng)為單掛臂走板，大大降低設(shè)備故障率。

（3）板框壓濾機(jī)卸泥配有自動(dòng)泥餅卸除裝置，在濾板的移動(dòng)過(guò)程中，利用彈簧夾擴(kuò)張濾板兩邊的濾布卸泥，擴(kuò)張角度30°左右，不用整個(gè)濾布傾斜，以免濾布磨損。

（4）液壓系統(tǒng)德國(guó)原廠進(jìn)口，包括進(jìn)口液壓缸，進(jìn)口液壓站。

（5）板框壓濾機(jī)帶有安全保護(hù)裝置，帶有安全保護(hù)光柵，當(dāng)操作人員進(jìn)入危險(xiǎn)操作區(qū)，設(shè)備會(huì)報(bào)警并停止運(yùn)行，保證運(yùn)行工況的安全性。（6）集水盤(pán)（蓋板）由全液壓控制，具有兩個(gè)功能：排泥斗蓋板具備以下兩種功用：

①當(dāng)沒(méi)有運(yùn)行污泥餅排放裝置時(shí)能用于遮蓋地面排料口；

②當(dāng)開(kāi)放并沖洗壓濾機(jī)時(shí)能用做濾液收集槽。

隔膜板框壓濾機(jī)的系統(tǒng)功能

隔膜板框壓濾機(jī)的主要配套設(shè)備壓進(jìn)泥泵流量約40m3/h，壓力3~4bar，功率7.5kW4臺(tái)高壓進(jìn)泥泵流量20m3/h，壓力10bar，功率11kW4臺(tái)隔膜擠壓泵流量10~15m3/h，壓力16~18bar，功率18.5kW4臺(tái)隔膜擠壓儲(chǔ)水罐V=5m3，材質(zhì)：PP4臺(tái)高壓沖洗水泵流量275L/min，壓力100bar，功率55kW2臺(tái)沖洗儲(chǔ)水罐V=5m3，材質(zhì)：PP2套PAM制備裝置干粉制備能力10kg/h，配制濃度：0.15%2套絮凝劑投加螺桿泵流量1.5m3/h，壓力10bar，功率2.2kW4臺(tái)在線混合器3kW4臺(tái)空壓機(jī)流量1.61m3/min，壓力14bar，功率15kW2臺(tái)冷干機(jī)（含過(guò)濾器）配套1臺(tái)吹脫儲(chǔ)氣罐3.0m3，1.3MPa1臺(tái)儀表儲(chǔ)氣罐1.0m3，1.3MPa1臺(tái)泥餅排放槽配套4套水平螺旋輸送機(jī)Q=16m3/h，L=11.5m，N=7.5kW4套控制系統(tǒng)配套1套西區(qū)水廠采用的是高低壓泵進(jìn)泥，運(yùn)行時(shí)先開(kāi)啟高流量低揚(yáng)程螺桿泵，螺桿泵均為變頻控制，待壓濾機(jī)壓力達(dá)到設(shè)定值后，再開(kāi)啟低流量高揚(yáng)程螺桿泵，進(jìn)泥時(shí)間約60~70min。污泥調(diào)理是板框壓濾機(jī)進(jìn)泥前的重要環(huán)節(jié)。本工程采用以聚丙烯酰胺（PAM）為調(diào)理劑的污泥調(diào)理系統(tǒng)，聚丙烯酰胺（PAM）作為污泥調(diào)理劑具有具有投藥量少，出泥含固率高等優(yōu)勢(shì)。根據(jù)工程調(diào)試情況，經(jīng)對(duì)比試驗(yàn)，目前采用的陽(yáng)離子PAM，分子量為800萬(wàn)，加藥量設(shè)計(jì)為2.5gPAM/1kgDS，PAM溶液由PAM藥液制備及稀釋裝置制備，配制濃度0.15%PAM溶液投加。PAM的投加點(diǎn)在進(jìn)泥泵后的管路上，通過(guò)動(dòng)態(tài)在線混合器充分混合。壓榨系統(tǒng)為專業(yè)設(shè)計(jì)的進(jìn)水，安全壓力顯示及壓力保護(hù)，系統(tǒng)設(shè)有調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)流量保證變頻螺桿一直處于保壓狀態(tài)，系統(tǒng)設(shè)置有安全閥，當(dāng)壓力高于壓榨壓力，安全閥會(huì)自動(dòng)打開(kāi)，防止濾板受損。板框壓濾機(jī)濾布清洗采用高壓自動(dòng)沖洗系統(tǒng)，清洗時(shí)，位于壓濾機(jī)頂部的噴射腔在水平面自動(dòng)移動(dòng)，以100bar的高壓沖洗，7~15d沖洗一次，保證濾布清潔，濾網(wǎng)孔暢通。工程采用有軸雙螺旋輸送機(jī)輸送40%的泥餅，雙軸螺旋輸送機(jī)不僅有破碎作用，而且可以將泥餅排放槽低的污泥向中間聚合，保證泥餅完全外送的效果。脫水機(jī)房隔膜壓濾機(jī)及配套設(shè)備控制系統(tǒng)之間的通訊通過(guò)西門(mén)子Profibus-DP網(wǎng)絡(luò)完成，公用設(shè)備MCC柜、1#~4#壓濾機(jī)電控柜、PAM制備系統(tǒng)控制柜都連接在Profibus-DP網(wǎng)絡(luò)上。實(shí)現(xiàn)了全自動(dòng)系統(tǒng)控制。

運(yùn)行費(fèi)用分析

本項(xiàng)目現(xiàn)通過(guò)對(duì)藥劑費(fèi)、電耗、運(yùn)輸費(fèi)用的記錄分析，計(jì)算以污泥進(jìn)泥含水率96%計(jì)算，得出每噸污泥脫水處理成本。根據(jù)板框壓濾機(jī)及配套設(shè)備運(yùn)行的時(shí)間及功率消耗計(jì)，每批次消耗36kWh，每批次進(jìn)泥量約28m3/批次，約1.1DS，計(jì)算電耗約1.32kWh/m3進(jìn)泥含水率96%的污泥。藥劑投加為2.5kg/tDS，運(yùn)輸距離約30km，1m3含水率96%的污泥產(chǎn)生的泥餅量為0.1m3。目前市場(chǎng)隔膜板框壓濾機(jī)系統(tǒng)設(shè)備投加石灰/Fecl3調(diào)理劑的能耗成本在200元/tDS左右為合理范圍，投加PAM調(diào)理劑的系統(tǒng)，根據(jù)PAM藥劑的選型及投加量偏差較大，能耗成本在100~120元/tDS，根據(jù)以上分析比較，福州西區(qū)水廠經(jīng)試驗(yàn)后陽(yáng)離子PAM，分子量為800萬(wàn)，綜合運(yùn)行成本低，且出泥效果好，污泥含固率通?？蛇_(dá)50%以上，有時(shí)甚至高達(dá)60%。

concluding remarks

本工程已進(jìn)入正式運(yùn)行階段，在配合PAM絮凝劑條件下，出泥含水率控制在55%以下，滿足了規(guī)劃及設(shè)計(jì)要求及城市污泥混合填埋的基本要求。設(shè)備的合理選型及整套工藝的配置完善，保證了系統(tǒng)的全自動(dòng)化運(yùn)行，體現(xiàn)了整個(gè)系統(tǒng)的先進(jìn)性和優(yōu)越性。系統(tǒng)有效降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，且在保證泥餅效果的情況下運(yùn)行成本低，節(jié)約了運(yùn)行成本。

作者：章良藝教授