introductory

污泥按其來(lái)源分大致可分為給水污泥、生活污水污泥和工業(yè)污泥三類(lèi)，前兩種污泥一般稱為市政污泥，工業(yè)污泥一般可分為有機(jī)和無(wú)機(jī)污泥兩類(lèi)。隨著城市化的發(fā)展，市政污泥產(chǎn)量越來(lái)越大，以前我國(guó)污水處理工程發(fā)展過(guò)程中長(zhǎng)期存在的“重水輕泥”現(xiàn)象帶來(lái)的污泥污染問(wèn)題越來(lái)越突出，污泥處置處理問(wèn)題逐步得到重視，污泥的脫水處理開(kāi)始得到普遍應(yīng)用，機(jī)械脫水逐漸成為主要的污泥脫水方式。污泥機(jī)械脫水技術(shù)按照原理劃分可分為真空過(guò)濾脫水、壓濾脫水和離心脫水三類(lèi)。真空過(guò)濾脫水在早期市政污水處理廠使用較多，脫水后泥餅含水率一般高于85%；離心脫水在多行業(yè)有廣泛應(yīng)用，出泥含水率一般為75%～80%；壓濾脫水又分為帶式壓濾脫水和板框壓濾脫水，壓濾脫水為了提高污泥脫水性能，一般會(huì)加藥劑調(diào)理，帶式壓濾脫水在我國(guó)大中型污水處理廠應(yīng)用較為普遍，出泥含水率一般為82%左右，板框壓濾脫水通常用于對(duì)脫水率要求較高的場(chǎng)合，出泥含水率一般為65%～75%。環(huán)境保護(hù)部辦公廳2010年11月26日發(fā)布的《關(guān)于加強(qiáng)城鎮(zhèn)污水處理廠污泥污染防治工作的通知》中規(guī)定的“污水處理廠以儲(chǔ)存（即不處理處置）為目的將污泥運(yùn)出廠界的，必須將污泥脫水至含水率50%以下”，單純靠現(xiàn)有的污水處理廠的常規(guī)機(jī)械脫水工藝顯然不能滿足含水率的要求[2]。目前有些地方甚至提出了將污泥運(yùn)出廠界前，必須將污泥脫水至含水率40%以下的要求，更是對(duì)污泥脫水和干化提出了更高的挑戰(zhàn)。所以很多大學(xué)、研究機(jī)構(gòu)、企業(yè)近幾年對(duì)污泥的深度脫水進(jìn)行研究。污泥深度脫水是指脫水后污泥含水率達(dá)到55%～65%，特殊條件下污泥含水率還可以更低[3]。從國(guó)內(nèi)近年的研究和生產(chǎn)實(shí)踐來(lái)看，有多種深度脫水工藝出現(xiàn)。從經(jīng)濟(jì)的角度出發(fā)，機(jī)械脫水是一種相對(duì)節(jié)能的方式，但污泥中的水分一般認(rèn)為有以下四種結(jié)合形式：間隙水（自由水）、毛細(xì)水、吸附水、內(nèi)部水，前兩種可以用機(jī)械力去除，后兩種很難，所以發(fā)展了污泥調(diào)理預(yù)處理技術(shù)并成為污泥深度脫水的關(guān)鍵步驟，調(diào)理主要分為化學(xué)調(diào)理、物理調(diào)理和生物調(diào)理，其中化學(xué)調(diào)理是目前應(yīng)用較為廣泛的技術(shù)方法[4]。化學(xué)調(diào)理加機(jī)械高壓壓濾成為了污泥深度脫水比較廣泛應(yīng)用的技術(shù)路線。本文主要對(duì)機(jī)械高壓壓濾的技術(shù)和設(shè)備進(jìn)行比較分析。

1污泥深度機(jī)械脫水設(shè)備及技術(shù)現(xiàn)狀

（1）隔膜式板框壓濾技術(shù)和設(shè)備污泥深度脫水自動(dòng)高壓隔膜壓濾機(jī)作為污泥深度脫水分離設(shè)備，應(yīng)用于城鎮(zhèn)污水及工業(yè)污水處理已有多年的歷史，它具有污泥深度脫水效果好、適應(yīng)性廣，特別對(duì)于污泥在過(guò)濾完成后濾餅內(nèi)的間隙水，通過(guò)高壓隔膜壓榨能夠有效地把間隙水給分離出來(lái)，最終污泥的含水率能夠降到60%甚至50%左右。自動(dòng)高壓隔膜壓濾機(jī)是一種間歇性污泥深度分離設(shè)備，采用機(jī)、電一體化設(shè)計(jì)制造，結(jié)構(gòu)合理，操作簡(jiǎn)單方便維修率低等優(yōu)點(diǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)人操作自動(dòng)運(yùn)行。過(guò)濾元件由隔膜板、隔膜配板、濾布、污泥進(jìn)料泵組成。在污泥進(jìn)料泵的壓力作用下，將污泥漿送入濾室，通過(guò)過(guò)濾介質(zhì)（濾布），將污泥和液體分離。在經(jīng)過(guò)高壓隔膜壓榨，把游離余污泥顆粒間的間隙水給壓榨出來(lái)。高壓隔膜自動(dòng)污泥深度脫水壓濾機(jī)與離心機(jī)及帶式過(guò)濾機(jī)比較，污泥的含固率要高出30%～35%。屬于深度脫水范疇，為污泥后續(xù)無(wú)害化處理奠定了基礎(chǔ)。據(jù)中國(guó)通用機(jī)械工業(yè)協(xié)會(huì)初步統(tǒng)計(jì)，我國(guó)生產(chǎn)隔膜壓濾機(jī)的較大型生產(chǎn)廠家已增加到十幾家，這些廠家所生產(chǎn)設(shè)備的過(guò)濾工藝流程較為先進(jìn)，隔膜濾板的壓榨壓力最高可達(dá)到4.0MPa，隔膜壓濾機(jī)同國(guó)外產(chǎn)品相比壓榨壓力高于國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品，根據(jù)市場(chǎng)的需求不斷積累了豐富的固液分離工藝經(jīng)驗(yàn)，研發(fā)了比較成熟的過(guò)濾工藝技術(shù)，自主創(chuàng)新研發(fā)的聚丙烯高壓隔膜濾板壓榨壓力可達(dá)到4.0MPa，為保證產(chǎn)品安全運(yùn)行，實(shí)際使用壓榨壓力一般為1.6～2.5MPa，這樣可以實(shí)現(xiàn)隔膜濾板壓榨的最佳效果。因?yàn)楦裟簽V機(jī)能夠提高濾液回收率、降低含水率、過(guò)濾效率高、效果好，節(jié)省能源和降低生產(chǎn)成本，隨著近年來(lái)隔膜壓濾機(jī)的壓榨工藝的全面推廣，隔膜壓濾機(jī)的使用率大幅提高。

（2）彈簧鋼制濾板壓濾機(jī)彈簧鋼制濾板壓濾機(jī)的工作過(guò)程一般也按照以下步驟進(jìn)行：1）保壓；2）進(jìn)料；3）壓濾或稱壓榨；4）卸濾餅。其中進(jìn)料由柱塞泵抽取調(diào)理改性后的污泥注入壓濾機(jī)的濾板腔體中，進(jìn)料泵的進(jìn)料壓力在1.0～1.5MPa，最大可達(dá)2.0MPa，一次進(jìn)料時(shí)間一般在20～40min。在進(jìn)料過(guò)程中，依據(jù)進(jìn)料泵的進(jìn)料壓力，擠壓濾板腔內(nèi)污泥，是腔內(nèi)污泥第一次脫水。進(jìn)料完成后，由液壓缸提供壓力對(duì)腔內(nèi)污泥進(jìn)行平行施壓，對(duì)濾板腔內(nèi)污泥進(jìn)行第二次擠壓，壓力正常使用一般為2.5～3.5MPa，最大可達(dá)5.0MPa，單次壓榨時(shí)間為20～40min，壓榨完畢后進(jìn)行卸料[7-8]。彈簧鋼制濾板壓濾機(jī)的結(jié)構(gòu)原理如圖1所示。

由圖1可見(jiàn)，彈簧鋼制濾板壓濾機(jī)的濾板上有很多小孔和通道，這是為了在壓榨過(guò)程中提供水濾處的通道，污泥通過(guò)柱塞泵抽取注入壓濾機(jī)的濾板腔體后，由油缸提供穩(wěn)定的壓力作用于濾板上，濾板之間的彈簧機(jī)構(gòu)在壓力作用下產(chǎn)生壓縮變形，對(duì)對(duì)濾板腔內(nèi)污泥施加平行穩(wěn)定、遞增式的壓力，持續(xù)的對(duì)腔內(nèi)污泥進(jìn)行壓濾脫水，透過(guò)濾布析出的水經(jīng)過(guò)濾板小空流出。一般情況下彈簧鋼制濾板壓濾機(jī)的壓榨壓力基本維持在2.5～3.0MPa，可以將調(diào)理改性后的市政污泥壓濾到含水率60%以下。

（3）鋼帶式壓濾機(jī)近年也有大學(xué)和企業(yè)開(kāi)發(fā)除了帶式污泥深度脫水設(shè)備，例如下面介紹的帶式污泥壓榨脫水系統(tǒng)[9-10]。根據(jù)其工作特點(diǎn)，該類(lèi)脫水系統(tǒng)大致可以分為進(jìn)料、預(yù)壓脫水、鋼帶式輥壓深度脫水和卸料等過(guò)程。即工作時(shí)，將預(yù)處理的泥漿料連續(xù)勻速送入上下濾網(wǎng)之間，在兩濾網(wǎng)夾持作用下進(jìn)入鍥形區(qū)，在上下濾網(wǎng)擠壓力作用下進(jìn)行初步預(yù)壓脫水；隨后進(jìn)入高壓脫水區(qū)（如圖2所示），在鋼帶張緊力和濾網(wǎng)張緊力作用下，進(jìn)行輥壓高壓脫水，根據(jù)不同的漿料特點(diǎn)，可設(shè)置多個(gè)鋼帶輥壓脫水單元，從而對(duì)濾餅進(jìn)行深度高壓壓榨脫水。壓榨后的濾餅由刮板從出料口卸出。在鋼帶式輥壓深度脫水區(qū)，濾餅受到的壓榨壓力包括濾網(wǎng)和鋼帶兩部分產(chǎn)生的作用。一般濾網(wǎng)的張緊力可達(dá)到4～100kN/m，鋼帶張緊力可達(dá)到50～150kN/m，最大可達(dá)到300kN/m。通常情況下，鋼帶式壓濾機(jī)可將調(diào)理改性后的工業(yè)污泥，含水率可壓濾到50%左右。

2新型高壓壓濾技術(shù)及設(shè)備介紹廣東省機(jī)械研究所研發(fā)制造的新型高壓壓濾脫水工作站，如圖3所示，在吸取傳統(tǒng)隔膜壓濾機(jī)、鋼帶式壓濾機(jī)等設(shè)備優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上做了大量的升級(jí)、優(yōu)化和創(chuàng)新設(shè)計(jì)，其壓力變量動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)的特點(diǎn)使得工作壓力可穩(wěn)定達(dá)到10MPa的同時(shí)確保濾板無(wú)損壞，濾布無(wú)破損，避免了傳統(tǒng)隔膜壓濾機(jī)和鋼帶式壓濾機(jī)承受高壓之設(shè)計(jì)上的不足，設(shè)備運(yùn)行能耗甚至更低。為使得設(shè)備各零部件滿足10MPa工作壓力的性能要求，研發(fā)團(tuán)隊(duì)通過(guò)對(duì)濾板結(jié)構(gòu)、進(jìn)料方式、壓濾方式、液壓系統(tǒng)進(jìn)行全新創(chuàng)新改進(jìn)設(shè)計(jì)，吸收了傳統(tǒng)隔膜壓濾機(jī)的“型”，但再造壓濾機(jī)的“神”，并經(jīng)過(guò)了試驗(yàn)運(yùn)行檢驗(yàn)，達(dá)到機(jī)械式脫水技術(shù)在國(guó)內(nèi)外的領(lǐng)先水平。通過(guò)機(jī)械式高壓壓濾的方式可將調(diào)理改性后的市政污泥實(shí)現(xiàn)深度脫水，可壓濾市政污泥達(dá)到含水率40%。根據(jù)行業(yè)研究，40%以內(nèi)含水率的高干度市政污泥具有較高的熱值貢獻(xiàn)，可直接外運(yùn)至水泥廠協(xié)同處置或垃圾發(fā)電廠進(jìn)行焚燒，這也是國(guó)家和很多地方政府建議和支持的處置方法對(duì)于電石渣、工業(yè)石膏、造紙白泥、氧化鋁赤泥、陶瓷拋光泥、選礦污泥等無(wú)機(jī)污泥，用這種新型高壓壓濾脫水工作站壓濾脫水可以使含水率低于20%，另外30～40分鐘一個(gè)壓濾工作周期的處理速度大大提高了生產(chǎn)效率，高產(chǎn)能的特點(diǎn)也是該脫水工作站的另一大優(yōu)勢(shì)。

3結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)目前行業(yè)應(yīng)用中幾種典型的機(jī)械式壓濾深度脫水設(shè)備的特點(diǎn)進(jìn)行對(duì)比，了解到，對(duì)市政污泥或者有機(jī)工業(yè)污泥要達(dá)到國(guó)家要求的50%含水率，甚至部分城市提出的40%含水率的高要求標(biāo)準(zhǔn)，隔膜壓濾機(jī)、鋼帶式壓濾機(jī)等傳統(tǒng)機(jī)械式壓濾機(jī)都具有一定的困難，且調(diào)理過(guò)程也需要添加大量的石灰、木屑等其他輔助材料，這既增加了成本，也違背了減量化處理處置的初衷，而筆者單位研發(fā)制造的新型高壓壓濾機(jī)可以很好的解決這個(gè)問(wèn)題，滿足當(dāng)下國(guó)家和地方對(duì)于污泥處理處置的高要求標(biāo)準(zhǔn)，也是目前針對(duì)市政污泥作減量化、資源化、無(wú)害化處置中深度脫水干化環(huán)節(jié)最經(jīng)濟(jì)、最合理、最科學(xué)的技術(shù)工藝路線；而對(duì)很多無(wú)機(jī)污泥及物料可以實(shí)現(xiàn)壓濾到含水率20%以下，且可實(shí)現(xiàn)短周期快速壓濾，大大提高深度脫水工作站的工作效率，從而提高產(chǎn)能。

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