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[摘 要]北方城市污水处理厂原采用离心机脱水处理，日产含水率75%的污泥约130吨，由于量大、含水率高，严重影响垃圾填埋场的使用年限及正常运行。该项目经提标改造完成后可将污泥含水率由75%降至51.2%，污泥处置成本大幅度奖励，在实现经济效益的同时，避免二次污染，对恢复周边水库生态及可持续发展起到重要作用。
[关键词]污水处理厂 含水率 成本 填埋 价值
中图分类号：TM441 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）12-0266-01
北方城市污水处理厂，污水处理量为12万t/d，改造前采用离心机处理，含水率为75%。为了适应新的环保政策和法规要求，改造后在采用传统处理药剂的基础上，利用北京中水长固液分离技术有限公司的隔膜压滤机专利技术并配置了基于互联网+的智能控制系统，配合德国Lenser高性能滤板技术，在不添加石灰的情况下滤饼含水率可达到51.2%，综合效益显著。
1、处理对象
污水厂所需处理的污泥由初沉池和二沉池的污泥构成，其中初沉污泥占40%，二沉池污泥占60%，混合泥的含固量为7%左右。由于初沉池的污泥滞留时间较长，已出现污泥腐化现象，出泥难度加大。
2、污水处理厂隔膜压滤机的工作结构与原理（如图1）
隔膜压滤机的结构、外形与板框压滤机相似，过滤装置由多个隔膜板与压榨板交替排列组成，滤布覆盖在滤板上，滤板采用下进料方式，采用多端口入料，配合水压榨方式进行挤压过滤。操作步骤分为预处理、进料、过滤、压榨、卸饼四步。
预处理技术：含水率98%的污泥经浓缩机在储泥罐内浓缩至95%-96%后，转移至搅拌桶，污泥含固率為7%，每百吨污泥加入3%的三氯化铁溶液2.8吨搅拌后经螺杆泵打入管道混凝器，再加入1‰的阴离子聚丙烯酰胺溶液8.4吨，进入压滤机。
进料系统：根据物料的性质，入料方式为阶梯压力方式入料，采用下入料方式，入料口选用多端口入料，入料压力范围为0.6～0.8MPa。
过滤系统：在滤布表面形成滤饼后，滤液为澄清状态，进料泵的压力基本稳定，开始进入过滤阶段。
压榨系统：当过滤到一定时间后滤饼增厚，过滤阻力增加并且滤液量减少，过滤室充满滤饼，当泵的压力升高至1.6MPa时，出液量很少，污泥不再进入，关闭入料泵和阀门。向隔膜板内通入1.6MPa的高压水，隔膜板膨胀对滤饼进行挤压，当滤液不再被挤出时停止加压，关掉阀门，卸去压滤。
卸料系统：通过分组拉开专利装置将滤板拉开，滤饼自动脱落，配合自动清洗装置对滤布进行清洗，滤饼经过破碎后，经螺旋和皮带机将滤饼运至滤饼储筒，滤饼装车外运。
3、北京中水长专利技术简介
入料系统：入料采用多端口入料方式，采用阶梯压力入料，保证了入料的效率和质量。
结构设计：本项目采用分组拉开合拢专利技术、多油缸同步压紧专利技术、多端口入料专利技术和自动清洗技术，保证了系统的高效运行。
系统配置：核心设备是隔膜压滤机，系统配套设备为搅拌桶、滤液浓度测定、入料泵、压榨单元、滤液水称重系统、滤饼称重系统、水分测定单元、除味除有害气体单元（等子单元。
智能控制系统：该实验系统基于互联网+的智能控制，PLC+上位机的处理系统，可实现实验过程中全过程控制，记录入料量、滤饼重量、滤液水重量、各工艺步骤的时间等所需数据，无需人工记录，可由智能控制系统全部输出所需的数据、表格、曲线，打印各类报告。
德国Lenser滤板脱水技术简介：
Lenser高过滤性能滤板：北京中水长公司与德国Lenser工程设计人员和专业流体力学、有限元、材料力学以及高分子材料专家，对物料过滤的滤板的设计、制造工艺做了大量研究和实验。针对污水处理厂污泥的过滤要求，滤板的不同功能部位选用不同的原料满足不同部位的功能设计，采用聚丙稀原料颗粒直接熔模的真空压铸工艺生产滤板。为满足实验系统中对滤板进行的反复高压，设计的滤板可承受压力最大达到3.0MPa以上。
4、預处理加药实验方案设计
投加三氯化铁来改变二沉池剩余污泥所带电荷性质，由原有的负电荷改为正电荷，得以与阴离子聚丙烯酰胺反应，生成絮团。由于初沉污泥含有无机物，带有正电荷，初沉池的污泥可以直接与阴离子反应生成絮团。
药剂投加比例：三氯化铁的水溶液浓度为3%，即每吨水配30公斤三氯化铁，搅拌10分钟即可配制完成，与污泥的混合比例为100：1.7，即每处理100吨污泥需投加2.8吨3%浓度的三氯化铁，需消耗固体三氯化铁84公斤。阴离子聚丙烯酰胺的水溶液浓度为千分之一，即每吨水配0.84公斤阴离子聚丙烯酰胺，搅拌60分钟可配制完成。与污泥的混合比例为100：8.4，即每处理100吨污泥需投加8.4吨千分之一浓度的阴离子聚丙烯酰胺，需消耗阴离子干粉8.4公斤。
加药成本分析：现污泥的含固量为7%，即压滤100吨污泥可产出7吨绝干污泥。所以每吨绝干泥的耗药量为12公斤三氯化铁和1.2公斤的阴离子聚丙烯酰胺。按照三氯化铁的单价3元/公斤，阴离子聚丙烯酰胺单价15元/公斤计算。本项目不添加石灰，即将滤饼处理成含水率51.2%的效果，每吨绝干泥的药剂成本为54元。
5、结论
该项目经提标改造完成后可将污泥含水率由75%降至51.2%，污泥处置年成本由580.79万元降低至284.70万元，在实现经济效益的同时，还可消除对垃圾填埋场的运行影响，保证污水处理综合效益，避免二次污染，对恢复周边水库生态及可持续发展起到重要作用。实践证明，北京中水长公司产的XLS510/2000型压滤机在污水厂深度脱水中的应用效果显著，具有极强的推广价值。
参考文献
[1] 李宝成.污水处理厂板框压滤机[J].2016（8）：00178-00178.
[2] 霍明健.高压隔膜压滤技术在城镇污水处理厂应用调查及展望[J].能源环境，2014（4）：81-82.
[3] 谢广元，马喜君，欧泽深，梅国民，贾全德，王同林，张金国.新型精煤压滤机与脱水工艺的研究[J].选煤技术，1999（6）.
[4] 徐斌，王宏平，章国武.隔膜压滤机在棕榈油干法分提中的应用[J].中国油脂，2004（29）.
[5] 王振光，陈嘉勇.新型快开压滤机在济宁二号煤矿选煤厂的应用与改进[J].2010（6）.
[6] 马喜君，王辉.新型煤矿压滤机脱水机理的探讨[J].2002（6）.
[7] 刘惠中，王青芬.大型高效自动压滤机及脱水工艺研究.有色金属（选矿部分）[J].2008（4）.
[关键词]污水处理厂 含水率 成本 填埋 价值
中图分类号：TM441 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）12-0266-01
北方城市污水处理厂，污水处理量为12万t/d，改造前采用离心机处理，含水率为75%。为了适应新的环保政策和法规要求，改造后在采用传统处理药剂的基础上，利用北京中水长固液分离技术有限公司的隔膜压滤机专利技术并配置了基于互联网+的智能控制系统，配合德国Lenser高性能滤板技术，在不添加石灰的情况下滤饼含水率可达到51.2%，综合效益显著。
1、处理对象
污水厂所需处理的污泥由初沉池和二沉池的污泥构成，其中初沉污泥占40%，二沉池污泥占60%，混合泥的含固量为7%左右。由于初沉池的污泥滞留时间较长，已出现污泥腐化现象，出泥难度加大。
2、污水处理厂隔膜压滤机的工作结构与原理（如图1）
隔膜压滤机的结构、外形与板框压滤机相似，过滤装置由多个隔膜板与压榨板交替排列组成，滤布覆盖在滤板上，滤板采用下进料方式，采用多端口入料，配合水压榨方式进行挤压过滤。操作步骤分为预处理、进料、过滤、压榨、卸饼四步。
预处理技术：含水率98%的污泥经浓缩机在储泥罐内浓缩至95%-96%后，转移至搅拌桶，污泥含固率為7%，每百吨污泥加入3%的三氯化铁溶液2.8吨搅拌后经螺杆泵打入管道混凝器，再加入1‰的阴离子聚丙烯酰胺溶液8.4吨，进入压滤机。
进料系统：根据物料的性质，入料方式为阶梯压力方式入料，采用下入料方式，入料口选用多端口入料，入料压力范围为0.6～0.8MPa。
过滤系统：在滤布表面形成滤饼后，滤液为澄清状态，进料泵的压力基本稳定，开始进入过滤阶段。
压榨系统：当过滤到一定时间后滤饼增厚，过滤阻力增加并且滤液量减少，过滤室充满滤饼，当泵的压力升高至1.6MPa时，出液量很少，污泥不再进入，关闭入料泵和阀门。向隔膜板内通入1.6MPa的高压水，隔膜板膨胀对滤饼进行挤压，当滤液不再被挤出时停止加压，关掉阀门，卸去压滤。
卸料系统：通过分组拉开专利装置将滤板拉开，滤饼自动脱落，配合自动清洗装置对滤布进行清洗，滤饼经过破碎后，经螺旋和皮带机将滤饼运至滤饼储筒，滤饼装车外运。
3、北京中水长专利技术简介
入料系统：入料采用多端口入料方式，采用阶梯压力入料，保证了入料的效率和质量。
结构设计：本项目采用分组拉开合拢专利技术、多油缸同步压紧专利技术、多端口入料专利技术和自动清洗技术，保证了系统的高效运行。
系统配置：核心设备是隔膜压滤机，系统配套设备为搅拌桶、滤液浓度测定、入料泵、压榨单元、滤液水称重系统、滤饼称重系统、水分测定单元、除味除有害气体单元（等子单元。
智能控制系统：该实验系统基于互联网+的智能控制，PLC+上位机的处理系统，可实现实验过程中全过程控制，记录入料量、滤饼重量、滤液水重量、各工艺步骤的时间等所需数据，无需人工记录，可由智能控制系统全部输出所需的数据、表格、曲线，打印各类报告。
德国Lenser滤板脱水技术简介：
Lenser高过滤性能滤板：北京中水长公司与德国Lenser工程设计人员和专业流体力学、有限元、材料力学以及高分子材料专家，对物料过滤的滤板的设计、制造工艺做了大量研究和实验。针对污水处理厂污泥的过滤要求，滤板的不同功能部位选用不同的原料满足不同部位的功能设计，采用聚丙稀原料颗粒直接熔模的真空压铸工艺生产滤板。为满足实验系统中对滤板进行的反复高压，设计的滤板可承受压力最大达到3.0MPa以上。
4、預处理加药实验方案设计
投加三氯化铁来改变二沉池剩余污泥所带电荷性质，由原有的负电荷改为正电荷，得以与阴离子聚丙烯酰胺反应，生成絮团。由于初沉污泥含有无机物，带有正电荷，初沉池的污泥可以直接与阴离子反应生成絮团。
药剂投加比例：三氯化铁的水溶液浓度为3%，即每吨水配30公斤三氯化铁，搅拌10分钟即可配制完成，与污泥的混合比例为100：1.7，即每处理100吨污泥需投加2.8吨3%浓度的三氯化铁，需消耗固体三氯化铁84公斤。阴离子聚丙烯酰胺的水溶液浓度为千分之一，即每吨水配0.84公斤阴离子聚丙烯酰胺，搅拌60分钟可配制完成。与污泥的混合比例为100：8.4，即每处理100吨污泥需投加8.4吨千分之一浓度的阴离子聚丙烯酰胺，需消耗阴离子干粉8.4公斤。
加药成本分析：现污泥的含固量为7%，即压滤100吨污泥可产出7吨绝干污泥。所以每吨绝干泥的耗药量为12公斤三氯化铁和1.2公斤的阴离子聚丙烯酰胺。按照三氯化铁的单价3元/公斤，阴离子聚丙烯酰胺单价15元/公斤计算。本项目不添加石灰，即将滤饼处理成含水率51.2%的效果，每吨绝干泥的药剂成本为54元。
5、结论
该项目经提标改造完成后可将污泥含水率由75%降至51.2%，污泥处置年成本由580.79万元降低至284.70万元，在实现经济效益的同时，还可消除对垃圾填埋场的运行影响，保证污水处理综合效益，避免二次污染，对恢复周边水库生态及可持续发展起到重要作用。实践证明，北京中水长公司产的XLS510/2000型压滤机在污水厂深度脱水中的应用效果显著，具有极强的推广价值。
参考文献
[1] 李宝成.污水处理厂板框压滤机[J].2016（8）：00178-00178.
[2] 霍明健.高压隔膜压滤技术在城镇污水处理厂应用调查及展望[J].能源环境，2014（4）：81-82.
[3] 谢广元，马喜君，欧泽深，梅国民，贾全德，王同林，张金国.新型精煤压滤机与脱水工艺的研究[J].选煤技术，1999（6）.
[4] 徐斌，王宏平，章国武.隔膜压滤机在棕榈油干法分提中的应用[J].中国油脂，2004（29）.
[5] 王振光，陈嘉勇.新型快开压滤机在济宁二号煤矿选煤厂的应用与改进[J].2010（6）.
[6] 马喜君，王辉.新型煤矿压滤机脱水机理的探讨[J].2002（6）.
[7] 刘惠中，王青芬.大型高效自动压滤机及脱水工艺研究.有色金属（选矿部分）[J].2008（4）.