Plate and frame chamber diaphragm filter presses
1.0項(xiàng)目概論
化工園區(qū)污水處理廠設(shè)計(jì)規(guī)模為30000m3/d，該污水處理廠處理某化工園區(qū)內(nèi)市政管網(wǎng)所接納的污水，市政管網(wǎng)接納的污水執(zhí)行《污水排入城市下水道水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T31962-2015）。因該污水處理廠受納水體的下游國控?cái)嗝鍯OD指標(biāo)要求較高，該污水處理廠的出水水質(zhì)需滿足COD≤30mg/L，NH3-N≤1.5mg/L，TP≤0.3mg/L，其余相關(guān)指標(biāo)達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002）中的一級A標(biāo)準(zhǔn)，主要進(jìn)出水水質(zhì)指標(biāo)詳情如表1所示。
本項(xiàng)目污水處理的總體工藝流程包括預(yù)處理、生物處理、深度處理、消毒處理及污泥處理等五個(gè)工段。其中預(yù)處理包括粗格柵渠及提升泵站、細(xì)格柵及曝氣沉砂池、調(diào)節(jié)池、初沉池及配水井；生物處理包括A2/O生化池、污泥回流泵站及二沉池；深度處理包括絮凝沉淀池及濾池；消毒處理包括接觸消毒池及巴氏計(jì)量槽。本項(xiàng)目污泥系統(tǒng)主要處理來自初沉池、二沉池和絮凝沉淀池的剩余污泥及化學(xué)污泥。本項(xiàng)目進(jìn)水主要為工業(yè)廢水，并且進(jìn)水懸浮固體（SS）較高，所以本項(xiàng)目產(chǎn)生的化學(xué)污泥量較大。經(jīng)過計(jì)算得出，本項(xiàng)目總絕干污泥量為22.28t/d，其中初沉污污泥自然干化，是污泥脫水中最經(jīng)濟(jì)、最簡單的一種方法，但是污泥泥：絕干污泥量為7.20t/d，濕污泥量為360m3/d，污泥含水率為98%；剩余污泥：絕干污泥量為3.68t/d，濕污泥量為460m3/d，污泥含水率為99.2%；化學(xué)污泥：絕干污泥量為11.40t/d，濕污泥量為1140m3/d，污泥含水率為99%。污泥處理工藝流程包括四個(gè)處理或處置階段，即污泥的減量化、穩(wěn)定化、無害化和資源化。由于該污水處理廠規(guī)模不大，剩余污泥量少，并且進(jìn)水懸浮固體（SS）較高，造成無機(jī)化學(xué)污泥量較大，有機(jī)物的分解率也較低，因此本項(xiàng)目不宜采用污泥消化處理工藝。同時(shí)，污泥消化處理設(shè)施建設(shè)費(fèi)用及運(yùn)行費(fèi)用高，且工藝設(shè)備和工藝管線較多，管理難度大。綜上，本項(xiàng)目的污泥處理工藝采用污泥脫水的方式。
2.0污泥脫水工藝比選
污泥脫水一般可采用自然干化、機(jī)械脫水和污泥烘干等路線。
2.1污泥自然干化
自然干化對氣候要求較高，同時(shí)占地面積較大，還會散發(fā)大范圍的異味，滋生蚊蟲。因此，污泥干化場只適用于氣候干燥、用地面積較大、衛(wèi)生要求較低的小型污水處理廠。
2.2污泥機(jī)械
脫水污泥機(jī)械脫水的設(shè)備很多，根據(jù)脫水原理不同可分為離心脫水機(jī)、帶式脫水機(jī)、板框壓濾機(jī)和疊螺脫水機(jī)四大類。污泥機(jī)械脫水與其他污泥脫水方式相比，其優(yōu)點(diǎn)是脫水的效果好，占用廠區(qū)面積較小，脫水效率高，對環(huán)境衛(wèi)生影響較小，但其投資較大，運(yùn)行和維護(hù)費(fèi)用較高。
2.3污泥烘干
污泥烘干需要消耗大量熱能，因此只有當(dāng)污水處理廠有合適的熱源或者對污泥含水率要求較高時(shí)，才會考慮污泥烘干的脫水方式。由于本項(xiàng)目對廠內(nèi)環(huán)境要求較高，不宜建設(shè)污泥干化場，因此本項(xiàng)目選擇污泥機(jī)械脫水設(shè)備對污泥進(jìn)行處理。污泥脫水機(jī)有四種類型可以選擇：一是離心式脫水機(jī)；二是帶式濃縮脫水機(jī)；三是高壓隔膜板框壓濾機(jī)；四是疊螺脫水機(jī)。它們的技術(shù)比較如表2所示。離心脫水機(jī)一般用于處理較大的污泥量，而帶式濃縮脫水機(jī)泥餅含水率較高，疊螺脫水機(jī)藥品消耗較大，脫泥環(huán)境也較差。因此，本項(xiàng)目采用高壓隔膜板框壓濾機(jī)作為污泥脫水設(shè)備，高壓隔膜板框壓濾機(jī)脫水泥餅含水率低，處理效果穩(wěn)定，脫水效率高。本項(xiàng)目采用的污泥處理工藝流程為：剩余污泥、化學(xué)污泥→污泥濃縮池→污泥均質(zhì)池→污泥脫水機(jī)房→污泥外運(yùn)處置。
3污泥脫水系統(tǒng)設(shè)計(jì)
本項(xiàng)目污泥脫水系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括新建一座污泥濃縮池、一座污泥均質(zhì)池、一間污泥脫水機(jī)房。
3.1污泥濃縮池
剩余污泥和化學(xué)污泥經(jīng)兩根DN250mm的排泥管進(jìn)入污泥濃縮池，一座污泥濃縮池分兩格，每格設(shè)一根進(jìn)泥管，為避免各構(gòu)筑物排泥沖突，廠區(qū)各構(gòu)筑物排泥時(shí)需交替運(yùn)行。污泥濃縮池設(shè)計(jì)尺寸為：一座分兩格，單格直徑D=15m，池深H=5.0m。池內(nèi)設(shè)有兩臺污泥濃縮機(jī)，功率N=0.55kW。污泥濃縮池出泥通過重力排入污泥均質(zhì)池。
3.2污泥均質(zhì)池
污泥均質(zhì)池在使用時(shí)配合板框壓濾機(jī)脫水工作，污泥均質(zhì)池的有效容積應(yīng)滿足板框壓濾機(jī)單批次進(jìn)泥量。本項(xiàng)目污泥均質(zhì)池設(shè)計(jì)尺寸為：一座分三格，單格長寬及池深均為5m。污泥均質(zhì)池安裝中心攪拌器、液位計(jì)和氣動(dòng)閥門，攪拌機(jī)功率N=7.5kW。污泥在污泥均質(zhì)池中和藥劑充分混合絮凝，投加藥劑時(shí)間為當(dāng)污泥均質(zhì)池中液位達(dá)到一定高度便向其中投加藥劑，其中絮凝劑PAM通過螺桿泵投加，螺桿泵流量為5m3/h，混凝劑PAC通過氟塑料離心泵投加，離心泵流量為10m3/h。投加管路上裝有電磁流量計(jì)，控制加藥泵的停止。攪拌完成后，板框壓濾機(jī)開始工作進(jìn)料，攪拌時(shí)間約為20min左右。
3.3污泥脫水機(jī)房
污泥脫水機(jī)房設(shè)計(jì)尺寸為：長為40.0m，寬為20.0m，高為10.8m。污泥脫水機(jī)房內(nèi)放置三套過濾面積為400m2的高壓隔膜板框壓濾機(jī)及其他配套設(shè)備。濾板材質(zhì)為聚丙烯，板框壓濾機(jī)循環(huán)周期3.5h，板框壓濾機(jī)在脫水過程中分為進(jìn)料、壓榨、吹風(fēng)。進(jìn)泥時(shí)間2h，之后需要1.5h，工作流程如下。
進(jìn)料：經(jīng)過調(diào)理后的污泥通過六臺高低壓進(jìn)泥泵進(jìn)泥，低壓進(jìn)泥泵（流量Q=100m3/h，壓力P=0.6MPa）先工作，低壓泵進(jìn)泥完成后高壓泵（流量Q=30m3/h，壓力P=1.2MPa）開始工作。在污泥泵入板框壓濾機(jī)的過程中，隨著泥餅的逐漸形成，板框壓濾機(jī)內(nèi)壓力逐漸增高，進(jìn)料壓力達(dá)到1.2MPa后，需要恒壓進(jìn)泥一段時(shí)間，系統(tǒng)中壓力通過壓力變送器控制。進(jìn)泥之后進(jìn)入壓榨狀態(tài)。在進(jìn)料過程中，濾液從四個(gè)暗流孔排出，濾板間滲出的漏液被翻板接住，通過兩側(cè)的小槽排出。
壓榨：壓榨時(shí)壓榨泵（流量Q=8m3/h，壓力P=1.86MPa）啟動(dòng)，將清水注入隔膜板的膜腔內(nèi)，隨著膜腔逐漸充滿清水，將板框壓濾機(jī)內(nèi)所形成的泥餅壓縮、變薄，泥餅內(nèi)的水分進(jìn)一步被擠出，恒壓壓榨一段時(shí)間，壓榨程序結(jié)束，排液閥門打開，膜腔內(nèi)的清水自動(dòng)回流到壓榨水箱內(nèi)。
吹風(fēng)：隨著壓榨的結(jié)束，反吹風(fēng)自動(dòng)閥門和回流閥門打開，氣罐內(nèi)壓縮空氣從推板端迅速吹入板框壓濾機(jī)的中心進(jìn)料孔，將其中的料漿吹回。
卸料：吹風(fēng)結(jié)束后，翻板打開，油缸帶動(dòng)推板退到最后端，拉板小車開始進(jìn)行取拉板動(dòng)作，將濾板逐塊拉開，腔室中形成的泥餅在拉取板時(shí)通過重力落下，泥餅通過皮帶機(jī)送至污泥堆棚。
4.0 Conclusion
本項(xiàng)目剩余污泥及化學(xué)污泥經(jīng)排泥泵輸送進(jìn)入污泥濃縮池進(jìn)行濃縮，降低含水率后進(jìn)入污泥均質(zhì)池調(diào)理，再通過污泥進(jìn)料泵將污泥送入高壓隔膜板框壓濾機(jī)系統(tǒng)，脫水后的污泥含水率可以達(dá)到低于60%，經(jīng)輸送機(jī)送至污泥堆棚中短暫停留，由污泥車外運(yùn)處置。本工藝路線技術(shù)成熟，經(jīng)濟(jì)合理，既能滿足污泥外運(yùn)處置的要求，又能降低污水處理廠的運(yùn)營成本。本項(xiàng)目的污泥深度脫水系統(tǒng)設(shè)計(jì)對其他類似項(xiàng)目具有較大參考和借鑒的意義。
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