引言

污泥脫水設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異味對廠內環境造成影響。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備，配合污泥的化學調理，可將出泥含水率控制在50％以下。為解決生產污泥存放和消化問題，上了四臺新型程控隔膜式壓濾機脫水系統，并自行負責整套設備規劃設計及部分配套設備選型、自主設計制造、安裝等工作。

1隔膜式壓濾機工作原理及結構

1.1工作原理隔膜式壓濾機通過污泥進料泵（柱塞泵）輸送，將調理好的污泥以高壓輸入至設備的濾室內，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使隔膜板內部鼓起，使濾室空間逐漸變小，對濾餅內的水分再次擠壓濾出，濾餅再次壓榨濃縮。進一步通入0.75MPa的壓縮空氣，將濾餅中各種形式的水及進料中心管內的水等水分通過反吹吹走，使整個過濾腔內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）如圖1所示。

1.2.1機架機架作為整臺設備的基礎支撐部件，其附屬的過濾機構、拉板機構、翻板機構和自動清洗機構均由機架支撐，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主梁等組成。

1.2.2液壓部分整套設備的壓緊、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下實現。

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（側面不帶接頭）組成，濾板兩側由濾布包覆，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技術進步觀地看到，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。每件隔膜板、配板、止推板、壓緊板下方均設置濾液口，壓緊后串聯成濾液通道，濾液匯總后由止推板側管道流出，此過濾方式不能直觀看到濾液濾水量和濾液的清濁度。

1.2.4卸料裝置和電器控制部分技術進步此卸料系統由變頻電機、拉板器、鏈輪、鏈條、變頻器和PLC等主要部件組成。過濾完畢開始卸料，壓緊板松開到位。在PLC控制線，變頻電機轉動，經鏈條、鏈輪轉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停止工作，這樣，一個卸料過程完成。1.2.5自動清洗系統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5MPa高壓水，利用高壓清洗水嘴上下往復運動對濾板兩側濾布進行清洗，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。

2隔膜式壓濾機污泥深度處理系統的工藝流程及主要設備

2.1工藝流程我公司污水處理廠一、二期污泥深度脫水項目采用沉淀濃縮＋污泥化學調理＋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），見圖２。一期、二期共設置４臺隔膜式板框壓濾機，1#、2#機為A組，3#、4#機為B組，同組兩臺交替，工作時間錯時30min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。、

2.2技術參數

2.3污泥調理部分主要設備或裝置結構、工作流程及原理整套流程污泥調理共有兩個200m3的調理池和兩個135m3的不銹鋼調理罐（自行設計內部設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，兩個調理池之間在最高液位有連通管連通，兩個調理池和兩個不銹鋼調理罐的出口管互相連通且獨立使用成環狀布置，有利于四個調理池污泥調整的連續性同時起到備用補充的作用。

2.4石灰倉石灰倉結構、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計、制造并安裝。根據污泥調理工藝加入量及使用時間（7～10天用量），確定石灰倉容積140m3。石灰倉結構由石灰倉體（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DN100管道將生石灰泵送至石灰倉。石灰倉內管道的氣壓及生石灰粉的加入倉內：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壓力；當石灰倉內布袋除塵器排氣量小于石灰進入量時，倉內壓力繼續升高，為保證石灰倉安全，當達到800Pa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速并計量通過量；再打開插板閥（閥門開度根據工藝比例調整），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不易自由落下，則通入0.75MPa壓縮空氣，振動器內振動片高頻振動，石灰粉末通過氣流和振動吹打順暢排入調理池，隨著石灰粉末排出，倉內呈現負壓狀態。當倉內真空度達到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。

2.5PAM添加、分散溶解系統PAM在空氣中極易受潮，密封、PLC控制便于精確控制加入比例。PAM添加、分散溶解系統結構由密封料斗部分、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→密封料斗→螺旋喂料→壓縮氣送料→添加器混合→分散罐溶解攪拌→儲存罐→螺桿泵→調理池。將PAM裝入帶有自動可調節加熱的密閉料斗內，密封料斗設有電子秤及稱重顯示，可根據工藝要求精確控制添加量。PAM通過料斗底部的變頻喂料螺旋輸送，在螺旋出口通過0.7MPa壓縮空氣由氣管內吹送至添加器，添加器中間進料上方側面進0.7MPa壓縮空氣，下方側面進低壓水使PAM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，但攪拌器的轉速應控制在50r/min，最終由螺桿泵輸送至調理池或調理罐。

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，共四臺污泥進料泵，選用了兩臺立式柱塞進料泵和兩臺節能臥式柱塞進

3.0隔膜式壓濾機污泥調理、脫水操作運行相關參數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污泥調理隔膜式壓濾機從加料到卸料的關鍵工序是首先將污水中的固形物與水加速分離。根據水質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、造紙產生的生化水和深度處理水，通過生產實踐得出只加入一種助凝劑—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。調理用的藥劑一般為三種：無機絮凝劑—聚氯化鋁（ＰＡＣ）、有機絮凝劑—聚丙烯酰胺（ＰＡＭ）、助凝劑—生石灰（ＣａＯ）。根據處理污泥的性質不同，添加的藥劑及藥劑的投加量也不盡相同。我公司所用調理藥劑有兩種：一種是ＰＡＭ濃度為１‰～３‰，加入量為干污泥量的2‰～3‰；另一種是ＣaＯ投加量為干泥量的18％～20％（質量濃度）。液體化學藥劑添加由螺桿泵通過管道進入調理池的進水管，在調理池進泥的同時完成后添加確保混合均勻。而Cao則通過自行設計的石灰料倉加料裝置工藝要求精確直接加入至調理池中，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φ1700mm～φ1800mm的葉片，轉速控制在50r/min以下。調理的污泥量根據每臺壓濾機的處理量和同時運行臺數來決定。污泥隨調隨用，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理又能銜接生產用量，調理好的污泥存放時間不宜過長。我公司所調理的生化水和深度處理混合的污泥充分調理至含水率為94%～95％時，通過污泥柱塞泵高低壓結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參數隔膜式壓濾機進料、脫水的整個工作流程可分為8個步驟：壓緊→保壓→進料過濾→壓榨→反吹→濾板卸壓松開→拉板卸料→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無危害氣味或異味的環境，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有危害氣味或異味的環境，濾液通過濾板間形成的通道流至濾液管道中，濾液在密閉通道內流動，濾液中氣味無法散發至操作間。污泥通過污泥柱塞進料泵輸送至壓濾機濾室內，過濾壓力逐步升高，并逐漸被濾餅填滿，設有壓力傳感器控制的污泥柱塞泵可以實現高壓、低壓交替進料。將污泥柱塞泵出口額定壓力定為2.0MPa，根據隔膜式壓濾機的工作壓力合理調整進料壓力。我公司將進料壓力調整至1.5MPa，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閉，然后開啟高壓離心泵或高壓柱塞泵向隔膜板內充入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。0.75MPa的壓縮空氣先通過壓緊板側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理池中；而從濾室內濾餅、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反吹管的進氣閥門關閉后，打開止推板側上方的兩個進氣管的閥門，對濾室內濾餅、濾布中的各種形式的水吹走，反吹的水通過濾板下方的DN80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，否則影響下一循環次的脫水；濾餅卸完后，拉板器接到觸發信號回到初始位置，取拉電機停止運轉，這樣完成一個工作循環。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，關閉翻板，高壓離心泵或高壓柱塞泵提供5.0MPa的高壓水，自動清洗系統上下往復沖洗。一個濾板設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#壓濾機應廠家設計的清洗水壓及高壓清水水嘴不同，將沖洗濾板設定往復沖洗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。

4.0濾餅破碎、運輸濾餅破碎、運輸及破碎工作流程：濾餅→導料斗→破碎板→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→下一工序或裝車。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,縱向長度根據設備尺寸確定），破碎成塊后再利用1～1.5m的高度差落入螺旋輸送機（直徑φ400mm,螺距380mm）內，污泥塊隨著螺旋片的旋轉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，運至自備電廠煤場。

5.0結語

利用隔膜壓濾機壓榨壓力高、耐腐蝕性能好、修理便利、牢靠等優點，將隔膜式板框壓濾機作為污泥脫水的核心設備，通過優化污泥的化學調理工藝，可將出泥含水率控制在50％以下。一期、二期四臺隔膜式壓濾機份依次投入使用，運行效果達到預期要求，有效地解決了公司生產污泥的存放和消化問題，確保公司綠色持續發展。

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作者：張成新教授 王恒福教授 王法軍教授

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