引言

目前，我國各省市環保部門對污水處理廠出泥污泥含水率的要求基本上均按照≤６０％的標準執行，含水率未能達到本標準的將面臨著降低污泥含水率的提標改造需求。為使污泥含水率≤６０％，國內常采用的污泥脫水設備是高壓隔膜板框壓濾機。直壓式污泥脫水機（下稱直壓式）與高壓隔膜板框壓濾機（下稱板框式）相比，其設備形式及壓濾污泥的方式完全不同，為了解直壓式壓濾技術的可行性、實際處理效果及建設運行成本，特與高壓隔膜板框壓濾技術進行詳細經濟技術對比分析。經現場調研并對現場處理后污泥泥質含水率取樣檢測，污泥含水率可達到６０％以下。總體上，相對高壓隔膜板框壓濾機，直壓式壓濾機系統一次投資較高，運行成本低，直壓式壓濾機不用投加藥劑污泥含水率亦可降低到６０％以下，可實現污泥的資源化利用。

技術對比分析

直壓式壓濾技術

直壓式壓濾技術原理污泥中所含的水分包括孔隙水、毛細水、吸附水和結合水，空隙水是污泥顆粒之間的一部分游離水，占污泥總含水量的６５％～８５％。直壓脫水可將絕大部分空隙水從污泥中分離出來。毛細水指污泥顆粒之間的毛細管水，約占污泥中總含水量的１５％～２５％，直壓脫水可通過高壓擠壓污泥顆粒，破壞毛細管表面張力和凝聚力從而將毛細水分離處理。市政污泥的主要特征是含水率高，有機物含量較高，易腐殖。直壓式壓濾機是將污水處理廠污泥經預濃縮處理后，或將８０％含水率的污泥直接在直壓式壓濾機內壓榨，利用“壓豆腐干”原理，無需投加生石灰、ＰＡＭ及ＰＡＣ或鐵鹽藥劑，經過自動包泥（進泥）、初壓、主壓、卸泥４個工序后，污泥出泥泥餅含水率可達到≤６０％。

直壓式壓濾機設備組成系統

主要包括自動包污系統、初壓系統、程序化主壓濾系統、自動卸泥系統４個子系統，各系統是獨立的框架，經流水式作業后實現污泥脫水。

（１）自動包污系統：主要包括進料機、自動抓濾布、濾板機、自動翻板機、壓濾框等。

（２）初壓系統：包括自動初壓裝置等，一般工作壓力保持在３～５ＭＰａ。

（３）程序化主壓濾系統（主壓系統）：主要包括主液壓系統、導向系統、排水系統等，一般工作壓力保持在１０～２０ＭＰａ。

（４）自動卸泥系統：主要包括自動翻布機、自動卸板機、自動卸泥機、自動輸送濾布、濾板機、污泥輸送機、壓濾框轉運系統等。１.

直壓式壓濾系統

工藝流程直壓式壓濾技術污泥處理一般工藝流程，生化污泥經預處理濃縮脫水后將污泥含水率降至８０％左右，之后經螺桿泵送入直壓式壓濾機處理，含水率降低至６０％后外運進行后續處置。污泥處理工藝流程中，污泥自動包污系統耗時最多，一般需３ｈ，預壓、主壓、卸泥工段均按照３h控制，因此一個框架系統從進泥到出泥全流程運行時間約為９ｈ。

高壓隔膜板框壓濾技術

技術原理污泥先經過投加石灰、鐵鹽/鋁鹽、ＰＡＭ等藥劑進行破膜及改性調理，使污泥顆粒包括細小的顆粒及膠體顆粒凝聚、絮凝，以改善其脫水性能。用進料泵打進高壓隔膜壓濾機。高壓隔膜板框壓濾機利用過濾板、隔膜板和濾布組成的可變濾室過濾單元，在油缸壓緊濾板的條件下，用進料泵壓力對物料進行固液分離，并在進料結束后，利用壓榨泵往壓濾機隔膜板中注入高壓水，利用隔膜張力對污泥進行強力擠壓脫水。濾液透過濾布排出，固體物質被濾布阻隔，形成含水率較低的干物質。

高壓隔膜板框壓濾機設備組成

通用型的高壓隔膜板框壓濾機由５大部分組成：機架部分（基座、壓緊板、止推板、主梁）、過濾部分（濾板、濾布）、自動拉板部分、液壓系統部分和電氣控制部分。部分設備配有接液翻板、導料斗等裝置。

高壓隔膜板框壓濾系統工藝流程

高壓隔膜板框壓濾機的工作流程主要分為５個步驟：進料過濾—隔膜壓榨—吹脫—卸料—清洗濾布。其中，清洗濾布步驟不是每個批次都運行，而是根據壓濾機實際工作情況決定。一般情況下，每臺壓濾機正常工作１０~１５個批次后進行１次清洗濾布。

設備供貨、安裝調試期對比

高壓隔膜板框壓濾機可散裝或整機進場，其主機供貨周期為１個月。直壓式壓濾機為散裝進場，其主機供貨周期為３～４個月。直壓式壓濾機較高壓隔膜壓濾機主機供貨周期長２～３個月。高壓隔膜板框式壓濾機系統與直壓式壓濾系統安裝調試一般均需３個月完成。

環境效益及經濟效益對比

與污泥脫水至含水率８０％外運相比，直壓式壓濾機每天可減少污泥體積４１ｍ３/ｄ，高壓隔膜板框壓濾機每天可減少污泥體積３２ｍ３/ｄ。污泥處置費按３５０元/ｔ核算，直壓式壓濾機每年可減少污泥運輸及處置費５５３萬元/年，高壓隔膜板框壓濾機每年可減少污泥運輸及處置費４４３.８萬元/年。直壓式壓濾機因不投加石灰、鐵鹽/鋁鹽，與高壓隔膜板框壓濾機相比節省了藥劑消耗且綠色環保，實現污泥真正的減量化，且處理后的污泥亦可進行污泥資源化利用。

適用性分析

常規市政剩余活性污泥直壓式壓濾機、高壓隔膜壓濾機出泥泥餅含水率均可穩定達到≤６０％。因直壓式壓濾機系統未投加化學藥劑，不影響污泥后續利用，亦不增加無效污泥量，壓濾后污泥可用于園林綠化等方面，實現污泥資源化利用。直壓式壓濾系統較傳統高壓隔膜板框壓濾系統一次工程投資高，運行費用低。以１６.２ｔＤＳ/ｄ處理量為例，直壓式壓濾系統工程一類費為板框式壓濾系統的１.６８倍，直接運行成本直壓式壓濾機為高壓隔膜板框壓濾機成本的８４.９％，通過節省運行成本回收投資需要４.４年。若為廠內改造項目，廠內一般已有污泥脫水至８０％左右的污泥脫水機，則原廠區污泥脫水系統仍可正常使用，直壓式壓濾系統投資可減少，回收投資年限將縮短至３年左右。因此，直壓式壓濾技術尤其適用于現有污水處理廠出泥含水率８０％降低至６０％的改造項目，可實現原有污泥脫水系統繼續使用。直壓式壓濾技術針對市政污泥無需投加藥劑，因其未投加化學藥劑，適用于市政污泥需要資源化利用的項目。

結語

常規項目直壓式壓濾機、高壓隔膜板框壓濾機出泥含水率均可穩定達到≤６０％，直壓式壓濾機甚至能將污泥含水率降低至５５％。對于污泥中有機質含量較高的項目，需要做試驗確定泥餅是否能穩定達到６０％以下。直壓式壓濾系統較傳統高壓隔膜板框壓濾系統一次工程投資高，運行費用低。直壓式壓濾機處理系統未投加化學藥劑，經過高壓壓榨即可實現污泥含水率由８０％降低至６０％。不影響污泥后續利用，亦不增加無效污泥量，實現污泥真正的減量化，且處理后污泥可實現資源化利用。鑒于目前直壓式壓濾機成熟型號較少，較適用于處理規模在５萬ｍ３/ｄ以上的污水處理廠污泥脫水項目，若處理規模在５萬ｍ３/ｄ以下時采用直壓式壓濾機時建議進行進一步經濟比選后確定。