滚压式污泥脱水机生产性试验报告
滚压式污泥脱水机生产性试验报告
摘要
采用滚压脱水机（型号1-900/0750A）1台。试验污泥采用水质净化厂浓缩混合污泥、未浓缩混合污泥、初沉污泥、二沉污泥、以及稀释后的污泥；粪便污泥；混合污泥（采用A/O工艺）。污泥以间歇方式输入污泥槽。絮凝剂槽中配有0.1％～0.2％的絮凝剂。污泥和絮凝剂同时输入混合槽，使之完全混合、并结成絮体。絮凝后污泥输入脱水道进行脱水，泥饼排出后外运至填埋场，滤液排入污水厂进水进行处理。
关键词
滚压脱水机试验污泥间歇方式絮凝后污泥混合污泥
一.概述
1.1污泥脱水的意义
在污水处理过程中，产生大量污泥，其数量约占处理水量的0.3％～0.5％左右（含水率约97％）。污水处理厂的全部建设费用中，用于处理污泥的约占20％～50％，甚至占70％。所以污泥处理是污水处理系统的重要组成部分，必须予以充分重视。污泥含有大量的有害有毒物质，如寄生虫卵、重金属等；有用物质如植物营养素、有机物及水分。污泥处理的目的是使污泥减量、稳定、无害化、及综合利用。通常使用的单元工艺过程有：浓缩、稳定、污泥调节、脱水。
污泥经浓缩、消化后尚有约95％～97％的含水量，体积仍很大。为了综合利用和最终处置，需对污泥作脱水处理。脱水的作用是去除存在于污泥颗粒间以及颗粒内的水，从而使液态的污泥的物理性能改变成半固态、理想的脱水应当是最大限度地把水去除，同时污泥的固体颗粒则应当全部保留在脱水后的泥饼上，并要求这种操作所花投资最低。
1.2污泥脱水机的类型及特点
污泥机械脱水是以过滤介质两面的压力差作为推动力，使污泥水分被强制通过过滤介质，形成滤液；而固体颗粒被截留在介质上，形成滤饼，从而达到脱水的目的。污泥机械脱水方法有真空吸滤法、压滤法和离心法等。
真空过滤脱水目前应用较少，使用的机械称为真空过滤机，可用于经预处理后的初次沉淀污泥、化学污泥及消化污泥等的脱水。真空过滤机脱水的特点是能够连续生产，运行稳定，工序较复杂，运行费用较高。
压滤脱水采用板框压滤机。它的构造较简单，过滤推动力大，适用于各种污泥。但不能连续运行。
滚压脱水采用带式压滤机。其主要特点是把压力施加在滤布上，用滤布的压力和张力使污泥脱水，而不需要真空或加压设备，动力消耗少，可以连续生产。这种脱水方法目前应用广泛。
离心脱水中脱水的推动力是离心力，推动的对象是固相，离心力的大小可控制，比重力大几百倍甚至几万倍，因此脱水的效果也比浓缩好。离心机可连续操作，工作场所卫生条件好，占地面积小。但耗电量大，噪声大。
1.3滚压式脱水机
滚压式污泥脱水机工作原理与传统的带机、板框压滤机及离心机不同。其工作原理是湿态污泥（含固量0.5％～5％）进入污泥通道。通道两旁各有一片圆形的钻有小孔的不锈钢栅格，栅格每分钟转动0.5～3转，把污泥带进脱水机内，滚压机圆形脱水道的前一半0－180°是浓缩区，污泥水份开始由两旁的栅格的出水孔挤出，并由脱水机下的污水槽排出。污泥水份脱出后，流动缓慢，承受的压力越来越大，使更多水份被挤出达到更好的脱水效果。格筛利用摩擦力把污泥中的固体推到出口闸门，出口闸门是挤压区，闸门开关压力受电脑控制。污泥固体在闸门前挤压，形成含水率低的泥饼。处理的污泥有一级化学增强污泥、活性污泥、消化污泥、生物处理及人畜粪便、造纸等污泥。
二.滚压式脱水机的生产性试验及结果分析
2.1脱水机及试验条件
本试验脱水机采用滚压脱水机（型号1-900/0750A）1台。该机外型尺寸1650×990×1700mm，使用1道脱水道，脱水道尺寸50（w）×152（h）mm，格筛直径900mm，有效过滤面积0.75m2，脱水格筛转速0.5～3r/m，整机重量2500kg，电机功率5.6kw。
试验污泥采用水质净化厂浓缩混合污泥、未浓缩混合污泥、初沉污泥、二沉污泥、以及稀释后的污泥；粪便污泥；长桥混合污泥（采用A/O工艺）。
污泥以间歇方式输入污泥槽。絮凝剂槽中配有0.1％～0.2％的絮凝剂。污泥和絮凝剂同时输入混合槽，使之完全混合、并结成絮体。絮凝后污泥输入脱水道进行脱水，泥饼排出后外运至填埋场，滤液排入污水厂进水进行处理。
2.2实验室污泥混凝实验
污泥脱水之前通常要先投加絮凝剂进行预处理，使污泥絮凝，以提高其可脱水性。为确定适用于滚压式脱水机的最佳絮凝剂和最佳投加量，首先在实验室进行污泥混凝实验。
（一）絮凝剂的来源
本实验中使用的7种絮凝剂中分为无机和有机两大类，分别为国内，日本和英国公司生产的产品。
a．无机絮凝剂
聚合氯化铝（PAC）：以下简称聚合铝，分子式为[Al2(OH)nCl6-n]m，国产，实验中配制浓度为20%。
聚合铝铁：国产，实验室配制浓度为20%。
b．有机絮凝剂
5种有机药剂的型号及特性见下表：
表1絮凝剂型号及特性
型号主要成分离子性外观分子量（104）生产公司
C495聚丙烯酸酯中阳离子白色颗粒600日本
C495H聚丙烯酸酯中阳离子白色颗粒800日本
C496聚丙烯酸酯中阳离子白色颗粒550日本
C496H聚丙烯酸酯中阳离子白色颗粒900日本
7664聚丙烯酰胺阳离子白色颗粒1500英国
注：以上五种药剂的配制浓度均为0.2%。
（二）泥样的选取
污水厂的剩余污泥的处理是先经重力浓缩，然后进行离心脱水。鉴于本次实验的目的是检验滚压式脱水机的脱水性能，烧杯实验的泥样与脱水机的进泥相同，即浓缩后的混合污泥。
（三）污泥混凝实验
a.仪器
—250毫升烧杯
—玻璃棒
—玻璃漏斗和定量快速滤纸
—秒表
b.步骤
1）分别取100毫升污泥倒入四个250毫升烧杯，向烧杯中加入不同剂量的絮凝剂。
2）用玻璃棒手工搅拌，先快速搅拌10-15下，至絮体出现，再慢速搅拌35-40下。观察泥水分离的情况和絮体的大小和形状。
3）静置10分钟。
4）将混凝好的污泥倒入玻璃漏斗进行过滤，记录不同投加量下滤液达到15毫升所需的时间。
5）不同的絮凝剂重复以上步骤。
6）分析实验数据，选取每种絮凝剂的最佳投加量和最佳絮凝剂。
c.实验数据及分析
表2污泥混凝实验实验数据
日期污泥
TS（%）絮凝剂型号溶液浓度
(%)泥样体积
(ml)投加量
(ml)VN
（%）絮体大小15ml滤
时间（s）
4.5
4
C495
0.210011细小336
0.210022中等93
0.210033大块236
0.210044大块391
4.5
4
C495H
0.210011细小441
0.210022中等189
0.210033大块416
0.210044大块878
4.5
4
C496H
0.210011基本无263
0.210022细小174
0.21002.52.5小252
0.210033大块825
4.6
3.6-3.8
C496
0.210011细小524
0.210022中等334
0.210033大块22
0.210044大块57
4.6
3.6-3.8
聚合铝
2010022基本无33
2010033基本无29
2010044基本无34
2010055细小48
4.6
3.6-3.8
聚合铝铁
2010044基本无31
2010055基本无85
2010066细小36
2010088小55
4.7
2-2.6
7664
76640.210011基本无226
0.210022细小81
0.210033中等23
0.210044大块35
以上是不同絮凝剂的投加量与过滤时间的数据表格和关系曲线。从中可以看出，五种有机絮凝剂的最佳投加量多集中在2~3%（体积比）左右，但不同絮凝剂的絮凝效果差别较大，其中日本产的C495，C496和英国的7664效果较好，不仅过滤时间短，而且形成的絮体较大，两种无机药剂尽管过滤时间也较短，但投加量大，而且絮体都非常细小，如果用于滚压式脱水机，絮体容易随滤液流失，因此现场实验没有推荐使用这两种药剂。
由于实验室混凝实验中采用重力过滤的方法测定污泥的脱水性能，而滚压式脱水机的脱水机理是污泥在两片具有一定孔径的格栅之间受压，进行泥水分离，因此对絮体大小和抗剪切能力都有一定要求。两者工况有一定差异，所以生产性实验中判断污泥的脱水性能应同时考虑过滤速率和絮体大小等多种因素，为此，推荐英国的7664和日本的C495和C496絮凝剂作为现场脱水机使用。
2.3污水厂混合污泥脱水试验
混合污泥是本次混合试验的主要测试对象，也是测试时间最长的一种污泥（11天）。污水厂的混合污泥来自重力浓缩池，性质变化较大。测试期间，其含水率变化范围为95.74%—98.06%，pH值约6.0—6.5。具体脱水试验数据见表3。
表3.混合污泥实验数据表
取样时间4月5日4月6日4月6日4月6日4月8日4月9日
絮凝剂Ciba7652Ciba7652Ciba7664Ciba7664Ciba7652Ciba7652
絮凝剂的投加量（‰）1.575.0815.4219.032.849.45
进泥流量(m3/h)1.9831.2700.8151.8202.535
进泥含水率（%）95.8796.3696.1197.3398.0697.55
进泥SS（g/l）18.6423.54
泥饼含水率（%）74.4976.7778.5680.5077.2980.69
滤液TS（%）0.78260.25080.31710.22730.25560.4753
滤液SS（g/l）1.4980.7142.6941.3291.827
滤液CODCr(mg/l)242313018708755932358
干污泥产量（kg/时）19.334.957.2333.1
固体保留率（％）83.694.193.292.687.882.7
续表3混合污泥实验数据表
取样时间4月9日4月10日4月10日4月10日4月11日4月11日
絮凝剂FO4800SHCiba7664Ciba7664C495HCiba7664Ciba7664
絮凝剂的投加量（‰）4.474.733.121.562.722.64
进泥流量(m3/h)1.3052.2901.5931.5811.665
进泥含水率（%）96.5195.9896.2295.8995.7496.13
进泥SS（g/l）40.73
泥饼含水率（%）81.0480.0681.1178.3779.8678.66
滤液TS（%）0.29930.43630.29290.26280.29520.2777
滤液SS（g/l）0.8892.0510.73000.62800.8960.915
滤液CODCr(mg/l)266835432282223023972102
干污泥产量（kg/时）37.336.154.437.163.757.1
固体保留率（％）92.991.293.794.893.294.0
纤维含量（%）9.811.1
续表3混合污泥实验数据表
取样时间4月15日4月16日4月16日4月18日
絮凝剂Ciba7664Ciba7664Ciba7664三井C496H
絮凝剂的投加量（‰）3.517.025.594.45
进泥流量(m3/h)1.1952.2682.2683.043
进泥含水率（%）95.7897.3796.6998.40
进泥SS（g/l）40.0925.24
泥饼含水率（%）79.3375.9677.3778.88
滤液TS（%）0.17740.14210.1824
滤液SS（g/l）0.6570.649
滤液CODCr(mg/l)1738973.72174
干污泥产量（kg/时）62.088.783.5
固体保留率（％）96.695.295.3
纤维含量（%）10.28.495
灰份（%）40.8546.6144.05
由表中数据可以归纳出以下几点：
1．混合污泥经滚压式脱水机脱水后，泥饼含水率最低可降至74.49%，最高为81.11%,大部分在76%～79%之间，固体保留率最高为96.6%，最低为82.7%，大部分在91%之上，污泥脱水效果较好。
2．实验中使用的主要絮凝剂是Ciba7664,其最佳投加量约为8—12%（体积比），比烧杯实验确定的范围略大（原因是脱水机内两片格栅的孔径大小要求形成足够大的絮体，以防止污泥随滤液流失）。后来使用的C495H和C496H效果也较好，投加量只有6.4%和7.1%。
3．4月10日至4月18日测试了部分进泥的纤维含量和灰分，其中纤维含量约为8.5—11%，灰份为39—46%。可以看出，当这两个指标较低时，需相应增加絮凝剂投加量，以保证絮凝效果。
4．污泥脱水后滤液的COD变化较大，而且与粪便污泥相比，混合污泥的干固体产量较低，且不够稳定（19.3～88.7kg/h）。
2.4未浓缩混合污泥、初沉污泥、二沉污泥、以及稀释后的污泥的脱水试验
表4.各种污泥的试验数据表
取样时间4月14日4月14日4月15日
污泥类型稀释3倍体积水的混合污泥稀释3倍体积水的混合污泥未浓缩混合污泥
絮凝剂Ciba7664Ciba7664Ciba7664
絮凝剂投加量（kg/吨干固体）11.68.703.49
进泥流量(m3/h)2.2682.4302.232
进泥含水率（%）99.1899.0597.68
进泥SS（g/l）7.35621.54
泥饼含水率（%）76.3374.9477.45
滤液TS（%）0.22800.15260.1737
滤液SS（g/l）1.2151.1200.876
滤液CODCr(mg/l)1081949.4634.3
干污泥产量（kg/时）14.27.81
固体保留率（％）72.984.593.2
纤维含量（%）5.033
灰份（%）41.4339.8844.24
续表4各种污泥的试验数据表
取样时间4月17日4月17日4月19日4月19日4月18日4月19日
编号211213
污泥类型初沉池污泥二沉池污泥第一桶未经浓缩的二沉池污泥第二桶未经浓缩的二沉池污泥混合污泥（A/O法）第二桶680L污泥（加入4.5kg湿草）
絮凝剂Ciba7664Ciba7664Ciba7664Ciba7664Ciba7664三井C496H
絮凝剂投加量（kg/吨干固体）2.837.775.665.999.9513.0
进泥流量(m3/h)2.4301.6203.6003.3300.991.440
进泥含水率（%）96.4799.2497.5698.2096.8198.20
泥饼含水率（%）73.0179.4477.6576.8083.6681.45
滤液TS（%）0.15640.18890.1538
滤液CODCr(mg/l)0.8990.82402384
干污泥产量（kg/时）181.8993.829.0
固体保留率（％）80.095.396.1
纤维含量（%）19.564.316.72
固体保留率（％）80.095.3
纤维含量（%）52.28
灰份（%）44.75
为了检验对不同种类污泥的脱水效果，还对未浓缩混合污泥、初沉污泥、二沉污泥、以及稀释后的污泥；粪便污泥；混合污泥（采用A/O工艺）进行了脱水试验。
4月14，15日对未浓缩污泥和稀释污泥（用自来水稀释三倍）做了脱水试验（数据见表2），发现在进泥浓度很低（99.18%）的情况下，仍可以取得较高的含水率(76.33%)，显示了该脱水机具有浓缩脱水一体化的优势，但同时固体保留率下降，絮凝剂投加量增加。4月17日和19日两天对未经浓缩的初沉污泥和二沉池污泥做了对比性试验（见表2），由数据可知，由于初沉池污泥灰分含量高，可脱水性明显好于二沉池污泥，二者的泥饼含水率分别为73.01%和79.44%，单位干固体所需的絮凝剂也减少。该项试验再次证明滚压式脱水机具有浓缩，脱水一体化的功能。
2.5粪便污泥脱水试验
表5粪便污泥脱水试验数据
取样时间4月7日4月7日4月8日4月8日
絮凝剂Ciba-726Ciba-726Ciba-726Ciba-726
絮凝剂的投加量（kg/吨干固体）3.933.479.065.27
进泥流量(m3/h)1.6951.7353.9503.290
进泥含水率（%）94.1593.6197.9896.24
泥饼含水率（%）54.452.666.561.2
干污泥产量（kg/时）9911182124
由表5数据可以看出，滚压式脱水机对粪便污泥有良好的脱水效果，泥饼含水率可达52.6%～66.5%，干固体产率也较高，约100kg/h左右。
2.6混合污泥（A/O工艺）的脱水试验
取样时间4月18日
絮凝剂Ciba7664
絮凝剂投加量（kg/吨干固体）9.95
进泥流量(m3/h)0.99
进泥含水率（%）96.81
泥饼含水率（%）83.66
滤液TS（%）0.1538
滤液CODCr(mg/l)2384
固体保留率（％）96.1
纤维含量（%）16.72
表6混合污泥脱水试验数据
4月18日对污水厂的混合污泥进行脱水试验，该污泥是A/O系统的剩余污泥，由于生物活性高，尽管纤维含量较高（16.72%），但可脱水性较差，泥饼含水率达83.66%。絮凝剂投加量较高。固体保留率较高。
2.7各种污泥脱水情况总结
污泥类型混合污泥粪便污泥稀释3倍体积水的混合污泥初沉池污泥二沉池污泥混合污泥（A/O工艺）680L混合污泥中加入4.5kg湿草
絮凝剂Ciba7664Ciba-726Ciba7664Ciba7664Ciba7664Ciba7664三井C496H
絮凝剂投加量（kg/吨干固体）4.195.4310.22.837.779.9513.0
进泥含水率（%）96.2795.5099.1296.4799.2496.8198.20
泥饼含水率（%）78.9158.6875.6473.0179.4483.6681.45
固体保留率（%）94.278.780.095.396.1
表7各种污泥脱水情况总结
图5.各种污泥脱水情况总结
对各种污泥脱水情况用图5来进行说明。可明显看出，滚压式脱水机对纤维含量高的粪便污泥、初沉污泥的处理效果最好，粪便污泥的泥饼含水率可达52.6%；并且絮凝剂的投加量也不高，特别是初沉污泥絮凝剂的投加量只有2.83kg/吨干固体。其次是混合污泥，它的固体保留率要比粪便污泥、初沉污泥高，絮凝剂的投加量（4.19kg/吨干固体）也不高，泥饼的含水率大部分在76％～79%之间。A/O法混合污泥污泥脱水性能最差。
2.8其他试验数据
a.反冲洗
该脱水机每天进行一次反冲洗，时间5分钟，用水量110kg/d。
b.噪声
环境背景噪声级为74dB，总噪声级为84dB，计算得滚压脱水机产生噪声值为：
Lp＝83.5dB。
从图中可以看出滚压机对环境噪声的影响相当小，在距离脱水机五米外几乎不对环境产生影响。分析其原因主要是由于脱水道转速低（0.5～3RPM），噪声主要来源于絮凝剂泵，污泥泵，絮凝搅拌器等。
c耗电量
耗电量以产生一吨干固体消耗的电量计算。耗电量为6.65～18.84kwh/吨干固体。
三.结论
1.滚压式污泥脱水机可适用于城市污水厂混合污泥的脱水，脱水后泥饼含固率可达到74.49%～81.11%，尤其适用于粪便污泥、造纸污泥等高纤维含量污泥的脱水，脱水后污泥含固率可达到52.6％～66.5％。
2.滚压式污泥脱水机具有浓缩－脱水一体化的功能。可对不经浓缩的污泥（含水率98％以上）进行脱水，并取得较好的脱水效果。
3.滚压式污泥脱水机运行噪声较低，小于84dB；耗电量低，为6.65～18.84kw•h/吨干固体。可连续操作，工作场所卫生条件好。
四.存在问题与建议
1.滚压式污泥脱水机具有浓缩－脱水一体化的功能。可对不经浓缩的污泥进行脱水。但未浓缩的污泥脱水存在药剂投加量大，产量低的问题。脱水机可适用于A2/O工艺，能够克服浓缩池中污泥释磷的问题。
2.由于污水厂每天只排泥8小时，试验时间有限，脱水机未能进行长时间的连续运行试验。
3.进泥含固量高时，建议配制较低浓度的絮凝剂使用。
4.由于污水厂进泥浓度变化大，对滚压式脱水机的运行及试验造成一定的影响。
附录：
指标测试方法
TS(总固体)按城镇建设行业标准CJ/T-55-1999的重量法测定。
SS（悬浮物）按照GB11901重量法测定，采用定量滤纸进行过滤。
CODCr（化学需氧量）按照GB7488稀释法测定
比阻采用布氏漏斗抽滤测定
纤维含量按照法尼亚公司提供方法测定
灰份按国家标准在马福炉600。C灼烧半小时冷却后测定
噪声使用声级计测定
pH采用精密试纸测定
测试方法表
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