1 污泥脫水的必要性分析

天津現有污水處理廠35座，到2010年底投入運行的污水處理廠將達到58座，累計日處理能力達到260萬t，全市污水處理率達到85%以上（中心城區90%以上）。隨著大量污水處理廠的投產，污泥產量將會大幅度的增加，污泥的處理和處置可以說是考核污水處理廠運行成績的重要指標。從污水處理廠排出來的污泥一般是由松散的物質組成，含水率較高（95%～99%），污泥容積可達其所含固體容積的數十倍。污泥的體積非常龐大，性質很不穩定，極易腐化，不利于運輸和處置，故需及時 行減容化和穩定化的處理。首先是污泥濃縮，其目的是為了減少污泥的體積，其次是污泥穩定和無害化，然后是污泥脫水。其中污泥濃縮和脫水是通過物理方法提高污泥中的固體含量，達到污泥減容的目的。污泥經過濃縮處理后其含水率為94%～96%左右，但仍為流動狀態，需進一步脫水至含水率為70%～80%左右。污泥脫水后其容積大大減少，減少了外運的費用和填埋場的瀝濾液量，在焚燒時還可增加熱值，且不易腐化。

2 污泥脫水設備分析

2.1 帶式壓濾脫水機

帶式壓濾脫水機是由上下2條張緊的濾帶夾帶著污泥層，從一連串有規律排列的輥壓筒中呈S形經過，依靠濾帶本身的張力形成對污泥層的壓榨和剪切力，把污泥層中的毛細水擠壓出來，獲得含固量較高的泥餅，從而實現污泥脫水。

一般帶式壓濾脫水機由濾帶、輥壓筒、濾帶張緊系統、濾帶調偏系統、濾帶沖洗系統和濾帶驅動系統構成。作機型選擇時，應從以下幾個方面加以考慮。

（1）濾帶。要求其具有較高的抗拉強度、耐曲折、耐酸堿、耐溫度變化等特點，同時還應考慮污泥的具體性質，選擇適合的編織紋理，使濾帶具有良好的透氣性能及對污泥顆粒的攔截性能。

（2）輥壓筒的調偏系統。一般通過氣動裝置完成。

（3）濾帶的張緊系統。一般也由氣動系統來控制。濾帶張力一般控制在0.3～0.7MPa，常用值為0.5MPa。

（4）帶速控制。不同性質的污泥對帶速的要求各不相同，即對任何一種特定的污泥都存在一個較佳的帶速控制范圍，在該范圍內，脫水系統既能保證一定的處理能力，又能得到高質量的泥餅。

帶式壓濾脫水機受污泥負荷波動的影響小，還具有出泥含水率較低且工作穩定啟耗少、管理控制相對簡單、對運轉人員的素質要求不高等特點。同時，由于帶式壓濾脫水機進入國內較早，已有相當數量的廠家可以生產這種設備。在污水處理工程建設決策時，可以選用帶式壓濾機以降低工程投資。

2.2 板框式壓濾脫水機

板框式壓濾機是通過板框的擠壓，使污泥內的水通過濾布排出，達到脫水目的。它主要由凹入式濾板、框架、自動-氣動閉合系統側板懸掛系統、濾板震動系統、空氣壓縮裝置、濾布高壓沖洗裝置及機身一側光電保護裝置等構成。此設備選型時，應考慮以下幾個方面。

（1）對泥餅含固率的要求。一般板框式壓濾機與其他類型脫水機相比，泥餅含固率較高，可達35%，如果從減少污泥堆置占地因素考慮，板框式壓濾機應該是首選方案。

（2）框架的材質。

（3）濾板及濾布的材質。要求耐腐蝕，濾布要具有一定的抗拉強度。

（4）濾板的移動方式。要求可以通過液壓-氣動裝置全自動或半自動完成，以減輕操作人員勞動強度。

（5）濾布振蕩裝置，以使濾餅易于脫落。

與其他型式脫水機相比，板框式壓濾機的缺點的占地面積較大，同時由于板框式壓濾機為間斷式運行，效率低，操作間環境較差，有二次污染，但近來大量開發研制工作，使其適應了現代化污水處理廠的要求，如通過PLC系統控制就可以實現系統全自運方式，其壓濾、濾板的移動、濾布的振蕩、壓縮空氣的提供、濾布沖洗、進料等操作全部可通過PLC遠端控制來完成，大大減輕了工人勞動強度。

2.3 離心式脫水機

離心脫水機主要由轉鼓和帶空心轉軸的螺旋輸送器組成，關鍵的部件是轉鼓，轉鼓的直徑越大，脫水處理能力越大，但制造及運行成本都相當高，很不經濟。轉鼓的長度越長，污泥的含固率就越高，但轉鼓過長會使性能價格比下降。使用過程中，轉鼓的轉速是一個重要的控制參數，控制轉鼓的轉速，使其既能獲得較高的含固率又能降低能耗，是離心脫水機運行好壞的關鍵。目前，多采用低速離心脫水機。在作離心式脫水機選型時，因轉輪或螺旋的外緣極易磨損，對其材質要有特殊要求。新型離心脫水機螺旋外緣大多做成裝配塊，以便更換。裝配塊的材質一般為碳化鎢，價格昂貴。離心脫水機具有噪音大、能耗高、處理能力低等缺點。國內只有為數不多的幾個廠家可以生產小型離心脫水機，如果選擇大型離心脫水機，就只能依靠進口，會增加工程投資，同時，離心脫水機受污泥負荷的波動影響較大，對運行人員的素質要求較高，因此一般污水處理廠均不采用離心脫水工藝。但近幾年來，隨著科技進步，離心式脫水機的脫水技術在國外有了長足進展，例如瑞典Alfa Laval公司生產的螺旋離心式脫水機，其泥餅含固率可達30%以上，而且操作是在全封閉的環境中進行，脫水機周圍沒有任何污泥及污水存在，也沒有惡臭氣味，可以大大改善運行人員的工作環境，因而受到業界人士的青睞。

3 脫水設備的比較及選型應用

3.1 脫水設備的性能比較

板框壓濾機、帶式壓濾機及離心脫水機的比較見下表。

常用污泥脫水設備的性能特點：

3種脫水方法的比較：

3.2 脫水設備的選型應用

根據不同型式脫水機性能的比較分析，不同的污水處理廠在選擇時，應從污泥特性、運行狀況、人員素質、對泥餅的要求以及資金、成本等幾個方面綜合考慮，才能作出合理的選擇。天津市津南區建成的某污水處理廠污泥脫水設備為帶式壓濾機，新建的某污水處理廠擬選用離心脫水機。離心機相對帶式機來說具有如下優點。

（1）土建成本。由于離心機占用空間小，節省的空間場地可以更有效的利用于其它生產，節省一筆開支。

（2）離心機占用空間小，安裝調試簡單，配套設備僅有加藥和進出料輸送機，整機全密封操作，車間環境好；而帶式壓濾機占地面積大，配套設備除加藥和進出料輸送機外，還需沖洗泵，空壓機，污泥調理器等等，整機密封性差，高壓清洗的水霧和臭味污染環境，如管理不好，很容易造成泥漿四溢。

（3）離心機每立方米污泥脫水耗電為1.2kW/m3，運行時噪音為76～80dB，全天24h連續運行除停機外，運行中不需清洗水；而帶式壓濾機每立方米污泥脫水耗電為0.8kW/m3，運行時噪音為70～75dB，濾布需松弛保養，一般每天只安排二班操作，運行過程中需不斷用高壓水沖洗濾布，沖洗下的水增加了二次處理量。

（4）離心機易損件為軸承和密封件，卸料螺旋的維修周期一般在3a以上；而帶式壓濾機易損件除軸承、密封件外，濾帶也需更換，或在高溫下工作，需要功能性極強的材料做過濾介質，價格昂貴。

（5）運行費用的計算。離心機脫水與帶式壓濾機脫水的運行費用比較如下：假設帶式壓濾機投藥量4kg/(t[干泥])計，單機處理電耗以0.8kW/m3泥漿計，沖洗水污泥漿為1：1；離心機投藥量以3kg/(t[干泥])，單機處理電耗以1.2kW/m3泥漿計，沖洗水以0計，電費0.5kW/kW，水費0.5元/m3，藥費80元/kg。以8×10⁴t/d的污水處理廠為例，干污泥量為10t/d，進泥含固量為3%（濃縮后污泥），泥漿量為333m3/d，脫水后污泥含固率＞20%。計算得出帶式壓濾機的藥費為3200元/d；電費為133.2元/d；水費為166.6元/d。則帶式機的日運行費用為Σ=3200+1332+166.6=3499.8元/d。臥螺離心機的藥費為2400元/d；電費為199.8元/d；水費為0元/d；則離心機的日運行費用為Σ=2599.8元/d。運行費差額為900元/d，1年以360d計，△=900元/d×360d=324000元人民幣。即1年運行費帶式壓濾機比離心機多32.4萬元人民幣。