Optimization and Improvement of Sludge Filter Press Device for Reclaimed Water Reuse
Abstract:
In the pretreatment stage, the reclaimed water reuse system needs to remove impurities such as suspended solids, hardness, etc. to ensure stable operation of the membrane system, and thus a large amount of sludge is generated. The sludge produced by the pretreatment unit (the water mass fraction is about 99%) is not only very finely dispersed but also poor in viscosity, so it is not easy to filter press. Through repeated exploration and research, a continuous sludge press is finally achieved using a combination of stacked screw filter press and belt filter press, it not only reduces the workload of operation and maintenance, but also satisfies the sludge treatment requirements, the water content of obtained filter cake is about 70%.
0
前言
目前中水回用系统大多采用双膜法,而超滤和反渗透膜稳定运行的前提是须在预处理阶段去除碱度、硬度、悬浮物、铁等污染物。这些污染物从水中分离出来必定会形成大量的污泥,而污泥含水质量分数在99%左右,泥水基本上呈液体状态。污泥减量化的关键是进行压滤,以减小污泥的体积,便于进行固废的处理。
1
污泥概况
某氮肥企业的中水回用预处理装置处理能力为300 m3/h,因进水污染物含量较高,产泥量较大,每小时所产的绝干污泥量约为400 kg,污泥含水质量分数在99%左右。原污泥压滤装置采用板框压滤机进行脱水,压滤之后的泥饼组成分析数据如表 1所示。
表 1
项目 |
泥饼1 |
泥饼2 |
水分 |
53.3 |
43.5 |
灰分(干基) |
48.9 |
48.8 |
有机物(干基) |
51.1 |
51.2 |
CaO(干基) |
10.9 |
11.1 |
MgO(干基) |
3.5 |
1.9 |
2
板框压滤机运行情况
该中水回用系统共配有2台板框压滤机[1],过滤面积分别为30 m2和60 m2。2台板框压滤机同时工作时,每小时仅能处理150~200 m3来水在预处理阶段产生的污泥,导致中水回用系统的处理能力严重受限。
板框压滤机由交替排列的滤板和滤框构成一组滤室。滤板表面有沟槽,其凸出部位用以支撑滤布。滤框和滤板的边角上有通孔,组装后构成完整的通道,能通入悬浮液、洗涤水并引出滤液。滤板和滤框的两侧各有把手支托在横梁上,由压紧装置压紧滤板和滤框,滤板和滤框之间的滤布起密封垫片的作用。由供料泵将悬浮液压入滤室,在滤布上形成滤渣,直至充满滤室。滤液穿过滤布并沿滤板沟槽流至板框边角通道后集中排出。过滤完成后,通入高压清洗水洗涤滤渣。洗涤完成后,打开压滤机卸除滤渣,然后清洗滤布,再重新压紧滤板和滤框,开始下一工作循环。
板框压滤机的工作原理决定其间歇操作的工作方式,需有专人负责打开和压紧滤板和滤框,同时还须及时清理滤布上未被冲洗干净的滤渣,导致操作人员的工作量非常大。板框压滤机一般工作1个月之后,滤布就会逐渐被堵塞,导致产泥量降低且泥饼含水率升高,工作效率下降。为了满足中水回用系统的稳定运行,此时必须重新更换滤布,导致维修人员的工作量也非常大。
3
组合式压滤机应用情况
由于板框压滤机的处理能力较小且操作难度较大,必须对污泥压滤装置进行改进,而污水处理终端的污泥脱水通常采用叠螺压滤机[2]或带式压滤机[3]。通过对行业内同类型企业的考察,发现叠螺压滤机是一种自动化程度较高、维护强度低、现场卫生条件较好的压泥设备,其最大的优势在于含固质量分数在1%的污泥不经浓缩即可直接进行脱水,处理后的污泥含水质量分数可降至80%以下,再经带式压滤机处理后,污泥含水质量分数可控制在70%左右,污泥体积大幅下降,有效降低了后续污泥处理的难度。
为确定叠螺压滤机对预处理阶段所产污泥的适应性,进行了实验室烧杯试验。试验污泥质量分数2%,配制的絮凝剂聚丙烯酰胺(PAM)质量分数0.1%,试验结果如表 2所示。
表 2
污泥样品体积/mL |
PAM型号 |
PAM投加量/mL |
絮体尺寸/cm |
絮体评价 |
200 |
15# |
15 |
1.0~2.0 |
密实,上清液清澈 |
200 |
25# |
20 |
1.0~2.0 |
密实,上清液清澈 |
200 |
35# |
25 |
0.5~1.0 |
虚浮,上清液浑浊 |
通过对实验室烧杯试验数据的分析和絮体密实程度、大小、滤液情况、污泥可挤压性的实际观察,可以判断叠螺压滤机完全适合于处理此种污泥。
经现场中试,单独采用叠螺压滤机,通过投加质量分数0.1%PAM(阳离子,800万单位),可以将含水质量分数99%的泥水压成含水质量分数80%左右的泥饼,但含水量还是偏高,不利于污泥处置。单独通过带式压滤机不能有效处理含固质量分数<1%的污泥,必须配套重力浓缩池才能取得较好的压滤效果,且污泥含水质量分数>75%。如果带式压滤机与叠螺压滤机串联,将叠螺压滤机出口含水质量分数78%~80%的泥饼进一步压滤,可得到含水质量分数70%左右的泥饼,可大幅减少污泥的量,同时也便于污泥外运处置。通过与设备制造企业的交流、沟通,设计了1套叠螺压滤机+带式压滤机组合的处理装置,取消带式压滤机的加药部分,通过对设备高度、宽度及产泥口进行特殊处理,使叠螺压滤机的产泥直接落至带式压滤机的滤带上,实现连续、组合压滤,运行效果良好,中水回用系统可以实现满负荷运行(300 t/h)。叠螺压滤机+带式压滤机总运行功率20 kW,每小时消耗PAM约2 kg,折合吨水压泥运行成本约为0.1元。
4
结语
板框压滤机产泥含水率低(质量分数在60%左右),但是不能连续运行,操作和维修的工作量较大。实践证明,叠螺压滤机+带式压滤机组合的方式非常适合中水回用系统污泥的处置,既可以减轻工作量,又可以满足污泥处置的要求,得到的泥饼含水质量分数在70%左右。