干化场是一种古老而简单的污泥脱水方法,其运行效果与污泥的性质和当地气候条件有关。根据滤水层结构的不同,干化场可分为自然滤水层干化场和人工滤水层干化场两种。前者适用于自然土质渗透性能好、地下水位低的地区,但由于渗透下去的污泥水可能会污染地下水及给渗人土层带来不可;?转的污染,因此一般不推荐使用这种方式。后者的底板是人工不透水层,上铺滤水层,渗下去的污泥水由埋设在人工不透水层上的排水管截留,送到污水处理场重新处理。图4- [#]1是常见人工滤水层干化场示意图。
干化场主要依靠渗透、蒸发两种方法脱除水分,渗透脱水一般在污泥排人干化场的初2~ [#]d内完成,此时含水率可下降到 [#]5%左右,接着以蒸发为主继续干化,根据污泥的性质和气候条件的不同,1周到几周后含水率可降到70%左右。
干化场适用于处理含无机颗粒多的污泥,含油脂多的污泥不宜使用干化场处理。干化场具有结构简单、管理方便、基建费用低、一般不需要化学调理等优点,但占地面积大,能占到污水处理场面积的1/4,另外,敞开式的干化场卫生条件较差,受气候条件影响较大,夏季多雨季节和冬季冰冻季节的脱水效果较差。
污泥机械脱水是以多孔性物质为过滤介质,过滤介质两侧的压力差作为推动力,强制污泥中的水分通过过滤介质以滤液的形式排出,固体颗粒被截留在过滤介质上成为脱水后的滤饼(有时称泥饼),从而实现污泥脱水的目的。常用机械污泥脱水的方法有以下三种:
真空过滤依靠减压与大气压产生压力差作为过滤的动力,其优点是操作平稳,处理量大,整个过程可实现自动化,适用于各种污泥的脱水;缺点是脱水前必须进行预处理,附属设备多,工序复杂,运行费用也较高。真空过滤器分为转筒式、转盘式和水平式,转盘式真空过滤器形式变化较少,而转筒式和水平式根据滤饼剥离排料方式和过滤室构造的不同,又有多种形式。图 [#]- [#]2为转筒真空过滤器的工作原理示意图。
转筒每旋转一周,依次经过滤饼形成区、吸干区、反吹区和休止区四个功能区,休止区主要起正压与负压转换时的缓冲作用。真空过滤机的功率消耗约1000W/㎡,处理污泥的单耗约 [#]~8W/m3污泥。
除了真空过滤主机以外,还需要配备调理剂投加系统、真空系统和空气压缩系统,有时还需要在污泥槽内设置搅拌设施。如果将转筒与污泥槽的间隙改为40~ [#]0mm,可以取消搅拌设施。真空过滤机的脱水能力与污泥性质和污泥浓度有关,进泥浓度为 [#]%~8%时,处理生活污水污泥的脱水能力为10~ [#]0kg干固体/(㎡-h)0转筒真空过滤机对消化污泥脱水时,泥饼的含水率约 [#]0%~ [#]0%;对单纯的活性污泥脱水时,真空过滤机的产率较低;如果与初沉池污泥或浮渣混合脱水,可提高过滤产率。转筒真空过滤脱水机的影响因素有:
图4-12转筒真空过滤器工作原理示意图I—滤饼形成区;n—吸干区;in—反吹区;iv—休止区;
1一空心转筒;2—污泥槽;3—扇形格;4一分配头;5—转动部件;
6—固定部件;7—与真空泵通的缝;8—与空压机通的孔;
9~与各扇形格相通的孔;10—刮刀;11—泥饼;12—皮带输送器;
13—真空管路;14一压缩空气管路
②真空度:真空度是真空过滤机的动力,真空度越高,泥饼的厚度越大、含水率越低。但滤饼厚度的增大又使过滤阻力增大,不利于脱水。一般来说,真空度增加到一定程度后,过滤速度的提高就会变得不明显,处理经过浓缩的污泥时更是如此。而且真空度的增加不仅加大动力消耗和运行费用,还容易使滤布堵塞和损坏。通常滤饼形成区的真空度约为400汞柱,吸尸区的真空度约为500~ [#]00_汞柱。
③转筒浸没深度:浸没深度大,滤饼形成区与吸干区的范围广,过滤产率高,但泥饼含水率也高。浸没深度浅,转筒与污泥的接触时间短,滤饼较薄、含水率也较低。
④转筒转速:转速高,过滤产率高,泥饼含水率也高,同时滤布的磨损也会加剧。转速低,滤饼含水率低,产率也低。因此,转筒的转速过高或过低都会影响脱水效果,一般转速范围为
0.7~1.5r/min,转筒线速度一般< 0.3m/min,具体转速值需要根据污泥性质、脱水目标和真空过滤机转筒直径等因素综合考虑。
⑤滤布性能:滤布孔目大小决定于污泥颗粒的大小和性质。网眼太小,污泥固体回收率高、产率低,滤布容易堵塞,过滤阻力也大。网眼过大,过滤阻力小,但污泥固体回收率低,滤液浑浊。
(2)压滤脱水
利用空压机、液压泵或其他机械形成大于大气压的压差进行过滤的方式称为加压过滤,压滤的压差为0.3~0.5MPa,—般适用于对高浓度污泥的脱水处理,其基本原理与真空过滤类似,两者区别在于压滤使用正压,真空过滤使用负压。在污泥脱水中应用较多的污泥压滤机有板框压滤机和带式压滤机两种,其中板框压滤机一般是间歇运行,而带式压滤机为连续运行方式。
板框压滤机比真空过滤机过滤能力强,可降低调理剂的消耗量和使用较便宜的、效率较差的药剂,甚至可以不经过预先调理而直接进行过滤脱水。板框压滤机是早应用于污泥脱水的机械,虽然间歇操作、过滤脱水能力也较低,但具有泥饼含固率高、固体回收率高、调理剂耗量少的优点。除了板框压滤机主机外,还需要配备进泥系统、投药系统和压缩空气系统。
带式污泥脱水机又称带式压榨脱水机或带式压滤机,是一种连续运转的固液分离设备,污泥经过加脱水剂絮凝后进人压滤机的滤布上,依次进人重力脱水、低压脱水和高压脱水三个阶段,后形成泥饼,泥饼随滤布运行到卸料辊时落下。用于城市污水
处理厂消化污泥的脱水时,泥饼的含水率可小于80%,而用于小规模的工业废水处理场未经浓缩的新鲜剩余污泥脱水时,泥饼的含水率也可降到90%以下。
带式压滤脱水的工作原理是利用上下两条张紧的滤带夹带着污泥层,从一系列按规律排列的辊压筒中呈S形弯曲经过,依靠滤带本身的张力形成对污泥层的压榨力和剪切力,把污泥中的毛细水挤压出来,从而获得较高含固量的泥饼、实现污泥脱水。压滤机的工作原理如图4- [#]3所示。
带式压滤机有很多形式,但一般都分为以下四个工作区:
重力脱水区:在该区内,滤带水平行走。污泥经调理后部分毛细水转化成了游离水,这部分水分在该区内借自身重力穿过滤带,从污泥中分离出来。一般来说,重力脱水区可脱去污泥中 [#]0%?70%的水分,使含固量增加7%~ [#]0%。
楔形脱水区:楔形区是一个三角形的空间,滤带在该区内逐渐靠拢,污泥在两条滤带之间逐步受到挤压。在该段内,污泥的含固量进一步提高,并由半固态向固态转变,为进人压力脱水区作准备。
低压脱水区:污泥经楔形区后,被夹在两条滤带之间绕滚压筒作S形上下移动。施加到泥层上的压榨力取决于滤带张力和滚 [#]08?
压筒直径。在张力一定时,滚压筒直径越大,压榨力越小。污泥经低压区之后,含固量会进一步提高,但低压区的作用主要是使污泥成饼,强度增大,为接受高压作准备。
高压脱水区:经低压区后的污泥,进人高压区之后,受到的压榨力逐渐增大,其原因是辊压筒的直径越来越小。至高压区的后一个辊压筒,直径往往降至25cm以下,压榨力增至大。污泥经高压区之后,含固量进一步提髙,一般大于20%,正常情况下在25%左右。
(3)离心脱水法
污泥的离心脱水技术是利用快速旋转所产生的离心力使污泥中的固体颗粒和水分离,分离性能常用分离因数作为比较系数。分离因数是液体中颗粒在离心场(旋转容器中的液体)的分离速度同其在重力场(静止容器中的液体)的分离速度之比值,即离心机产生的离心加速度与重力加速度之比,可用下式表示:a=rxn2/9QO,式中/*、n分别表示旋转半径(m)和转速(r/min)。即随着转速增加,0值提高更快。离心机械产生的离心力场很容易达到用于沉淀的重力场的1000倍以上,远远超过了重力沉淀池中的沉淀速度,因而可以在很短的时间内使污泥中很细小的颗粒与水分离。
离心脱水机主要由转鼓和带空心转轴的螺旋输送器组成,如图4- [#]4所示。
污泥由空心转轴送入转筒后,在高速旋转产生的离心力作用下,立即被甩人转鼓腔内。污泥颗粒由于比重较大,离心力也大,因此被甩帖在转鼓内壁上,形成固体层,称为固环层;水分由于密度较小,离心力较小,只能在固环层内侧形成液体层,称为液环层。固环层的污泥在螺旋输送器的缓慢推动下,被输送到转鼓的锥端,经转鼓周围的出口连续排出;液环层的液体则由堰口连续“溢流”排至转鼓外,形成分离液,然后汇集起来,靠重力排出脱水机外。
污泥脱水所用的卧式离心脱水机一般为转筒离心机,按进泥方向和出泥方向是否相同又分为顺流式和逆流式两种。高速离心机通常采用逆流中心进泥方式;而低速离心机则采用顺流始端进泥方式,这也是污泥脱水使用较多的型式。
顺流离心机进泥和脱水污泥的流出方向是一致的,这样可以消除逆流离心脱水机不可避的涡流现象。始端进泥方式还可以使离心脱水机全长都起到净化作用,与逆流离心机相比,延长了沉淀距离和时间,使微细的颗粒也能沉淀下来,因而可以得到含水率更低的脱水污泥和更清澈的分离液,并能有效地减少脱水药剂的投加量,有时甚至可以不用再投加药剂。由于顺流离心机内污泥流态得到了很大改善,而且可以加大转筒直径来提高离心力,因此这种脱水机的转速可以降低到500?l_r/min,不仅节约了电能,而且降低了机器的噪音,延长了使用寿命。
转筒式离心机特别适用于含油污泥和难以脱水污泥的处理,不适用于处理固液密度差较小的污泥,一般也不用于无机成分较多的污泥的脱水处理。在投加有机高分子污泥调理剂
聚丙烯酰胺的情况下,经过转筒式离心机脱水处理后的泥饼含固率一般为 [#]0%~25%。与其他机械脱水方式相比,转筒式离心机可以在少投加或不投加调理剂的条件下对污泥进行脱水,从而可以降低污泥脱水的药剂费用。.