滾壓式污泥脫水機生產性試驗報告

摘 要
采用滾壓脫水機（型號1-900/0750A）1臺。試驗污泥采用水質凈化廠濃縮混合污泥、未濃縮混合污泥、初沉污泥、二沉污泥、以及稀釋后的污泥；糞便污泥；混合污泥（采用A/O工藝）。污泥以間歇方式輸入污泥槽。絮凝劑槽中配有0.1％～0.2％的絮凝劑。污泥和絮凝劑同時輸入混合槽，使之完全混合、并結成絮體。絮凝后污泥輸入脫水道進行脫水，泥餅排出后外運至填埋場，濾液排入污水廠進水進行處理。

關鍵詞
滾壓脫水機 試驗污泥 間歇方式 絮凝后污泥 混合污泥

一. 概述
1.1 污泥脫水的意義
在污水處理過程中，產生大量污泥，其數量約占處理水量的0.3％～0.5％左右（含水率約97％）。污水處理廠的全部建設費用中，用于處理污泥的約占20％～50％，甚至占70％。所以污泥處理是污水處理系統的重要組成部分，必須予以充分重視。污泥含有大量的有害有毒物質，如寄生蟲卵、重金屬等；有用物質如植物營養素、有機物及水分。污泥處理的目的是使污泥減量、穩定、無害化、及綜合利用。通常使用的單元工藝過程有：濃縮、穩定、污泥調節、脫水。
污泥經濃縮、消化后尚有約95％～97％的含水量，體積仍很大。為了綜合利用和最終處置，需對污泥作脫水處理。脫水的作用是去除存在于污泥顆粒間以及顆粒內的水，從而使液態的污泥的物理性能改變成半固態、理想的脫水應當是最大限度地把水去除，同時污泥的固體顆粒則應當全部保留在脫水后的泥餅上，并要求這種操作所花投資最低。

1.2 污泥脫水機的類型及特點
污泥機械脫水是以過濾介質兩面的壓力差作為推動力，使污泥水分被強制通過過濾介質，形成濾液；而固體顆粒被截留在介質上，形成濾餅，從而達到脫水的目的。污泥機械脫水方法有真空吸濾法、壓濾法和離心法等。
真空過濾脫水目前應用較少，使用的機械稱為真空過濾機，可用于經預處理后的初次沉淀污泥、化學污泥及消化污泥等的脫水。真空過濾機脫水的特點是能夠連續生產，運行穩定，工序較復雜，運行費用較高。
壓濾脫水采用板框壓濾機。它的構造較簡單，過濾推動力大，適用于各種污泥。但不能連續運行。
滾壓脫水采用帶式壓濾機。其主要特點是把壓力施加在濾布上，用濾布的壓力和張力使污泥脫水，而不需要真空或加壓設備，動力消耗少，可以連續生產。這種脫水方法目前應用廣泛。
離心脫水中脫水的推動力是離心力，推動的對象是固相，離心力的大小可控制，比重力大幾百倍甚至幾萬倍，因此脫水的效果也比濃縮好。離心機可連續操作，工作場所衛生條件好，占地面積小。但耗電量大，噪聲大。

1.3 滾壓式脫水機
滾壓式污泥脫水機工作原理與傳統的帶機、板框壓濾機及離心機不同。其工作原理是濕態污泥（含固量0.5％～5％）進入污泥通道。通道兩旁各有一片圓形的鉆有小孔的不銹鋼柵格，柵格每分鐘轉動0.5～3轉，把污泥帶進脫水機內，滾壓機圓形脫水道的前一半0－180°是濃縮區，污泥水份開始由兩旁的柵格的出水孔擠出，并由脫水機下的污水槽排出。污泥水份脫出后，流動緩慢，承受的壓力越來越大，使更多水份被擠出達到更好的脫水效果。格篩利用摩擦力把污泥中的固體推到出口閘門，出口閘門是擠壓區，閘門開關壓力受電腦控制。污泥固體在閘門前擠壓，形成含水率低的泥餅。處理的污泥有一級化學增強污泥、活性污泥、消化污泥、生物處理及人畜糞便、造紙等污泥。

二. 滾壓式脫水機的生產性試驗及結果分析
2.1 脫水機及試驗條件
本試驗脫水機采用滾壓脫水機（型號1-900/0750A）1臺。該機外型尺寸1650×990×1700mm，使用1道脫水道，脫水道尺寸50（w）×152（h）mm，格篩直徑900mm，有效過濾面積0.75m2，脫水格篩轉速0.5～3r/m，整機重量2500kg，電機功率5.6kw。
試驗污泥采用水質凈化廠濃縮混合污泥、未濃縮混合污泥、初沉污泥、二沉污泥、以及稀釋后的污泥；糞便污泥；長橋混合污泥（采用A/O工藝）。
污泥以間歇方式輸入污泥槽。絮凝劑槽中配有0.1％～0.2％的絮凝劑。污泥和絮凝劑同時輸入混合槽，使之完全混合、并結成絮體。絮凝后污泥輸入脫水道進行脫水，泥餅排出后外運至填埋場，濾液排入污水廠進水進行處理。
2.2 實驗室污泥混凝實驗
污泥脫水之前通常要先投加絮凝劑進行預處理，使污泥絮凝，以提高其可脫水性。為確定適用于滾壓式脫水機的最佳絮凝劑和最佳投加量，首先在實驗室進行污泥混凝實驗。
（一）絮凝劑的來源
本實驗中使用的7種絮凝劑中分為無機和有機兩大類，分別為國內，日本和英國公司生產的產品。
a．無機絮凝劑
聚合氯化鋁（PAC）：以下簡稱聚合鋁，分子式為[Al2(OH)nCl6-n]m ，國產，實驗中配制濃度為20%。
聚合鋁鐵：國產，實驗室配制濃度為20%。
b．有機絮凝劑
5種有機藥劑的型號及特性見下表：
表1 絮凝劑型號及特性
型號 主要成分 離子性 外觀 分子量（104） 生產公司
C495 聚丙烯酸酯 中陽離子 白色顆粒 600 日本
C495H 聚丙烯酸酯 中陽離子 白色顆粒 800 日本
C496 聚丙烯酸酯 中陽離子 白色顆粒 550 日本
C496H 聚丙烯酸酯 中陽離子 白色顆粒 900 日本
7664 聚丙烯酰胺 陽離子 白色顆粒 1500 英國
注：以上五種藥劑的配制濃度均為0.2% 。
（二）泥樣的選取
污水廠的剩余污泥的處理是先經重力濃縮，然后進行離心脫水。鑒于本次實驗的目的是檢驗滾壓式脫水機的脫水性能，燒杯實驗的泥樣與脫水機的進泥相同，即濃縮后的混合污泥。
（三）污泥混凝實驗
a.儀器
—250毫升燒杯
—玻璃棒
—玻璃漏斗和定量快速濾紙
—秒表
b.步驟
1）分別取100毫升污泥倒入四個250毫升燒杯，向燒杯中加入不同劑量的絮凝劑。
2）用玻璃棒手工攪拌，先快速攪拌10-15下，至絮體出現，再慢速攪拌35-40下。觀察泥水分離的情況和絮體的大小和形狀。
3）靜置10分鐘。
4）將混凝好的污泥倒入玻璃漏斗進行過濾，記錄不同投加量下濾液達到15毫升所需的時間。
5）不同的絮凝劑重復以上步驟。
6）分析實驗數據，選取每種絮凝劑的最佳投加量和最佳絮凝劑。
c. 實驗數據及分析
表2 污泥混凝實驗實驗數據
日期 污泥
TS（%） 絮凝劑型 號 溶液濃度
(%) 泥樣體積
(ml) 投加量
(ml) VN
（%） 絮體大小 15ml濾
時間（s）

4.5

4

C495
0.2 100 1 1 細小 336
0.2 100 2 2 中等 93
0.2 100 3 3 大塊 236
0.2 100 4 4 大塊 391

4.5

4

C495H
0.2 100 1 1 細小 441
0.2 100 2 2 中等 189
0.2 100 3 3 大塊 416
0.2 100 4 4 大塊 878

4.5

4

C496H
0.2 100 1 1 基本無 263
0.2 100 2 2 細小 174
0.2 100 2.5 2.5 小 252
0.2 100 3 3 大塊 825

4.6

3.6-3.8

C496
0.2 100 1 1 細小 524
0.2 100 2 2 中等 334
0.2 100 3 3 大塊 22
0.2 100 4 4 大塊 57

4.6

3.6-3.8

聚合鋁

20 100 2 2 基本無 33
20 100 3 3 基本無 29
20 100 4 4 基本無 34
20 100 5 5 細小 48

4.6
3.6-3.8

聚合鋁鐵

20 100 4 4 基本無 31
20 100 5 5 基本無 85
20 100 6 6 細小 36
20 100 8 8 小 55

4.7

2-2.6
7664

7664 0.2 100 1 1 基本無 226
0.2 100 2 2 細小 81
0.2 100 3 3 中等 23
0.2 100 4 4 大塊 35


以上是不同絮凝劑的投加量與過濾時間的數據表格和關系曲線。從中可以看出，五種有機絮凝劑的最佳投加量多集中在2~3%（體積比）左右，但不同絮凝劑的絮凝效果差別較大，其中日本產的C495，C496和英國的7664效果較好，不僅過濾時間短，而且形成的絮體較大，兩種無機藥劑盡管過濾時間也較短，但投加量大，而且絮體都非常細小，如果用于滾壓式脫水機，絮體容易隨濾液流失，因此現場實驗沒有推薦使用這兩種藥劑。
由于實驗室混凝實驗中采用重力過濾的方法測定污泥的脫水性能，而滾壓式脫水機的脫水機理是污泥在兩片具有一定孔徑的格柵之間受壓，進行泥水分離，因此對絮體大小和抗剪切能力都有一定要求。兩者工況有一定差異，所以生產性實驗中判斷污泥的脫水性能應同時考慮過濾速率和絮體大小等多種因素，為此，推薦英國的7664和日本的C495和C496絮凝劑作為現場脫水機使用。
2.3 污水廠混合污泥脫水試驗
混合污泥是本次混合試驗的主要測試對象，也是測試時間最長的一種污泥（11天）。污水廠的混合污泥來自重力濃縮池，性質變化較大。測試期間，其含水率變化范圍為95.74%—98.06%，pH值約6.0—6.5。具體脫水試驗數據見表3。

表3.混合污泥實驗數據表
取樣時間 4月5日 4月6日 4月6日 4月6日 4月8日 4月9日
絮凝劑 Ciba7652 Ciba7652 Ciba7664 Ciba7664 Ciba7652 Ciba7652
絮凝劑的投加量（‰） 1.57 5.08 15.42 19.03 2.84 9.45
進泥流量(m3/h) 1.983 1.270 0.815 1.820 2.535
進泥含水率（%） 95.87 96.36 96.11 97.33 98.06 97.55
進泥SS（g/l） 18.64 23.54
泥餅含水率（%） 74.49 76.77 78.56 80.50 77.29 80.69
濾液TS（%） 0.7826 0.2508 0.3171 0.2273 0.2556 0.4753
濾液SS（g/l） 1.498 0.714 2.694 1.329 1.827
濾液CODCr(mg/l) 2423 1301 870 875 593 2358
干污泥產量（kg /時） 19.3 34.9 57.23 33.1
固體保留率（％） 83.6 94.1 93.2 92.6 87.8 82.7


續表3 混合污泥實驗數據表

取樣時間 4月9日 4月10日 4月10日 4月10日 4月11日 4月11日
絮凝劑 FO4800SH Ciba7664 Ciba7664 C495H Ciba7664 Ciba7664
絮凝劑的投加量（‰） 4.47 4.73 3.12 1.56 2.72 2.64
進泥流量(m3/h) 1.305 2.290 1.593 1.581 1.665
進泥含水率（%） 96.51 95.98 96.22 95.89 95.74 96.13
進泥SS（g/l） 40.73
泥餅含水率（%） 81.04 80.06 81.11 78.37 79.86 78.66
濾液TS（%） 0.2993 0.4363 0.2929 0.2628 0.2952 0.2777
濾液SS（g/l） 0.889 2.051 0.7300 0.6280 0.896 0.915
濾液CODCr(mg/l) 2668 3543 2282 2230 2397 2102
干污泥產量（kg /時） 37.3 36.1 54.4 37.1 63.7 57.1
固體保留率（％） 92.9 91.2 93.7 94.8 93.2 94.0
纖維含量（%） 9.8 11.1


續表3 混合污泥實驗數據表

取樣時間 4月15日 4月16日 4月16日 4月18日
絮凝劑 Ciba7664 Ciba7664 Ciba7664 三井C496H
絮凝劑的投加量（‰） 3.51 7.02 5.59 4.45
進泥流量(m3/h) 1.195 2.268 2.268 3.043
進泥含水率（%） 95.78 97.37 96.69 98.40
進泥SS（g/l） 40.09 25.24
泥餅含水率（%） 79.33 75.96 77.37 78.88
濾液TS（%） 0.1774 0.1421 0.1824
濾液SS（g/l） 0.657 0.649
濾液CODCr(mg/l) 1738 973.7 2174
干污泥產量（kg /時） 62.0 88.7 83.5
固體保留率（％） 96.6 95.2 95.3
纖維含量（%） 10.2 8.495
灰份（%） 40.85 46.61 44.05

由表中數據可以歸納出以下幾點：
1． 混合污泥經滾壓式脫水機脫水后，泥餅含水率最低可降至74.49%，最高為81.11%,大部分在76%～79%之間，固體保留率最高為96.6%，最低為82.7%，大部分在91%之上，污泥脫水效果較好。
2． 實驗中使用的主要絮凝劑是Ciba7664,其最佳投加量約為8—12%（體積比），比燒杯實驗確定的范圍略大（原因是脫水機內兩片格柵的孔徑大小要求形成足夠大的絮體，以防止污泥隨濾液流失）。后來使用的C495H和C496H效果也較好，投加量只有6.4%和7.1%。
3． 4月10日至4月18日測試了部分進泥的纖維含量和灰分，其中纖維含量約為8.5—11%，灰份為39—46%。可以看出，當這兩個指標較低時，需相應增加絮凝劑投加量，以保證絮凝效果。
4． 污泥脫水后濾液的COD變化較大，而且與糞便污泥相比，混合污泥的干固體產量較低，且不夠穩定（19.3～88.7kg/h）。

2.4 未濃縮混合污泥、初沉污泥、二沉污泥、以及稀釋后的污泥的脫水試驗

表4.各種污泥的試驗數據表
取樣時間 4月14日 4月14日 4月15日
污泥類型 稀釋3倍體積水的混合污泥 稀釋3倍體積水的混合污泥 未濃縮混合污泥
絮凝劑 Ciba7664 Ciba7664 Ciba7664
絮凝劑投加量（kg/噸干固體） 11.6 8.70 3.49
進泥流量(m3/h) 2.268 2.430 2.232
進泥含水率（%） 99.18 99.05 97.68
進泥SS（g/l） 7.356 21.54
泥餅含水率（%） 76.33 74.94 77.45
濾液TS（%） 0.2280 0.1526 0.1737
濾液SS（g/l） 1.215 1.120 0.876
濾液CODCr(mg/l) 1081 949.4 634.3
干污泥產量（kg /時） 14.2 7.81
固體保留率（％） 72.9 84.5 93.2
纖維含量（%） 5.033
灰份（%） 41.43 39.88 44.24

續表4 各種污泥的試驗數據表
取樣時間 4月17日 4月17日 4月19日 4月19日 4月18日 4月19日
編號 2 1 1 2 1 3
污泥類型 初沉池污泥 二沉池污泥 第一桶未經濃縮的二沉池污泥 第二桶未經濃縮的二沉池污泥 混合污泥（A/O法） 第二桶680L污泥（加入4.5kg濕草）
絮凝劑 Ciba7664 Ciba7664 Ciba7664 Ciba7664 Ciba7664 三井C496H
絮凝劑投加量（kg/噸干固體） 2.83 7.77 5.66 5.99 9.95 13.0
進泥流量(m3/h) 2.430 1.620 3.600 3.330 0.99 1.440
進泥含水率（%） 96.47 99.24 97.56 98.20 96.81 98.20
泥餅含水率（%） 73.01 79.44 77.65 76.80 83.66 81.45
濾液TS（%） 0.1564 0.1889 0.1538
濾液CODCr(mg/l) 0.899 0.8240 2384
干污泥產量（kg /時） 181.8 993.8 29.0
固體保留率（％） 80.0 95.3 96.1
纖維含量（%） 19.5 64.3 16.72
固體保留率（％） 80.0 95.3
纖維含量（%） 52.28
灰份（%） 44.75

為了檢驗對不同種類污泥的脫水效果，還對未濃縮混合污泥、初沉污泥、二沉污泥、以及稀釋后的污泥；糞便污泥；混合污泥（采用A/O工藝）進行了脫水試驗。
4月14，15日對未濃縮污泥和稀釋污泥（用自來水稀釋三倍）做了脫水試驗（數據見表2），發現在進泥濃度很低（99.18%）的情況下，仍可以取得較高的含水率(76.33%)，顯示了該脫水機具有濃縮脫水一體化的優勢，但同時固體保留率下降，絮凝劑投加量增加。4月17日和19日兩天對未經濃縮的初沉污泥和二沉池污泥做了對比性試驗（見表2），由數據可知，由于初沉池污泥灰分含量高，可脫水性明顯好于二沉池污泥，二者的泥餅含水率分別為73.01%和79.44%，單位干固體所需的絮凝劑也減少。該項試驗再次證明滾壓式脫水機具有濃縮，脫水一體化的功能。
2.5 糞便污泥脫水試驗

表5 糞便污泥脫水試驗數據
取樣時間 4月7日 4月7日 4月8日 4月8日
絮凝劑 Ciba-726 Ciba-726 Ciba-726 Ciba-726
絮凝劑的投加量（kg/噸干固體） 3.93 3.47 9.06 5.27
進泥流量(m3/h) 1.695 1.735 3.950 3.290
進泥含水率（%） 94.15 93.61 97.98 96.24
泥餅含水率（%） 54.4 52.6 66.5 61.2
干污泥產量（kg /時） 99 111 82 124


由表5數據可以看出，滾壓式脫水機對糞便污泥有良好的脫水效果，泥餅含水率可達 52.6%～66.5%，干固體產率也較高，約100kg/h左右。


2.6 混合污泥（A/O工藝）的脫水試驗





取樣時間 4月18日
絮凝劑 Ciba7664
絮凝劑投加量（kg/噸干固體） 9.95
進泥流量(m3/h) 0.99
進泥含水率（%） 96.81
泥餅含水率（%） 83.66
濾液TS（%） 0.1538
濾液CODCr(mg/l) 2384
固體保留率（％） 96.1
纖維含量（%） 16.72
表6 混合污泥脫水試驗數據


4月18日對污水廠的混合污泥進行脫水試驗，該污泥是A/O系統的剩余污泥，由于生物活性高，盡管纖維含量較高（16.72%），但可脫水性較差，泥餅含水率達83.66%。絮凝劑投加量較高。固體保留率較高。

2.7 各種污泥脫水情況總結

污泥類型 混合污泥 糞便污泥 稀釋3倍體積水的混合污泥 初沉池污泥 二沉池污泥 混合污泥（A/O工藝） 680L混合污泥中加入4.5kg濕草
絮凝劑 Ciba7664 Ciba-726 Ciba7664 Ciba7664 Ciba7664 Ciba7664 三井C496H
絮凝劑投加量（kg/噸干固體） 4.19 5.43 10.2 2.83 7.77 9.95 13.0
進泥含水率（%） 96.27 95.50 99.12 96.47 99.24 96.81 98.20
泥餅含水率（%） 78.91 58.68 75.64 73.01 79.44 83.66 81.45
固體保留率（%） 94.2 78.7 80.0 95.3 96.1

表7 各種污泥脫水情況總結




圖5. 各種污泥脫水情況總結

對各種污泥脫水情況用圖5來進行說明。可明顯看出，滾壓式脫水機對纖維含量高的糞便污泥、初沉污泥的處理效果最好，糞便污泥的泥餅含水率可達52.6%；并且絮凝劑的投加量也不高，特別是初沉污泥絮凝劑的投加量只有2.83 kg/噸干固體。其次是混合污泥，它的固體保留率要比糞便污泥、初沉污泥高，絮凝劑的投加量（4.19 kg/噸干固體）也不高，泥餅的含水率大部分在76％～79%之間。A/O法混合污泥污泥脫水性能最差。

2.8 其他試驗數據
a. 反沖洗
該脫水機每天進行一次反沖洗，時間5分鐘，用水量110kg/d。
b. 噪聲
環境背景噪聲級為74dB，總噪聲級為84dB，計算得滾壓脫水機產生噪聲值為：
Lp＝83.5dB。

從圖中可以看出滾壓機對環境噪聲的影響相當小，在距離脫水機五米外幾乎不對環境產生影響。分析其原因主要是由于脫水道轉速低（0.5～3RPM），噪聲主要來源于絮凝劑泵，污泥泵，絮凝攪拌器等。
c 耗電量
耗電量以產生一噸干固體消耗的電量計算。耗電量為6.65～18.84kwh/噸干固體。

三. 結論
1. 滾壓式污泥脫水機可適用于城市污水廠混合污泥的脫水，脫水后泥餅含固率可達到74.49%～81.11%，尤其適用于糞便污泥、造紙污泥等高纖維含量污泥的脫水，脫水后污泥含固率可達到52.6％～66.5％。
2. 滾壓式污泥脫水機具有濃縮－脫水一體化的功能。可對不經濃縮的污泥（含水率98％以上）進行脫水，并取得較好的脫水效果。
3. 滾壓式污泥脫水機運行噪聲較低，小于84dB；耗電量低，為6.65～18.84kw• h/噸干固體。可連續操作，工作場所衛生條件好。

四. 存在問題與建議
1. 滾壓式污泥脫水機具有濃縮－脫水一體化的功能。可對不經濃縮的污泥進行脫水。但未濃縮的污泥脫水存在藥劑投加量大，產量低的問題。脫水機可適用于A2/O工藝，能夠克服濃縮池中污泥釋磷的問題。
2. 由于污水廠每天只排泥8小時，試驗時間有限，脫水機未能進行長時間的連續運行試驗。
3. 進泥含固量高時，建議配制較低濃度的絮凝劑使用。
4. 由于污水廠進泥濃度變化大，對滾壓式脫水機的運行及試驗造成一定的影響。

附錄：
指標 測試方法
TS(總固體) 按城鎮建設行業標準CJ/T-55-1999的重量法測定。
SS（懸浮物） 按照GB11901重量法測定，采用定量濾紙進行過濾。
CODCr（化學需氧量） 按照GB7488稀釋法測定
比阻 采用布氏漏斗抽濾測定
纖維含量 按照法尼亞公司提供方法測定
灰份 按國家標準在馬福爐600。C灼燒半小時冷卻后測定
噪聲 使用聲級計測定
pH 采用精密試紙測定
測試方法表