1、50t污泥板框脱水方案污泥机械脱水方案第一章 概论1.1 项目名称污泥干化处理工程。1.2 处理规模污水处理厂污水处理量为10万吨每天，产生含水率约80%污泥不超过100t/d，设计一期污泥处理规模50t/d，折合绝干污泥10吨/天。本项目建设在污水处理厂内。1.3 污泥处置方式本项目污水处理厂进行污泥脱水处置后，处理后的污泥含水率60%。干化后污泥送到生活垃圾焚烧厂协同焚烧处置。1.4 项目建设内容（1）新建污泥“机械脱水”处理设施。（2）购置安装污泥“机械脱水”生产线设备。（3）系统所需的办公及辅助公用设施等。1.5 项目建设背景随着城市经济、社会和人民生活快速发展的需要，政府加大了对环境
2、综合治理的同时，也注重加强市容环境卫生水平的提高。污水处理厂污泥的处理处置是当地发展的需要，符合城市废物处理可持续发展，提高了地区污泥无害化、减量化和资源化水平。1.6 编制范围工程编制的范围主要为污泥处理系统的主体工程、配套公用工程及生活服务设施等。工程主要设计内容包括：1、污泥处理工艺的比选及确定；2、污泥处理主体工程的设计；3、污泥处理厂辅助工程设计；5、工程投资估算。第二章 项目建设的必要性2 2.1 污泥的危害污泥是污水处理过程中产生的一种粘稠状物质。以好氧、厌氧微生物为主体，同时也混入原污水中带有泥砂、纤维、动植物残体及其吸附有机物、金属、病菌、虫卵、胶质等多种复杂物质。污泥组成差
3、别较大，随污水来源、污水处理工艺及季节不同而变化，成分非常复杂。污泥含水率高、易腐败、有恶臭，含有重金属、“三致”有机污染物等有毒化学物质和病原微生物，随意堆放会存在较高二次污染风险。如果污泥中所含重金属超标，像铅、镉、汞等，还可能通过鱼、虾等食物链，重新回到“餐桌”上，极大危害人民身体健康。污泥成分与污水水质及处理工艺有关，生活污水污泥含有氮、磷等营养物质和有机物，使其具备了制造肥料和作为燃料基本条件。但是，城市混合污水（含生活污水和工业废水）污泥一般含有重金属离子或有毒有害化学物质，如可吸附性有机卤素（AOX）、阴离子合成洗涤剂（LAS）、多环芳烃（PAH）、多氯联苯（PCB）等。2.2
4、污泥处理现状据中华人民共和国环境保护部统计，2014年全国投运的污水处理设施4436座，总设计处理量亿立方米/日，平均处理水量亿立方米，污泥产生量超过4000万吨/年。但是一直以来重水轻泥现象造成污泥处理设施建设缓慢，大量的污泥未得到减量化、稳定化、无害化处置，据城乡建设部统计，我国包括填埋在内的污泥处置率约25%。污泥因含水率高、有机物含量高、含重金属和致病微生物等有害物质，且具有强烈的恶臭味道，如不进行妥善处理严重影响生态环境并危及人类的健康。目前，污泥处置技术主要有焚烧、填埋和土地利用，脱水处理是完成最终处置的重要前提。而污泥脱水是目前需要解决的关键难题。2.3 项目建设的现实意义（1）
5、污泥项目建设是为了满足当地社会经济发展的需要随着城市经济快速发展，污水与污泥治理必然将成为当地重要的治理内容。因此，若仍采用传统工艺将污泥脱水至80%后直接进行填埋处理，不仅无法满足现行处理要求，且存在着臭气扰民、处置保障率差等问题，整个处理处置环节存在严重安全隐患，必须予以尽快解决。从实际情况来看，污泥处理设施建设的滞后已经引起了各方面的负面效应，成为了制约城市建设、经济发展和和谐社会发展的一个重要而紧迫的问题。（2）污泥项目建设是改善环境质量的需要目前，污水处理厂所产生的污泥经过脱水后进行无害化填埋处理。这可能对周围环境造成不良影响，更重要的是可能对地下水环境造成不可逆转的破坏。因此妥善的
6、解决污泥处理问题，可进一步完善区域内的公共基础设施，促进经济及生态的可持续发展，提高附近居民的生活质量，同时也充分体现出“以人为本，建立和谐社会”的原则。第三章 污泥深度脱水工艺及比选3 3.1 污泥处理处置技术概述污泥处理处置遵循减量化、稳定化、无害化、资源化的原则。（1）减量化，由于污泥含水率很高，体积很大且呈流动性。需要将水从污泥中分离并去除，进而减少污泥最终处置前的体积，以降低污泥处理及最终处置的费用；（2）稳定化，污泥中含有大量有机物，极易腐败和产生恶臭，需要经过处理将易腐败的部分有机物分解转化，使之不易腐败，大大降低恶臭并方便运输和最终处置，使最终处置后不再产生污泥的进一步降解，从
7、而避免产生二次污染；（3）无害化，即达到污泥的无害化与卫生化，如去除重金属或灭菌等；（4）资源化，即在处理污泥的同时达到变害为利、综合利用、保护环境的目的。图 污泥处理处置流程图中的污泥处理处置技术，不管是处理过程中产生的物质还是处理的最终产物基本可实现再利用。污泥处置通常有下面几种形式。（1）卫生填埋卫生填埋处置是指污泥在按照生活垃圾卫生填埋技术规范建设和管理的垃圾处置设施进行处置的过程。污泥进行卫生填埋，可能造成填埋体变形或滑坡、沼气/渗滤液收集管线堵塞、无法机械压实，造成填埋场安全隐患、寿命缩短等。（2）土地利用污泥的土地利用处置是指污泥被作为有机肥料、介质土等用于农业、林木花卉、园林绿
8、化以及沙地治理等领域。除作为肥料可能涉及的销售困难外，污泥的土地利用可能因高含水率、病原体污染、臭气、重金属累积等因素而难以被接受。（3）焚烧污泥的焚烧处置是指污泥在专用、非专用焚烧装置上进行热值利用的过程，它还包括焚烧后灰渣的最终无害化处置。污泥因含水率高、降低炉温、飞灰比例高、需添加辅助燃料、二次污染等可能给专门的焚烧设（污泥焚烧炉、固体垃圾焚烧炉、电厂锅炉等）带来难题。（4）建材污泥建材处置指在通用的建材生产装置如水泥、制砖等工艺设备中，进行污泥热值利用并对产生的灰渣进行材料化利用的方式。污泥因含水率高、需添加辅助燃料、臭气、二次污染等原因难以在现有的建材生产设备上（如砖窑）直接进行符合
9、环境要求的处置。归结起来，污泥处置路线的选择就是在养分或热值利用这两种资源化形式，在填埋、焚烧、建材、土地利用这四种主要出路中进行筛选、判断的过程，在上述几种处置路线的方式中，其共性的一点是污泥在污水处理厂经浓缩后再进行带式压滤脱水或离心脱水为主的“浅层”脱水的处理技术，由于污泥中含水率高达80%甚至90%以上，造成污泥的体积相对庞大，在后续的处置过程中无论是运输环节还是最终的处置环节造成了很大的困难，上述的四种常用最终处置方式中，无论是哪一种处置方式，均会因其中的含水率高而使处置变得困难而无法有效的推广，因此，污泥在经最终处置前有效的干化或深度脱水变得必须而且必要。在污泥的处置和处理领域，不
10、断有一些新的技术和工艺被开发出来。对这些尚未获得长期可靠运行经验证实的技术，应采取积极和慎重的态度来对待。国内外在这方面的探索已经超过40年，这么长时间里积累的经验和教训，无论如何值得我们重视和汲取。从最近十年的发展看，污泥干化（也称深度脱水）成为一种成长最快、应用最多的处理工艺，绝大部分的处置都与干化相关。在降低含水率、提高热值、降低微生物病原菌等方面，干化作为一种通用工具，广泛用于焚烧、建材制造、土地利用、填埋等所有处置领域的前处理，甚至还服务于堆肥这种处理工艺。3.2 污泥深度脱水处理技术污泥深度脱水技术不仅方便后续处置，也能兼顾污泥处理处置过程的经济和环境平衡，是污泥处理处置的新途径。
11、虽下面主要介绍一下目前常见的污泥深度脱水（干化）工艺及技术。3.2.1 污泥碱化稳定技术污水处理厂的剩余污泥，加入少量的石灰和氨基磺酸，充分混合后经过反应器，在由低温至高温的过程，通过石灰的作用使得污泥粒径含水率减少，进料污泥含水率是80%83%，出来的含水率可以达到70%以下（指在生石灰的添加量在10%的情况下，不同的石灰添加量处来的污泥含水率也是不同的），堆放一周后经自然干化含水率可降到60%以下。本工艺处理后的污泥可用作垃圾填埋场的覆盖土；因为是碱性处理，pH值很高，病原菌和蛔虫卵有一定的杀灭作用，而且对重金属的固化有一定的作用。该工艺的缺点是，需要大面积的自然对方场所，且高pH带来的现
12、场氨气味大，污染周边环境。图 污泥碱化稳定技术工艺流程图3.2.2 污泥固态处理高温好氧发酵技术污泥固态高温好氧发酵技术目前还在生产性的试验阶段，但污泥脱水后与添加生物质进行混合搅拌，而且在与添加物质1：1的混合条件下，搅拌后小于2cm；双层料仓，占地小；自动化程度高，堆肥过程中氧能扩散到污泥颗粒内部，不发生厌氧，一次发酵不需翻垛，产生臭气较少；利用发酵腐熟了的污泥（即堆肥产品）作混合料及覆盖层，起到生物吸附和脱臭作用；处理过程中没有污泥储坑，污泥不落地，减少臭气发生源；污泥最终处置可用于农用、园林绿化、填埋场覆盖土等。该技术由于污泥脱水不能添加石灰和铁盐等，脱水困难，需增加辅料的添加，大大提
13、高了处理成本，另外发酵产生的肥料的消纳接收未成体系，因此技术的推广应用受到影响。3.2.3 污泥强力挤压脱水技术由于污泥强力挤压脱水技术处理后的泥的含水率可达60%以下，并且，其特点是利用机械能能够产生高压，完全利用机械能的作用，直接作用在湿污泥上可以快速的脱水；不使用热源、不需加热，没有温室气体产生；设备封闭不会使污泥外溢，臭气集中处理避免了二次污染；自动化程度高，可以模块式组装；滤后水自动冲洗滤板，无需外接水源，由于上述优点，目前污泥强力挤压脱水技术正成为大力推广发展的主流技术。污水处理所产生的污泥具有较高的含水量，由于水分与污泥颗粒结合的特性，污泥中的有机质含量、灰分比例特别是絮凝剂的添
14、加量对于最终含固率有着重要影响。一般来说，采用强力脱水可以获得60%的含固率，所形成的污泥也被称为泥饼。泥饼的含水率仍然较高，具有流体性质，其处置难度和成本仍然较高，因此有必要进一步减量。就我国而言，目前业界污泥强力挤压深度脱水技术大致呈现以下几种方法：（1）常规机械压力的污泥深度脱水技术目前污泥脱水工艺以机械脱水为主，主要有：真空吸滤法、离心法和压滤法。主要的机械设备有：转鼓式真空过滤机、转桶式离心机、板框压滤、带式压滤脱水、螺旋压榨脱水等。这类型脱水机械脱去的仅是污泥中自由间隙水，虽经脱水，污泥水份仍有75%85%左右。（2）热力和机械压力一体化的污泥深度脱水技术它是采用一种低温热源把污泥
15、加热至150180，然后以螺旋压榨予以脱水，如日本推出的“FKC”机。这种设备仍然需要依赖一个热源，而且这种特殊螺旋压榨机构造复杂、价格昂贵，更换部件的代价很大；同时，它的生产效率较低。因此，业内采用不多，难以成为一种选型“热点”。（3）添加固体粉末改性+板框压滤机压滤的污泥深度脱水技术添加固体粉末进行污泥改性，使改性后污泥经板框压滤机压滤将污泥脱水至含水率60%以下，但添加的固体粉末量较大，只是增加了污泥中固体含量，增加了污泥中灰分，降低了污泥中的有机物含量和热值等。其实质是没有降低污泥中的水分，仅是采用一种水多加面，面多加水的一种假象。（4）新型板框压滤机压滤污泥深度脱水技术目前所谓的“新
16、型”板框压滤机，只不过增加了一层橡胶隔膜，隔膜内只可能瞬间通入压缩空气或水，对污泥瞬间施压脱水，使污泥含水率有可能降低至70%75%左右。3.2.4 高压弹性压滤机污泥脱水技术高压弹性压滤机的系统组成主要由：污泥接纳储存调质系统、高压弹性污泥脱水系统、泥饼输送装置等组成。高压弹性压滤机是本系统主要核心设备系统，该系统通过由高压油泵提供530MPa压力压缩钢制高压弹性滤板间污泥，由PLC程序控制油缸进行梯度加压压榨。高压压榨压缩弹簧，泥饼腔室容积缩小，压缩作用直接施加在污泥上，污泥中水分透过滤布与污泥颗粒分离，得到含水率60%的泥饼。实际应用过程中，泥饼的含水率可根据后续处理处置方式的不同进行调
17、节，以达到合理的性价比。高压弹性压滤机的技术特点：（1）通过高压弹性压榨方式把含水率8090%污泥一次性降低至60%以下，符合环办2010157号文件中规定的有关污泥运出厂的标准要求。（2）由于干化过程中，不需要热源，仅需投加化学药剂进行改性破壁处理，因此污泥脱水能耗低，运行成本低。（3）处理后的泥饼可直接进入水泥窑中做为水泥生产添加剂资源化利用。（4）处理过程绿色环保，没有二次污染产生。（5）投资少，运行成本低，具有较高的经济性。（6）设备制造完全国产化，机械化程度高，设备体积小，生产场地清洁。3.3 污泥深度脱水技术工艺比选大多数从事污水处理的专业人员可能已经非常了解污泥处理和处置的必要性
18、，但是对如何选定工艺路线，安全、稳定、低成本和大规模地处理处置污泥，特别是其中有关污泥的深度脱水处理应用及其重要性尚没有足够的认识。污泥深度脱水处理作为当前世界污泥处理的主流手段之一，工艺类型众多，本方案以目前国内较为先进的高压弹性压滤机污泥脱水工艺与隔膜板框压滤机工艺进行比选。具体详见表所示。表 污泥脱水技术对比机型项目高压弹性压榨机隔膜板框压滤机滤板材质钢制材质带弹性介质，滤板不易受损，正常寿命一般在8年以上，降低滤板更换成本玻璃纤维增强聚丙烯，滤板易变形受损，一般12年即需更换，增加滤板更换成本滤板结构每块滤板由弹簧、动框和不动框组成分隔板和配板，隔板为空心结构，配板为实心板滤布用量同等
19、污泥处理量，高压弹性压榨机的滤布用量远小于板框机，大幅降低滤布更换和维护成本滤布用量远高于高压弹性压榨机，增加滤布更换成本进料容积40mm，进泥时间短35mm，进泥时间长压榨时间30min左右6090min系统组成系统组成简单，仅设备本身即可系统附属设备繁多，含压榨介质、水箱等，流程复杂。压榨介质无水或气体压榨水箱无需要压榨水泵无需要处理能力单批次工作周期短，同等过滤面积下，处理量可达5-8kg/ (m2h)单批次工作周期长，同等过滤面积下，处理量可达24kg/ (m2h)操作运行系统较简单，操作强度低、可维护性高由于系统控制单元较多，操作强度较高、复杂安装周期系统较简单，安装周期短系统较复杂
20、，安装周期较长管路连接管路简单，无压榨水介质管道管路比较复杂维护成本主要是滤布主要是滤板和滤布备品备件滤布板框、滤布鉴于上述结论，本方案推荐使用高压弹性压滤机污泥脱水工艺做为本方案的处理工艺。第四章 工艺设计4 4.1 目标针对污水处理厂产生的污泥（含水率80%左右），采用高压弹性压滤机污泥脱水工艺对污泥进行机械脱水，一期污泥处理规模180吨/日，机械脱水后泥饼含水率小于60%。4.2 设计原则1）严格执行国家和地方有关环境保护的各项规定，确保出泥泥饼含水率符合客户要求。2）针对本工程的具体情况和特点，采用简单、成熟、稳定、实用、经济合理的处理工艺，以达到节省投资和运行管理费用的目的。3）平面
21、布置合理紧凑，节省工程费用，减少占地面积。4）处理系统运行有一定的灵活性和调节余地，以适应泥质泥量的变化。5）管理、运行、维修方便，尽量考虑操作自动化，减少操作劳动强度。设备选型采用通用产品，选购的产品在国内是技术先进、质量保证、性能稳定可靠、工作效率高、管理方便、维修维护工作量少、价格适中及售后服务好的产品。6）尽量降低运行费用。7）降低噪声及合理处置固体废弃物。4.3 工艺流程4.3.1 工艺流程图图4-1污泥脱水工艺流程图4.3.2 工艺描述本项目采用高压弹性压榨机对污泥进行深度脱水，具体的工艺流程如图4-1所示。污水处理厂含水率80%的污泥经污泥输送车送至污泥储罐内，调配稀释至含水率9
22、0%污泥，其中稀释水采用压滤脱水产生的滤液。调配后投加石灰、PAC对污泥进行改性，生石灰投加后温度和pH的升高可以杀灭污泥中的病原菌，从而保证污泥在利用或处置过程中的卫生安全性；同时投加石灰后在碱性环境下，污泥中的部分重金属离子钝化，由于后续采用水泥窑协同焚烧的处置方式，石灰投加可作为水泥的原料。经过调质改性后的污泥经螺杆泵打入高压弹性压榨机内，由液压油泵提供高压压缩滤板，进而压缩污泥，使得污泥中的水分与污泥颗粒分离，得到含水率为60%以下的泥饼，泥饼由无轴螺旋输送机输送至热干化系统进行干化处理。高压弹性压滤机滤布需定期进行清洗，清洗产生的废水与污泥脱水产生的滤液一同排入滤液储池中。滤液储池中
23、废水一部分用于80%污泥的稀释调质，剩余部分管洞送至污水处理厂统一处理。本技术仅通过添加石灰、PAC等药剂对污泥进行改性，改性后污泥在高压弹性压滤机作用下将污泥含水率从80%降低至60%以下，60%泥饼进行生活垃圾协同焚烧处置，可最大程度实现污泥减量化、无害化、资源化利用。4.4 污泥深度脱水项目主要设备数量及参数见下表。表 主要设备数量及参数表序号设备名称规格型号数量单位备注功率（kW）功率小计1高压弹性压滤机EPF200，过滤面积200m21台40402进料污泥螺杆泵流量30m3/h，2台1用1备11223压榨污泥螺杆泵流量5-40m3/h，变频调速，2台1用1备22444调质池搅拌机桨叶
24、搅拌，防腐处理1台15155水平无轴螺旋输送机CSS500，螺旋直径500mm，长度10m1台6倾斜无轴螺旋输送机CSS500，螺旋直径500mm，长度20m1台18187清洗水箱V=5m3，PE材质1台08高压清洗机Q=108L/min，P=11台9储气罐V=5m3，1台010储气罐V=1m3，1台011螺杆空压机Q=min，压力P=.1台12风冷干燥机处理风量min，压力P=1台1113石灰料仓 20m3，配套倾斜和水平有轴螺旋各一套1台111114PAC加药系统V=5m3，罐体材质PE，配套耐腐蚀搅拌机1套3315PAC加药计量流量3m3/h，15m2台1用1备316潜水泵,Q=25m3
25、/h, h=15m2台1用1备17电气设备低压配电柜2台，主机电控柜5台，控制箱/按钮箱若干，以及仪表、传感器1套018管道材料及阀门1套0项目主要建构筑物清单：序号建构筑物名称尺寸数量单位备注1调质池545m，总容积90m31座地下2滤液储池尺寸55m，有效容积50m31座地下4.4.1 污泥调理系统功能：向调理池中投加调理药剂，通过搅拌使之快速有效地混合均匀，彻底改变污泥高持水性的性质，促进泥水分离并提供强度，使出料污泥达到改性要求。该系统包含的主要设备由：储泥罐、调质池、调理剂投加系统等；1）储泥罐作用：接收储存各污水厂含水率80%的污泥。材质：碳钢防腐规格尺寸：654m，锥底，总容积5
26、0m3。数量：1座2）进料污泥螺杆泵泵型：单螺杆泵规格：30m3/h， 11kW数量：2台(1用1备)。3）调质池作用：接收80%污泥同时稀释加药调理，并通过搅拌使物料快速反应以达到污泥改性目的。稀释加药后污泥含水率至含水率90%。工作方式为间歇进料、连续搅拌方式。材质：钢砼规格尺寸：545m，有效容积90m3。数量：1座附属设备：搅拌器1套/台，功率15kw；超声波液位计1台；4）生石灰加药装置石灰投加装置包括石灰料仓、螺旋输送装置、振动料斗、顶部除尘器等部分构成。石灰料仓容积：20m3，锥形料仓，储存57天的用量；功率：7kW；螺旋输送装置：输送至污泥调质池；自动控制系统：控制设备的运转，
27、故障的提醒。6）PAC投加装置PAC溶药系统作用：PAC固体溶解并储存PAM溶液；PAC溶药箱：5m3；搅拌机：功率3kW。PAC溶液投加泵作用：将PAC溶液输送至污泥反应罐计量泵流量：3m3/h，两台，一用一备；杨程：15m；功率；4.4.2 污泥压榨系统功能：通过压榨进料泵将调理后的污泥泵入压榨机脱水至含水率60%以下的泥饼，脱水后泥饼经输送机输送至热干化系统。该系统包含的主要设备有：高压弹性压榨机、进料泵、无轴螺旋输送系统、高压清洗系统等。高压弹性压滤机的具体参数见下表：序号参数名称单位参数1高压弹性压榨机台EPF-2002压滤（榨）面积m22003滤板外形尺寸mm16001600153
28、4出液方式明流下出5滤饼厚度mm3035mm6压紧（榨）形式液压7功率kW408压滤机外形尺寸mm120032002400（长宽高）9滤布材质锦纶10压榨机重量kg740001）高压弹性压滤机型号：EPF200(带自动清洗装置)单批次工作时间：120min每天工作总时间：20h22h每天工作批次：10批次单批次原泥绝干产量：批次数量：1台运行控制方式：序批次，PLC全自动控制2）压榨污泥螺杆泵作用：压榨污泥螺杆泵将经调理的污泥输送至压滤机，流量扬程满足压滤机使用工况。规 格：540m3/h 30kW，变频调速。数量：1台，1用1备。3）无轴螺旋输送系统作用：将脱水后污泥（含水率60%以下）输送
29、至热干化系统。水平无轴螺旋输送机：CSS500，螺旋直径500mm，螺旋长度约10m，功率；倾斜无轴螺旋输送机：CSS500，螺旋直径500mm，螺旋长度约20m，功率18kW。4）清洗系统作用：用于滤布的定期清洗。高压清洗机流量：108L/min压力：，变频功率：。清洗水箱清洗水箱V=5m3。4.4.3 空气压缩系统作用：包含空压机、冷干机、储气罐，提供压缩空气用于气动阀门的启闭、高压弹性压滤机设备中心孔物料反吹。空压机：流量min，1台；冷干机：min，1台；反吹储气罐：V=5m3，1台；仪表风储气罐：V=1m3，1台。4.5 泥饼处置经深度脱水处理后产生的泥饼，经热干化处理后进行水泥窑协同焚烧处置。泥饼产生量吨/天（含水率60%）。4.6 脱除水经深度脱水处理后产生的脱除水，集中收集后进入污水处理系统进行处理，达标排放。脱除水产生量：吨/天。1）滤液池设计一座滤液池，尺寸55m，有效容积50m3。2）潜水泵作用：将滤液打入调质池或污水处理厂。规格：,Q=25m3/h, h=15m，功率。第五章 总图工程5 5.1 设计依据及基础资料依据我国相关的厂区平面布置，以及其余相关的国家及地方定额、标准、规范等。5.2 总图设计的原则1、结合场地周边城市道路，满足工艺流程，避免人流物流交叉。2、缩短运输线路、公用管线，使其短捷流畅，节约成本。3、结合气候
