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1 活性污泥的带式浓缩脱水
污泥浓缩,一般采用重力浓缩池,以脱除污泥颗粒间的自由水,为后续的机械脱水做准备。重力浓缩池技术成熟、构造简单,其固体负荷一般为50~90kg/m2·d[1]。但是,重力浓缩池一般会占用较大面积场地,池内浮泥浮渣多,池四周臭味浓,夏天还滋生大量蚊蝇,刮泥机也经常因水下轴承等部件的故障而停运检修。
目前,采用机械设备进行污泥浓缩,已在近两年新建的城市污水处理厂应用,多采用国外进口的离心浓缩机和带式浓缩机。国产带式浓缩机械设备也已开发成功并投入试用。带式浓缩机,一般与带式压滤机联合使用,按两者的安装关系,可分为分体机、组合机和一体机,一体机称为带式浓缩压滤机[2]。带式浓缩压滤机包括浓缩段与压滤段两部分,共用一个机架和基础,共用一套进料、出料、清洗、压缩空气系统,但具有各自张紧、调偏和调速装置。
采用带式浓缩压滤机,是利用其浓缩段取代重力浓缩池,完成脱除污泥颗料间自由水的任务。机械浓缩不仅可以克服重力浓缩池的上述缺点,而且具有工程投资省(仅指采用国产设备时)、运行维护简单、成本低的优点。
按照无锡通用机械设备厂所产带式浓缩压滤机的技术参数,选用3台DNY2000带式浓缩压滤机,设备带宽2000mm,允许进料含水率低于99.7%,处理能力300~800kg/h,30~100m3/h,主电机功率2.2kW,工作时间为14~16h。
2 造纸废水处理工程概况与污泥产量性质
2.1 工程概况
造纸厂采用传统活性污泥法对麦草碱法蒸煮制浆造纸生产过程的混合废水进行处理,处理后出水50%回用到制浆车间,其余达标排放。工程需处理的废水来自:碱回收车间的污冷凝水,浆料洗涤筛选废水、漂白车间废水等中段废水。工程运行资料为:处理规模:设计22000m3/d,实际18500~20000m3/d。
污水进水出水水质为: CODcr1500~1900mg/l和275~300mg/l,BOD 5580~730mg/l和65~80mg/l,SS740~850mg/l和70~90mg/l,pH值8~10和6~9。
运行负荷0.17~0.25kgCOD/kgSS·d。
进水中SS浓度为850mg/l,除一部分被格栅和高架斜网截住回收处,大部分于初沉池中沉淀,初沉池进出水SS浓度为330 ~ 400mg/l和160 ~190mg/l,二沉池出水SS浓度为32~41mg/l。原污水中BOD5和CODcr比值为0.38,混合废水可生物降解。经好氧生物处理后,污水中CODcr和BOD5分别由1140和657降至275和65mg/l。
2.2 污泥产量性质
该厂造纸废水处理工程所产生的污泥包括初沉污泥和剩余活性污泥两部分。由于废水悬浮物主要是一些细小纤维,不易沉淀,虽含较多无机泥砂,有时还须投加絮凝剂促进沉淀。初沉池所排放污泥含有的有机质比例为45%~55%,污泥比阻约5~8×109s2/g,脱水性能较好。该工程传统活性污泥法所产生的剩余活性污泥是以好氧微生物菌体为主的有机污泥,有机质含量约75%~85%,有机质的分子极性、密度类似于水,污泥比阻21~30×109s2/g,有机质与水的分离(依靠重力)比较困难。
按投产运行近8月来的数据,初沉污泥产量450~600m3/d,含水率97%~98%;剩余活性污泥产量1400~2200m3/d,含水率98.8%~99.3%。初沉污泥与剩余活性污泥混合后集中处理,污泥产量1885~2800m3/d,含水率98.5%~99.0%,有机质含量60%~75%。混合污泥未经厌氧消化,直接去浓缩脱水处理,其污泥比阻为9~14×109s2/g,脱水性能优于剩余活性污泥。
3 带式浓缩压滤机的运行
3.1 安装调试
将一体机放置在预定的基础上,固定机架,去掉起重横木。连接电气线路,清洗水、压缩空气、滤液排出、污泥输入输出管道。调整控制辊(驱动辊)使其与滤带设定运行方向(机架轴线)垂直,然后按与控制辊平行或与机架轴线垂直方法,调整其它辊筒与压力辊,完毕即可空载运转。空转时应及时调整滤带走偏状况。若滤带走偏量在2cm左右,可根据机架两侧电键测试的走偏量调整,若走偏过多或始终走偏,则需调整电键位置。
输入污泥负载运行时,调节浓缩与压滤两段平料闸板角度,以确保有合适的泥层厚度,并调整滤带张力(通过上、下滤带各自的压缩空气螺杆减压阀调节),确保污泥不从侧边溢出,并且刮泥板能将泥饼刮起。
3.2 滤带运行速度调节
滤带处理能力决定于滤带材质、滤带宽度、滤带张力、脱水时间和泥层厚度。滤带材质、宽度、张力及泥层厚度确定后,处理能力主要决定于脱水时间,即滤带运行速度,速度越快脱水时间越短,处理效果越差,处理能力越大。反之亦然。因此调节滤带速度,实际是调节处理能力与脱水效果的关系。
带式浓缩段的作用是脱除自由水的绝大部分,起预脱水作用,进料含水率高,出料仍具有一定流动性和初显粘附性;压滤段的作用是在楔形区、低压区和高压区挤出残余自由水和毛细水,使含水率大幅下降,污泥已失去流动性。
浓缩段与压滤段的污泥含水率及体积流量有较区别,但两段又连在一起,浓缩段出料是压滤段的进料,两段的固体流量相等。这要求两段滤带的处理能力(体积流量)有较大差异,即两段滤带运行速度不同。一般而言,浓缩段带速是压滤段的2~4倍。
3.3 运行结果
带式浓缩压滤机在空载调试之后,即可进泥负载运行,运行时应根据进料流量和湿污泥含水率差异适当调整滤带运行速度和絮凝剂投加量。运行时选用国产聚丙烯酰胺高分子絮凝剂(PAM),分子量约400万,PAM絮凝剂溶配浓度为1%,通过计量泵投加。污泥浓缩脱水试运行五周的测试数据见下表。
CST为稀污泥未投药时毛细吸水时间(S),按滤纸吸水法测试。
从运行结果看,滤带处理能力相近时,絮凝剂投加量不足,泥饼含固量相差较大,处理效果相差较大。因此,混合污泥浓缩压滤脱水当设备处于较佳运行状况时,絮凝剂投加量是决定脱水效果的主要因素。
稀污泥含水率越大,带式浓缩压滤机进泥流量(以体积计)越大,在压滤段滤带运行速度变化不大时,浓缩段滤带运行速度增大。但不能过大,否则会影响污泥脱水效果。此时,可调低处理流量,延长工作时间。
该厂污水处理所产生的混合生污泥,含水率为98.2%~99.8%,污泥比阻21.6~27.0×102s2/g,毛细吸水时间113~131s,脱水性能较差,带式浓缩脱水机处理量为40~60m3/d,浓缩段和压滤段滤带运行速度为7~9和2~2.6m/min,PAM投加量为0.3~0.35%(以干重计)时,脱水污泥含固率可达20.0~21.5%。