污泥脫水的主要方法有真空過濾法、壓濾法、離心法和自然干化法。其中前面三種采用的是機械脫水,本質上都屬于過濾脫水的范疇。其原理基本相同,都是利用過濾介質兩面的壓力差作為推動力,使水分強制通過過濾介質,固體顆粒被截留在介質上,達到脫水的目的。對于真空過濾法,其壓差是通過在過濾介質的一面造成負壓而產生;對于壓濾法,壓差產生于在過濾介質一面加壓;對于離心法,壓差是以離心力作為推動力。污泥奔濾前均需要預處理,化學處理是最簡單,高效,節約成本的方法之一,常用鋁鹽(聚鋁),鐵鹽(三氯化鐵),硅酸鹽(聚硅酸鋁,污泥碳化劑),高分子有機絮凝劑等。
一、真空過濾法
空過濾是目前應用最廣泛的一種機械脫水方法,主要應用于經過預處理后初次沉淀污、化學污泥及消化污泥的脫水。其特點是連續運行、操作平穩、處理量大、能實現過程操作自動化。但是此方法脫水前必須預處理,附屬設備多,工藝復雜,運行費用高,再生與清洗不充分,易堵塞。
1.真空過濾機的構造
真空過濾機有轉筒式、繞繩式、轉盤式3種類型,其中應用最廣泛的是GP型轉鼓真空過濾機。
轉鼓旋轉時,由于真空的作用,將污泥吸附在過濾介質上,液體通過過濾介質沿真空管路流到氣水分離罐。吸附在轉鼓上的濾餅轉出污泥槽的污泥面后,若扇形間隔的連通管在固定部件縫的范圍內,則處于濾餅形成區與吸干區,繼續吸干水分。當管孔與固定部件的縫相通時,便進入反吹區,與壓縮空氣相通,濾餅被反吹松動,然后用刮刀剝落經皮帶輸送器運走。之后進入休止區,實現正壓與負壓轉換時的緩沖作用,這樣一個工作周期就完成了。
2.轉鼓真空過濾機的設計
轉鼓真空過濾機的設計首先是確定過濾機的產率,即單位時間、單位轉鼓面積所能提供的干固體質量,然后根據產率與污泥量確定過濾機面積。
二、壓濾法
壓濾法與真空過濾法基本理論相同,只是壓濾法推動力為正壓,而真空過濾法為負壓。壓濾法的壓力可達4-8kg/m2,因此,推動力遠大于真空過濾法。常用的有板框壓濾機和帶式壓濾機兩種。
1.板框壓濾機
板框壓濾機的構造簡單,推動力大,適用于各種性質的污泥,且形成的濾餅含水率低,但它只能間斷運行,操作管理麻煩,濾布易壞。板框壓濾機可分為人工和自動板框壓濾機兩種。自動板框壓濾機與人工的相比,濾餅的剝落、濾布的洗滌再生和板框的拉開與壓緊完全自動化,大大減小了勞動強度。自動板框壓濾機有立式和臥式兩種。
板框壓濾機的工作原理。板與框相間排列而成,并用壓緊裝置壓緊,在濾板兩側覆有濾布,即在板與板之間構成壓濾室。在板與框的上端相同部位開有小孔,壓緊后,各孔連成一條通道。加壓后的污泥由該通道進入,并由濾框上的支路孔道進壓濾室。污泥的運動方向見圖中箭頭。在濾板的表面刻有溝槽,下端有供濾液排出的孔道。濾液在壓力作用下,通過濾布并沿著溝槽向下流動,最后匯集于排液孔道排出,使污泥脫水。為了防止污泥顆粒堵塞濾布網孔和濾板溝槽,在壓濾開始時,壓力要小一點,待污泥在濾布上形成薄層濾餅后,再增大壓力。
2.帶式壓濾機
帶式壓濾機中,較常見的是滾壓帶式壓濾機。其特點是可以連續生產,機械設備較簡單,動力消耗少,無需設置高壓泵或空壓機。在國外已經被廣泛用于污泥的機械脫水。
滾壓帶式壓濾機由滾壓軸及濾布帶組成,壓力施加在濾布帶上,污泥在兩條壓濾帶間擠軋,由于濾布的壓力或張力得到脫水。其基本流程如下。
污泥先經過濃縮段,依靠重力過濾脫水,濃縮時間一般為10~30s,目的是使污泥失去流動性能,以免在壓軋時被擠出濾布帶,之后進人壓軋段,依靠滾壓軸的壓力與濾布的張力除去污泥中的水分,壓軋段的停留時間為1~5min。
滾壓的方式取決于污泥的特性,一般有兩種:一種是相對壓榨式,滾壓軸上下相對,壓榨的時間幾乎是瞬時的,但壓力大;另一種是水平滾壓式,滾壓軸上下錯開,依靠滾壓軸施于濾布的張力壓榨污泥,因壓榨的壓力受張力限制,壓力較小,故所需壓榨時間較長,但在滾壓過程中對污泥有種剪切力的作用,可促進污泥的脫水。
三、離心法
離心法的推動力是離心力,推動的對象是固相,離心力的大小可控制,比重力大得多。因此脫水的效果比重力濃縮好。它的優點是設備占地小,效率高,可連續生產,自動控制。生條件好;缺點是對污泥預處理要求高,必須使用高分子聚合電解質作為調理劑,設備易磨損。