张成新先生工程师；

从事制浆、造纸、污水处理设备管理及改造设计工作。曾获得多项实用新型专利证书。

公司污泥脱水设备曾使用过带式压滤机、单螺旋固液分离机，出泥含水率在75%左右，最终到自备电厂进一步处理但需要将污泥进行晾晒至含水率60%左右。需将污泥运输至晾晒场地，定期翻晒同时会伴有粉尘并散发异味对厂内环境造成影响。若晾晒后的污泥块偏大不适合电厂处理，需要进一步破碎。新型隔膜式压滤机作为核心脱水设备，配合污泥的化学调理，可将出泥含水率控制在50％以下。为解决生产污泥存放和消化问题，公司于年12月份～年6月份在水处理厂西北角利用闲置的厂房及东侧空地分两期新上了四台新型程控隔膜式压滤机脱水系统，并自行负责整套设备规划设计及部分配套设备选型、自主设计制造、安装等工作。

1隔膜式压滤机工作原理及结构

1.1工作原理

隔膜式压滤机通过污泥进料泵（柱塞泵）输送，将调理好的污泥以高压输入至设备的滤室内，污泥通过模板和隔板之中滤布，滤液渗析出滤布，而固体就被拦截在了滤布上。

隔膜式压滤机进行二次干燥压榨滤饼，利用膜板张力对污泥进行挤压。当滤饼将每个滤室都充满之后，停止污泥送料泵同时自动关闭进料阀，由高压离心泵或高压空气压缩机提供高压水、高压液体或气体，通过管道通入每个滤室内使隔膜板内部鼓起，使滤室空间逐渐变小，对滤饼内的水分再次挤压滤出，滤饼再次压榨浓缩。

进一步通入0.75MPa的压缩空气，将滤饼中各种形式的水及进料中心管内的水等水分通过反吹吹走，使整个过滤腔内滤饼中的水分进一步脱除，降低滤饼的含水率。

1.2隔膜压滤机组成

整体由七部分组成：机架、液压部分、过滤部分、卸料装置和电器控制部分、自动清洗装置、导料斗及破碎装置（包括导料斗和破碎板）如图1所示。

1.2.1机架

机架作为整台设备的基础支撑部件，其附属的过滤机构、拉板机构、翻板机构和自动清洗机构均由机架支撑，由前后端的止推板、压紧板、机座、压紧油缸、翻板油缸、滤板移动轨道和两侧主梁等组成。

1.2.2液压部分

整套设备的压紧、保压、卸压、松开、翻板等动作，均由液压装置通过液压站、液压元件在自动控制系统下实现。

1.2.3过滤部分

过滤部分由隔膜板、配板、止推板、压紧板及隔膜板和配板，以及隔膜板与止推板、压紧板之间的滤布组成。一组滤板由隔膜板（带接头）和配板（侧面不带接头）组成，滤板两侧由滤布包覆，配板与隔膜板交替排布，压紧板和止推板分别紧靠一块隔膜板。

过滤方式：根据流出的滤液能否直观地看到，将其方式分为明流过滤和暗流过滤。

(1）明流过滤：明流过滤的滤板在其下方均设置有阀门控制的水嘴，滤液可通过开启的水嘴中流到下方的不锈钢集水槽中，滤液流出的水量及滤液的清浊度均可直观地看到，故称之为明流过滤。

(2）暗流过滤：顾名思义就是看不到水流动的状态。每件隔膜板、配板、止推板、压紧板下方均设置滤液口，压紧后串联成滤液通道，滤液汇总后由止推板侧管道流出，此过滤方式不能直观看到滤液滤水量和滤液的清浊度。

1.2.4卸料装置和电器控制部分

此卸料系统由变频电机、拉板器、链轮、链条、变频器和PLC等主要部件组成。过滤完毕开始卸料，压紧板松开到位。在PLC控制线，变频电机转动，经链条、链轮转动带动拉板器同步移动隔膜板和配板，按顺序依次拉开，将最后一块隔膜板拉出并把滤饼卸完后，拉板器回到原位触动限位开关停止工作，这样，一个卸料过程完成。

1.2.5自动清洗系统

滤布使用一段时间后，定期自动清洗。清洗水由高压离心泵或高压柱塞泵提供5MPa高压水，利用高压清洗水嘴上下往复运动对滤板两侧滤布进行清洗，确保滤布过滤效果。

1.2.6导料斗、破碎装置

包括导料斗、破碎板、螺旋输送机组成。

2隔膜式压滤机污泥深度处理系统的工艺流程及主要设备

2.1工艺流程

我公司污水处理厂一、二期污泥深度脱水项目采用沉淀浓缩＋污泥化学调理＋柱塞污泥泵+隔膜式压滤机+初级破碎+螺旋输送机+一级收集皮带输送机+二级收集皮带输送机+双级湿式破碎机组成了整套处理流程，每天总处理污水能力为m3/d（按含水率92%～96％计），见图２。

一期、二期共设置４台隔膜式板框压滤机，1#、2#机为A组，3#、4#机为B组，同组两台交替，工作时间错时30min进料；A组进料，B组压榨；A组压榨，B组卸料；A组卸料，B组进料。有利于操作人员无缝衔接生产。

2.2技术参数（表1）

2.3污泥调理部分主要设备或装置结构、工作流程及原理

整套流程污泥调理共有两个m3的调理池和两个m3的不锈钢调理罐（自行设计内部设置有挠流板利于添加的助剂与污泥充分搅拌混合），均配有搅拌器、液位显示装置、通气管、进水管、溢流管，人孔、排污管，两个调理池之间在最高液位有连通管连通，两个调理池和两个不锈钢调理罐的出口管互相连通且独立使用成环状布置，有利于四个调理池污泥调整的连续性同时起到备用补充的作用。

2.4石灰仓

石灰仓结构、工作流程及原理简述如下：

CaO成套石灰仓加填装置由公司自主设计、制造并安装。根据污泥调理工艺加入量及使用时间（7～10天用量），确定石灰仓容积m3。石灰仓结构由石灰仓体（形状为上圆柱形、下圆锥形）、支架、布袋除尘器（过滤面积20m2）、释放阀（在正负压状态下均能工作，确保加入石灰和排放石灰时仓体的安全）、超声波液位计、下料振动器、插板阀、卸料计量器、电气控制系统组成。

石灰仓加料装置工作流程及原理：

石灰仓加填装置整套系统空载时净重约14t，装满石灰粉后载重约t，由8个支撑点支撑在高6m的下支撑支架，其支撑支架的六个支撑立柱坐落在调理池的加强混凝土墙柱上。石灰液位通过超声波液位计显示了解加入量及液位情况，提前将不足的量由生石灰罐车通过DN管道将生石灰泵送至石灰仓。石灰仓内管道的气压及生石灰粉的加入仓内：开启仓顶布袋除尘器将扬起的石灰粉末吸附到布袋外表面，启动时同时降低仓内压力；当石灰仓内布袋除尘器排气量小于石灰进入量时，仓内压力继续升高，为保证石灰仓安全，当达到Pa时仓顶释放阀开启，并泄压直至石灰罐车卸空石灰粉。

污泥调理按工艺要求添加石灰粉时，先启动卸料计量器，卸料计量器由电控柜控制变频电机转速并计量通过量；再打开插板阀（阀门开度根据工艺比例调整），同时开启石灰仓底部圆锥部位的振动器。振动器分上下两层圆周均匀排布。石灰粉末密度大在圆锥仓体内不易自由落下，则通入0.75MPa压缩空气，振动器内振动片高频振动，石灰粉末通过气流和振动吹打顺畅排入调理池，随着石灰粉末排出，仓内呈现负压状态。当仓内真空度达到Pa时，释放阀阀片自动打开进入空气，确保仓体安全及石灰粉末卸料。

2.5PAM添加、分散溶解系统

PAM在空气中极易受潮，密封、PLC控制便于精确控制加入比例。PAM添加、分散溶解系统结构由密封料斗部分、压缩空气管、清水管、添加器、分散溶解罐、搅拌器、储存罐和电气控制装置组成。

我公司自动控制密闭加填分散溶解装置工作流程及原理：

投料→密封料斗→螺旋喂料→压缩气送料→添加器混合→分散罐溶解搅拌→储存罐→螺杆泵→调理池。

将PAM装入带有自动可调节加热的密闭料斗内，密封料斗设有电子秤及称重显示，可根据工艺要求精确控制添加量。PAM通过料斗底部的变频喂料螺旋输送，在螺旋出口通过0.7MPa压缩空气由气管内吹送至添加器，添加器中间进料上方侧面进0.7MPa压缩空气，下方侧面进低压水使PAM充分混合后，流入分散溶解罐搅拌混合均匀再到储存罐，储存罐搅拌器始终搅拌，但搅拌器的转速应控制在50r/min，最终由螺杆泵输送至调理池或调理罐。

2.6污泥进料泵的选型及效益对比

为隔膜式压滤机配套的污泥进料泵有隔膜泥浆泵、螺杆泵、立式柱塞泵、卧式柱塞泵或节能泥浆泵。通过不断的实践和摸索，知隔膜泥浆泵及螺杆泵在此工况下使用寿命短，而目前主流匹配的是立式柱塞泵或卧式柱塞泵与压滤机一一对应，共四台污泥进料泵，选用了两台立式柱塞进料泵和两台节能卧式柱塞进料泵。

年12月份，一期隔膜压滤机项目因厂家所提供的立式柱塞污泥进料泵采用水冷润滑系统，使用过程中振动非常大，造成泵的出口管道及连接的自动控制阀多次损坏，同时因振动所产生的噪音也较大，所配备的电机功率为45kW。立式柱塞污泥泵参数如表2。

为解决振动大、噪音大、配用功率大等问题，引用振动较小且负荷小的节能污泥进料泵。年6月份经过考察，了解节能污泥泵运行及综合性能情况。通过与生产厂家交流，生产厂家根据我公司提供的参数选型匹配的节能污泥泵用于二期隔膜压滤机项目。

卧式节能污泥泵参数如表3。

此节能污泥泵为卧式安装，最关键部件高压出口增设了一个缓冲稳压罐，降低了浆料冲击力。主电机配用功率仅为15kW；冷却方式采用风冷（风机功率1.3kW），无冷却水消耗。

两种形式的柱塞泵对比如下：

(1）二期压滤机项目所引用的节能污泥泵与一期压滤机立式污泥泵相比，单台电机功率降低了20.7kW，两台共降低41.4kW。

(2）二期压滤机项目所引用的节能污泥泵风冷冷却方式与一期压滤机立式污泥泵水冷冷却方式相比，节约水资源，减少了水耗及处理费用。

(3）节能污泥泵投入使用后，输出管至压滤机接口处振动较小，有效地保护了仪表阀门的使用。

使用节能污泥泵增加效益估算：单台设备降低装机容量20.7kW，节能约55%。一次供料时间约1.5h，按每台压滤机一个生产循环约min计算，两台污泥泵每天循环约为18次；每天共节电.9kW。按电价0.55元/kW，每天节约电费元。每年（按运行天计）可节约电费10.8万元。

采用风冷后每天可节约冷却水约30m3,每天可节约清水费用（单价3.1元/m3）=93元，每年（按运行天计）节约水费3.25万元。水电费用相加每年可节约14.05万元。

3隔膜式压滤机污泥调理、脱水操作运行相关参数

一般压滤机有四种操作方式：（1）手动/过滤操作；（2）手动/水洗操作；（3）自动/过滤操作；（4）自动/水洗操作。

3.1污泥调理

隔膜式压滤机从加料到卸料的关键工序是首先将污水中的固形物与水加速分离。根据水质的不同加入的絮凝剂和助凝剂的种类、比例量也各有差异。或者单一加入助凝剂，或者单一加入絮凝剂，或者两种同时加入。我公司处理的制浆、造纸产生的生化水和深度处理水，通过生产实践得出只加入一种助凝剂—生石灰就能够加快污泥脱水，通过隔膜式压滤机就能够得到含水率50%以下的污泥滤饼。

调理用的药剂一般为三种：无机絮凝剂—聚氯化铝（ＰＡＣ）、有机絮凝剂—聚丙烯酰胺（ＰＡＭ）、助凝剂—生石灰（ＣａＯ）。根据处理污泥的性质不同，添加的药剂及药剂的投加量也不尽相同。我公司所用调理药剂有两种：一种是ＰＡＭ浓度为１‰～３‰，加入量为干污泥量的2‰～3‰；另一种是ＣaＯ投加量为干泥量的18％～20％（质量浓度）。液体化学药剂添加由螺杆泵通过管道进入调理池的进水管，在调理池进泥的同时完成后添加确保混合均匀。而ＣaＯ则通过自行设计的石灰料仓加料装置工艺要求精确直接加入至调理池中，搅拌器始终运行，使加入的生石灰随搅拌与污泥充分混合均匀，6m×6m×6m的正方体搅拌器可用直径为φmm～φ1mm的叶片，转速控制在50r/min以下。调理的污泥量根据每台压滤机的处理量和同时运行台数来决定。污泥随调随用，既要兼顾投加药剂和搅拌的时间又要考虑污泥进料泵进料的时间，最终做到既能充分调理又能衔接生产用量，调理好的污泥存放时间不宜过长。我公司所调理的生化水和深度处理混合的污泥充分调理至含水率为94%～95％时，通过污泥柱塞泵高低压结合的方式泵送至隔膜式压滤机的滤室中，进行过滤压榨脱水处理。

3.2进料、脱水操作运行过程及相关参数

隔膜式压滤机进料、脱水的整个工作流程可分为8个步骤：压紧→保压→进料过滤→压榨→反吹→滤板卸压松开→拉板卸料→水洗。

自动进料操作动作流程如图3。

3.2.1压紧与保压

进料前先压紧板，在液压缸的推动下逐步将每块隔膜板和配板依次压紧，确保每块滤板间的滤室形成密封的耐高压空间，同时保压一定时间后方可进料。

3.2.2进料模式选择

过滤可分为明流过滤和暗流过滤，由操作人自选。

明流过滤：适用于过滤过程中散发无危害气味或异味的环境，滤液通过滤板水嘴流入滤液集水槽中。

暗流过滤：适用于过滤过程中散发有危害气味或异味的环境，滤液通过滤板间形成的通道流至滤液管道中，滤液在密闭通道内流动，滤液中气味无法散发至操作间。

污泥通过污泥柱塞进料泵输送至压滤机滤室内，过滤压力逐步升高，并逐渐被滤饼填满，设有压力传感器控制的污泥柱塞泵可以实现高压、低压交替进料。将污泥柱塞泵出口额定压力定为2.0MPa，根据隔膜式压滤机的工作压力合理调整进料压力。我公司将进料压力调整至1.5MPa，在合适的进料浓度（含水率为94%～95％）时和进料压力下实际进料时间控制在s左右。

3.2.3隔膜压榨

隔膜式压滤机对滤饼进行压榨前，必须将滤室除了滤液口以外的所有进口阀全部关闭，然后开启高压离心泵或高压柱塞泵向隔膜板内充入2.0MPa的高压水，利用隔膜板的膨胀性，对滤板间的滤饼进行挤压浓缩，进一步强制脱水，根据污泥的各自特性我公司将压榨时间控制在s左右，最终得到含水率为50%以下的滤饼。

3.2.4反吹

启动反吹，开启回流阀，打开吹风阀。0.75MPa的压缩空气先通过压紧板侧的反吹管对残留在压滤机的中心进料管中的含水率高的污泥和滤室内滤饼、滤布中的各种形式的水进行反吹，吹出的污泥和水顺着中心进料管回流调理池中；而从滤室内滤饼、滤布中吹出的水分明流和暗流回流，明流过滤方式的反吹水在滤板的下方水嘴流出汇集至集水槽；暗流过滤方式的反吹水则通过滤板下方的暗流通道汇总后流至滤液管道中。

反吹分为两个阶段：第一阶段先从压紧板侧反吹管将中心进料管中的污泥吹出；第二个阶段将压紧板侧反吹管的进气阀门关闭后，打开止推板侧上方的两个进气管的阀门，对滤室内滤饼、滤布中的各种形式的水吹走，反吹的水通过滤板下方的DN80滤液管汇集到DN的总滤液管流至滤液池中。

两个阶段空气反吹的过程共需要25～30s即可完成。

3.2.5滤板卸压松开、拉板卸料

对滤饼压榨、反吹完成后，准备将滤板卸压松开，压紧油缸卸压，压紧板慢慢退出，到达设定点后停止；拉板器开始移动并依次将滤板拉开，滤板间的滤饼脱落。如果不易脱落或滤布上残留有滤块，还需人工用铲刀将其铲下，否则影响下一循环次的脱水；滤饼卸完后，拉板器接到触发信号回到初始位置，取拉电机停止运转，这样完成一个工作循环。综合实际操作的各种情况，整个卸料过程大约需要30min。

3.2.6水洗

我公司生化污泥和深度处理的污泥黏度大，易糊滤布，压滤机正常工作2～3天后进行１次清洗。水洗滤布操作前，关闭翻板，高压离心泵或高压柱塞泵提供5.0MPa的高压水，自动清洗系统上下往复冲洗。一个滤板设定上下往复冲洗一次或两次，有利于彻底清洗，1#、2#压滤机冲洗滤板设定往复冲洗1次，单次、单台清洗周期为2～3小时；3#、4#压滤机应厂家设计的清洗水压及高压清水水嘴不同，将冲洗滤板设定往复冲洗2次，单次、单台清洗周期为3～4小时，整个清洗过程可自动控制。

水洗滤布自动操作动作流程如图4。

4滤饼破碎、运输

滤饼破碎、运输及破碎工作流程：滤饼→导料斗→破碎板→螺旋输送机→一级收集皮带输送机→二级收集皮带输送机→双级湿式破碎机→下一工序或装车。

工作原理：卸料时，将翻板打开，滤板分开，含水率45%～50%的滤饼利用2～3m高度差，落到破碎斗内并砸向破碎板立面（10mm碳钢板宽mm,横向长mm,间隔1～1.2m,纵向长度根据设备尺寸确定），破碎成块后再利用1～1.5m的高度差落入螺旋输送机（直径φmm,螺距mm）内，污泥块随着螺旋片的旋转大的泥块被挤成不大于螺旋螺距的小块，螺旋输送机输送过程中还起到了破碎作用；泥块再次输送到一级收集皮带输送机上，再到二级收集皮带输送机落入双级湿式破碎机，泥块通过两级破碎后颗粒度可达3～5mm落入车厢，运至自备电厂煤场。双级湿式破碎机主要技术参数如表4。

5结语

利用隔膜压滤机压榨压力高、耐腐蚀性能好、修理便利、牢靠等优点，将隔膜式板框压滤机作为污泥脱水的核心设备，通过优化污泥的化学调理工艺，可将出泥含水率控制在50％以下。

自主设计整套隔膜式压滤机设备布局及设备布置，见图5、图6。

一期、二期四台隔膜式压滤机于年1月份与8月份依次投入使用，运行效果达到预期要求，有效地解决了公司生产污泥的存放和消化问题，确保公司绿色持续发展。

中华纸业传媒