范 通 達(dá)

(中國(guó)市政工程中南設(shè)計(jì)研究總院有限公司安徽分院，安徽 安慶　246001)

?

低溫真空脫水干化車(chē)間設(shè)計(jì)

范 通 達(dá)

(中國(guó)市政工程中南設(shè)計(jì)研究總院有限公司安徽分院，安徽 安慶246001)

闡述了低溫真空脫水干化的基本原理及成套設(shè)備系統(tǒng)組成,從建筑與工藝兩方面，介紹了某污水處理廠低溫真空脫水干化車(chē)間的設(shè)計(jì)方法，總結(jié)了設(shè)計(jì)中需要注意的問(wèn)題，達(dá)到了預(yù)期的污水處理效果。

污水處理廠，污泥，低溫真空脫水干化，車(chē)間設(shè)計(jì)

1　工程概況

某工業(yè)園區(qū)位于長(zhǎng)江南岸，規(guī)劃建設(shè)以金屬冶煉及加工延伸產(chǎn)業(yè)為主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)，同時(shí)發(fā)展港口物流業(yè)的現(xiàn)代化工業(yè)園區(qū)。現(xiàn)狀入園企業(yè)主要分布在金屬冶煉、建材等行業(yè)，即將入園企業(yè)還包括造紙、船舶制造、紡織等工業(yè)企業(yè)。污水處理廠設(shè)計(jì)近期規(guī)模為1.0萬(wàn)m3/d，其中工業(yè)廢水約占65%，工程占地面積為2.34 hm2，污水處理廠遠(yuǎn)期規(guī)模為5.0萬(wàn)m3/d，工程總占地面積為5.94 hm2。根據(jù)污水處理廠環(huán)境評(píng)價(jià)報(bào)告，要求脫水后污泥含水率要不大于40%。

當(dāng)前國(guó)內(nèi)城鎮(zhèn)污水處理廠產(chǎn)生的污泥，一般通過(guò)帶式污泥濃縮脫水機(jī)、離心脫水機(jī)或者板框壓濾機(jī)等設(shè)備進(jìn)行處理。污泥經(jīng)帶式污泥濃縮脫水機(jī)、離心脫水機(jī)處理后，泥餅含水率約為80%。污泥添加大量無(wú)機(jī)混凝劑，并采用板框壓濾機(jī)處理，泥餅含水率可降低至60%左右，污泥量增加約30%。

上述幾種常見(jiàn)的處理工藝均難以保證脫水后污泥含水率不大于40%的要求。項(xiàng)目可行性研究報(bào)告中經(jīng)多方案比較論證后，剩余污泥處理推薦采用低溫真空脫水干化成套設(shè)備。污泥低溫真空脫水干化成套技術(shù)是近年來(lái)興起的污泥深度脫水技術(shù)，它將物料的脫水、洗滌(可選)、壓濾與干化工序合成一體，在同一設(shè)備上連續(xù)完成[1]，能將污泥含水率穩(wěn)定降低至30%以下，具有效率高、占地小、運(yùn)行費(fèi)用低等特點(diǎn)。

2　低溫真空干化的基本原理和系統(tǒng)組成

2.1板框壓濾機(jī)的過(guò)濾機(jī)理

板框壓濾機(jī)過(guò)濾機(jī)理是用進(jìn)料泵將調(diào)質(zhì)后的污泥送入由濾板組成的各密封濾室，利用進(jìn)料泵的壓力作為過(guò)濾動(dòng)力使濾液通過(guò)過(guò)濾介質(zhì)排出，完成固液兩相分離。

剛開(kāi)始進(jìn)料時(shí)，濾布潔凈，過(guò)濾阻力小，泵入壓濾機(jī)的污泥量大，速度快。隨著過(guò)濾時(shí)間的增加，附著在濾布表面的污泥逐漸增加，泥餅慢慢變厚，過(guò)濾阻力變大，泵入壓濾機(jī)的污泥量變小。當(dāng)濾室被物料充滿(mǎn)后，進(jìn)料停止，進(jìn)料過(guò)濾期結(jié)束，轉(zhuǎn)入密實(shí)成餅期。密實(shí)成餅是通過(guò)壓榨水泵泵入的高壓水產(chǎn)生的壓力，壓密泥餅，減少污泥顆粒間的空隙，脫除空隙水。密實(shí)成餅結(jié)束后，壓濾機(jī)通過(guò)壓縮空氣對(duì)泥餅進(jìn)行強(qiáng)氣流吹掃，脫除污泥顆粒間的毛細(xì)水，進(jìn)一步降低泥餅含水率。

2.2低溫真空脫水干化工藝原理

低溫真空脫水干化工藝在板框壓濾機(jī)的基礎(chǔ)上增加了真空干化模塊。該模塊利用“熱間歇泉”效應(yīng)和真空熱干化原理，進(jìn)一步降低了濾餅含水率。

1)“熱間歇泉”效應(yīng)。在“壓榨脫水階段”的同時(shí)，由加熱系統(tǒng)向加熱板內(nèi)注入流體熱介質(zhì)，“強(qiáng)氣吹掃”結(jié)束后，隔膜持續(xù)擠壓濾餅，真空系統(tǒng)對(duì)過(guò)濾腔室抽真空，“壓榨、加熱、真空”三者結(jié)合，在短時(shí)間內(nèi)使靠近加熱板加熱面的濾餅的毛細(xì)管內(nèi)的水因熱傳導(dǎo)而汽化，當(dāng)汽化的水蒸氣壓力大于相應(yīng)的毛細(xì)管壓力時(shí)，所產(chǎn)生的蒸汽急劇膨脹噴爆，受高壓蒸汽取水的濾餅的毛細(xì)管遠(yuǎn)端的水以液態(tài)的形式噴出，類(lèi)似于自然界的“熱間歇泉”效應(yīng)，完成了物料的毛細(xì)水脫除。濾餅毛細(xì)管中的這部分水分的去除不是靠汽化，而是噴爆去除，消耗的能量大大少于傳統(tǒng)的直接加熱蒸發(fā)，節(jié)約了濾餅干化消耗的能源。

2)真空熱干化。由于水的沸點(diǎn)會(huì)隨著壓強(qiáng)變化而變化，公式如下：

T=100.00+0.036 7(P-760)-0.000 023(P-760)2。

其中，T為水的沸點(diǎn)溫度，℃；P為環(huán)境壓強(qiáng)，mmHg。

當(dāng)環(huán)境壓強(qiáng)P減小時(shí)，水的沸點(diǎn)T會(huì)隨之降低。真空干化隔膜壓濾機(jī)就是利用該原理，通過(guò)真空系統(tǒng)將濾腔中的氣壓降低，從而導(dǎo)致濾腔中濾餅水的沸點(diǎn)降低(最多可降低至40 ℃)，同時(shí)與濾餅接觸的隔膜板和加熱板加熱面溫度為90 ℃～95 ℃，因此在一定真空度的環(huán)境中，溫差的驅(qū)動(dòng)使濾餅中水分蒸發(fā)的速度會(huì)加快，比在常壓下加熱干化的效率更高。同時(shí)，隨著氣壓的降低，液體汽化的蒸發(fā)焓也隨之降低，干化時(shí)所需的熱量跟著減少。

2.3低溫真空脫水干化成套設(shè)備的系統(tǒng)組成

從功能上分，低溫真空脫水干化成套設(shè)備主要包括如下幾個(gè)部分：

1)污泥調(diào)質(zhì)系統(tǒng)；

2)進(jìn)料系統(tǒng)；

3)壓濾系統(tǒng)；

4)真空系統(tǒng)；

5)冷凝系統(tǒng)；

6)空壓系統(tǒng)；

7)加熱系統(tǒng)；

8)清洗系統(tǒng)。

3　車(chē)間設(shè)計(jì)

3.1建筑設(shè)計(jì)

污泥脫水干化車(chē)間土建按照遠(yuǎn)期規(guī)模一次建成，主要設(shè)備按一期工程安裝。脫水車(chē)間建筑面積1 537.33 m2，框架結(jié)構(gòu)。其泥棚為1層，建筑檐口高度5.0 m，其他部分為2層，建筑檐口高度15.0 m，1層為工具間、儲(chǔ)藥間、真空機(jī)組間、加藥及投配系統(tǒng)、進(jìn)料系統(tǒng)及壓濾系統(tǒng)，2層為中控操作室、配電間，低溫真空脫水干化一體機(jī)以及加熱設(shè)備，脫水車(chē)間建筑外包尺寸為：40.14 m×22.64 m。車(chē)間平面圖見(jiàn)圖1，圖2。

3.2工藝設(shè)計(jì)

污泥低溫真空脫水干化車(chē)間按每天兩班，每班8 h運(yùn)行。污泥低溫真空干化脫水成套設(shè)備運(yùn)行周期為3.5 h～4.0 h，其主要設(shè)備見(jiàn)表1。

表1　主要設(shè)備選型表

4　設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問(wèn)題

1)低溫真空脫水干化設(shè)備選型與污泥性質(zhì)密切相關(guān)，應(yīng)該結(jié)合類(lèi)似園區(qū)污水廠剩余污泥的性質(zhì)，合理選定設(shè)備。

2)合理選擇熱源對(duì)降低運(yùn)行成本具有重要意義，應(yīng)優(yōu)先考慮周邊廢熱，降低工程投資和運(yùn)行成本。

3)熱水鍋爐應(yīng)根據(jù)鍋爐容量，滿(mǎn)足GB 50041—2008鍋爐房設(shè)計(jì)規(guī)范的相關(guān)要求，尤其是注意防爆安全設(shè)計(jì)。

[1]許太明，孫洪娟，曲獻(xiàn)偉，等.污泥低溫真空脫水干化成套技術(shù)[J].中國(guó)給水排水，2013,29(2)：106-108.

Design of low-temperature vacuum dehydration workshop

Fan Tongda

(AnhuiBranchofCentralandSouthernChinaMunicipalEngineeringDesign&ResearchInstituteCo.，Ltd，Anqing246001，China)

This paper described the basic principle and sets of equipment system composition of low-temperature vacuum dehydration, from the architecture and technology two aspects, introduced the design method of a sewage treatment plant low-temperature vacuum dehydration workshop, summarized the problems needing attention in design, achieved expected sewage treatment effect.

sewage treatment plant, sludge, low-temperature vacuum dehydration, workshop design

1009-6825(2016)19-0123-03

2016-04-20

范通達(dá)(1982- )，男，碩士，工程師

X703

A