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污水處理廠處理污水過程中產(chǎn)生大量污泥，污泥因含水率高、有機(jī)物含量高含有重金屬、致病微生物，且具有強(qiáng)烈的惡臭味道，在此階段污泥大多未進(jìn)行減量化、資源化處理，大量的濕污泥隨意外運(yùn)、簡單填埋或堆放，致使許多城市“污泥圍城”，帶來了二次污染。據(jù)環(huán)境保護(hù)部統(tǒng)計(jì)，2014年全國投運(yùn)的污水處理設(shè)施4436座，總設(shè)計(jì)處理量1.71億立方米/日，平均處理水量1.35億立方米，污泥產(chǎn)生量超過4000萬噸/年。但是一直以來因?yàn)?ldquo;重水輕泥”導(dǎo)致了“污泥圍城”困境。據(jù)統(tǒng)計(jì)我國包括填埋在內(nèi)的污泥處置率約25%，全國范圍內(nèi)江蘇省的污泥處置率最高，也僅達(dá)到55%左右。

 

目前，污泥處置方式主要有焚燒、填埋和土地利用，脫水處理是完成最終處置的重要前提。而污泥脫水是目前需要解決的關(guān)鍵難題，目前針對含水率99%的污泥脫水機(jī)有轉(zhuǎn)鼓濃縮機(jī)、離心濃縮機(jī)、帶式濃縮機(jī)。針對含水95%以下的污泥脫水機(jī)即污泥深度脫水機(jī)有離心脫水機(jī)、廂式脫水機(jī)、板框脫水機(jī)、隔膜脫水機(jī)，其中隔膜壓濾機(jī)可進(jìn)行充氣/水進(jìn)行二次壓濾脫水效果最好。無論哪種脫水機(jī)進(jìn)行污泥深度脫水，均需添加FeCl3和CaO等藥劑進(jìn)行化學(xué)調(diào)理改性，藥劑添加量一般在30%以上（相對于絕干污泥量），脫水后泥餅含水率最低可達(dá)60%，且泥餅因高pH、高含鈣量、低熱值而無法進(jìn)行土地利用和焚燒，只能進(jìn)行混合填埋，限制了污泥的資源化利用。

 

桑德集團(tuán)公司于2006年前后開始關(guān)注污水處理廠污泥的污染問題。2006年，大部分污水處理設(shè)施尚不健全，但是污泥的污染問題已經(jīng)凸顯出來。2006年底查閱了澳大利亞聯(lián)邦科學(xué)與工業(yè)組織（CSIRO）研究小組于2001年3月發(fā)表的《利用電脫水提高市政污泥的過濾》終結(jié)報(bào)告，以及《污泥電滲透脫水操作條件的優(yōu)化研究》和《生物污泥的電滲透脫水》等文章；2007年1月赴韓國進(jìn)行技術(shù)考察；2007年4月4日首次接受了電滲透應(yīng)用于污泥脫水的技術(shù)；于2007年4月5日正式開展電滲透污泥高干脫水機(jī)設(shè)計(jì)研發(fā)工作。

 

自2007年4月以來，桑德集團(tuán)公司共研發(fā)了三代具有自主知識產(chǎn)權(quán)、高效節(jié)能電滲透污泥高壓干化機(jī)國產(chǎn)化核心設(shè)備，并于2014年開始進(jìn)行了工業(yè)化示范應(yīng)用。該技術(shù)及設(shè)備為國內(nèi)及國際首創(chuàng)，在技術(shù)原理上徹底顛覆了傳統(tǒng)污泥脫水技術(shù)，將污泥含水率降至40%，且因無任何化學(xué)藥劑的添加，低位熱值較高，完全可實(shí)現(xiàn)自持焚燒。該技術(shù)為構(gòu)建投資及運(yùn)行成本雙低的“污泥干化+直接焚燒”工藝提供了關(guān)鍵性的技術(shù)保障，具備在國內(nèi)外廣泛推廣應(yīng)用的價(jià)值，為我國城市污水處理廠污泥高效脫水提供了有力技術(shù)支撐。

 

深入研究污泥物性，創(chuàng)新整合脫水機(jī)制。

 

經(jīng)過桑德集團(tuán)工程技術(shù)研發(fā)團(tuán)隊(duì)的刻苦攻堅(jiān)，電滲透污泥高干脫水技術(shù)的工作原理清晰地展現(xiàn)在世人面前，其核心原理可以概括為：將電滲透與彈性壓榨相耦合，實(shí)現(xiàn)二者技術(shù)優(yōu)勢的互補(bǔ)，大幅提高污染脫水效果。桑德集團(tuán)的研發(fā)思路是：電滲透脫水設(shè)備主要由幾十對陰陽電極板組成，陽極板為固定板，陰極板為移動板，在陽陰極板之間形成污泥腔室及均布電場。在電場作用下，帶負(fù)電荷的污泥顆粒向陽極移動，帶正電荷的水分子向陰極移動；與此同時(shí)，陰極板在液壓動力下向陽極移動，使污泥腔室容積縮小；移向陰極板的水分透過濾布和濾網(wǎng)得以排出，污泥顆粒則留在腔室內(nèi)，最終形成脫水泥餅。

 

電滲透污泥高干脫水技術(shù)用于污水處理廠污泥的深度脫水。污水處理廠污泥或外接污泥可處理含水率80%~96%的污泥，通過無軸螺旋輸送機(jī)送入污泥儲罐中，污泥被污泥螺桿泵壓入電滲透高壓干化機(jī)。在電滲透高壓干化機(jī)上，由高壓油泵提供壓力，使油缸壓緊鋼制高壓彈性濾板組件。電極板、鋼制高壓彈性濾板、濾布共同形成污泥過濾型腔。

 

前期由進(jìn)料泵壓力持續(xù)進(jìn)含水率為80%~96%污泥，依靠進(jìn)料壓力0.8~1.2MPa進(jìn)行初步脫水，之后關(guān)閉進(jìn)料泵電源，氣控進(jìn)料三通閥自動關(guān)閉：開啟電滲透電源裝置、再次啟動液壓裝置，油缸活塞桿再次頂緊壓緊板進(jìn)行濾餅電滲透和二次壓榨脫水作業(yè)。各過濾單元彈簧收縮，同時(shí)各過濾單元水道芯板隨之向鋼制高壓彈性濾板推進(jìn)，從而改變?yōu)V室容積，濾出多余水分。經(jīng)電滲透和彈性壓榨機(jī)壓濾后使得污泥含水率降至40%。

 

由于含水率為40%以下泥餅表面存在大量疏松孔洞，表面蒸發(fā)面積特別大，加之泥餅經(jīng)過電滲透作用后自帶60℃~70℃溫度，泥餅由皮帶輸送機(jī)輸送至干泥餅存放場或運(yùn)泥車斗中。輸送過程中，泥餅水分迅速蒸發(fā)，含水率降低5%~10%左右。

 

污泥脫水過程產(chǎn)生的濾液可返回污水處理廠進(jìn)泥端或反硝化池補(bǔ)充碳源。

 

精心設(shè)計(jì)，全面優(yōu)化，為我國環(huán)保裝備制造奉獻(xiàn)佳作。

 

電滲透高干脫水機(jī)由主機(jī)、機(jī)架、濾室、拉板、自動清洗（選配）、自動接液等六部分組成。

 

主機(jī)結(jié)構(gòu)：污泥電滲透高壓干化機(jī)是集機(jī)、電、液于一體，技術(shù)水平先進(jìn)的分離機(jī)械產(chǎn)品。 它由五大部分組成，即機(jī)架部分、過濾部分（濾板、濾布）、拉板部分、液壓部 分和電氣控制部分。根據(jù)用戶要求還可以增加接液、水洗等裝置。

 

機(jī)架：機(jī)架部分是機(jī)器的主體，用以支撐過濾機(jī)構(gòu)，連接其他部件，它主要由止推板、頭板、壓緊裝置和主梁等部件組成。設(shè)備工作時(shí)，液壓站供油給液壓缸的高壓油腔，使液壓油驅(qū)動液壓缸內(nèi)的活塞及活塞桿，推動頭板緩緩向前壓緊濾板，當(dāng)頭板走到一次鎖緊位置后停止；二次壓緊時(shí)，頭板走到二次鎖緊位置后停止，控制電路啟動，斷開電機(jī)電源，使油泵停止供油，液壓缸處于自動保壓狀態(tài)。

 

當(dāng)高壓油路的管件及控制閥因密封等原因使壓緊壓力下降，使電接點(diǎn)壓力表的表針觸及下限指針時(shí)，控制電路重新啟動，接通電機(jī)電源，使油泵繼續(xù)供油、補(bǔ)壓，直至升至表壓上限后停止。

 

濾室：濾室由濾板、濾布組成。濾板、濾布相間排列，形成了若干個(gè)獨(dú)立的過濾單元-濾室。過濾開始時(shí)，料漿在進(jìn)料泵的推動下，經(jīng)止推板上的進(jìn)料口進(jìn)入各濾室內(nèi)，并借進(jìn)料泵產(chǎn)生的壓力進(jìn)行過濾。由于濾布的作用，使固體留在濾室內(nèi)形成濾餅，濾液排出。液壓站供油給液壓缸的高壓油腔，使液壓油驅(qū)動液壓缸內(nèi)的活塞及活塞桿，推動頭板緩緩向前壓緊彈性濾框，對濾餅進(jìn)行壓榨，可進(jìn)一步降低濾餅的含水率。在污泥電滲透高壓干化機(jī)的使用過程中，濾布起著關(guān)鍵的作用，其性能的好壞、選型的正確與否直接影響著過濾效果。目前所使用的濾布中，最常見的是由合成纖維紡織而成，根據(jù)其材質(zhì)的不同可分為滌綸、維綸、丙綸、錦綸等幾種。

 

耐腐蝕、耐高溫不銹鋼陰極導(dǎo)電濾盤，安裝在耐熱濾布后方，陰極導(dǎo)電濾盤左右兩側(cè)引出電鼻，連接到陰極銅排，通過陰極銅排連接到整流電源陰極上。陽極裝置連接到配電銅排的陽極銅排上，通過陽極銅排連接到整流電源陽極上。

 

帶喂料器污泥螺桿泵將污泥打入電滲透高干脫水機(jī)板框?yàn)V室中，相鄰兩組彈性板框?yàn)V板之間由陽極板加耐熱濾布與陰極濾盤加耐熱濾布形成一個(gè)均勻空間。污泥形成的泥餅被陰極、耐熱濾布和陽極夾持，近似看作是四方電阻，通直流電后，形成均布電場。污泥本身是帶電膠體，電阻大小由污泥電導(dǎo)率決定。

 

整流電源通過預(yù)設(shè)程序，根據(jù)泥餅壓力變送器反饋信號，送出直流電逐級加載到陰極、陽極上，在電場力作用下，停留在陽極、和陰極之間泥餅發(fā)生電滲透作用。外加液壓油缸產(chǎn)生梯度機(jī)械壓榨力作用，固液分離，同時(shí)污泥顆粒部分細(xì)胞出現(xiàn)破壁現(xiàn)象，四方泥餅中被電滲透出的水以間隙水形式透過耐熱濾布，達(dá)到脫水目的。開板前吹入高壓空氣進(jìn)入泥餅中心，吹出未干化稀泥回流到儲泥罐中。

 

除此之外，常用的過濾介質(zhì)還包括棉紡布、無紡布、篩網(wǎng)、濾紙及微孔膜等，根據(jù)實(shí)際過濾要求而定。

 

拉板部分：拉板部分安裝于兩主梁外側(cè)。橫梁左右兩側(cè)面裝有 C 型鋼軌道。拉板盒在槽內(nèi)的前后運(yùn)動，是由驅(qū)動馬達(dá)上的鏈輪（可正、反轉(zhuǎn)），通過中間鏈輪再驅(qū)動 傳動軸上的鏈輪來實(shí)現(xiàn)的。由此，拉板盒上的止退勾頂住濾板把手時(shí)被卡住，驅(qū)動電機(jī)電流上升到額定值，變頻器反饋信號給 PLC，使拉板驅(qū)動電機(jī)反轉(zhuǎn)，拉板器拉鉤帶動濾板，當(dāng)濾板觸及頭板后，拉板電機(jī)電流上升到額定值，變頻器反饋信號給 PLC，使拉板驅(qū)動電機(jī)正轉(zhuǎn)，完成逐塊拉板工序直到拉完最后一塊，拉板盒上的擋板碰到尾板上的回位塊，拉鉤被放平，拉板盒退回到頭板的一側(cè)，拉板盒上的擋板碰到復(fù)位塊，拉板裝置復(fù)位。

 

拉板器結(jié)構(gòu)小巧靈活，無虛抓，無脫鉤現(xiàn)象。自動拉板的拉板盒采用不銹鋼制作。

 

自動清洗裝置（選配）：全自動濾布清洗裝置，采用高壓水進(jìn)行清洗，通過清洗，濾布織物內(nèi)部也更干凈。此外系統(tǒng)中采用特殊設(shè)計(jì)，清洗裝置帶有兩個(gè)橡膠擋板，高壓水噴頭布置于擋板的內(nèi)側(cè)，減少了在洗滌過程中水花濺出。通過自身的定位裝置，自上而下，兩個(gè)刷子分別在一塊濾板的兩側(cè)對濾布進(jìn)行清洗。而且高壓水噴頭和濾板的距離是恒定的。

 

自動接液裝置：自動接液裝置安裝在濾板組的下方，接液盤放置在小車上，小車由四個(gè)輪子支撐在導(dǎo)軌上，小車由電機(jī)驅(qū)動。

 

在過濾時(shí)，接液盤移動到濾板組的正下方，碰到行程開關(guān)時(shí)停止。卸料前，接液盤移動到濾板組的外側(cè)，碰到復(fù)位行程開關(guān)時(shí)停止。

 

主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)顯優(yōu)勢，關(guān)鍵技術(shù)有突破，得到業(yè)內(nèi)專家高度評價(jià)。

 

電滲透污泥高干脫水機(jī)將在不投加任何化學(xué)藥劑的情況下，將城市污泥含水率從80%~85%降至60%~40%，總電耗80~120kWh/t，有機(jī)物去除40%以上，殺滅98%的細(xì)菌，并能去除部分重金屬。應(yīng)用于含水率80%的污泥25t/d的工程，總投資約580萬元，按設(shè)備廠房折舊20年計(jì)算，噸污泥投資費(fèi)用為31.78元。

 

電滲透高干脫水機(jī)因無藥劑添加，因此無需加藥裝置，可極大地節(jié)省建設(shè)占地面積。脫水后泥餅含水率低，污泥減量70%左右，如進(jìn)行填埋處理，可節(jié)省運(yùn)輸費(fèi)用和填埋費(fèi)用；如進(jìn)行焚燒處理，脫水后泥餅低位熱值大于4MJ/kg，不僅能夠自持焚燒，而且可回收熱能；如進(jìn)行污泥堆肥，低含水率污泥進(jìn)行堆肥，一方面污泥透氣率升高不易產(chǎn)生臭氣，另一方面便于堆肥溫度升高達(dá)到中高溫堆肥的效果。

 

目前污泥的干化脫水技術(shù)主要有隔膜壓濾脫水、渦流薄層熱干化、流化床熱干化等設(shè)備，對其運(yùn)行成本、投資成本、脫水效果及單位污水的成本進(jìn)行分析結(jié)果如表所示。

 

2015年7月，E20環(huán)保平臺組織專家對電滲透污泥高干脫水技術(shù)進(jìn)行了成果鑒定，其創(chuàng)新點(diǎn)為：

 

（1）采用“高壓彈性壓濾”與“電滲透”耦合原理，在常溫工況下，實(shí)現(xiàn)固液分離，避開固汽分離相變汽化潛熱階段。

 

（2）該技術(shù)為污泥體積減量提供了一種新的技術(shù)和設(shè)備，將電滲透和高壓彈性壓濾相結(jié)合，屬于國內(nèi)首創(chuàng)，達(dá)到國際先進(jìn)水平。

 

（3）在不投加任何化學(xué)藥劑的情況下，該技術(shù)將城市污泥含水率從80%~85%降至60%~40%，總電耗80~120kWh/t，與達(dá)到現(xiàn)有同等熱干化技術(shù)脫水效果相比，具有投資和節(jié)能效果明顯，這種技術(shù)組合具有創(chuàng)新性。

 

（4）該技術(shù)采用靜態(tài)銅排牽引電纜配電，有效解決了電滲透設(shè)備普遍存在虛接打火等技術(shù)問題，提高了系統(tǒng)穩(wěn)定性。

 

（5）該技術(shù)采用低壓開關(guān)電源，電能轉(zhuǎn)換效率得到有效提高，同時(shí)提高了系統(tǒng)的安全性。

 

（6）該技術(shù)為二次脫水技術(shù)，可與現(xiàn)有常規(guī)脫水設(shè)備直接銜接，在不投加任何化學(xué)調(diào)理劑的情況下，不用配套龐大的加藥系統(tǒng)，工藝系統(tǒng)簡單、占地面積小、操作管理方便，并為污泥后續(xù)處理處置和利用提供了泥質(zhì)保障。

 

示范工程運(yùn)行良好，市場前景十分廣闊。

 

目前，污泥處置方式主要有焚燒、填埋和土地利用，其對污泥的含水率有一定的要求。實(shí)際上，污泥脫水也是現(xiàn)階段污泥減量化的難題，目前應(yīng)用較多的脫水機(jī)有帶式、離心式、壓濾式等污泥脫水設(shè)備，以及污泥熱干化設(shè)備，均存在一些問題尚未解決。其中，帶式脫水機(jī)僅能將污泥含水率降至85%~80%；離心式、壓濾式脫水機(jī)在添加絮凝劑和石灰等調(diào)理劑的情況下，也才能將污泥含水率降至70%~60%，所產(chǎn)泥餅的熱值仍然較低，需要添加燃煤、燃油等輔助燃料方可維持正常的焚燒工況；熱干化設(shè)備雖能實(shí)現(xiàn)污泥高干度脫水，但水分蒸發(fā)需要消耗大量的熱能，故運(yùn)行成本很高，同時(shí)由于國產(chǎn)設(shè)備尚處起步階段，故國內(nèi)污泥干化項(xiàng)目大多依賴進(jìn)口設(shè)備，因此投資居高不下。

 

2014年10月份，桑德集團(tuán)建成投產(chǎn)了一套處理能力為25噸/天的示范工程，近1年來的穩(wěn)定運(yùn)行結(jié)果顯示，在不添加任何化學(xué)調(diào)理劑的情況下，脫水后的泥餅含水率可降至40%以下，低位熱值達(dá)到1000~1300kCal/kg，不僅可自持焚燒，而且可回收部分熱能，同時(shí)在成本上也明顯優(yōu)于現(xiàn)有各類污泥干化脫水設(shè)備。

 

此項(xiàng)技術(shù)在湖北咸寧建有示范工程。工程突出了污泥處理首先要實(shí)現(xiàn)減量化、穩(wěn)定化和無害化目標(biāo)。運(yùn)行以來，對經(jīng)本技術(shù)干化前、后污泥中主要重金屬含量及壓濾出水進(jìn)行了監(jiān)測，符合設(shè)計(jì)指標(biāo)和相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求。同時(shí)，又充分體現(xiàn)了資源化利用原則，符合國家提倡的發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)要求。此技術(shù)路線極有可能會成為引導(dǎo)今后我國污泥處理處置的一個(gè)發(fā)展方向。

 

實(shí)踐出真知。安全環(huán)保、循環(huán)利用、節(jié)能降耗、因地制宜、穩(wěn)妥可靠是國家政策對污泥干化脫水技術(shù)的基本要求，也是桑德集團(tuán)的研發(fā)目標(biāo)。他們堅(jiān)信，電滲透污泥高干脫水技術(shù)一定會贏得市場，這對于有效解決當(dāng)前我國城鎮(zhèn)污泥處理處置所面臨的困境，及實(shí)現(xiàn)污泥無害化、減量化和資源化有著重要意義。

 

目前，該套設(shè)備已經(jīng)在三十多個(gè)污泥處置工程中得到應(yīng)用。許多用戶反映，桑德集團(tuán)為他們解了污泥之憂，除了污泥之患。目前他們正在加班加點(diǎn)組織生產(chǎn)，力爭讓這一設(shè)備在污泥處置中發(fā)揮更大的作用。