投递文章
投稿指南张超英1，吴绪文2
（1.中国市政工程东北设计研究院，吉林 长春 130021；2.“给排水网上论坛” WWW工作室，北京100037）
摘要： 结合浓缩脱水一体化设备的结构形式、工艺参数以及我国城市污水不同处理工艺所产生的污泥特点，介绍了选型时应注意的一系列要点。
关键词： 污泥； 浓缩脱水一体机； 设计选型
中图分类号： X707.3
文献标识码： C
文章编号： 1000-4602(2000)02-0035-03
浓缩脱水一体化设备具有工艺流程简单、工艺适应性强、自动化程度高、运行连续、控制操作简单和过程可调节性强等一系列优点，正得到越来越多的设计单位和用户特别是中小污水处理厂用户的关注。目前，由于对这种设备的认识还不够充分，以至在项目工艺设计和运行操作中出现一些问题，主要表现在：把浓缩脱水一体化设备与普通脱水机相混淆，甚至在选购设备时出现较大偏差；浓缩脱水一体化设备与现有工艺不匹配；实际处理能力达不到设计要求；泥饼质量不如预期的好等。
浓缩脱水一体化设备是将污泥浓缩段与污泥脱水段集于一体，由于浓缩阶段要接受的水力负荷很高，而这一阶段的固体又非常难于分离和控制，因此浓缩阶段是浓缩脱水一体化设备的技术关键。
从水处理工艺角度来看，为满足逐步严格的污水排放标准，由传统的活性污泥法派生出了许多新工艺，如AO法和A2O法等。在这些新工艺背景下产生的污泥，其性态已与传统活性污泥法的污泥有所不同，常规的设计方法已不能适用于污泥浓缩的工艺要求，甚至在一些特定的工艺中，重力浓缩池已不再适合用来进行污泥的浓缩，如A2O工艺产生的污泥内含有大量的磷，已有研究表明，这种污泥在重力浓缩池的缺氧或厌氧环境中可能形成磷的二次释放，使上游生物脱磷的努力最终在重力浓缩池中化为乌有。在这种情况下，采用处理效率高、具有运行高度连续化、定量化特点的机械式浓缩设备已成为当今污水厂污泥处理设备的大方向。
1 浓缩脱水一体机的结构形式
按浓缩形式来划分，一般有以下几种形式：
1.1 带式浓缩/带式脱水
这种设备的浓缩段为重力带式机械浓缩机(Gravity Belt Thickener， GBT)，脱水段为带式压滤机。浓缩段的带式机械浓缩机主要由框架、进泥配料装置、脱水滤布、可调泥耙和泥坝组成。脱水段的压滤机则由普通带式压滤机或结构经过修改的带式压滤机组成。浓缩段和脱水段有各自独立的应力控制和滤布纠偏系统，但共用一套压缩空气源或液压动力源；浓缩段和脱水段均有滤布反冲装置，且共用同一反冲洗水泵。污泥经加药处理后先送至浓缩段，经过几十秒钟的浓缩处理后污泥浓度达到2%～10%以上(视操作要求而定)，然后经过污泥配料装置送至压滤脱水段，最终形成具有一定含固率的泥饼，图1是一台典型的带式浓缩脱水一体化设备的照片。
带式一体机的浓缩过程是这样的：污泥进入浓缩段时被均匀摊铺在滤布上，好似一层薄薄的泥层，在重力作用下泥层中污泥的表面水大量分离并通过滤布空隙迅速排走，而污泥固体颗粒则被截留在滤布上。这一过程可以理解或解释为沉淀池浅池理论中池深趋于零时的极限情形，此时污泥中固体的截留率是很高的。随着滤布的行进，截留在滤布上的固体颗粒通过设在滤布上方泥耙的扰动作用进一步脱去一部分水分并互相粘结形成流动性较差的浆状污泥，由于该污泥流动性差，进入后续压滤机的高压剪切段后不容易被挤出，因此脱水效果得以保证。
带式一体机的浓缩段通常具备很强的可调节性，其进泥量、滤布走速，泥耙夹角和高度均可进行有效地调节以达到预期的浓缩效果。图2、3分别是在现场拍摄到的带式一体机浓缩段进水区和出泥区的情形。当时的进泥含固率仅为0.2%～0.3%左右，水力负荷为50m3/(m带宽·h)，是除磷脱氮工艺产生的污泥。从图可以看出，带式浓缩段的处理效果极其明显和有效，这对于脱水后最终泥饼含固率的提高是非常重要的。
1.2 转鼓转筛浓缩/带式脱水
该设备的浓缩段一般采用转鼓转筛机械浓缩机(Rotary Drum Thickener,RDT或Rotary Sieve Thickener,RST)或类似的装置，脱水段仍为普通带式压滤机或结构经过修改的带式压滤机。转鼓转筛机械浓缩机又有串联反应室型和螺旋推进型之分。无论哪一种类型，都是利用转鼓表面不锈钢筛网的筛滤作用去除污泥的表面水分，达到浓缩的效果。运行过程中转鼓转筛的转速及压滤滤布的带速均独立可调，筛网表面与脱水段的滤布表面均需水反冲。
2 浓缩脱水一体机的工艺参数
带式一体机的工艺参数主要是水力负荷及固体负荷，即单位带宽单位时间的水力接受能力及 固体处理能力。如前所述，浓缩过程是关键控制环节，因此水力负荷显得更为重要。对于特定的项目，设备厂商通常会根据具体的泥质情况给出水力负荷或固体负荷的建议值。应当注意的是，不同厂商设备之间的水力负荷可以相差很大，质量一般的设备只有20～30 m3/(m带宽·h)，但好的设备可以做到50～60 m3/(m带宽·h)甚至更高，设备带宽最大为3.0 m。在没有详细的泥质分析资料时，设计选型的水力负荷可按40～45 m3/(m带宽·h )考虑。
转鼓转筛浓缩/带式脱水一体机的工艺参数主要是单台设备单位时间的水力接受能力及固体处理能力，国外厂商的单机最大规格已达到80m3/h以上，带宽最大为3.0m。如果没有厂商提供的设备样本资料可查，也可间接按水力负荷25～30m3/(m带宽·h)来估算，其中带宽是脱水段的滤布带宽。
3 浓缩脱水一体机的选型
选型过程实际上是先在不同类型设备之间进行选择，然后再对同类型设备进行不同厂商设备的筛选过程。不同类型设备之间的选择实际是在对比不同设备在某一种工艺条件下的适用性和运行管理的适应性，同类型设备进行的筛选实际是在对比设备的加工制造标准和水平，并求得最佳性能价格比。
3.1 适应性和适用性
首先需要强调的是，浓缩脱水一体化设备通常适用于不上污泥消化池或近期不上污泥消化池的场合。如果一开始就有消化池的设计，建议直接选择单独的浓缩设备和单独的脱水设备。
在不上污泥消化池或近期不上污泥消化池的场合下，带式浓缩+带式脱水的设计具有比较全面的适应性和适用性。如前所述，带式浓缩段具有接受高水力负荷的能力，而带式浓缩方式对各类工艺产生的污泥都有明显的效果，所以质量好的带式一体化设备的泥饼质量也最稳定，在正常水力负荷条件下，对各类污泥通常均可保证含固率在20%以上。另外，带式一体化设备浓缩段的出泥往往可以有两个选择：一是进入后续的脱水段，二是转道进入消化池，这一点对于中小污水厂先考虑污泥脱水、后增加污泥消化的场合是非常重要的，因为用户增加消化池以后仍可继续延用现有的一体化设备，且一机二用，避免了设备投资的浪费。
转鼓转筛浓缩+带式脱水的设计在工艺适用性方面与带式一体机相比显得不足，这主要是由转鼓转筛浓缩机本身的特点决定的：①除非转鼓做得尺寸较大，否则有效浓缩过滤面积很难达到带式浓缩机过滤面积的量级。②污泥在浓缩过滤表面形成的水膜是通过转鼓的转动作用形成的，转鼓表面筛网与污泥流动层之间形成的剪切力势必对污泥絮凝体形成负面影响。③转鼓筛网表面在运行过程中需要清水连续不断地反冲，反冲后的水加入到转鼓内部与待浓缩的污泥重新混合，也对污泥的浓缩过程起到了反作用。因此可以预计，转鼓转筛浓缩+带式脱水的机型对易脱水的污泥，特别是初沉池的污泥或初沉池与二沉池的混合污泥可以取得较好的效果。由于国内大多数城市目前仍是合流制排水系统，污水有机负荷普遍偏低，污泥也比较容易脱水，因此在国内采用这种机型的成功率还比较高。对于比较难处理的剩余活性污泥或长泥龄工艺产生的剩余活性污泥，转鼓转筛浓缩+带式脱水一体化机型的效果往往就不如带式一体机了，泥饼含固率最多也就勉强接近20%(国外厂商样本一般注明为16%～19%)。另外，笔者曾见过把这种设备当作普通带式压滤机使用的例子，此时转鼓转筛浓缩段相当于普通带式机重力段的强化段，最终泥饼质量明显好于普通带式机的。当购买带式压滤机时，如资金充足，不妨考虑一下转鼓转筛浓缩+带式脱水的一体化机型，它将比普通的带式压滤机可靠、稳定、好用。
3.2 加工制造标准和水平
在考察不同厂商的加工制造标准和水平时，应注意以下几点：
① 设备滤布的张数。正确的答案是三张：一张为浓缩段所有，且有单独的驱动和调速装置，以适应较大的水力负荷；另外两张为脱水段所有，也有单独的驱动和调速装置，以接受污泥的固体负荷。因此三张滤布是带式一体机最明显的特征，千万不要与只有两张滤布的带加长重力段的带式压滤机相混淆。两张滤布的设备不是带式一体机，在工艺上非但不能将水力负荷与固体负荷分开来处理，而且与三张滤布的带式一体机在价格上也有较大差异。
② 设备框架的结构标准和稳定性。应当采用重负荷框架结构的设计，确保设备在应力作用 和恶劣工作条件下始终处于结实稳固的状态。通常用框架断面惯性矩来衡量框架结构的稳定性。这一指标越高，说明结构稳定性越好，若能达到2500cm4以上是最理想的。框架结构的稳定性直接影响设备的处理能力、泥饼含固率、轴承磨损率、滤布跑偏和工作寿命，因此是用户挑选一体机的首要机械指标。
③ 压力控制系统。质量好的设备对压力控制系统的制作也比较讲究，以对滤布的应力和纠偏实现快速灵活准确的控制。常见的有气动控制方式和液压控制方式两种，液压方式往往可以取得更好的效果。
④ 设计安全系数、轴承寿命、辊轴变形量以及浓缩、压滤的过滤面积等等，这些都是反应设备制造加工水平的重要指标，设计选型和采购招标时推荐参考表1中的数据。质量好的设备，其各项指标应接近、达到或超过表中的数据。
| 带宽（m） | 1.0 | 1.5 | 2.0 | 2.5 | 3.0 |
| 框架安全系数 | 10 | 8 | 7 | 5 | 4 |
| 浓缩段面积（m2) | 4.3 | 6.5 | 8.5 | 10 | 12 |
| 压滤段面积（m2） | 4.6 | 7.0 | 9.0 | 11 | 14 |
| 轴承B10寿命（h） | 400000 | 250000 | 250000 | 200000 | 150000 |
| 辊轴变形量（mm） | 0.25 | 1.0 | 1.3 | 2.5 | 3.0 |
如果选择转鼓转筛+带式脱水一体化机型，在考察不同厂商的加工制造标准和水平时，除了注意转鼓要有一定的尺寸和过滤面积外，其余的指标与带式一体机的相近，表1的数据仍可参考。
电 话： (0431)5655650
收稿日期： 1999-11-24