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火力发电厂污泥浓缩脱水系统设计
作者:管理员    发布于:2015-11-17 14:05:20    文字:【】【】【

  火力发电厂污泥浓缩脱水系统设计钱葆、王利林2,袁鹏击3,胡学文2(1.安敬华电六安发电有限公司,安徽六安237126;2.湖北武汉凯迪水务有限公司,湖北武汉430223;3.大唐淮南洛河发电厂,安徽淮南232008)产生污泥的脱水处理也是一项十分重要的工作。火力发电厂污废水处理过程中产生的污泥进行了性能分析。

  对污泥脱水设备进行了比较,并针对不同的污泥脱水设备进行了相应的脱水系统设计:火力发电厂污泥是电厂污废水处理过程中产生的一种含水率很高(含水率在98以上)的絮状泥粒,主要是污水中的悬浮物、微生物、微生物所吸附的有机物以及微生物代谢活动产物所形成的聚集体。污泥中含有大量的水分,体积大,对污泥的处理和运输造成很大困难,因而先要浓缩以去除大部分的水分。污泥的含水率分别为99、25,即当污泥的含水率由99降到80时,其体积可减少到原来的1/ 4.为了加速浓缩过程,需填加一定量的絮凝剂。经浓缩后的污泥再借助重力、离心力、压力等机械力将污泥中的水分强行分离,经脱水处理后的污泥通过汽车运输到指定地点进行处置。

  1污泥脱水性能分析按所含主要成分的不同,污泥可分为有机污泥和无机污泥两大类」。无机污泥主要含无机物。

  如废水利用石灰中和沉淀、混凝沉淀和化学沉淀的沉淀物等,主要成分是金属化合物(包括重金属化合物),这种污泥密度大,固相颗粒大。易于沉淀,压密和脱水。颗粒持水能力差。含水率低,流动性差,污泥稳定不腐化,但是可能出现重金属离子再溶出。有机污泥主要含有机物,典型的有机污泥是剩余生物污泥,如活性污泥和生物膜、厌氧消化处理后的消化污泥等,此外还有油泥及废水固相有机污染物沉淀后形成的污泥。有机污泥的特点是污泥颗粒细小,往往呈絮凝体状态,密度小。持水能力强,含水率高,不易下沉,压密脱水困难。同时,有机污泥稳定性差。容易腐败和产生恶臭。但是,有机污泥常含有丰富的氮、磷等养分。流动性好,便于管道输送。

  污泥颗粒的大小及粒径分布被认为是影响污泥脱水性能的两个重要的物理性质。Karr和Kemath:4H人为在活性污泥和消化污泥中超胶体颗粒(粒径在1100之间,比重小于或等于水的比重>强烈地影响污泥的脱水性能。超胶体颗粒所占的比例越大,污泥的脱水性越差,因此滤网华北电力技术的孔径在1100pm范围内,超胶体颗粒可堵塞滤网,而小颗粒则能通过,大颗粒截留在滤网上。

  含水污泥的结构呈空间晶格状,内部所含水分呈两种状态,一部分位于空间晶格内部,由结合水和毛细水组成,毛细水需施加很大的挤压力才可脱去,而结合水只有通过焚烧等过程才能除去。另一部分位于空间晶格外部,由游离水和絮体水组成,通过离心和机械脱水就能除去。

  CaS04沉淀污泥有一定的特殊性「2,CaS04结合水分子即为石膏,但它难溶于水,当其处于过饱和状态时容易结晶析出,但结晶效果会因溶液中的晶核而受影响。对于烟气脱硫产生的废水,会在脱硫过程中带人部分尘埃,起到晶核的作用。烟气脱硫废水在处理过程中因加人了大量的石灰乳,从而产生了大量的石灰类污泥,而石灰类污泥因含固率不同,其黏度会相应变化,在含固率小于10时,黏度较小,而在1030时属于高黏度污泥。石灰类污泥经过浓缩后,含固率在2 15之间,在低黏度区和高黏度区之间。对于烟气脱硫产生的污泥,在脱水前加人絮凝剂,降低其黏度,有利于脱水。

  聚丙烯酰胺(PAM)是高分子絮凝剂,是一种篼效的污泥处理药剂,PAM具有极性基团,酰胺基团易借氢键作用在泥沙颗粒表面吸附;另外,PAM具有很长的分子链,其长度一般约有1,但宽度只有1,很大数量级的长链在水中有巨大的吸附表面积,可利用长链在颗粒之间架桥,形成大的颗粒絮凝体,加速沉降。陈绍传等人采用分子量为500万以上的阴离子型粉末状态聚丙烯酰胺(PAM)对净水厂污泥的沉降性能进行了实验,结果表明,该阴离子型PAM适用于处理含无机质多的悬浮液或高浊度水,投加PAM后污泥的沉降速度非常快,沉降性能得到明显的改善,改善效果可达70以上。

  2污泥脱水设备性能比较用于污泥脱水的机械从性质上讲,多是滤饼过滤,通常也叫表面过滤。在过滤时,滤布等表面截留悬浮颗粒,而后由逐渐增厚的滤饼继续截留颗粒,这种脱水方式主要是针对悬浮颗粒含量在1以上,直径在1fmi以上的污泥。属于这种过滤性质的过滤方式有真空过滤,加压过滤(带式压滤机和箱式压滤机),离心过滤和螺旋压榨过滤。对于火力发电厂生产过程中所产生的工业废水及生活污水的污泥进行脱水处理,适用的设备主要有带式压滤机、箱式压滤机、离心脱水机及螺旋压榨机。

  污泥脱水效果一般以泥饼含水率及回流液中的悬浮固体量来恒量。通常泥饼含水率越低,污泥通过压滤机脱水体积减少越多,污泥脱水效果越好。回流液中悬浮固体含量越小,回收率越高。

  带式压滤机是一种将经过化学混凝反应的污泥进行重力脱水、挤压脱水和剪切脱水,使污泥含水率降低的一种简便高效的脱水设备。其工作原理是利用双层滤带夹着料浆在挤压辊上受挤压和剪切作用进行固液分离的。向含有微细颗粒的污泥中投人高分子絮凝剂,它能迅速吸附污泥颗粒,构成污泥颗粒之间的架桥作用,形成网状结构大团的絮凝体,使污泥颗粒间的水分析出,然后将这种污泥输送到压滤机的重力脱水区,大部分游离水在重力作用下通过网带被滤除。随着网带的运行,物料进人由两条网带组成的楔形脱水区进行预压,通过缓慢加压,使物料增稠变硬,流动性降低,为挤压脱水作准备,然后物料进人压力段,污泥受挤压的压力不断增加,在出口处达到大,污泥在网带挤压力和网带位置交替变化所产生的剪切力的双重作用下,大部分残存于污泥中的毛细水、结合水被滤除,物料成为含水率较低的片状滤饼,上下网带经卸料辊分离,用刮刀将滤饼从网带剥离,实现物料的固液分离。根据污泥性质,带式压滤机由型面辊、压榨辊、调节辊、驱动辊、纠偏辊、张力辊、上下刮刀、传动装置、电气系统、滤带纠偏系统、自动保护系统、滤带自清洗系统及絮凝剂加药装置组成。

  箱式压滤机是板框式压滤机的发展产品,主要由机架、滤板组、滤布、液压机构和供操作程序自动化用的多类模块构成。滤板组是由各单独的滤板组成的,滤板由滤布覆盖着。由于滤板的几何形状,当压滤机关闭时,在滤板组里形成了滤室。

  在进料泵压力的作用下,污泥逐渐从止推板上的进料孔进人各个滤室,固体颗粒因粒径大于滤布的孔隙而被截留在滤室内,并逐渐形成滤饼,滤液通过滤布后边的滤板上的排水口而排出。在过滤时,压滤机的液压闭合装置把滤板组坚实地压在一起,并防止在过高过滤压力时打开滤板组。

  离心脱水机主要由转毂和带空心转轴的螺旋输送器组成,污泥由空心转轴送人转毂后,在高速旋转产生的离心力作用下,立即被甩人转毂腔内。

  污泥颗粒比重较大,因而产生的离心力也较大,被华北电力技术甩贴在转毂内壁上,形成固体层。水密度较小,离心力也小,只在固体内侧产生液体层。固体层的污泥在螺旋输送器的缓慢推动下,被输送到转毂的锥端,经转毂周围的出口连续排出,液体则由堰口溢流至转毂外,汇集后排出脱水机。离心脱水机的使用范围为:颗粒较细、固液比重差较大的浆液,对浆液浓度要求不高,如大量的城市污水处理厂的污泥处理。

  螺旋压榨脱水装置比较简单,由带滤孔的压榨圆筒和贴近筒内壁的可旋转锥形螺旋组成。螺旋压榨的脱水效果与螺旋杆轴的直径、长度、速度和结构形式、压力梯度分布及压榨时间有关。螺杆的转速一般很低,约为。

  位的压力可达到136272MPa.螺旋压榨机械的特点是结构简单,压榨力大,脱水效果好,动力消耗少,可以连续作业,尤其适用于对污泥及各种废弃物进行篼效脱水。

  根据以上介绍的几种污泥脱水机的工作原理及系统组成,其性能比较见表1.表1几种脱水机性能比较项目带式压滤机箱式压滤机离心机螺旋压榨机运行特性连续运行间歇运行连续运行连续运行系统构成复杂较复杂简单泥饼含固率低高中脱水效果低高中絮凝剂投加量高一般较篼较高受污泥负荷波动的影响小大基础占地面积较大一般较小作业场地环境条件噪音低噪音大噪音低维护量较大较少对运行人员的素质要求较高一般运行费用高低稍高高设备投资篼低篼较篼3火电厂污泥浓缩脱水系统设计3.1浓缩脱水系统设计及设备配置污泥在脱水前往往需要进行浓缩,以增强设备脱水效果,降低运行费用。污泥浓缩主要依靠重力进行。随着固体颗粒的不断沉降,污泥在池底部浓度逐渐增加,在沉降过程中对污泥进行慢速搅拌,可部分破坏污泥晶格状构造,使彼此的晶格状连接在一起的污泥粒子分开,变成孤独状,促使污泥内部的毛细水和部分粘结水析出,使污泥粒子进行固状浓缩聚合。同时,通过慢速搅拌还能促使分散的污泥颗粒相互接近,发生凝聚,变成大的颗粒,在自重作用下,使污泥颗粒更易于密实。污泥可得到更大程度的浓缩。

  污水在浓缩池中停留时间越长,从浓缩器中排出的废水中含泥量便越小,污泥浓缩变得越浓。但是随着时间的进一步延长,排出的废水中污泥含量便不再降低,根据污泥浓缩澄清器出水特点。若此时不进行排泥,则出水中污泥浓度会逐步上升到进水中污泥含量,并且长时间不进行排泥,污泥浓缩在池底,黏度上升,造成刮泥机刮不动污泥,污泥流动性变差,因此污泥浓缩时间是有一个佳值的。根据实际经验,污泥浓缩时间在23h左右较为适宜。

  浓缩后污泥量的计算:污泥浓缩前后污泥固体重量不变,即浓缩器浓缩后污泥浓度,mg/L;Qi浓缩后污泥产量*m3/h;C2――排水中污泥浓度,mg/L;进水中污泥浓度C、进水流量Q.、排水中污泥浓度C2、排水流量Q2、浓缩后污泥浓度均为可测项目,从而便可计算出2h内产生的污泥量。根据2h内产生的污泥量及污泥脱水的时间要求,便可确定污泥脱水设备的处理能力。

  根据火力发电厂废水污泥特性。污泥脱水系统设备配置分别见、2、3.带式压滤机污泥浓缩脱水系统由污泥浓缩池、进料用螺杆泵、PAM加药系统、带式压滤机、空压机、滤布冲洗系统、带气动门的泥斗及用于自动控制的气动阀门等组成。

  箱式压滤机污泥浓缩脱水系统由污泥浓缩池、进料用螺杆栗、PAM加药系统、明流式箱式压滤机、滤液槽、带气动门的泥斗及用于自动控制的气动阎门等组成。压滤机工作时,螺杆栗与电接点压力表测定的压力信号联锁,即压力达到高限时停泵、压力降低到低限时自动启泵,这样起到保护压滤机的作用。箱式压滤机卸泥后,启动液压装带式压滤机污泥脱水系统配置图置将滤板压紧,再向压滤机泵人冲洗水冲洗滤布T分钟,停泵、停压滤机工作电源,压滤机保持备用状态。

  箱式压滤机污泥脱水系统配置图离心脱水机污泥浓缩脱水系统由污泥浓缩池、进料用螺杆泵、PAM加药系统、带气动门的泥斗及用于自动控制的气动阀门等组成。离心机污泥脱水后关闭进泥阀,打开进水阀,用螺杆泵冲洗离心机过滤表面后停机备用。

  3.2辅助系统设计3.2.1加药系统污泥脱水设计中,针对不同性质的污泥选择合适的絮凝剂十分重要,它可以加速机械脱水进程,减少设备工作负荷。但是有了好的絮凝剂不一定取得好的实用效果,加药点的选择也很关键。以往是在介质浓缩前加药经脱水后进离心机,这段时间需要2d左右。而在这个过程中已经浓缩聚成团的污泥絮状物又会重新融合开来,形成新的更加稳定的胶体而无法分离,即使再加人助滤剂或其他絮凝剂也无明显效果。而现在将絮凝剂在进滤机前直接加人,因为污泥的絮凝反应过程只需十几秒钟即可完成,所以介质进入滤机后已经完全絮凝,因而可以取得佳效果。实践证明也是如此。

  离心脱水机污泥脱水系统配置。2.2冲洗水系统污泥脱水处理过程中及过程结束后,需要对过滤设备进行冲洗,一方面清洁脱水设备与污泥接触的工作面,保证过滤时有良好的过滤面,另一方面也是冲洗污泥管路的需要,以防止管路堵塞影响生产。

  根据污泥脱水设备性能特点,带式压滤机滤带冲洗是在污泥脱水过程中进行的,而箱式压滤机、离心机和螺旋压榨机是在脱水过程结束后进行冲洗的。为了不增加系统处理负担,节约用水,同时也是废物利用,污泥脱水设备用冲洗水可采用经过处理合格后的废水,设备冲洗后的水回流到废水处理系统再进行处理,不能直接对外排放。3.2.3污泥贮存电厂废水处理过程中污泥量往往不是太大,一次处理污泥往往不够一卡车的量,因而污泥脱水系统可考虑污泥贮存。为了减少污泥装车的劳动强度,贮泥斗设计成高位布置,泥斗下部为气动门,可方便开启、卸泥外运。

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