3.4.4 板框压滤脱水技术
3.4.4.1 板框压滤脱水原理
在密闭状态下，经过高压泵打入的污泥经过板框式污泥脱水机中板框的挤压，操作压力一般为0.3～1.6MPa，特殊的可达3MPa或更高。使污泥内的水通过滤布排出，达到脱水目的，这就是板框压滤脱水机的工作原理。
板框式压滤机设备重量与体积大，而该类型的污泥脱水机采用间断运行方式，时产50kg/h固体。板框压滤脱水机的优点表现为过滤面积选择范围灵活，且单位过滤面积占地较少，过滤推动力大，污泥滤饼的厚度还可通过改变滤框厚度的方式来调节，最终得到的滤饼厚度均一。与其他类型脱水方式相比，板框压滤脱水机的生产率相对较小，但是脱水率较高，泥饼含水率可达70%～85%，最低可达50%，如果从减少污泥堆置占地的角度加以考虑，则板框压滤脱水机应作为首选方案。板框压滤脱水机对物料的适应性强，适用于各种污泥。此外，板框压滤脱水机滤材使用寿命长、结构较简单、不易发生故障、操作便捷、运行稳定。
但是，板框压滤脱水机的缺陷也同样突出。相较于其他形式的脱水机，板框压滤脱水机最大的缺点就是占地面积较大。此外，板框压滤脱水机不能连续运行，处理量小，滤框给料口容易发生堵塞，滤饼也不易取出，同时在压滤过程中存在二次污染，导致操作间的工作环境较差，滤布消耗大，因此适合于中小型污泥脱水处理的场合，在欧美早期的污泥脱水项目上应用很多，而在国内大型污水处理厂中的实际应用较少。但近年来，针对以上缺陷，国内外针对板框压滤脱水机和污泥调理配方开展了大量的研究工作，使其性能得到了较大的改进。而且板框压滤脱水机的自控程度也有所提高，其进料、滤板的移动、滤布的振荡、压滤、压缩空气的提供、刮泥、滤布冲洗等操作过程全部可通过PLC远端控制来实现，大幅降低了劳动强度。由于国内目前对泥饼含水率要求的大幅提高，使板框压滤脱水泥饼含水率低的优越性逐渐显现出来，市场应用也不断增加。目前运行良好的工程主要有厦门的FeCl3加CaO的污泥调质后板框脱水项目、苏州工业园的PAM调质后板框脱水项目等。
3.4.4.2 板框压滤脱水机基本构造和工艺过程
板框压滤脱水机主要由固定板、滤框、滤板、压紧装置、压紧板、自动-气动闭合系统、测板悬挂系统、滤板振动系统、滤布高压冲洗装置以及光电保护装置等组成。其中滤框采用中空结构，多块滤板、滤框平行交替排列，在滤板和滤框中间布置过滤介质（如滤布）。滤框和滤板通过两个支耳架在水平的两个平等横梁上，一端是固定板，另一端是压紧板，通过压紧装置压紧或拉开。板框压滤脱水机结构如图3-40所示。
图3-40 板框压滤脱水机的结构［1］
其工作时，用压紧板把滤板和滤框压紧，从而在滤框与滤框之间形成压滤室。污泥从进液口流入，在滤布上过滤出滤饼，滤饼在框内集聚，通过放松滤板和滤框使泥饼剥落。而从污泥中压滤出的压滤机滤液的排出方式有明流和暗流两种，通过在板、框角上作为排液通路的通道或板、框两侧伸出的挂耳通道加料和排出滤液。
3.4.4.3 板框压滤脱水设备的设计要点和参数
设计应考虑的主要因素为备用能力、平面布置、防腐处理、污泥调节系统、预膜系统、进料系统、冲洗系统、泥饼排放等内容。
（1）运行参数
板框压滤脱水机适合的悬浮液的固体颗粒浓度一般为10%以下，滤饼的含水率一般要求为45%～80%，其中初沉池污泥为45%～65%，活性污泥为75%～80%，混合污泥为55%～65%。当板框压滤脱水机的脱水处理对象为城市污泥时，过滤能力一般为2～10kg干泥/（m2·h）；当为城市消化污泥时，投加FeCl3量为4%～7%，CaO为11%～22.5%，过滤能力通常为24kg干泥/（m2·h），过滤周期为1.5～4h。应设置备用的板框压滤脱水机。
（2）污泥调节系统
大部分的板框压滤脱水机采用CaO或FeCl3对污泥进行调节，所需装置包括石灰熟化器、石灰输送泵、FeCl3输入设备和调节池等。当采用高分子聚合物时，污泥调节系统相对简单，由于高分子聚合物为连续添加，并应和进泥相匹配，因此需要相应的计量控制仪表。
（3）进料系统
进料系统应能在不同的流量和运动情况下将调节后的污泥送入板框压滤脱水机。每台板框压滤脱水机应单独配备一台污泥泵。污泥通过污泥罐而压入过滤机的方式有两种：一是高压污泥泵直接压入，常用的高压污泥泵有离心式或柱塞式，当采用柱塞式污泥泵时应设减压阀及旁通回流管；二是通过压缩空气压入污泥。
进料方法有两种，每个进料系统在设计时需同时具备进行这两种进料方式的功能，应用时再根据实际情况进行选择。
第一种是通过设计使进料系统在5～15min内将系统压力提高至0.07～0.14MPa以完成初始进料过程，并且使泥饼形成的不均匀性降到最小。初始进料阶段完成后，泥饼形成，压滤阻力增加，这就要求进料在更高的压力下进行，并保持一个相对稳定的高的进料速率，直至达到系统最大设计压力。当系统压力达到设计值时，进料速率下降以维持稳定的系统压力。
第二种方法进料较慢。进料泵开始以低流速运行，通常小于进料泵负荷的1/2，当压力达到操作压力的1/2时进料泵开始满负荷运行，此时由系统压力控制。为了防止第一种方法在初始高流量时发生的滤布堵塞问题，第二种方法使用粗滤布。
（4）过滤面积及板框设计
过滤面积可以随所用的板框数目增减。板框通常为正方形，滤框的内边长为200～2000mm，框厚为16～80mm，过滤面积为1～1200m2。板和框用木材、铸铁、铸钢、不锈钢、聚丙烯和橡胶等材料制造。
（5）泥饼剥离
污泥压滤后需用压缩空气来剥离泥饼，所需的空气量按滤室容积每平方米需气量2m3/（m2·min）计算，压力为0.1～0.3MPa。同时，设计合理的滤布振荡装置，以使滤饼易于脱落。
为了促进泥饼脱落并防止滤布堵塞，可设置预膜系统。常用的预膜方法有两种：干法预膜和湿法预膜，其中干法预膜更适合用于连续运行的大型系统中。在每个压滤周期前，将预膜材料薄薄地附在滤布表面，预膜时间应设计在3～5min。在干法预膜方式中，预膜材料可选用飞灰、炉灰、硅藻土、石灰、煤、炭灰等，取值范围为0.2～0.5kg/m2，通常设计时取0.4kg/m2。
（6）冲洗系统
应设置冲洗系统，用于去除正常滤饼排放的残留物、进入板框间未经脱水的原始污泥、滤布中残留的固体物质及乳状物和滤布背面排水沟表面积累的污泥等，从而防止滤布堵塞、保持滤布与滤液间的压力平衡。
板框压滤脱水机的冲洗方法有水洗和酸洗两种。一般情况下，由于两种冲洗设备用来冲洗的对象不同，因此均应安装。
其中水洗常用来冲洗滤布中的固体残余物。最常用的水洗方法为便携式冲洗设备，该设备由贮水箱、高压冲洗泵及冲洗管组成，水压力为13.8MPa，可以用来冲洗较大的板框，但是高压水流由操作者控制，劳动强度较大。此外还有一种自动水洗系统，该系统由板框移动总量及位于上部的冲洗装置组成，可对整个滤布表面进行冲洗。高压水泵将水加压，可以对滤布进行完全、高效、经常的冲洗，且劳动强度不大，价格较贵。
酸洗系统为间歇性工作，用于冲洗水洗无法去除的物质。酸洗系统主要由下列部分组成：酸洗贮池、酸泵、稀释设施、稀酸洗贮池、冲洗泵、阀门及管道等。可对滤布进行现场冲洗，和板框挤在一起时，盐酸稀溶液泵入板框间循环或积于板框间，进行冲洗。
（7）控制及安全
为了减轻操作人员劳动强度，要求滤板的移动方式采用液压-气动装置全自动或半自动方式。板框压滤脱水机中常用的安全设施为电子光带，如果光带在压滤机运行时遭到干扰，系统则会停止运行直到干扰消失。此外，压滤机一侧还设有手动装置，以供操作者对压滤机进行手动控制。
（8）防腐处理
板框压滤脱水机的框架、滤板及滤布的材质要求具有耐腐蚀性，且滤布还要具有一定的抗拉强度。污泥及化学药剂贮存和调节设备也容易被腐蚀，应采取防腐措施。管路系统也需做防腐处理。一般情况下，为了防止腐蚀及便于冲洗，地面及墙面采用陶瓷材料。
（9）平面布置
压滤机房的面积和布置应考虑板框压滤脱水机及其周围泥饼外运、板框移动、日常清扫所需的空间，并应考虑增加设备的可能性，应考虑固定端、移动端、板框支撑杆等配件维护、检修、拆卸时所需空间，还应为外运泥饼所需的运输工作及其情况考虑足够的空间，还应满足卡车进出所需的空间。
一般来讲，板框压滤脱水机一侧需有一个平台，供泥饼排除及检修时用，通常如果压滤机不会提升至压滤机所在平台以上高度，那么使用压滤机本身的平台即可。该平台应具有足够尺寸以供滤布及其他配件的贮存。压滤机之间需要2～2.5m的空间，两端至少需要1～2m的清扫空间。应该考虑压滤机在建筑物内的安装和移动问题，可以在压滤机一边装设滑轨，以便于滤布的移动和更换。
应配备用于提升最重配件和移动替换板框所需的桥式吊车，并且压滤机房高度应能满足使用桥式吊车吊运板框的需要。