周德榮

(中國石化上海石油化工股份有限公司環(huán)保水務部，上海 200540)

帶式壓濾機與臥螺離心機在污泥脫水中的應用比較

周德榮

(中國石化上海石油化工股份有限公司環(huán)保水務部，上海 200540)

中國石化上海石油化工股份有限公司某污水處理車間原采用帶式壓濾機進行污泥脫水，該設備存在毒廢氣外漏、維護不便等缺點，在提標改造中使用一臺臥螺離心機來替代。文章介紹了臥螺離心機的技術改造情況，并將其與以前使用的帶式壓濾機就污泥脫水處理情況進行綜合的比較和分析，結(jié)果表明臥螺離心機的綜合性能要優(yōu)于帶式壓濾機。

污泥處理 污泥脫水 臥螺離心機 帶式壓濾機

污泥脫水是污泥處理的主要過程,使含水率為95%左右的稀污泥，經(jīng)機械脫水后成為含水率為60%～85%的較干污泥,以利于進一步的處置與利用[1]。過去污水處理車間的污泥脫水都采用帶式壓濾機(以下簡稱帶機)，由于帶機的密封性能較差，產(chǎn)生的污泥惡臭問題較為嚴重。中國石化上海石油化工股份有限公司(以下簡稱上海石化)于2009年開展了惡臭治理項目，帶機作為惡臭來源，均加裝了玻璃鋼密封罩，加蓋后異味減少。然而在后續(xù)的連續(xù)運行中，加蓋后產(chǎn)生硫化氫積聚，在帶機沖洗噴嘴時，產(chǎn)生大量的水汽[2]，濕硫化氫產(chǎn)生了極強的腐蝕性。帶機主體設備氣缸、框架、糾偏等系統(tǒng)均受到了不同程度的腐蝕，故障率急劇攀升，對車間的生產(chǎn)影響較大。

面對日產(chǎn)干污泥60 t以及高額的污泥對外委托處理費用，急需一款既能降低污泥含水率，又能改善操作環(huán)境的設備。而近年來，臥式螺旋卸料沉降離心機(以下簡稱臥螺離心機)在污水處理廠污泥脫水中的應用越來越廣泛，因具有分離效果良好、工作效率高、使用管理維護簡單方便等特點，在污水處理廠的實際應用中取得了良好的污泥脫水效果[3]。經(jīng)過一系列的調(diào)研、考察論證,決定采用國產(chǎn)臥螺離心污泥脫水機替換帶式壓濾機進行脫泥，并在現(xiàn)場增設一臺離心機進行試驗。

1 帶機與臥螺離心機的脫水原理

帶機是一種常見的機械脫水設備，其脫水原理是：由上下兩條張緊的濾帶夾帶著污泥層，從一連串按規(guī)律排列的輥壓筒中呈S形彎曲前進，在前進過程中濾帶本身的張緊力形成了對污泥層的壓榨力和剪切力，把污泥層中的空隙水和毛細水擠壓出來，獲得固含量較高的泥餅，從而實現(xiàn)污泥脫水。帶機的污泥脫水流程一般是濕污泥經(jīng)絮凝、重力脫水、低壓脫水和高壓脫水后，形成含水率小于85%的泥餅。

從帶機的脫水原理可以看出：濾帶的寬度即為污泥過濾的面積，其大小直接影響帶機污泥脫水的處理量。而濾帶的長度、運行速度和進料污泥的濃度則影響污泥脫水的效果，濾帶越長、進料濃度越高，則污泥脫水的效果相對較高，而濾帶運行速度關系到污泥脫水的效果及處理量，需衡量兩者的需求，從而選擇一個較為理想的參數(shù)。

下面以處理量在同一級別(最大處理量均為20 m3/h)上的國產(chǎn)SDG-2000型帶式壓濾機與臥螺離心機為例進行說明。表1給出了帶式壓濾機的主要技術參數(shù)。

表1 國產(chǎn)SDG-2000型帶式壓濾機主要技術參數(shù)

臥螺離心機是近20年發(fā)展起來的機械脫水設備，其分離過程主要依靠固液兩相的密度差，通過離心力的作用，實現(xiàn)固液兩相的分離。臥螺離心機主要由雙轉(zhuǎn)子系統(tǒng)即轉(zhuǎn)鼓和螺旋、進料管、機架和傳動系統(tǒng)組成。臥螺離心機的轉(zhuǎn)子是由轉(zhuǎn)鼓和螺旋組成的雙轉(zhuǎn)子系統(tǒng)，轉(zhuǎn)鼓是分離時的容器，而螺旋則起到推料的作用，兩轉(zhuǎn)子之間由差速器連接，使轉(zhuǎn)鼓和螺旋產(chǎn)生轉(zhuǎn)速差。當轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)時，濕污泥由進料管進入轉(zhuǎn)子，進入轉(zhuǎn)子的污泥高速旋轉(zhuǎn)，在巨大離心力的作用下，泥水兩相分層，密度較大的污泥沿著轉(zhuǎn)鼓壁并由螺旋推向固相出口排出，較輕的水則形成內(nèi)層液環(huán)，依靠進料泵的壓力從裝有溢流板的液相出口處流出，因此實現(xiàn)了污泥脫水。為了使污泥脫水取得更好的效果，在離心機分離前通常會在濕污泥中加入絮凝劑，增大污泥與水的密度差，以便得到令人滿意的效果。

影響臥螺離心機污泥脫水效果的關鍵因素主要有：轉(zhuǎn)鼓長徑比(轉(zhuǎn)鼓有效長度與轉(zhuǎn)鼓內(nèi)徑的比值)、轉(zhuǎn)速、差速、污泥性質(zhì)、預處理調(diào)節(jié)情況等。通常來說，長徑比越大、轉(zhuǎn)速越高，污泥脫水效果越好。而差速的大小影響著污泥脫水的干度和處理量，差速大污泥排得越快，但干度下降，故需選擇合適差速以滿足處理量和干度的要求。表2給出了國產(chǎn)LW400NY型臥螺離心機的主要技術參數(shù)。

表2 國產(chǎn)LW400NY型臥螺離心機主要技術參數(shù)

相比于帶機，離心機在裝機功率上較大，但帶機還需要用到?jīng)_洗泵和空壓機等輔助設備，實際裝機功率為15 kW左右。在占地面積上，離心機明顯小于帶機，且減少了輔助設備所占用的空間，因此其建設成本較低。

2 臥螺離心機的應用情況

2.1運行效果

污泥進行離心脫水時，通常需要加入聚丙烯酰胺(PAM)絮凝劑，使細小的污泥變成黃豆大小的污泥，以便于更好地進行分離。因此，臥螺離心機除了配套進泥泵外，還需要使用加藥裝置、出泥口閘閥及泥餅輸送機等配套設備。

圖1簡單介紹了臥螺離心機污泥脫水的流程。污泥由泵輸送至管道中與絮凝劑混合后進入離心機脫水，脫水后液體回到初沉池，污泥下落經(jīng)過閘閥后由螺旋輸送機經(jīng)污泥干泥泵輸送到污泥料倉再送到外運卡車上。

圖1 臥螺離心機污泥脫水流程

表3給出了帶機與臥螺離心機污泥脫水的運行參數(shù)。從表3數(shù)據(jù)可以看出：離心機的脫水干度高于帶機，干度越高脫水污泥的體積越小，最直接的效益就是污泥外運成本的降低，隨著企業(yè)煉油能力的提高，產(chǎn)生的污泥量會顯著增加，經(jīng)濟效益會同步提高。

表3 帶機與臥螺離心機的運行參數(shù)

臥螺離心機的控制程序具有很好的自動調(diào)節(jié)功能，它能根據(jù)進料污泥濃度的變化來調(diào)節(jié)差速。當濃度變大時，加大差速使污泥盡快排出，不會造成堵機故障；當濃度減小時，減小差速以保證脫水污泥的干度。而帶機無法做到自動調(diào)節(jié)，因此其脫水污泥的干度會隨著濃度的變化產(chǎn)生一定的波動。

2.2技術改造

(1)密封的改進

臥螺離心機運行時會產(chǎn)生振動，因此根據(jù)離心機廠家的要求，所有與離心機連接的管道、接料口等均做成柔性連接。進料管和出液管均采用不銹鋼金屬軟管，具有良好的減振效果，且牢靠美觀。離心機的出泥是靠污泥自重下落到輸送機的，故為了防止堵塞，出口做成長方形，尺寸達到600 mm×300 mm。原先離心機出泥口采用編織布將出口圍住，下口塞進出泥口閘閥，雖然這種方式避免了振動傳導，但也造成了污泥臭氣外溢的問題。為了解決該問題，與廠家一起設計了一種方形的軟連接：采用浸塑布材料做成環(huán)形，然后用壓條與上口離心機、下口閘閥固定并封住水汽外漏。使用初期，該方形軟連接取得了較好的密封效果，但由于出泥口污泥的飛濺及擠壓，經(jīng)過一段時間運行后出現(xiàn)了浸塑布破損的情況。因此，在方形軟連接中增加了不銹鋼板，起到保護浸塑布的作用。經(jīng)過3年左右的運行，該方形軟連接沒有出現(xiàn)破損的情況，而且密封效果良好。

(2)加藥裝置的改進

在改造時，原本考慮采用帶機的加藥裝置，這樣就能夠省去一套裝置的采購費用，但與帶機所用的PAM絮凝劑不同，離心機用的絮凝劑相對分子質(zhì)量更高，其熟化時間增長了一倍，故帶機的加藥裝置能力不足，因此需要進行改造。通過增加一臺轉(zhuǎn)料泵和一個塑料桶，與原有的加藥裝置形成一套變相的兩箱式加藥裝置，原有的加藥裝置作為絮凝劑的攪拌，再通過轉(zhuǎn)料泵送入塑料桶熟化，這樣就能保證絮凝劑的效果。改造后加藥裝置的能力提高了一倍，且此種改造費用較低，節(jié)省了成本。

3 臥螺離心機的運行成本及維護

3.1運行成本

單臺離心機與帶機進泥量維持在10 m3/h，而在此時，離心機和帶機的出泥量大致相當，約為1 t/h，但兩種設備的運行費用卻差別較大，臥螺離心機每1 t濕污泥處理費用為11.347元，帶機則為15.485元。

帶機在運行時需要消耗大量的水來沖洗濾布，而離心機只有在停機維護時才需要沖洗設備，故帶機在水耗方面比離心機大了許多，而且增加了車間污水的產(chǎn)生。電耗方面，由于帶機運行時還要用到?jīng)_洗水泵和空壓機，實際功率在15 kW左右，離心機的裝機功率在33 kW，因此離心機的電耗量會大于帶機。按照每日脫干泥量60 t(10 t濕污泥折合1 t干污泥)計算，一年節(jié)省成本為：(15.485-11.347)×10×60×30×12=893 800元。經(jīng)過比較，臥螺離心機的運行成本較低，在相同脫泥量的情況下，離心機每年可以比帶機節(jié)省費用近90萬元。雖然離心機一次性投資費用高于購置費用比帶機高50多萬元，一次性投資費用高，但從長期的角度來看，離心機的總成本低于帶機。

3.2日常維護管理

(1)臥螺離心機較帶機減少了壓縮空氣和無機藥劑投加裝置等輔助設備，工序簡化，管理方便。由于減少了一道藥劑投加工序，在操作運行中更為簡便；少了空壓機和儲氣罐后，車間的管理更方便?？諌簷C和儲氣罐屬于壓力容器類設備，在日常運行中，有許多與壓力容器相關的要求需要遵守，與壓力容器配套的監(jiān)視設施壓力表、安全閥等都需要每年檢定，壓力容器本體定期需要檢驗，在減少了這些設施之后，工作量減少，管理更方便。

(2)臥螺離心機的操作簡單，自動化程度高。由于安裝了震動、溫度、流量、電流一體的監(jiān)視系統(tǒng)，操作智能化程度高，一鍵式觸屏操作減輕了操作人員大量繁瑣的勞動。而帶機的操作則相對較為原始，壓濾機輔助系統(tǒng)多，如濾帶張緊及糾偏需氣動系統(tǒng)，該系統(tǒng)在臟而易腐蝕的環(huán)境中極易失靈,運行中常需人工糾偏，稍有不注意未及時糾偏，濾帶即會損壞，更新費用較高。此外，濾帶的沖洗須用0.4 MPa以上的帶壓水，運行時加壓水泵常開，磨損泄漏較多，維修工作量大。

(3)臥螺離心機的自動保護性能好，故障判斷準確、及時。臥螺離心機在各處安裝監(jiān)視系統(tǒng)，且離心機本身液壓站具有差速自動反饋調(diào)節(jié)、推料功率自動補償功能，排除過載故障后自動恢復初始調(diào)整狀態(tài)，因此一般情況下不易發(fā)生堵料情況。一旦由于誤操作或其他原因引起機器堵料故障等情況，亦可以通過啟動液壓裝置，自動排除堵料故障，無需解體清理堵料。而離心機本身和進泥泵、加藥系統(tǒng)進行了聯(lián)鎖，一旦出現(xiàn)非離心機本身故障問題時，系統(tǒng)會自動停運進泥泵和加藥泵，離心機也可以在報警的同時降低到安全轉(zhuǎn)速，不易因離心機進泥或藥劑問題而導致設備損壞。而國產(chǎn)帶機卻無相應的監(jiān)視系統(tǒng)，一般只有在較大的異?；蚬收贤C時才能發(fā)現(xiàn)問題。

(4)臥螺離心機脫泥過程為全封閉環(huán)境，而帶機污泥在濾布上全部敞開，均勻散開在濾布上運動，容易散發(fā)惡臭氣體。帶機在加裝玻璃鋼密封罩后，外圍惡臭味道減少，但是帶機房內(nèi)惡臭氣體濃度卻急劇增加，加速帶機整體的腐蝕；密封后，帶機房內(nèi)有較高的硫化氫積聚，使帶機在開車期間，往往不允許任何人員進入帶機房，人員只能在距離帶機3～4 m的距離巡檢，或者利用監(jiān)視器進行單側(cè)面不完全的監(jiān)視，因此在發(fā)現(xiàn)故障的時間上往往要延后很多，很多故障只有在帶機停車時才能發(fā)現(xiàn)；相對較高的硫化氫濃度，也增加了操作和維修人員安全風險，影響人員的身心健康。

(5)臥螺離心機日常維護簡單。由于帶機主要組件多，構(gòu)成復雜，主要磨損部件滾筒軸承達到34套、氣缸4只，糾偏探頭4個，上下濾布總長達到25.2 m，在脫泥過程中，由于漲緊、糾偏系統(tǒng)零部件較多，容易出現(xiàn)因單一問題而引發(fā)的整體性停車，因此帶機維護所需要的備品備件較多，給運行管理帶來困難；帶機較繁瑣的構(gòu)造，又增加日常潤滑保養(yǎng)的難度；帶機較離心機的加油點數(shù)量多，直接增加了大量的日常保養(yǎng)工作。在實際運行中，臥螺離心機的潤滑工作非常簡單易行，只有在給內(nèi)螺旋軸承加油時才需要進行開蓋等稍繁瑣的操作，其他日常潤滑工作基本能正常進行，且方便易行。

(6)臥螺離心機的檢修更為方便快捷。在設備發(fā)生故障時，離心機的構(gòu)件較少，因此檢修工作量較帶機小，只需要配備行車或電動葫蘆即可進行吊起快速修理。帶機處于帶機房內(nèi)，滾筒等大部件的吊裝等均比較麻煩，實際中多為人工手動進行拼裝，存在不小的安全風險，且安裝時的質(zhì)量也大打折扣，運行過程中發(fā)生過因主滾筒故障使帶機長時間故障而停車的案例。

(7)臥螺離心機可以連續(xù)24 h不停車運行。雖然帶機也可以連續(xù)24 h運行，但是長時間運行后帶機的沖洗系統(tǒng)經(jīng)常會發(fā)生堵塞，尤其是在使用回用水后，堵塞現(xiàn)象尤為嚴重。雖然使用專門的刷子對噴淋頭進行刷洗后，能使沖洗水和濾帶的透水效果變得正常[4]，但由于噴淋裝置位于帶機頂部和底部，疏通操作極為不便，增加了維護保養(yǎng)的難度。所以帶機運行管理中每天都需要停機幾個小時，專門對帶機噴淋系統(tǒng)進行沖洗操作。臥離螺心機開車時由于不使用沖洗水，也就不存在這一問題，可以長期連續(xù)24 h運行。

(8)帶機運行時噪聲為70～75 dB，臥離螺心機運行時噪聲為76～80 dB[5]。就單機而言，臥離螺心機的噪聲要稍高于帶機，但是由于帶機的沖洗水聲音比較大，因此在開啟沖洗水的過程中，帶機的噪聲要比離心機大。

4 結(jié)語

上海石化污泥脫水車間采購的臥螺離心機，脫水效果良好，與原有的帶式壓濾機相比，脫水污泥的干度更高，有效減少了污泥外運的成本。通過技術改造，解決了離心機出泥口臭氣外漏的問題，同時改造了原有帶機的加藥裝置，有效滿足了離心機的加藥需求。在日常操作維護方面，離心機較帶機自動化程度更高，人工操作較少，維護簡便。更為重要的是，由于污泥產(chǎn)生的硫化氫氣體，不僅腐蝕設備，而且會危害人體的健康，帶機難以有效解決這一問題，已越來越不能適應環(huán)保安全的要求。而在運行成本上，帶機由于消耗大量沖洗水及略高的藥劑費用，運行成本高于離心機。雖然帶機的購置費用低于離心機，但長期來看，離心機總的成本低于帶機。

[1] 周國成.污泥脫水用帶式壓濾機的概況與評價[J].給水排水，1994(12)：17-21.

[2] 夏靜.影響帶式壓濾機運行效果的主要因素及改進措施[J].中國給水排水,2007(11)：93-95.

[3] 袁泉.臥螺離心機的運行控制與維護管理[J].過濾與分離,2005,15(3)：42-45.

[4] 蘭曉玲,王俊嶺,李永春.帶式壓濾機運行中常見問題及處理措施[J].河北工業(yè)科技,2007(1)：43-45.

[5] 鄧遠航.淺談給排水系統(tǒng)中臥螺離心機與帶式壓濾機的比較[J].中國科技財富,2009(4)：26.

ComparisonofApplicationofBeltFilterPressandDecanterCentrifugeinSludgeDewatering

Zhou Derong

(EnvironmentalProtectionandWaterSupplyDivision,SINOPECShanghaiPetrochemicalCo.,Ltd.,Shanghai200540)

A sewage treatment plant of SINOPEC Shanghai Petrochemical Co.,Ltd.,used to adopt belt filter press for sludge dewatering,but the equipment has weakness of leakage of toxic gas and inconvenience in maintenance.In the modification project,a screw centrifuge was used to replace the original one.The technical transformation of the decanter centrifuge was introduced,and a comparison was made between the decanter centrifuge and the previously used belt filter press on the sludge dewatering treatment.The results showed that the comprehensive performance of the decanter centrifuge is better than that of the belt Type filter press.

sludge treatment,sludge dewatering,decanter centrifuge,belt filter press

2017-06-14。

周德榮，男，1960年出生，1989年畢業(yè)于上海石化職工大學化工機械專業(yè)，2014年畢業(yè)于中國石油大學(華東)土木工程專業(yè)，長期從事動設備管理工作，曾參與多個重點環(huán)保項目。

1674-1099 (2017)04-0047-05

：X705

： A