文_陳慧慧 劉玉坤 李晨彬 上海環(huán)境工程設(shè)計(jì)研究院有限公司

高額的污泥處置費(fèi)用，以及高壓的環(huán)保態(tài)勢(shì)，給企業(yè)的經(jīng)營(yíng)帶來巨大壓力，為滿足日益嚴(yán)格的危險(xiǎn)廢物處置要求，降低處置費(fèi)用，進(jìn)行污泥減量化是越來越多企業(yè)的必然選擇。本文重點(diǎn)介紹脫水干化組合技術(shù)在某印刷行業(yè)龍頭企業(yè)水性油墨污泥的成功應(yīng)用，以期為開展污泥脫水干化相關(guān)研究提供技術(shù)支持，為同類項(xiàng)目實(shí)施提供借鑒。

1 工程概況

某印刷公司位于上海市，為滿足污泥規(guī)范化處置要求并降低污泥處置成本，開展污泥減量化項(xiàng)目。該項(xiàng)目原有板框壓濾機(jī)對(duì)污泥進(jìn)行脫水，存在脫水效果不穩(wěn)定、勞動(dòng)強(qiáng)度大的問題，現(xiàn)更換為一套主要由串螺與干化設(shè)備組合污泥脫水干化系統(tǒng)，日處理平均含水率為98%的濕污泥10t，實(shí)際已穩(wěn)定運(yùn)行3a，污泥含水率保持在30%以下。

2 工藝選擇

在污泥機(jī)械脫水中，常用設(shè)備主要有帶式壓濾機(jī)、離心脫水機(jī)、疊螺脫水機(jī)、旋轉(zhuǎn)壓濾機(jī)及板框壓濾機(jī)。帶式壓濾機(jī)是在敞開條件下工作，氣味到處散發(fā)，場(chǎng)地、環(huán)境二次污染嚴(yán)重。離心式脫水機(jī)螺旋軸的高速旋轉(zhuǎn)容易引起故障，產(chǎn)生磨損、噪音和振動(dòng)，且對(duì)污泥顆粒的要求嚴(yán)格。板框壓濾機(jī)在長(zhǎng)時(shí)間壓干污泥后要一塊一塊板的卸污泥，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，工作環(huán)境較差，且間斷泄泥，與后續(xù)干化設(shè)備不能很好地直接銜接。還有一種平式螺旋壓榨機(jī)，采用螺旋壓榨機(jī)往往會(huì)產(chǎn)生物料在螺旋上打滑，在進(jìn)料箱體內(nèi)翻動(dòng)不進(jìn)料的現(xiàn)象，其結(jié)果就是使用螺旋壓榨機(jī)無法對(duì)粘稠物料進(jìn)行有效的固液分離，因此最初選用環(huán)境友好、連續(xù)運(yùn)行、勞動(dòng)強(qiáng)度低的疊螺。但在運(yùn)行過程中發(fā)現(xiàn)疊螺存在抱軸的問題，干泥裹在中間軸上而無法被推向前導(dǎo)致運(yùn)行過載，而且會(huì)造成跑泥嚴(yán)重的問題。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)處理的污泥性質(zhì)與實(shí)際情況，將疊螺設(shè)備更換為最新研發(fā)的疊螺二代-串螺污泥脫水機(jī)，串螺相對(duì)于疊螺，投資成本較高，但具有污泥處理量大、不堵塞、不抱軸、不變形、不磨損的特點(diǎn)。

機(jī)械脫水一般可將污泥含水率降至80%左右，熱干化就是將污泥機(jī)械脫水后污泥含水率降至50%以下，主要技術(shù)見表1。

表1 干化技術(shù)對(duì)照表

總體而言，污泥低溫干化技術(shù)不受熱源局限，市場(chǎng)應(yīng)用較為廣泛，其采用熱泵干化技術(shù)，利用熱泵原理將低溫空氣轉(zhuǎn)化為干熱空氣，能將污泥含水率降至10%～30%。由于其采用閉式冷凝除濕，除濕過程無廢氣、臭氣排放，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，占地面積小，投資成本較低，安全系數(shù)高，是目前受青睞的主要運(yùn)用技術(shù)，因此最終采用串螺與低溫干化設(shè)備組合工藝，串螺系統(tǒng)配備PAC與PAM加藥系統(tǒng)。98%的泥水先通過螺桿泵定量打入串螺絮凝槽，通過加藥系統(tǒng)定量加入PAC與PAM藥劑，PAC根據(jù)絮凝效果可選擇性的添加，污泥懸浮物絮凝成團(tuán)后進(jìn)入串螺本體擠壓進(jìn)行固液分離，產(chǎn)生的泥餅重力落入低溫干化設(shè)備中進(jìn)行干化，最終泥餅如活性炭干燥程度有序落入噸袋，收集外運(yùn)處置，串螺分離出的液體流到廢水站，低溫干化設(shè)備分離出的冷凝液一同流入廢水站進(jìn)行處理。

3 設(shè)備原理

3.1 串螺

串螺脫水本體是由固定環(huán)和活動(dòng)環(huán)相互層疊，兩根螺旋軸貫穿其中形成的過濾腔體，活動(dòng)環(huán)上端直線運(yùn)動(dòng)，下端左右鐘擺運(yùn)動(dòng)，與固定環(huán)持續(xù)錯(cuò)位，保持濾縫通暢，脫水有如緩慢振動(dòng)篩。腔體內(nèi)兩根螺旋軸并排運(yùn)轉(zhuǎn)、相互翻卷，污泥在螺旋軸的推動(dòng)和擠壓下，逐步脫水。串螺脫水機(jī)的特殊機(jī)械結(jié)構(gòu)，解決了脫水過程中游動(dòng)環(huán)和螺旋軸磨損、泥餅無法推進(jìn)、污泥抱軸等現(xiàn)象，最大程度的剪切污泥，并降低泥餅含水率。

串螺相對(duì)于疊螺，還有一改進(jìn)處在于藥劑的充分混合攪拌，污泥和絮凝劑同步進(jìn)入高速攪凝管。攪拌葉的高速運(yùn)轉(zhuǎn)形成強(qiáng)勁的紊流，聚集了充分的能量，污泥和絮凝劑快速混合，反復(fù)碰撞，絮團(tuán)瞬間凝集。絮團(tuán)經(jīng)過低速混凝槽的低速攪拌，逐漸形成結(jié)實(shí)且穩(wěn)定的絮團(tuán)。隨著攪拌上升，再流經(jīng)分流器，均勻地進(jìn)入脫水本體。

3.2 低溫干化設(shè)備

整個(gè)流水線工作過程是從串螺出來的含水率80%～85%的污泥重力落入料口泥倉(cāng)，通過泥倉(cāng)下面的成型機(jī)進(jìn)行切條造粒，然后落入到網(wǎng)帶輸送上。通過離心風(fēng)機(jī)將主機(jī)冷凝器提供過來的78℃高溫干空氣，從流水線底部穿過一層層的網(wǎng)帶，在這個(gè)過程中，高溫空氣會(huì)將網(wǎng)帶上的污泥進(jìn)行烘干，并帶走水分成為中溫高濕的熱空氣，再將中溫高濕的熱空氣重新輸送回主機(jī)進(jìn)行冷凝除濕和排水。冷凝釋放的熱量加熱干空氣，熱量回收利用。污泥在最下面一層的網(wǎng)帶烘干后掉入到噸袋裝袋后就可直接打包儲(chǔ)存。

熱泵除濕干燥與傳統(tǒng)熱風(fēng)干燥的區(qū)別在于空氣循環(huán)方式不同，干燥室空氣降濕的方式也不同。熱泵干燥時(shí)空氣在干燥室與熱泵干燥機(jī)間進(jìn)行閉式循環(huán)，它利用熱泵干燥機(jī)的制冷系統(tǒng)使來自干燥室的濕空氣降溫脫濕，當(dāng)濕空氣流經(jīng)熱泵蒸發(fā)器時(shí)，內(nèi)部的低壓制冷劑吸收空氣的熱量由液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)，空氣因降溫而排出其中的大部分凝結(jié)水。來自蒸發(fā)器的低壓制冷蒸汽由壓縮機(jī)升壓后送至冷凝器，當(dāng)脫濕后的干冷空氣流經(jīng)冷凝器時(shí)，內(nèi)部的高壓制冷劑因冷凝而放出熱量，外部的空氣則被加熱為熱風(fēng)又回到干燥室繼續(xù)干燥所需要干燥的產(chǎn)品。從冷凝器流出的高壓制冷液經(jīng)膨脹閥降壓后流入蒸發(fā)器繼續(xù)下一個(gè)循環(huán)。

熱泵除濕干燥回?zé)嵫h(huán)是在熱泵除濕干燥機(jī)內(nèi)增加回?zé)崞鳎惯M(jìn)入蒸發(fā)器的空氣溫度下降而進(jìn)去冷凝器的空氣溫度上升；回?zé)嵫h(huán)使蒸發(fā)器冷量用于空氣降溫減少（無效耗冷過程），而用于降溫除濕過程冷量增加，使熱泵干燥的最佳蒸發(fā)溫度及最佳除濕量上升；增加回?zé)嵫h(huán)的熱泵除濕干燥比普通熱泵干燥節(jié)能30%以上，干化設(shè)備技術(shù)參數(shù)見表2。

表2 干化設(shè)備技術(shù)參數(shù)

4 遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)

本系統(tǒng)通過通信網(wǎng)關(guān)系列產(chǎn)品是為設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用而設(shè)計(jì)的解決方案。整機(jī)采用24V直流供電，集成2個(gè)百兆以太網(wǎng)口，連接PLC設(shè)備。同時(shí)，設(shè)有三套監(jiān)控裝置?？赏ㄟ^手機(jī)APP查看設(shè)備運(yùn)行、故障狀態(tài)；實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程一建啟/停設(shè)備；設(shè)備離線，故障，短信通知操作人員；遠(yuǎn)程查看現(xiàn)場(chǎng)。實(shí)現(xiàn)24h無人值守，可多人通過手機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行情況，遇到突發(fā)情況遠(yuǎn)程啟停相關(guān)設(shè)備，查看運(yùn)行畫面。

5 運(yùn)行分析

5.1 串螺運(yùn)行

影響處理量主要因素為物料特性，同一種設(shè)備處理不同的物料，處理能力差距也較大，主要與物料的粘性有關(guān)。根據(jù)不同的物料設(shè)置合適的設(shè)備運(yùn)行參數(shù)，得到最佳處理量。出水SS主要與絮凝效果有關(guān)，絮凝效果好，則物料中細(xì)小顆粒較少，出來的濾液SS較低。絮凝效果與絮凝劑的種類、物料性質(zhì)有關(guān)，需根據(jù)物料性質(zhì)，選取較好的絮凝劑，當(dāng)物料中細(xì)小顆粒較多時(shí)，需要添加助凝劑PAC。藥劑量投加不足，也易導(dǎo)致出水SS較高。運(yùn)行時(shí)如果出現(xiàn)嚴(yán)重的跑泥現(xiàn)象，處理量小，主要由于腔體內(nèi)壓力過大導(dǎo)致。

影響串螺機(jī)出泥含水率因素主要有絮凝效果、環(huán)驅(qū)動(dòng)頻率、軸驅(qū)動(dòng)運(yùn)行頻率、背壓板間隙、噴淋清洗等，驅(qū)動(dòng)頻率低，即轉(zhuǎn)速慢，背壓板間隙縮小，則腔體壓力大，出來的污泥含水率低。在使用脫水設(shè)備過程中，藥劑的選擇影響也較大，絮凝效果較好的藥劑：①PAC（聚合氯化鋁），相對(duì)分子量174.45；②PAM（聚丙烯酰胺），相對(duì)分子量800～100萬，陽離子，pH6～7。

5.2 低溫干化設(shè)備運(yùn)行

串螺處理的污泥含水率較低，含水率75%左右，進(jìn)入低溫干化設(shè)備的成型機(jī)容易切條成型，與熱風(fēng)接觸面積較大，后續(xù)干燥效果較好，如果進(jìn)料口污泥含水率過高則呈糊狀落入輸送帶上，影響風(fēng)干效果。干化后的泥含水率位于30%左右較合適，污泥干化后含水率設(shè)置過低，產(chǎn)生的粉塵較多，不利于運(yùn)輸處置，同時(shí)導(dǎo)致干化設(shè)備內(nèi)的粉塵清理工作較頻繁。采用閉式冷凝除濕、除濕過程無廢氣、臭氣排放，運(yùn)行噪聲小，運(yùn)行過程中產(chǎn)生的冷凝水清澈排入廢水站?？傮w運(yùn)行良好，維護(hù)簡(jiǎn)便。

5.3 自動(dòng)運(yùn)行

整套系統(tǒng)相互聯(lián)鎖，自動(dòng)運(yùn)行，污泥池達(dá)到一定液位，螺桿泵自動(dòng)啟動(dòng)，隨后加藥系統(tǒng)與串螺系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng)，干化設(shè)備開始運(yùn)行。系統(tǒng)停止運(yùn)行時(shí)，串螺系統(tǒng)空轉(zhuǎn)30min，低溫干化設(shè)備可設(shè)置延后停止，根據(jù)具體情況設(shè)置延后停止時(shí)間，保證串螺系統(tǒng)與低溫干化設(shè)備腔內(nèi)污泥無停留。

6 經(jīng)濟(jì)效益分析

通過對(duì)一年期間的運(yùn)行成本及工程經(jīng)濟(jì)技術(shù)進(jìn)行分析，結(jié)果見表3、表4。

表3 運(yùn)行成本技術(shù)分析

表4 工程經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析

由表3和表4所示工程經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析可以看出，通過采用串螺+污泥低溫干化設(shè)備對(duì)該廠污泥池污泥進(jìn)行脫水，在確保干泥含水率在30%以下，每噸濕污泥（含水率98%）處理成本23.6元，減量化后每噸濕污泥（含水率98%）節(jié)省處置費(fèi)用525元。

7 結(jié)語

密閉系統(tǒng),使污泥深度脫水干化過程，達(dá)到了無二次污染標(biāo)準(zhǔn)，無需廢氣收集處置。根據(jù)進(jìn)出含水率的狀況要求，所選污泥深度脫水干化處理工藝設(shè)備組成簡(jiǎn)單、技術(shù)先進(jìn)、運(yùn)行穩(wěn)妥可靠、便于管理及維護(hù)、高效節(jié)能、經(jīng)濟(jì)合理。環(huán)境友好，無需人員值守；整套污泥脫水干化系統(tǒng)已穩(wěn)定運(yùn)行3a，發(fā)揮了顯著的環(huán)保效益和經(jīng)濟(jì)效益。串螺相比疊螺，更適合與低溫干化設(shè)備組合進(jìn)行污泥脫水干化，不抱軸不堵塞，運(yùn)行穩(wěn)定，污泥含水率保持30%以下。從工程經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析來看，對(duì)于污泥量大或污泥屬于危廢性質(zhì)的企業(yè)，進(jìn)行污泥減量化具有顯著的意義。