金 武

（寧波市態(tài)寶環(huán)?？萍加邢薰?，浙江 寧波 315204）

1 項目概況

某軸承生產(chǎn)企業(yè)在產(chǎn)品機械加工過程中會產(chǎn)生熱處理廢水、廢乳化液、液拋廢水等含油廢水，含油廢水經(jīng)隔油、撇油預(yù)處理后，依次采用混凝沉淀、高效混凝氣浮、水解酸化、生物接觸氧化、沉淀和高效混凝氣浮法進(jìn)行處理，處理過程中產(chǎn)生的混凝沉淀污泥、氣浮浮渣以及生化剩余污泥，統(tǒng)稱為機械加工含油污泥，該污泥含水率在98.5%以上，產(chǎn)生量約為6 t/d（其中混凝沉淀污泥約為5 t/d，氣浮浮渣約為0.6 t/d，生化剩余污泥約為0.4 t/d）。由于該含油廢水中熱處理廢水排放量占比達(dá)40%以上（因為對產(chǎn)品質(zhì)量要求高、產(chǎn)量大，所以熱處理油槽更換快、熱處理廢水排放量大），而且熱處理廢水中含油量很高，雖經(jīng)過隔油、撇油處理去除了95%以上（撇出的油脂作為含油危險廢物直接委外安全處置），但是進(jìn)入后續(xù)處理系統(tǒng)的廢水中含油量還是遠(yuǎn)高于一般的含油廢水，因此形成的含油污泥的含油量也非常高，導(dǎo)致污泥脫水用濾布（原采用板框壓濾機進(jìn)行污泥脫水）經(jīng)常性堵塞，無法正常運行，而且脫水后的污泥含水率仍在90%以上，污泥量大，委外處置費用高昂。因此該企業(yè)決定改造其機械加工含油污泥處理工藝及備，以達(dá)到能正常順利處理污泥、減少污泥量、降低處置費用的目標(biāo)。

2 改造工藝的選擇

含油污泥處理的最終目的是以減量化、資源化、無害化為原則。常用的處理方法有：機械脫水法、自然干化法、濃縮法、穩(wěn)定法、焚燒法、機械干化法和物理化學(xué)分水—化學(xué)固化法等。

2.1 機械脫水法

該方法主要靠離心機、板框式壓濾機、帶式壓濾機、疊螺脫水機等設(shè)備，脫出含油污泥中的水分（主要是去除污泥顆粒間的毛細(xì)水），使污泥含水率降低到80～85%之間。其原理一般都是以過濾介質(zhì)兩面的壓力差或固液密度差等作為推動力，使污泥中的固體顆粒與水分離。該方法脫水效果好，運行可靠，不受氣候影響，工作周期短，占地面積少等，缺點是脫水后污泥含水量仍然較高。

2.2 自然干化法

該方法是一種簡單經(jīng)濟的污泥脫水方法，主要依靠滲透、蒸發(fā)與撇除等三種方式脫除水分。但隨著污泥的性質(zhì)與當(dāng)?shù)貧庀髼l件的不同，由滲透、蒸發(fā)與撇除所脫除的水分比例也不同。污泥干化場的脫水效果受當(dāng)?shù)亟涤炅?、蒸發(fā)量、氣溫、濕度等的影響。這種方法脫水時間長，維護(hù)管理工作量大，且由于污泥腐敗產(chǎn)生的惡臭氣體和蒼蠅會影響周圍環(huán)境衛(wèi)生，因而一般適宜于在干燥、少雨、沙質(zhì)土壤地區(qū)采用。

2.3 濃縮法

污泥濃縮是指去除污泥顆粒間的間隙水，濃縮后的污泥含水率為95%～98%，呈流體狀。目前污泥濃縮最常用的方法有重力濃縮、氣浮濃縮、離心濃縮和水力旋流濃縮等。該類方法電耗低、無藥耗、運行成本低，缺點是濃縮后污泥仍呈流體狀，只能作為污泥處理前端的預(yù)處理。

2.4 穩(wěn)定法

穩(wěn)定法是指去除污泥中的部分有機物質(zhì)或?qū)⒉环€(wěn)定有機物質(zhì)轉(zhuǎn)化為較穩(wěn)定的物質(zhì)，使污泥的有機物含量減少40%以上，不再散發(fā)異味。污泥穩(wěn)定方法包括厭氧消化、好氧消化和堆肥等方法。其缺點為處理周期長，易產(chǎn)生二次污染。

2.5 焚燒法

該方法是利用焚燒爐在有氧條件下對污泥中的有機物進(jìn)行高溫氧化，使污泥完全礦化為少量灰燼的處置方式。其優(yōu)點是處理快速、量大、減量明顯，缺點是灰渣中的重金屬不易浸出，且設(shè)備維護(hù)成本高，易產(chǎn)生強致癌物質(zhì)二噁英，且一次性投資成本高，處理成本高。

2.6 機械干化法

機械干化法是利用熱能去除污泥顆粒間的吸附水和內(nèi)部水，是污泥與熱媒之間的傳熱過程。干化后的污泥呈顆粒狀或粉末狀，含水率可降至10%。機械干化按照溫度的不同分為低溫干化（溫度＜150 ℃）和高溫干化（溫度＞150 ℃）；高溫干化會增加尾氣處理，且能源損耗大；低溫干化具有效率高、效果好的特點，而且經(jīng)濟效益能達(dá)到最優(yōu)[1]。

2.7 物理化學(xué)分水—化學(xué)固化法

該方法是在離心脫水的基礎(chǔ)上先進(jìn)行化學(xué)分水，再利用不同性質(zhì)的化學(xué)藥劑進(jìn)行物理化學(xué)固化。其特點是固化成本較低，便于機械化施工，固化物有一定的機械強度，處理能力大。

綜上所述，結(jié)合企業(yè)需要及該機械加工含油污泥的性質(zhì)，改造單個采用某類處理方法不能完全達(dá)到的最終目標(biāo)，因此采用疊螺脫水+低溫干化的組合工藝進(jìn)行處理，可以克服單類處理工藝的局限性。

3 工藝流程

各排入污泥濃縮池中的含油污泥經(jīng)過污泥濃縮后通過污泥螺桿泵和管道進(jìn)入疊螺脫水機的絮凝混合反應(yīng)槽，利用一體化加藥裝置投加陽離子聚丙烯酰胺并與含油污泥進(jìn)行絮凝反應(yīng)，將小顆粒、小分子污泥團聚成大顆粒，提高了絮體的強度，實現(xiàn)了固液分離；絮凝反應(yīng)后的污泥自流進(jìn)入疊螺裝置，經(jīng)機械擠壓，將水分從污泥中擠出，實現(xiàn)了污泥脫水；脫水后的含油污泥含水率降低至83%左右；擠出的脫水污泥通過重力作用掉落至低溫干化機的進(jìn)料倉內(nèi)，低溫干化機的切條裝置將污泥切成條狀，然后進(jìn)入低溫干化機的網(wǎng)帶上，利用除濕熱泵提供干燥的熱空氣，同污泥進(jìn)行接觸，將污泥干化，熱濕空氣進(jìn)入除濕熱泵系統(tǒng)，采用自來水進(jìn)行冷凝，冷凝產(chǎn)生的冷凝水排入收集調(diào)節(jié)池進(jìn)行再處理，冷凝過后的空氣通過加熱形成熱空氣，再對污泥進(jìn)行干化。干化后的污泥顆粒掉入出料口，再經(jīng)螺旋輸送機輸送至噸袋內(nèi)暫存，最后定期委外完成安全處置。

4 技術(shù)原理

4.1 疊螺脫水機的技術(shù)原理

疊螺脫水是運用螺桿擠壓原理，將污泥的濃縮和脫水在一個裝置內(nèi)完成[2]。前段為濃縮段，后段為脫水段。當(dāng)螺旋軸旋轉(zhuǎn)時，螺旋軸外圍的多個固定和活動疊片相對移動。在重力作用下，污水從相對移動的疊片間隙中過濾出來，實現(xiàn)快速濃縮。濃縮污泥隨著螺旋軸的旋轉(zhuǎn)向前移動；沿泥餅出口方向，螺旋軸節(jié)距逐漸減小，環(huán)間間隙也逐漸減小，螺旋腔體積不斷縮??；在出口背壓板的作用下，內(nèi)部壓力逐漸升高。由螺旋傳動軸依次連續(xù)運轉(zhuǎn)帶動，使污泥中的水分被擠壓排出，且濾餅的固體含量不斷增加，最終實現(xiàn)污泥的連續(xù)脫水，同時螺旋軸的旋轉(zhuǎn)促進(jìn)游動環(huán)的持續(xù)旋轉(zhuǎn)。該設(shè)備依靠固定環(huán)和移動環(huán)之間的運動實現(xiàn)連續(xù)自清洗過程，巧妙地避免了傳統(tǒng)脫水設(shè)備常見的堵塞問題。疊螺脫水機主要由疊螺體、螺旋軸、驅(qū)動裝置、濾液槽和混合系統(tǒng)等組成，同時配置一套加藥裝置。

4.2 低溫干化機技術(shù)原理

該項目采用的低溫干化機為熱泵低溫干化機，是利用除濕熱泵對污泥進(jìn)行熱風(fēng)循環(huán)冷凝的除濕烘干技術(shù)工藝[3]。通過對流熱風(fēng)干燥的方式對網(wǎng)帶上的濕料污泥進(jìn)行污泥干化減量，該類型設(shè)備為全封閉式設(shè)計，干燥熱風(fēng)無熱損。除濕熱泵利用制冷系統(tǒng)將來自干燥室的濕空氣降溫脫濕，同時回收水分凝結(jié)的潛熱再次加熱干燥空氣，是除濕（去濕干燥）與熱泵（能量回收）的結(jié)合，是干燥過程中能量的循環(huán)利用[4]。除濕熱泵作為干化機的動力源，不需要額外的熱源，因而實現(xiàn)了節(jié)能的目的。低溫干化機主要由除濕熱泵、壓縮機、網(wǎng)帶、蒸發(fā)器、冷凝器、風(fēng)機、干燥箱、電柜等組成。

5 技術(shù)特點

（1）不堵塞，有效、穩(wěn)定、連續(xù)地處理含油污泥。

（2）高效減量?？蓪?8.5%以上含水率的含油污泥干化至30%以下，含油污泥減量率可達(dá)95%以上。

（3）節(jié)能。采用熱泵熱回收技術(shù)，密閉式干化模式無任何廢熱排放。每1度電可除水4 kg（除濕性能比4:1kg·H2O/kw·h）。

（4）安全無危害。在全封閉 40～75 ℃低溫下工作，無需充氮運行；干化過程氧氣含量＜12%，粉塵濃度＜60 g/m3，顆粒溫度＜70 ℃，無揚塵和爆炸隱患；污泥靜態(tài)攤放，與接觸面無機械靜電摩擦；干料為顆粒狀，無粉塵危險；出料溫度低（＜50 ℃），無需冷卻，直接儲存。

（5）可全自動運行。設(shè)備可全自動運行，節(jié)約了大量人工成本；“PLC+觸摸屏”智能控制，可實現(xiàn)遠(yuǎn)程集中控制；出料含水率可任意調(diào)節(jié)（10%～50%）。

（6）穩(wěn)定耐用。低溫干化機的使用壽命長，可達(dá)15年以上；無易損、易耗件，使用管理方便。

（7）有效殺菌。采用巴斯德（巴氏）滅菌方法—低溫加熱殺菌，干化溫度70 ℃以上時間達(dá)90～120 min，有效殺菌率高達(dá) 90%以上。

（8）干化過程環(huán)保無臭氣。設(shè)備系統(tǒng)采用密閉式設(shè)計，無臭氣外溢，無需安裝復(fù)雜的除臭裝置；采用低溫干化過程，H2S、NH3析出量很少。

（9）干化后污泥可進(jìn)行氣化、摻燒、堆肥或作為建材原料等無害資源化處置。

6 設(shè)計選型

6.1 設(shè)計選型計算

每日濕泥量為6 t/d，濕泥含水率為98.5%，將板框壓濾機更換為疊螺脫水機，疊螺脫水機出泥含水率為83%，泥量約為530 kg/d，烘干后含水率要降至30%以下，污泥低溫干化的去水量約為400 kg/d，干泥量（30%含水率）為130 kg/d，以10小時工作制計算，平均每小時去水量為40 kg。

綜上所述，設(shè)計采用1臺201型疊螺脫水機，運行功率為0.55 kw，配套1臺一體化加藥裝置，運行功率為1.3 kw，1臺加藥計量泵，運行功率為0.25 kw。1臺1200SL型低溫干化機，運行功率14 kw，配套1臺螺旋輸送機，運行功率為2.2 kw。

6.2 疊螺脫水機性能參數(shù)

疊螺脫水機1臺，型號為201型，處理量為15～20 kgds/h，進(jìn)泥濃度10 000～50 000 mg/L，整機功率0.55 kw，出泥含水率為75～85%，防護(hù)等級IP55 F級，高分子絮凝劑添加率（對DS）0.2～1%，疊螺主體規(guī)格為Φ200 mm，沖洗水量為32 L/h，疊螺主體材質(zhì)為304不銹鋼，既可自動又可手動運行，外觀尺寸為2.5 m×0.9 m×1.5 m。配套一體化加藥裝置性能參數(shù)：數(shù)量1套，干粉投加量為0.2～2 kg/h，配制能力為200 L/h，總功率為1.3 kw。

6.3 低溫干化機性能參數(shù)

低溫干化機1臺，型號為1200SL，標(biāo)準(zhǔn)去水量50 kg/h，冷卻方式為水冷，總功率14 kw，冷卻水流量（△t=15 ℃）0.6 m3/h，干燥溫度48～56 ℃，濕泥含水率適用范圍40%～85%，干料含水率10%～60%（變頻調(diào)節(jié)，進(jìn)泥含水率不同干料含水率調(diào)整范圍不同），成型方式切條，外觀尺寸為3.3 m×1.9 m×2.3 m。

7 運行效果

投入運行后，每天運行約10 h，運行穩(wěn)定，每天6 t的濕含油污泥處理后干泥量約為125 kg，干泥含水率為28%左右，解決了該企業(yè)含油污泥處理的難題，實現(xiàn)了預(yù)期目標(biāo)。

8 經(jīng)濟效益

本改造項目總投資62萬元。裝機及運行功率均為18.3 kw。運行費用為201元/d，其中電費147元/d（低溫干化機運行電費112元/d，配套輸送系統(tǒng)運行電費18元/d，疊螺脫水機及配套系統(tǒng)運行電費17元/d），水費34元/d（冷卻水用水24元/d，配套系統(tǒng)用水10元/d），藥劑費用20元/d，不增加人工費用。

改造前每天含油污泥委外處置量約為900 kg，改造后每天含油污泥委外處置量約為125 kg，含油污泥委外處置費用為4 000元/t。經(jīng)計算，每天可減少委外處置費用3 100元/d，減去每天201元/d的運行費用，每天可節(jié)約2 899元，214個工作日后即相當(dāng)于全部收回該改造項目的投資成本?？紤]折舊和維修所需費用，采用疊螺脫水機脫水+低溫干化機干化處理該含油污泥每年可節(jié)約費用約80萬元，產(chǎn)生了顯著的經(jīng)濟效益。

9 結(jié)語

（1）采用疊螺脫水機+低溫干化機處理含油污泥是可行、可靠、穩(wěn)定的，解決了企業(yè)含油污泥處理難的問題。

（2）可有效減少含油污泥量。改用疊螺脫水機+低溫干化機處理該含油污泥后，每天需委外的處置量從900 kg減少到125 kg。

（3）取得了良好的經(jīng)濟效益。運行214個工作日后節(jié)約的費用即相當(dāng)于全部收回該改造項目投資成本。每年可節(jié)約含油污泥處置費用約80萬元。

（4）實現(xiàn)了全自動化運行，極大地降低了操作人員的勞動強度。