疊螺式脫水機(jī)在含油污泥脫水中的應(yīng)用
行業(yè)動(dòng)態(tài)
近幾年，中石油在兩伊地區(qū)（伊朗和伊拉克）不斷拓展海外業(yè)務(wù)，油田地面工程建設(shè)項(xiàng)目快速增長。污水處理系統(tǒng)在地面工程建設(shè)中占有非常重要的地位，含油污泥處理系統(tǒng)是其中必不可少的一部分。含油污泥一般是由油包水和水包油型乳狀液以及懸浮固體組成，油泥的顆粒細(xì)小，呈絮凝體狀；和水的密度差較小、含水率較高、持水力較強(qiáng)。另外，由于污水處理系統(tǒng)中使用了大量的化學(xué)藥劑，導(dǎo)致含油污泥成分復(fù)雜，污泥乳化嚴(yán)重，難以沉降；并且容易腐敗，產(chǎn)生惡臭，污染空氣，對環(huán)境造成極大危害。隨著環(huán)保要求日益嚴(yán)格，含油污泥無害化、減量化、資源化成為必然的發(fā)展趨勢，而污泥脫水是污泥處置的前提。降低污泥的含水率可以降低后續(xù)污泥處理的設(shè)備負(fù)荷和處理難度，明顯減少后續(xù)處置費(fèi)用。奧蘭治的環(huán)保部門研究表明，污泥的含水率在78%以下時(shí)，每降低一個(gè)百分點(diǎn)每噸污泥的后續(xù)處理減少1美元以上，因此尋求一種低成本、低能耗、脫水效率高的污泥脫水技術(shù)及設(shè)備非常重要。
目前國內(nèi)外常用的含油污泥機(jī)械脫水設(shè)備主要有板框式壓濾機(jī)、帶式壓濾機(jī)、離心式脫水機(jī)和疊螺式脫水機(jī)。本文通過對常用的污泥脫水設(shè)備進(jìn)行深入的分析對比，結(jié)合大慶油田、海拉爾油田以及遼河油田污泥處理的現(xiàn)狀調(diào)研，針對伊拉克某油田的含油污泥性質(zhì)，設(shè)計(jì)選用了疊螺式污泥脫水機(jī)。
一、含油污泥機(jī)械脫水設(shè)備類型及工作原理
國內(nèi)外常用的脫水機(jī)械設(shè)備主要有：板框式壓濾機(jī)、帶式壓濾機(jī)、離心式脫水機(jī)和疊螺式脫水機(jī)等。
1. 板框式壓濾機(jī)
板框壓濾主要以過濾介質(zhì)兩面的壓力差作為推動(dòng)力，使污泥中的水分強(qiáng)制通過，固體顆粒截留在濾布上，從而實(shí)現(xiàn)脫水的目的。板框壓濾機(jī)主要由凹入式濾板、框架、自動(dòng)-氣動(dòng)閉合系統(tǒng)、側(cè)板懸掛系統(tǒng)、鋁板震動(dòng)系統(tǒng)、空氣壓縮裝置、濾布高壓沖洗裝置及機(jī)身一側(cè)光電保護(hù)裝置等構(gòu)成。板框壓濾機(jī)工作流程包括壓緊濾板、進(jìn)料、濾餅壓榨、濾餅洗滌、濾餅吹掃和卸料。首先污泥通過污泥泵在一定的壓力下由進(jìn)料孔進(jìn)入到各個(gè)濾室，通過液壓-氣動(dòng)裝置壓緊濾板，污泥被截留在濾室中，并逐步在濾布表面形成濾餅；濾液則通過板框上的出水孔排出；隨著過濾的進(jìn)行，開始濾餅過濾，泥餅厚度逐漸增加，直至充滿整個(gè)濾室；過濾完畢可通入清洗水洗滌濾渣，洗滌后可通入壓縮空氣，去除剩余的洗滌液；然后打開壓濾機(jī)卸除濾餅，清洗濾布，重新壓緊板框，開始下一個(gè)工作循環(huán)。
板框式壓濾機(jī)可過濾固相粒徑在5μm以上、固相質(zhì)量分?jǐn)?shù)在0.1%-60.0%的懸浮液，粘度大或膠體狀的難過濾物料以及對濾渣質(zhì)量要求較高的物質(zhì)。進(jìn)泥濃度適應(yīng)性強(qiáng)，進(jìn)泥含水率一般在65%-75%之間，與其它類型污泥脫水機(jī)相比，濾餅含固率較高。絮凝劑投加量小，甚至可以不投加藥劑。
大慶油田聯(lián)合站采用全自動(dòng)箱式板框式壓濾機(jī)，構(gòu)造簡單，適用于各種性質(zhì)的污泥，且形成的濾餅含水率低，基本達(dá)到理想的泥餅含水率（小于或等于70%）。但只能間斷運(yùn)行，操作管理麻煩，濾布容易堵塞且需要定期清洗更換，尤其含油量較高時(shí)不易形成濾餅。遼河油田歡四聯(lián)污水站也采用了箱式板框壓濾機(jī)，根據(jù)現(xiàn)場調(diào)研，設(shè)備每天運(yùn)行4h，一次排泥量1-2m3，濾布每2個(gè)月更換1次。雖然采用箱式，工作環(huán)境仍然較差。
2. 帶式壓濾機(jī)
帶式壓濾機(jī)主要由濾帶、輥壓筒、濾帶張緊系統(tǒng)、濾帶調(diào)偏系統(tǒng)、濾帶沖洗系統(tǒng)和濾帶驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)構(gòu)成。帶式壓濾機(jī)脫水過程分為重力脫水、楔形脫水及壓榨、剪切脫水3個(gè)階段。絮凝后的污泥輸送到重力脫水區(qū)濾帶上，在重力作用下去除自由水，形成不流動(dòng)狀態(tài)的污泥；經(jīng)過重力脫水的污泥依靠上、下兩條濾帶本身的張力形成對污泥層的壓榨和剪切，逐步擠壓污泥，去除污泥層中的毛細(xì)水，以達(dá)到較大程度的泥、水分離，然后形成濾餅排出。濾帶調(diào)偏系統(tǒng)由氣缸、調(diào)整輥信號反氣壓、電氣系統(tǒng)組成，用于調(diào)整由于濾帶張力不均、輥筒安裝誤差、加料不均等造成的濾帶跑偏，從而保證壓濾機(jī)運(yùn)行的連續(xù)性和穩(wěn)定性；濾帶清洗系統(tǒng)主要由噴淋器、清洗水接液盒和清洗罩等組成，用于高壓清洗濾帶，為下一次脫水過程做準(zhǔn)備。帶式壓濾機(jī)進(jìn)泥含水率一般在97.5%以下，出泥含水率一般在82%以下。帶式壓濾機(jī)進(jìn)入國內(nèi)的時(shí)間較早，應(yīng)用較廣。
3. 離心式脫水機(jī)
離心式脫水機(jī)主要由轉(zhuǎn)鼓和帶空心轉(zhuǎn)軸的螺旋輸送器組成。通過轉(zhuǎn)鼓高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生離心力，利用固液密度差實(shí)現(xiàn)固液分離。污泥由空心轉(zhuǎn)軸送入轉(zhuǎn)筒后，在高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力作用下，甩入轉(zhuǎn)鼓腔內(nèi)。由于污泥的密度大，旋轉(zhuǎn)過程中貼在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁上，形成固體層；密度較小的水在固體內(nèi)側(cè)形成液體層。固體層的污泥在螺旋輸送器的緩慢推動(dòng)下輸送至出口連續(xù)排出，液體則從堰口溢流排出脫水機(jī)。離心脫水機(jī)具有污泥濃縮、脫水一體化處理功能，可實(shí)現(xiàn)全封閉連續(xù)脫水運(yùn)行，其受進(jìn)泥濃度變化的影響小，且污泥含固率高，出泥含水率一般為75%-80%。
4. 疊螺式脫水機(jī)
疊螺式脫水機(jī)是一種新興的污泥脫水設(shè)備，在我國得到迅速發(fā)展、創(chuàng)新和普及。由于疊螺式脫水機(jī)具有泥水易分離，不堵塞的特點(diǎn)，目前已在山西延長石油、山東勝利油田、大慶海拉爾油田等得到了成功應(yīng)用。
疊螺式脫水機(jī)運(yùn)用螺桿擠壓原理，將污泥的濃縮和壓濾脫水在一個(gè)筒內(nèi)完成。污泥進(jìn)入濾體后，螺旋軸旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)固定環(huán)、游動(dòng)環(huán)相對游動(dòng)擠壓，使濾液從疊片間隙快速流出，實(shí)現(xiàn)迅速濃縮；隨著螺旋軸不停地向前推進(jìn)，污泥向脫水區(qū)推移，隨著濾縫和螺距逐漸變小，濾腔內(nèi)的空間不斷縮小，污泥內(nèi)壓不斷增強(qiáng)，再加上背壓板的阻擋作用，使其實(shí)現(xiàn)脫水，脫水后形成泥餅排出。疊螺式脫水機(jī)進(jìn)泥含水率要求一般為95.0%-99.5%，出泥含水率一般為75%-80%。
疊螺式污泥脫水機(jī)采用動(dòng)定環(huán)取代濾布，在螺旋軸的旋轉(zhuǎn)作用下，活動(dòng)板相對于固定板不斷錯(cuò)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)了連續(xù)的自清洗過程，避免了傳統(tǒng)脫水機(jī)普遍存在的堵塞問題。疊螺式脫水機(jī)抗油能力強(qiáng)，泥水易分離，清潔環(huán)保，無臭氣，無二次污染，特別適用于石油化工行業(yè)黏性污泥的脫水。
二、疊螺式脫水機(jī)應(yīng)用實(shí)例
疊螺式脫水技術(shù)起初應(yīng)用在漁業(yè)和食品行業(yè)，近年來逐漸發(fā)展和應(yīng)用于石油和化工領(lǐng)域，并針對含油污泥粘性大、高含氯的腐蝕性運(yùn)行環(huán)境不斷完善和創(chuàng)新，目前已在齊魯石化、中海油海上平臺、大慶油田、勝利油田等國內(nèi)石油石化行業(yè)得到了初步應(yīng)用。
海拉爾油田聯(lián)合站含油污泥處理原采用沉降罐排泥進(jìn)入儲泥池，上清液進(jìn)行回收的工藝。大量油泥露天置于儲泥池中非常容易產(chǎn)生腐壞和惡臭，污染空氣和周圍土壤環(huán)境，受氣候影響，冬季無法運(yùn)行，并且上清液回收導(dǎo)致污泥重新進(jìn)入污水處理系統(tǒng)，造成惡性循環(huán)，出水水質(zhì)不達(dá)標(biāo)。為解決上述問題，德一聯(lián)和烏東聯(lián)合站采用撬裝疊螺式脫水機(jī)對污水回收池中的含油污泥進(jìn)行處理，運(yùn)行監(jiān)測結(jié)果表明，污泥加藥量為300mg/L，脫水前污泥含水率為97%-99%，泥餅含水率為71%-86%，容易成型裝袋，脫出污水清亮透明。污泥處理后，污水中乳化泥層消失，降低了污水處理難度，出水水質(zhì)明顯改善，同時(shí)降低了環(huán)境污染。
疊螺式脫水機(jī)應(yīng)用于某橡膠生產(chǎn)廢水處理系統(tǒng)剩余活性污泥的處理，處理能力為3-4m3/h，采用高分子絮凝劑聚丙烯酰胺（PAM），投加量為50-60mg/L，泥餅含水率約為86%，滿足外運(yùn)處置要求。應(yīng)用結(jié)果表明疊螺式脫水機(jī)對化工廢水產(chǎn)生的剩余活性污泥具有很好的適應(yīng)性，并達(dá)到較好的脫水效果；克服了采用常規(guī)壓濾機(jī)容易堵塞、濾布難清理，或者噪聲大、能耗高的問題。
上述工程應(yīng)用表明疊螺式脫水機(jī)適用于常規(guī)脫水機(jī)難以處理的粘度大或者含油的污泥，因其優(yōu)異的性能，在伊拉克某油田污水處理站污泥處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)中選用了該設(shè)備。
