疊螺脫水機(jī)與離心脫水機(jī)在污泥處理中的應(yīng)用比較
行業(yè)動(dòng)態(tài)
隨著我國煉油廠處理原油性質(zhì)的劣質(zhì)化，尤其是重質(zhì)油、高酸原油的煉制，導(dǎo)致污水水質(zhì)惡化，污水處理過程中產(chǎn)生的浮渣和油泥量大增。污泥的處置方式有2種：焚燒或作為危險(xiǎn)廢物填埋。為減少處置成本，脫水后的污泥含水率是污泥處置減容的一個(gè)重要指標(biāo)，相對(duì)于目前在煉油廠污泥脫水中應(yīng)用較多的離心脫水工藝，疊螺脫水機(jī)具有能耗省、運(yùn)行效果平穩(wěn)、噪音小等優(yōu)點(diǎn)，在運(yùn)行成本、操作管理等方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)。文章闡述和分析了離心脫水機(jī)和疊螺脫水機(jī)在工作原理、工藝流程和運(yùn)行成本上的差別，以期為污泥處理設(shè)備的合理選擇提供參考。
一、煉油廠污泥特性分析
1.1 煉油廠污泥來源
煉油廠污水處理廠的污泥由油泥、浮渣和剩余活性污泥所組成，通常稱為“三泥”。油泥包括污油罐底泥和池底泥，罐底泥是污油罐在加溫脫水時(shí)，產(chǎn)生的油、水、泥等的混合物；池底泥是煉油廠含油污水在隔油池中進(jìn)行油、固、水三相分離后，沉積在池底的油泥。浮渣來自于煉油廠含油污水處理的浮選池，剩余活性污泥來自于含油污水生化處理系統(tǒng)的二級(jí)沉淀池。
1.2 污泥的性質(zhì)
油泥一般為由油、水、固體物質(zhì)組成的穩(wěn)定的懸浮乳狀液體系，其中池底泥大部分為自然沉降的油粒、泥、渣、灰等，沉降性能較好；浮渣含有較多的污油、化學(xué)藥劑和氣泡；剩余活性污泥含有較多的微生物、細(xì)菌和較少的油，可揮發(fā)性固體含量約占總固體含量的80%。
煉油廠污水處理過程中產(chǎn)生的浮渣在“三泥”中所占比例較大，其次是剩余活性污泥，油泥所占比例僅為10%左右。而煉油廠污泥處理中，一般是將油泥和浮渣混合后進(jìn)行處理，其中主要成分是浮渣。
二、污泥脫水設(shè)備在煉油廠污泥處理中的比較分析
由于污泥的含水率比較高，直接排放會(huì)增加后續(xù)污泥輸送設(shè)備的數(shù)量和污泥干化或焚燒處理成本，因此，需要對(duì)污泥進(jìn)行脫水處理。目前在煉油廠污泥脫水處理中應(yīng)用較多的是離心脫水工藝，疊螺脫水技術(shù)的應(yīng)用時(shí)間較短，但因其在運(yùn)行成本等方面的優(yōu)勢(shì)，目前正得以逐步推廣使用。
2.1 工作原理比較
2.1.1 疊螺脫水機(jī)工作原理
疊螺脫水機(jī)是運(yùn)用了螺桿擠壓原理，通過螺桿直徑和螺距變化產(chǎn)生的強(qiáng)大擠壓力，以及固定環(huán)與游動(dòng)環(huán)之間的微小縫隙，實(shí)現(xiàn)對(duì)污泥進(jìn)行擠壓脫水的一種新型的固液分離設(shè)備。
疊螺脫水機(jī)主體是由固定環(huán)和游動(dòng)環(huán)相互層疊、螺旋軸貫穿其中形成的過濾裝置，它集濃縮和脫水為一體，前端為濃縮部，后段為脫水部。每個(gè)游動(dòng)環(huán)都鑲嵌在2個(gè)固定環(huán)中間，之間形成的濾縫從濃縮部到脫水部逐漸變小，螺旋軸的螺距從濃縮部到脫水部也逐漸變小。固定環(huán)的內(nèi)徑和螺旋軸的螺旋直徑相同，游動(dòng)環(huán)的內(nèi)徑小于固定環(huán)的內(nèi)徑，脫水部的終端有一個(gè)背壓板。
疊螺脫水機(jī)主體采用傾斜安裝或水平安裝，脫水部處于后段。螺旋軸旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)游動(dòng)環(huán)做圓周運(yùn)動(dòng)，由固定環(huán)和游動(dòng)環(huán)組成的過濾結(jié)構(gòu)便處于運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)，不易堵塞。水從濾縫中流出，起到了自我清洗的效果，污泥則被螺旋軸不停地向前推進(jìn)。污泥在濃縮部經(jīng)過重力濃縮和較小壓力擠壓后，被運(yùn)輸?shù)矫撍浚谇斑M(jìn)的過程中，隨著濾縫和螺距的逐漸變小，螺桿和濾縫擠壓力逐漸增大，污泥濃度不斷提高。背壓板的阻擋作用產(chǎn)生極大的內(nèi)壓，將污泥中含有的少量水分?jǐn)D出，污泥變成泥餅。
疊螺脫水機(jī)主要是依靠螺桿的擠壓來實(shí)現(xiàn)污泥脫水，泥水密度差、含油量均不會(huì)對(duì)設(shè)備的處理效率產(chǎn)生影響，可以實(shí)現(xiàn)低濃度污泥的脫水。疊螺脫水機(jī)螺旋軸的旋轉(zhuǎn)速率很低（約為2r/min），這決定了疊螺脫水機(jī)耗能低、無噪聲、運(yùn)行成本低等特點(diǎn)。疊螺脫水機(jī)采用全封閉箱體，箱體上有預(yù)留惡臭氣體處理接口，可以有效地降低污泥中惡臭氣體（如硫化氫）對(duì)周圍工作環(huán)境的污染。
疊螺脫水機(jī)運(yùn)用螺桿擠壓原理對(duì)污泥進(jìn)行脫水，顆粒大、硬度大的污泥會(huì)使螺旋軸、游動(dòng)環(huán)和固定環(huán)之間產(chǎn)生大的磨損。隨著運(yùn)行時(shí)間的延長(zhǎng)，螺旋軸的螺距和游動(dòng)環(huán)與固定環(huán)之間的微小縫隙會(huì)變大，螺桿和濾縫產(chǎn)生的擠壓力會(huì)減弱，這樣會(huì)降低污泥脫水效果。一般濾縫變大后可以通過調(diào)節(jié)螺桿自鎖螺母重新上緊，如發(fā)現(xiàn)有磨損情況，可視嚴(yán)重程度決定是否用打磨設(shè)備打磨或者更換環(huán)片。因此，該設(shè)備不適用于含較大硬度顆粒，尤其是含大量砂石、大的金屬類物質(zhì)的污泥脫水。
2.1.2 離心脫水機(jī)工作原理
離心脫水機(jī)是利用轉(zhuǎn)鼓高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力進(jìn)行固液分離的一種傳統(tǒng)污泥處理設(shè)備。
離心脫水機(jī)由轉(zhuǎn)鼓和帶空心轉(zhuǎn)軸的螺旋輸送器組成。污泥由空心轉(zhuǎn)軸送入轉(zhuǎn)筒，在高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力作用下，立即被甩入轉(zhuǎn)鼓腔內(nèi)。由于泥水密度不一樣，形成固液分離。污泥在螺旋輸送器的推動(dòng)下，被輸送到轉(zhuǎn)鼓的錐端由出口連續(xù)排出。液體則由堰口連續(xù)“溢流”排至轉(zhuǎn)鼓外靠重力排出。
離心脫水機(jī)主要是依靠泥水的密度差來實(shí)現(xiàn)固液分離。決定設(shè)備脫水效果的關(guān)鍵是泥水的密度差。油泥、浮渣及剩余活性污泥與水的密度差均不大，而且油泥、浮渣的含油量很高，這些因素增加了離心脫水機(jī)處理含油污泥（主要成分是浮渣）的難度。為了提高泥水分離效果，需向離心脫水機(jī)中注入比重劑和高分子絮凝劑，以便于形成大的絮團(tuán)，增加泥水的密度差。
離心脫水機(jī)利用轉(zhuǎn)鼓高轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)鼓與螺旋軸之間的轉(zhuǎn)速差來實(shí)現(xiàn)固液相分離。離心機(jī)的分離因數(shù)與轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速的二次方成正比，為了提高固液相分離效果，便需要轉(zhuǎn)鼓有很大的轉(zhuǎn)速，同時(shí)轉(zhuǎn)鼓和螺旋軸要有一定的轉(zhuǎn)速差，這點(diǎn)決定了離心脫水機(jī)具有能耗高、噪聲大、運(yùn)行成本高等特點(diǎn)。
2.2 工藝流程比較
煉油廠含油污泥一般由隔油池產(chǎn)生的池底泥和氣浮池產(chǎn)生的浮渣混合而成。
相比離心脫水機(jī)，疊螺脫水機(jī)對(duì)進(jìn)口壓力的要求較低，正常工況下，經(jīng)污泥濃縮罐處理后的污泥只要能夠自流進(jìn)入絮凝混合箱即可，而離心脫水機(jī)要求有一定的進(jìn)口壓力，因此污泥輸送泵在離心脫水機(jī)處理污泥的工藝流程中不可缺少，這樣就會(huì)增加污泥處理成本；相比疊螺脫水機(jī)，離心脫水機(jī)在處理煉油廠污泥時(shí)，需要投加比重劑，以此來增加泥水密度差，從而提高泥水分離效率，這樣也會(huì)增加污泥處理成本。
2.3 運(yùn)行成本比較
2種脫水機(jī)在藥耗和水耗方面相差較大。離心脫水機(jī)的電耗約是疊螺脫水機(jī)的10倍。疊螺脫水機(jī)在節(jié)約能耗方面具有很大的優(yōu)勢(shì)，相比離心脫水機(jī)，疊螺脫水機(jī)操作、管理、維護(hù)簡(jiǎn)單，污泥處理流程中可以省去污泥輸送泵，降低運(yùn)行成本。
2.4 優(yōu)、缺點(diǎn)比較
2種污泥脫水機(jī)處理效果基本相同，與離心脫水機(jī)相比，疊螺脫水機(jī)濾后液SS的濃度略低，表明疊螺脫水機(jī)對(duì)固體的回收率略高。2種污泥脫水機(jī)的優(yōu)、缺點(diǎn)如下：
疊螺脫水機(jī)優(yōu)點(diǎn)：適用于含油污泥（主要成分是浮渣）的脫水；適用于剩余活性污泥的脫水；可以實(shí)現(xiàn)低濃度污泥的脫水；螺旋軸轉(zhuǎn)速低，省電，噪音小。
疊螺脫水機(jī)缺點(diǎn)：不適用于含較大硬度顆粒，尤其是含大量砂石、大的金屬類物質(zhì)的污泥脫水。
離心脫水機(jī)優(yōu)點(diǎn)：適用范圍廣。
離心脫水機(jī)缺點(diǎn)：螺旋軸旋轉(zhuǎn)速度高，電耗大，噪聲大，振動(dòng)劇烈，運(yùn)行成本高。
針對(duì)國內(nèi)煉油廠污水處理場(chǎng)污泥量大增，尤其是浮渣量比例顯著增加的現(xiàn)狀，采用離心脫水機(jī)處理煉油廠污泥，不僅會(huì)增加運(yùn)行成本，而且處理效果難以保證；而采用疊螺脫水機(jī)可以在保證處理效果的前提下節(jié)約能耗、降低運(yùn)行成本以及改善工作環(huán)境。作為一種新研發(fā)的污泥處理設(shè)備，疊螺脫水機(jī)目前的投資成本略高于離心脫水機(jī)。
近幾年，我國部分煉油廠在污泥處理中逐步引進(jìn)疊螺脫水機(jī)，經(jīng)國內(nèi)某大型煉油廠的實(shí)際運(yùn)行監(jiān)測(cè)，與原有的離心脫水機(jī)相比，疊螺脫水機(jī)具有噪音小、操作簡(jiǎn)單、運(yùn)行穩(wěn)定、節(jié)約能源等優(yōu)點(diǎn)。它的成功應(yīng)用，充分證明了其在煉油廠“三泥”處理中有較高的應(yīng)用價(jià)值，可以在保證處理效果的前提下實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保。
三、結(jié)論
（1）疊螺脫水機(jī)和離心脫水機(jī)均適用于含油污泥（主要成分是浮渣）、剩余活性污泥的脫水處理，但是前者不適用于含較大硬度顆粒，尤其是含大量砂石、大的金屬類物質(zhì)的污泥脫水。
（2）離心脫水機(jī)主要是依靠轉(zhuǎn)鼓高轉(zhuǎn)速產(chǎn)生的離心力使泥水分離，而疊螺脫水機(jī)主要是依靠螺桿的擠壓來實(shí)現(xiàn)污泥脫水。兩者工作原理上的差別決定了在污泥處理中疊螺脫水機(jī)的運(yùn)行成本明顯低于離心脫水機(jī)。
（3）疊螺脫水機(jī)采用全封閉箱體，箱體上有預(yù)留惡臭氣體處理接口，可以有效地減輕污泥中惡臭氣體對(duì)周圍工作環(huán)境的污染。
（4）2種污泥脫水機(jī)的處理效果基本相同，與離心脫水機(jī)相比，疊螺脫水機(jī)濾后液SS的濃度略低，效果稍好。
（5）煉油廠含油污泥經(jīng)脫水處理后，濾后液含油量大，主要成分是乳化油，直接排入污水處理系統(tǒng)可能對(duì)整個(gè)系統(tǒng)造成沖擊，需要謹(jǐn)慎對(duì)待。
