污泥脫水機(jī)性能分析
行業(yè)動(dòng)態(tài)
當(dāng)今社會(huì)，環(huán)境保護(hù)成為社會(huì)各界都關(guān)注的熱點(diǎn)。通過近二十年的努力，我國在水污染的治理方面取得了長足的進(jìn)步，投資建設(shè)了一大批污水處理廠，水污染的影響大大降低了。這些污水廠每天要產(chǎn)生大量的污泥，這些污泥的含水率一般在95%～99%之間，體積較大。為了有效的減少污水廠污泥的體積，便于貯存、運(yùn)輸和污泥的后處置，這些污泥都要經(jīng)過脫水處理，其含水率必須控制在80%以下。由此可見，每個(gè)污水處理廠無論采用何種處理工藝都必須采用污泥脫水措施，通過污泥脫水設(shè)備——污泥脫水機(jī)實(shí)現(xiàn)污泥的初步“減容”化。
機(jī)械脫水方法有滾壓帶法、離心法、真空吸濾法和壓濾法，與其對應(yīng)的常見設(shè)備分別是帶式脫水機(jī)、臥式離心脫水機(jī)、板框壓濾機(jī)和折帶式真空脫水機(jī)等。由于真空過濾及板框壓濾機(jī)不能連續(xù)工作，效率低、輔助設(shè)備多、維護(hù)工作量大、運(yùn)營維護(hù)成本高，使用較少，目前國內(nèi)采用較多的是帶式脫水機(jī)和臥式離心脫水機(jī)。
1 帶式脫水機(jī)
帶式脫水機(jī)的工作原理是把壓力施加在濾布上，讓上下張緊的濾帶夾帶著污泥層在S型排列的輥壓筒通過，靠濾布的壓力和張力及剪切力使污泥脫水，并實(shí)現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)。不同生產(chǎn)廠商的帶式脫水機(jī)其結(jié)構(gòu)略有不同，但是一般分為四個(gè)工作區(qū)：分別是重力脫水區(qū)、楔形區(qū)、低壓脫水區(qū)、高壓脫水區(qū)。
帶式脫水機(jī)正常工作需要有三種必備的措施，一是加藥系統(tǒng)；二是高壓空氣系統(tǒng)；三是沖洗水系統(tǒng)，三者缺一不可。主要設(shè)備有：帶式脫水機(jī)，絮凝劑溶藥單元，螺桿進(jìn)泥泵，溶藥投加泵，高壓沖洗泵，空壓機(jī)等。
1.1 衡量脫水機(jī)工作性能的要素
在進(jìn)泥性質(zhì)相同的條件下，衡量帶式脫水機(jī)工作性能的要素有以下幾個(gè)方面：處理能力、脫水效果、濾帶系統(tǒng)、高壓空氣控制系統(tǒng)。
1.1.1 處理能力
能處理的濕污泥量和污泥固體負(fù)荷（或者叫污泥脫水負(fù)荷）都可以量化帶機(jī)的處理能力。由于帶式脫水機(jī)是靠重力和擠壓力將水從污泥中分離出來，其推動(dòng)的對象是污泥中的液相，所以濕污泥量要比污泥固體負(fù)荷指標(biāo)更直觀；二個(gè)指標(biāo)都是和帶寬有關(guān)系，濾帶越寬，處理量越大，即處理能力和帶寬呈一定的線性關(guān)系。
1.1.2 脫水效果
帶式脫水機(jī)的脫水效果首先取決于加藥量，其它影響因素還有脫水機(jī)的帶速、濾帶張力、輥軸級數(shù)等方面：
（1）帶機(jī)在重力濃縮區(qū)的脫水效率較高、脫水量也較大，污泥調(diào)質(zhì)效果越好，加藥量越多，出泥的含固率越高。所以脫水效果與加藥量成正比，也與污泥脫水的成本成正比。
（2）脫水機(jī)帶速可以依據(jù)污泥的性質(zhì)來調(diào)節(jié)，但是并不方便，也需要經(jīng)驗(yàn)，實(shí)際中往往很難依靠帶速來調(diào)節(jié)處理效果。
（3）張緊的濾帶和輥軸一起對污泥進(jìn)行擠壓，濾帶的張力受高壓系統(tǒng)控制。張力越大，脫水效果越好，但是并不成正比，濾帶損耗會(huì)加快，不經(jīng)濟(jì)。對于市政污泥，濾帶的張力有一個(gè)比較經(jīng)濟(jì)的數(shù)值。
（4）輥軸的級數(shù)越多，每一級輥軸的直徑越大，污泥走的路徑就越長，擠壓的時(shí)間就越多，效果就好，但造價(jià)和體積也隨之增大。
1.1.3 濾帶系統(tǒng)
濾帶也稱濾布，一般是用單絲聚酯纖維編制而成，濾帶是帶式脫水機(jī)磨損較快的部件之一，所以其材質(zhì)應(yīng)具有抗拉強(qiáng)度大、耐曲折、耐酸堿、耐溫度變化等特點(diǎn)。
1.1.4 高壓空氣系統(tǒng)
由于帶式脫水機(jī)的工作離不開高壓空氣和高壓水系統(tǒng)。該系統(tǒng)的連接管路和閥門都比較小，強(qiáng)度都比較低，在實(shí)際運(yùn)行中容易腐蝕結(jié)構(gòu)、密封部分容易老化松動(dòng)造成系統(tǒng)有漏氣和氣動(dòng)元件堵塞現(xiàn)象。
總之，選擇帶式脫水機(jī)首先請供貨商在確定污泥性質(zhì)的條件下詳細(xì)論述不同的加藥量及其相對應(yīng)的出泥含固率；其次是比較帶機(jī)的體積、帶寬、濾帶在設(shè)計(jì)工況下的工作張力、輥軸級數(shù)、濾布的物理學(xué)指標(biāo)及使用年限；再比較配套的高壓系統(tǒng)設(shè)備及材質(zhì)、易損件及整體設(shè)備的維修周期等指標(biāo)，才能明確不同品牌帶機(jī)的優(yōu)劣，選擇合適的帶式脫水機(jī)。
2 臥式離心脫水機(jī)
離心脫水機(jī)的結(jié)構(gòu)相對簡單，主要由轉(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)筒后，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)。污泥顆粒比重較大，因而產(chǎn)生的離心力也較大，被甩貼在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁上，形成固體層；水密度小，離心力也小，只在固體層內(nèi)側(cè)產(chǎn)生液體層。固體層的污泥在螺旋輸送器的緩慢推動(dòng)下，被輸送到轉(zhuǎn)鼓的錐端，經(jīng)轉(zhuǎn)鼓周圍的出口連續(xù)排出，液體則由堰四溢流排至轉(zhuǎn)鼓外，匯集后排出脫水機(jī)，得以實(shí)現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)。
離心機(jī)一般可以按分離因數(shù)a分類，a≥3000轉(zhuǎn)為高速離心機(jī)；3000≥a≥1500轉(zhuǎn)為中速離心機(jī)；1500≥a≥1000轉(zhuǎn)為低速離心機(jī)，其系統(tǒng)主要設(shè)備包括臥式離心機(jī)，絮凝劑溶藥單元，螺桿進(jìn)泥泵，溶藥投加泵，污泥切割系統(tǒng)，空壓機(jī)等。
我們常見的臥式離心脫水機(jī)正常工作也需要加藥系統(tǒng)，這和帶式脫水機(jī)是一樣的，此外還需要有污泥切割系統(tǒng)，其作用是避免污泥中的長纖維纏繞離心機(jī)以及纖維裹夾污泥中較大的球體后堵塞離心機(jī)排泥孔，大多數(shù)的經(jīng)驗(yàn)證明進(jìn)入離心脫水機(jī)的物體小于8毫米就不能造成任何危害了。
2.1 衡量性能的因素
在進(jìn)泥性質(zhì)相同的條件下，衡量臥式離心脫水機(jī)工作性能有二個(gè)主要方面，即處理能力及脫水效果。
2.1.1 處理能力
臥式離心機(jī)處理能力的指標(biāo)與帶機(jī)相似，但由于離心機(jī)是靠離心力將水從污泥中分離，其推動(dòng)的對象是污泥中的固相，所以離心脫水機(jī)的污泥固體負(fù)荷（即單位時(shí)間內(nèi)處理污泥干固體的數(shù)量）是衡量離心機(jī)處理能力的重要指標(biāo)。
2.1.2 脫水效果
臥式離心機(jī)的脫水效果與加藥量成正比，原理與帶機(jī)類似。在加藥量恒定的條件下，影響脫水效果的因素還有：脫水機(jī)轉(zhuǎn)鼓的直徑及長度，轉(zhuǎn)速（即分離因素）及差速等方面：
（1）轉(zhuǎn)鼓的直徑（即轉(zhuǎn)筒的直徑）：其邊緣的線速度越大，離心力越大，污泥達(dá)到的干度就越高，但是設(shè)備價(jià)格也越貴。
（2）轉(zhuǎn)鼓的長度：轉(zhuǎn)鼓的長度越長，污泥在內(nèi)的停留時(shí)間就越長，脫水效果越好，設(shè)備的尺寸也越大，制造難度越大。
（3）分離因數(shù)：離心機(jī)的分離因數(shù)越大，泥水分離效果越好，但是電耗也相對提高。
（4）速差：速差是指轉(zhuǎn)鼓和螺旋的轉(zhuǎn)速差值，好的離心機(jī)的速差精度在0.1轉(zhuǎn)/分以下，離心機(jī)可依據(jù)污泥進(jìn)料的濃度不同自動(dòng)跟蹤調(diào)整其速差，達(dá)到較優(yōu)的效果。
鑒別不同廠家離心脫水機(jī)的優(yōu)劣較為簡單，首先是污泥性質(zhì)固定的條件下其出泥含固率及對應(yīng)的加藥量，其次是轉(zhuǎn)鼓的直徑、長度、占地、速差精度；再次是離心機(jī)的電耗（即分離因數(shù)）和易損件（轉(zhuǎn)輪或螺旋外緣的使用周期）才能明確不同品牌離心機(jī)的優(yōu)劣，選擇合適的離心機(jī)。
3 帶式脫水機(jī)與離心脫水機(jī)的比較
由于離心機(jī)和帶機(jī)的工作原理、系統(tǒng)組成等方面都不相同，所以在工程運(yùn)用上有著顯著的區(qū)別，我們只有明了二者之間的區(qū)別才能選出符合條件的脫水機(jī)。
3.1 設(shè)備投資
在相同條件下，進(jìn)口的離心機(jī)的設(shè)備投資比進(jìn)口的帶機(jī)（含各種配藥設(shè)備、管路及電控設(shè)備）要高25～40%，比國產(chǎn)的帶機(jī)要高80～120%。國產(chǎn)的帶機(jī)較便宜，但使用壽命較短。
3.2 運(yùn)行費(fèi)用
3.2.1 耗藥量
藥耗主要指PAM的消耗量，是一個(gè)非常敏感的問題，眾多脫水機(jī)的生產(chǎn)廠家對自己產(chǎn)品的耗藥量都有一個(gè)有利于自己產(chǎn)品的“實(shí)測”數(shù)據(jù)。大多數(shù)廠家取得共識(shí)的是離心機(jī)適用各類污泥的濃縮和脫水，帶機(jī)也適用各類污泥，但對剩余活性污泥需投藥量大且脫水困難。從《給水排水設(shè)計(jì)手冊》（第五冊）的555頁表9-27和表9-28中對各種污泥采用帶機(jī)和離心機(jī)時(shí)PAM投加量的統(tǒng)計(jì)來看，PAM投加量的均值離心機(jī)比帶機(jī)要低10～15%左右。
3.2.2 耗電量
帶機(jī)的設(shè)備數(shù)量多，但功率都很小，其系統(tǒng)總的裝機(jī)容量也遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于相同處理量的離心機(jī)系統(tǒng)，大約低30～50%，相對應(yīng)的污泥脫水耗電也就低許多。離心機(jī)每立方米污泥脫水耗電為1.2～1.6度電/m3污泥，帶機(jī)每立方米污泥脫水耗電為0.6～0.9度電/m3污泥。
3.2.3 耗水量
離心機(jī)可以全天24h連續(xù)運(yùn)行，運(yùn)行中不需清洗水；帶機(jī)運(yùn)行過程中需不斷用高壓水沖洗濾布，沖洗水量和濾帶面積成正比，用水量較大。帶機(jī)沖洗雖然可以使用二沉池出水，但從二沉池引水的管道及閥門的一次性投資相對較高，計(jì)算成本時(shí)必須考慮，而且使用二沉池出水增加了沖洗系統(tǒng)的沖洗棒或噴嘴堵塞的頻率，得不償失。如果使用自來水，運(yùn)行費(fèi)用會(huì)增加不少。
綜合上述三方面來看，離心機(jī)的運(yùn)行成本與帶機(jī)大約相當(dāng)。
3.3 設(shè)備占地及環(huán)境影響
離心機(jī)系統(tǒng)比帶機(jī)系統(tǒng)占地小15～20%，臺(tái)數(shù)越多節(jié)約的土建費(fèi)用越多；離心機(jī)系統(tǒng)安裝調(diào)試簡單，整機(jī)全密封操作，車間環(huán)境好；帶機(jī)系統(tǒng)占地面積大，密封性差，工作環(huán)境差，還有可能造成泥漿四溢。所以在占地和環(huán)境這兩方面離心機(jī)具有絕對優(yōu)勢。
3.4 設(shè)備維護(hù)
離心機(jī)的轉(zhuǎn)鼓和螺旋葉片在工作中會(huì)磨損，順流式的離心機(jī)磨損小一些，逆流式的磨損大一些。轉(zhuǎn)鼓和螺旋葉片的使用年限大約在5年到8年之間，更換費(fèi)用為脫水機(jī)單機(jī)價(jià)格的2%左右。帶機(jī)的濾帶需要常更換，國產(chǎn)濾帶一般能連續(xù)工作2000h，一年基本上要更換3次濾帶，而且4年左右需要更換氣缸密封件和噴嘴等部件。帶機(jī)的年維護(hù)費(fèi)用要略高于離心機(jī)。
3.5 操作管理
離心機(jī)在脫水過程中當(dāng)進(jìn)料濃度變化時(shí)，轉(zhuǎn)鼓和螺旋的速差和扭矩會(huì)自動(dòng)跟蹤調(diào)整，可不設(shè)專人操作，而且該系統(tǒng)設(shè)備數(shù)量少，所以離心機(jī)系統(tǒng)管理簡單。
帶機(jī)系統(tǒng)受污泥負(fù)荷波動(dòng)的影響小，如要求在進(jìn)料濃度變化時(shí)調(diào)節(jié)帶速、帶的張緊度、加藥量、沖洗水壓力等參數(shù)則對操作人員的要求會(huì)比較高，增加了管理的難度；而且?guī)C(jī)系統(tǒng)的設(shè)備數(shù)量眾多（臺(tái)數(shù)越多越是如此），給管理造成不便，再加上濾帶需要松弛保養(yǎng)及更換，管路系統(tǒng)需要定期更換和維護(hù)也給管理增加了工作量。
所以，離心機(jī)系統(tǒng)比帶機(jī)系統(tǒng)操作管理容易，減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。
總之，在脫水污泥的含水率達(dá)到80%的條件下，離心機(jī)屬于污泥脫水行業(yè)，尤其是市政行業(yè)的高端產(chǎn)品，帶機(jī)則是大眾化的產(chǎn)品，二者各有千秋。帶機(jī)主要是其價(jià)格優(yōu)勢，離心機(jī)則在占地、環(huán)境、操作管理上有特點(diǎn)。
4 污泥脫水機(jī)的發(fā)展趨勢
目前，我國已經(jīng)建設(shè)了大量的城市污水管網(wǎng)及處理廠，未經(jīng)污泥厭氧消化的污泥經(jīng)過脫水（污泥預(yù)處理）以后一般是運(yùn)至某一地區(qū)堆放，即便經(jīng)過厭氧消化的污泥也具有危害性，這會(huì)造成二次污染，甚至引發(fā)更嚴(yán)重的問題。政府相關(guān)部門已經(jīng)逐步加強(qiáng)了污泥的管理，如投資新建一些污泥填埋場、污泥干化廠和污泥焚燒廠，以徹底解決污泥的問題。
現(xiàn)在我國規(guī)定污泥出污水廠的含水率在80%以下就可以。如果國家提高這一要求，將大大減低污泥處置的成本，并節(jié)約相當(dāng)?shù)倪\(yùn)輸費(fèi)用。只要將進(jìn)入污泥焚燒或者干化廠的污泥含水率從80%提高到75%，將降低15～20%左右的建設(shè)規(guī)模，每噸濕泥將節(jié)約4萬大卡以上的熱能，經(jīng)濟(jì)效益驚人。
從我國的發(fā)展趨勢來看，經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的地區(qū)，如“珠三角”、“長三角”、“環(huán)渤海經(jīng)濟(jì)圈”等區(qū)域，同樣也是污水處理比較發(fā)達(dá)的地區(qū)，污泥后續(xù)處理問題將越來越重要，這為離心脫水機(jī)提供了廣闊的市場。
