過去,國(guó)內(nèi)城市污水處理廠的污泥(濃縮)脫水,絕大部分都采用帶式壓濾機(jī)(以下簡(jiǎn)稱帶機(jī)),離心機(jī)因其噪音大、能耗高、處理能力低而很少采用,然而,近幾年來(lái),臥螺式離心機(jī)(以下簡(jiǎn)稱離心機(jī))的應(yīng)用大有超過帶式壓濾機(jī)之勢(shì)。
在國(guó)外,臥螺離心(濃縮)脫水機(jī)的應(yīng)用很普遍,而在國(guó)內(nèi),臥螺式離心機(jī)的推廣主要得益于離心機(jī)廠家成功的市場(chǎng)營(yíng)銷。國(guó)外采用離心機(jī)的主要原因是其脫水后含固率高,可達(dá)30%以上,而國(guó)內(nèi)由于污泥處置費(fèi)用不高,對(duì)含固率要求也不高,一般只要求超過20%,這樣國(guó)外供給國(guó)內(nèi)的離心機(jī)的材質(zhì)和加工精度降低一個(gè)檔次仍能滿足要求。由于國(guó)內(nèi)部分設(shè)計(jì)人員對(duì)采用離心機(jī)的認(rèn)識(shí)模糊,選用離心機(jī)而對(duì)其處理后含固率仍與帶機(jī)要求相同,這樣離心機(jī)就失去了其競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。國(guó)內(nèi)許多設(shè)計(jì)院或用戶常常忽視了這一點(diǎn)。本文根據(jù)帶機(jī)和離心機(jī)的使用調(diào)查情況,結(jié)合設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn),就污泥濃縮脫水設(shè)備的選型問題作以下探討。
1 帶機(jī)與離心機(jī)的理論比較
由于帶機(jī)為污水處理廠污泥脫水的主流,因此離心機(jī)的優(yōu)點(diǎn)主要建立在與帶機(jī)的比較上,離心機(jī)廠商認(rèn)為,離心機(jī)對(duì)帶機(jī)來(lái)說,具有如下優(yōu)點(diǎn):
(1)臥螺離心機(jī)利用離心沉降原理,使固液分離,由于沒有濾網(wǎng),不會(huì)引起堵塞,而帶機(jī)利用濾帶使固液分離,為防止濾帶堵塞,需高壓水不斷沖刷。
(2)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(duì)剩余活性污泥需投藥量大且脫水困難。
(3)離心機(jī)在脫水過程中當(dāng)進(jìn)料濃度變化時(shí),轉(zhuǎn)鼓和螺旋的轉(zhuǎn)差和扭矩會(huì)自動(dòng)跟蹤調(diào)整,所以可不設(shè)專人操作,而帶濾機(jī)在脫水過程中當(dāng)進(jìn)料濃度變化時(shí),帶速、帶的張緊度、加藥量、沖洗水壓力均需調(diào)整,操作要求較高。
(4)在離心機(jī)內(nèi),細(xì)小的污泥也能與水分離,所以絮凝劑的投加量較少,一般混合污泥脫水時(shí)的加藥量為:1.2kg/t[干泥],污泥回收率為95%以上,脫水后泥餅的含水率為65%~75%左右,而帶濾機(jī)由于濾帶不能織得太密,為防止細(xì)小的污泥漏網(wǎng),需投加較多的絮凝劑以使污泥形成較大絮團(tuán),一般混合污泥脫水時(shí)的加藥量大于3kg/t[干泥],污泥回收率為90%左右,脫水后泥餅含水率80%左右。
(5)離心機(jī)每立方米污泥脫水耗電為1.2kW/m3,運(yùn)行時(shí)噪音為76~80db,全天24h連續(xù)運(yùn)行,除停機(jī)外,運(yùn)行中不需清洗水;而帶機(jī)每立方米污泥脫水耗電為0.8kW/m3,運(yùn)行時(shí)噪音為70~75db,濾布需松弛保養(yǎng),一般每天只安排二班操作,運(yùn)行過程中需不斷用高壓水沖洗濾布。
(6)離心機(jī)占用空間小,安裝調(diào)試簡(jiǎn)單,配套設(shè)備僅有加藥和進(jìn)出料輸送機(jī),整機(jī)全密封操作,車間環(huán)境好;而帶機(jī)占地面積大,配套設(shè)備除加藥和進(jìn)出料輸送機(jī)外,還需沖洗泵,空壓機(jī),污泥調(diào)理器等等,整機(jī)密封性差,高壓清洗水霧和臭味污染環(huán)境,如管理不好,會(huì)造成泥漿四溢。
(7)離心機(jī)易損件為軸承和密封件,卸料螺旋的維修周期一般在3a以上;而帶機(jī)易損件除軸承、密封件外,濾帶也需更換,價(jià)格昂貴。
(8)運(yùn)行費(fèi)用的計(jì)算。離心機(jī)廠商在進(jìn)行離心脫水與帶式壓濾脫水運(yùn)行費(fèi)用比較時(shí),采用如下算法:
假設(shè):
帶機(jī)投藥量4kg/t[干泥]計(jì),單機(jī)處理電耗以0.8kW/m3泥漿計(jì),沖洗水:污泥漿為1:1;離心機(jī)投藥量以3kg/t[干泥]計(jì),單機(jī)處理電耗以1.2kW/m3泥漿計(jì),沖洗水以0計(jì),電費(fèi)0.5元/kW,水費(fèi)0.5元/m3,藥費(fèi)80元/kg。
以8×104t/d的污水處理廠為例,干污泥量為10t/d,進(jìn)泥含固量為3%(濃縮后污泥),泥漿量為333m3/d,脫水后污泥含固率>20%,計(jì)算得:
帶式壓濾機(jī):藥費(fèi)為3200元/d;電費(fèi)為133.2元/d;水費(fèi)為166.6元/d。則帶機(jī)的日運(yùn)行費(fèi)用為∑=3200+133.2+166.6=3499.8元/d。
臥螺離心機(jī):藥費(fèi)為2400元/d;電費(fèi)為199.8元/d;水費(fèi)為0元/d;則離心機(jī)的日運(yùn)行費(fèi)用為∑=2599.8元/d。
運(yùn)行費(fèi)差額:900元/d,1a以360d計(jì),△=900元/d×360d=324000元人民幣。即1a運(yùn)行費(fèi)帶機(jī)比離心機(jī)多32.4萬(wàn)元人民幣。
因此,離心機(jī)廠商根據(jù)上述分析,得出如下結(jié)論:污泥脫水從原理上分析,采用離心機(jī)比帶機(jī)更合適;離心機(jī)由于分離效率高,對(duì)污泥的絮凝要求比帶機(jī)低,所以藥耗低,運(yùn)行費(fèi)用低,回收率和脫水效果好,建議采用臥螺離心機(jī)。
2 對(duì)帶機(jī)與離心機(jī)實(shí)際使用情況分析
2.1 適用介質(zhì)問題
離心機(jī)并不適用于各類污泥。經(jīng)調(diào)查,離心機(jī)不適用含粉煤灰等無(wú)機(jī)成分較多的污泥,因?yàn)榉勖夯医?jīng)過離心分離,附著在離心機(jī)內(nèi)壁較難去除,離心機(jī)刮泥刀遇到很大阻力,從而導(dǎo)致泥進(jìn)去后就出不來(lái)。我國(guó)北方某城市污水處理廠就出現(xiàn)這種情況,離心機(jī)沒法正常運(yùn)行,不得不改成帶機(jī),造成很大損失。
2.2 進(jìn)料的控制問題
前述第(3)條:離心機(jī)可根據(jù)進(jìn)料濃度變化自動(dòng)調(diào)整轉(zhuǎn)差和扭矩,帶機(jī)要手動(dòng)調(diào)整,事實(shí)上是因?yàn)檫M(jìn)料濃度的變化對(duì)離心機(jī)影響較大,而對(duì)帶機(jī)的影響較小。
2.3 固體回收率及加藥量的問題
前述第(4)條:離心機(jī)的固體回收率確實(shí)比帶機(jī)高,但這并不是說帶機(jī)固體回收率低就不能用,事實(shí)上濾波還得回流到前面,與污水廠進(jìn)水一道重新進(jìn)行處理。
藥劑投加量,是有爭(zhēng)議的,帶機(jī)廠商也會(huì)說,他們的帶機(jī)藥劑投加量也少。某15×104t/d的城市污水處理廠,采用的是臥螺離心機(jī)脫水,投產(chǎn)后每噸干污泥的實(shí)測(cè)耗藥(PAM)量為1.7~2.0kg,是比較低的。資料顯示,上海某污水廠也作過帶機(jī)脫水耗藥量試驗(yàn),城市污水每噸干污泥的藥劑也在2.0kg左右。由于各廠污泥性質(zhì)有所不同,很難說帶機(jī)藥耗就比離心機(jī)高多少。
2.4 電耗問題
電耗的差異并不是離心機(jī)廠商宣稱的那樣,實(shí)際上離心機(jī)電耗要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于帶機(jī)。
離心機(jī)的噪音,很刺耳,而帶機(jī)的噪音不在機(jī)器本身,主要是沖洗水的聲音,聲音感覺比離心機(jī)要好得多;運(yùn)行時(shí)間理論上帶機(jī)也能24h運(yùn)行,當(dāng)然帶機(jī)連續(xù)運(yùn)行沒有離心機(jī)可靠。
2.5 機(jī)器的壽命問題
前述第(7)條:質(zhì)量好的帶機(jī)其軸承壽命都超過20a,與主機(jī)壽命差不多,濾帶確實(shí)需要常更換,濾帶一般能連續(xù)進(jìn)行2000h操作,如果間斷運(yùn)行,保養(yǎng)良好也是2~3a更換一次,不管是國(guó)產(chǎn)還是進(jìn)口帶機(jī),濾帶一般都可用國(guó)產(chǎn)濾帶代替,因此更換濾帶成本并不高,而臥螺離心機(jī)目前國(guó)產(chǎn)設(shè)備較進(jìn)口設(shè)備差距較大,如果更換螺旋,必須是國(guó)外原產(chǎn)的,因此這將會(huì)帶來(lái)很多麻煩,更換成本很高。
2.6 運(yùn)行費(fèi)用的計(jì)算
在離心機(jī)廠商計(jì)算離心脫水與帶式壓濾脫水運(yùn)行費(fèi)用比較時(shí),所采用計(jì)算方法存在很多問題,運(yùn)行成本主要包括:藥劑費(fèi)、電費(fèi)和水費(fèi)??梢允紫葘⑵渌M(fèi)排除掉,因?yàn)楝F(xiàn)在帶機(jī)濾布沖洗全采用二沉池出水,是不用花錢的。其次,藥劑耗量到底帶機(jī)比離心機(jī)多多少很難說清,是有爭(zhēng)議的。以某8×104t/d污水處理廠為例,對(duì)污泥處理的實(shí)際運(yùn)行費(fèi)用進(jìn)行了計(jì)算,結(jié)果如下:
干污泥量:10t/d,含固量:0.8%(未濃縮污泥)。假設(shè)電費(fèi)0.5元/kW,藥費(fèi)60元/kg。
臥螺離心機(jī)與帶機(jī)電耗比較見下表:
比較項(xiàng)目 | 臥螺離心機(jī) | 帶式壓濾機(jī) |
運(yùn)行時(shí)間/h | 24 | 16 |
處理能力(濕泥)/m3/h | 10/(0.8%)/24=52 | 10/(0.8%)/16=78 |
實(shí)際處理能力/m3/h | 55~65 | 80~100 |
濃縮機(jī)功率/kW | 45 | 1.5 |
濃縮機(jī)液壓裝置功率/kW | 7.5 | 與脫水機(jī)合用 |
脫水機(jī)功率/kW | 22 | 2.2 |
脫水機(jī)液壓裝置功率/kW | 7.5 | 1.5 |
污泥切割機(jī)功率/kW | 7.5 | 無(wú) |
濃縮提升至脫水/kW | 5.5 | 無(wú) |
沖洗水泵/kW | 無(wú) | 7.5 |
總裝機(jī)功率/kW | 95 | 10.5 |
需要功率/kW | 95×85%=80.75 | 10.5×85%=8.9 |
每天耗電/kW | 80.75×24=1938 | 8.9×16=143 |
從上表可知,離心機(jī)與帶機(jī)每天電費(fèi)差額為(1938-143)kWh×0.5元/kWh=897.5元人民幣。
藥費(fèi)如果真按離心機(jī)廠家所說,帶機(jī)比離心機(jī)多1kg/t[干泥],就目前市場(chǎng)PAM價(jià)格應(yīng)當(dāng)是60元/kg,則帶機(jī)比離心機(jī)每天多消耗藥劑量為:10t/d×1kg/t=10kg/d,每天多用藥劑費(fèi)為10×60=600元,即每天帶機(jī)比離心機(jī)多用藥劑費(fèi)為600元人民幣。
假如帶機(jī)比離心機(jī)耗藥量大的話,總體來(lái)說帶機(jī)還是比離心機(jī)每天節(jié)省897.5-600=297.5元,每年節(jié)省約10萬(wàn)元人民幣。事實(shí)上,離心機(jī)的電耗是確定無(wú)疑的,而帶機(jī)的藥耗是有爭(zhēng)議的,如果帶機(jī)與離心機(jī)耗藥量相同的話,那么離心機(jī)每天比帶機(jī)運(yùn)行費(fèi)用要高897.5元,即每年離心機(jī)比帶機(jī)多花費(fèi)約33萬(wàn)元人民幣。
2.7 投資問題
從投資上看,上述帶式一體機(jī)若為進(jìn)口 次產(chǎn)品,全套約20萬(wàn)美元,國(guó)產(chǎn)則更低,而上述一套離心濃縮脫水機(jī)約30萬(wàn)美元,由于產(chǎn)品檔次差異或其他具體原因,價(jià)格會(huì)有所出入,但是一般來(lái)講,相同檔次的產(chǎn)品,離心機(jī)價(jià)格要比帶濾機(jī)高,然而,由于離心機(jī)占地少,污泥濃縮脫水間土建費(fèi)用可節(jié)省一些,兩者基本相互抵消,也就是說帶機(jī)與離心機(jī)投資費(fèi)用相差不多。
3 結(jié)語(yǔ)
從以上分析,可以得出如下結(jié)論:離心機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是出泥干、全密閉運(yùn)行環(huán)境好。不需沖洗水,帶機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是節(jié)省電耗、噪音小。因此污泥(濃縮)脫水是采用離心機(jī)還是帶機(jī),一定要具體問題具體分析,切不可盲目跟風(fēng)。