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凈水廠產(chǎn)生的排泥水主要包括沉淀池排泥水和濾池反沖洗廢水，這些排泥水所產(chǎn)生的污泥主要為無(wú)機(jī)泥砂，由于其懸浮物含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò) 的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，如果不加處理就直接排放到下水道或河道，不僅污染了環(huán)境，也可能造成下水道堵塞、河道淤積。因此，對(duì)凈水廠排泥水的處理回收則顯得十分必要。

國(guó)外特別是歐美發(fā)達(dá) 早就對(duì)凈水廠排泥水處理進(jìn)行了立法，并制定了嚴(yán)格的污泥處理措施。而我國(guó)起步相對(duì)較晚，但隨著近年來(lái)，對(duì)環(huán)境保護(hù)的日益重視，特別是新建的大、中型水廠的設(shè)計(jì)，對(duì)排泥水的處理成為必不可少的內(nèi)容。

凈水廠的排泥水處理主要是通過(guò)濃縮、脫水，使其上清液排放水質(zhì)根據(jù)排放水體的要求，達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002）、《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838-2002）、《污水排入城鎮(zhèn)下水道水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》（CJ343-2010）的有關(guān)規(guī)定；脫水后的污泥一般要求含固率達(dá)到35%以上，再外運(yùn)作為建材或衛(wèi)生填埋。

污泥脫水的效果，與污泥的性質(zhì)，脫水機(jī)的選擇，加藥量的大小直接有關(guān)。在排泥水處理流程中，污泥脫水機(jī)械是凈水廠排泥水處理的關(guān)鍵設(shè)備，其選擇應(yīng)根據(jù)污泥排泥水的沉降性能、污泥粒徑的分布、無(wú)機(jī)物的含量，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，綜合考慮藥耗、電耗、運(yùn)行管理、環(huán)境和經(jīng)濟(jì)等因素。

1 常用的污泥脫水機(jī)械在國(guó)內(nèi)外的使用情況

目前，國(guó)內(nèi)外大、中型自來(lái)水廠采用得較多的污泥脫水機(jī)械主要包括：板框壓濾機(jī)、帶式壓濾機(jī)和離心脫水機(jī)。

從歐洲的使用情況來(lái)看，70%以上的凈水廠排泥水都進(jìn)行了處理，其脫水機(jī)械使用較多的是離心脫水機(jī)，其次是板框壓濾機(jī)和帶式壓濾機(jī)。從日本的使用情況來(lái)看，以自然干化和壓力過(guò)濾脫水較為普遍。

從國(guó)內(nèi)的使用情況來(lái)看，板框壓濾機(jī)的使用較多，其次是離心脫水機(jī)和帶式壓濾機(jī)。盡管排泥水處理在國(guó)內(nèi)處于起步階段，但根據(jù)報(bào)導(dǎo)，目前有數(shù)十家大中型自來(lái)水廠均設(shè)置了排泥水處理設(shè)施。比較有代表性的如：北京水源九廠、南京濱江水廠、深圳梅林水廠、長(zhǎng)沙第八水廠采用的是板框壓濾機(jī)；石家莊第八水廠、南京開發(fā)區(qū)水廠采用的是帶式壓濾機(jī)；上海閔行水廠、廣州西州水廠、大連沙河口水廠采用的是離心脫水機(jī)。從排泥水處理的運(yùn)行情況來(lái)看，這些水廠的運(yùn)行都比較正常，對(duì)我國(guó)凈水廠排泥水的處理起到一定的示范作用。

離心脫水機(jī)的種類很多，主要包括臥式螺旋離心脫水機(jī)、篩網(wǎng)式離心脫水機(jī)、殼式離心脫水機(jī)、雙錐體離心脫水機(jī)、盤式離心脫水機(jī)等，目前采用得較多的是臥式螺旋離心脫水機(jī)。臥式螺旋離心脫水機(jī)作為凈水廠排泥水處理的主要機(jī)械，避免了傳統(tǒng)污泥脫水工藝采用板框壓濾機(jī)和帶式壓濾機(jī)的不足，特別是在運(yùn)行管理、環(huán)境和占地上具有明顯的優(yōu)勢(shì)。

2 離心脫水機(jī)的構(gòu)造及工作原理

臥式螺旋離心脫水機(jī)主要由離心機(jī)主機(jī)、多級(jí)行星齒輪機(jī)械差速器或液壓差速器、泥水分離閥和控制柜等組成。其中離心機(jī)主機(jī)主要包括轉(zhuǎn)鼓、螺旋、機(jī)罩、進(jìn)料管、可調(diào)溢流堰板、機(jī)座、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)等組成。離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓一般采用雙相不銹鋼離心澆鑄，再經(jīng)精密車削加工而成，轉(zhuǎn)鼓的長(zhǎng)徑比一般要求≥4.0，以提供足夠長(zhǎng)度的沉降區(qū)，達(dá)到節(jié)省絮凝劑的目的。

轉(zhuǎn)鼓的固相排出口配有可更換的碳化鎢襯套，在轉(zhuǎn)鼓的大端裝配有可更換的可調(diào)溢流堰板，以調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)鼓內(nèi)的液層深度，保證分離效果。螺旋與轉(zhuǎn)鼓同軸安裝，螺旋一般采用AISI316不銹鋼制成，螺旋葉片邊緣和推料部位表面采用可更換碳化鎢噴涂作為耐磨保護(hù)。轉(zhuǎn)筒由主電動(dòng)機(jī)通過(guò)主變頻系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)，啟動(dòng)平緩，無(wú)級(jí)可調(diào)，螺旋輸料器采用多級(jí)行星齒輪機(jī)械差速器或進(jìn)口液壓差速器，差速無(wú)級(jí)可調(diào)，當(dāng)進(jìn)料含固率變化時(shí)，推料負(fù)載自動(dòng)反饋調(diào)節(jié)、推料功率自動(dòng)補(bǔ)償，轉(zhuǎn)差可自動(dòng)增減并保持排出固渣的恒干度。若采用液壓差速器，還需配置單獨(dú)的液壓站。

凈水廠的排泥水經(jīng)過(guò)重力或機(jī)械濃縮后，由污泥泵送入高速旋轉(zhuǎn)（3000r/min以上）的離心機(jī)轉(zhuǎn)筒內(nèi)，在高分子絮凝劑的作用下，污泥形成體積較大、比重較重的絮凝體。在筒體的高速旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，進(jìn)泥中比重較大的污泥被甩至轉(zhuǎn)筒四周，并聚集到轉(zhuǎn)筒的內(nèi)壁上進(jìn)行沉降；而比重小的液體則匯集到轉(zhuǎn)筒內(nèi)側(cè)。在高速旋轉(zhuǎn)的離心機(jī)內(nèi)部，轉(zhuǎn)筒和螺旋輸送器之間有5～20r/min的轉(zhuǎn)速差，聚集在轉(zhuǎn)筒內(nèi)壁的污泥顆粒由于筒體和螺旋的速差被螺旋推出，在轉(zhuǎn)筒錐形末端壓實(shí)由卸料口排出，而比重小的分離水從轉(zhuǎn)筒圓柱端溢流口排出，從而達(dá)到固液分離的目的。

影響離心脫水機(jī)處理效果的因素較多，歸納起來(lái)有以下兩點(diǎn)：

（1）與離心脫水機(jī)結(jié)構(gòu)本身無(wú)關(guān)的工藝因素，主要包括：污泥的性質(zhì)、污泥的流量、進(jìn)泥含固率、絮凝劑的種類和投加量等。對(duì)于城市凈水廠的排泥水，其污泥主要以無(wú)機(jī)泥沙為主，沉降性能較好，利于離心脫水機(jī)的脫水。進(jìn)入離心脫水機(jī)的污泥含固率一般要求在3%以上，當(dāng)污泥泥餅含固率不能滿足設(shè)計(jì)要求時(shí)，也可以減少其進(jìn)泥流量進(jìn)行調(diào)節(jié)。有資料顯示，只要污泥的進(jìn)泥含固率穩(wěn)定在3%～6.5%之間，可保證較高的污泥回收率（≥98%以上）和泥餅含固率（≥35%）；當(dāng)采用陽(yáng)離子PAM藥劑時(shí)，分離效果較好，且出水色度較低；當(dāng)采用陰離子PAM藥劑時(shí)，其上清液出水色度較高。

（2）與離心脫水機(jī)有關(guān)的因素，主要包括：轉(zhuǎn)鼓的長(zhǎng)徑比、分離因素、運(yùn)行速度、泥餅推送扭矩、螺旋差速、可調(diào)溢流堰板等。為保證良好的分離效果，離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓的長(zhǎng)徑比一般要求≥4.0，分離因數(shù)一般要求≥3000G，轉(zhuǎn)筒運(yùn)行速度一般要求≥3000轉(zhuǎn)/分（變頻啟動(dòng)），泥餅推送扭矩一般要求≥12000Nm；螺旋差速在0.1～20轉(zhuǎn)/分（差速可調(diào)）。其中除轉(zhuǎn)筒的運(yùn)行速度、螺旋差速和溢流堰板可調(diào)外，其余參數(shù)均在設(shè)備制造完成后就不可改變了。因此，要改變離心脫水機(jī)的分離效果，只有改變轉(zhuǎn)筒的運(yùn)行速度、螺旋差速和溢流堰板的高度。一般來(lái)講，提高轉(zhuǎn)筒的運(yùn)行速度，可以提高離心脫水劑的分離因素，有利于固、液分離，但過(guò)大的運(yùn)行速度則會(huì)帶來(lái)更大的磨損和噪音，而且隨著轉(zhuǎn)速的增加，對(duì)污泥絮體的剪切力增加，大的絮體容易被破壞，則又降低了污泥的分離效果。螺旋差速越大，污泥在離心脫水機(jī)內(nèi)的停留時(shí)間越短，泥餅的含固率就越低，上清液的含固率就越高；反之，螺旋差速越小，污泥在離心脫水機(jī)內(nèi)的停留時(shí)間越長(zhǎng)，泥餅的含固率就越高，上清液的含固率就越低。而提高溢流堰板的高度可以使污泥的停留時(shí)間加長(zhǎng)，從而可以保證上清液的清澈度（較高的固體回收率）和泥餅較高的含固率的平衡。

總之，離心脫水機(jī)高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力，是普通重力的3000倍以上，且運(yùn)行速度可調(diào)，脫水效果良好，在國(guó)內(nèi)外得到了普遍的采用。目前主流的離心脫水機(jī)均采用了大長(zhǎng)徑比、高轉(zhuǎn)速的離心設(shè)計(jì)，而且設(shè)計(jì)了變頻調(diào)速、液壓或機(jī)械差速等多種形式對(duì)轉(zhuǎn)筒的速度、轉(zhuǎn)筒與螺旋的速差進(jìn)行調(diào)控，針對(duì)不同性質(zhì)的污泥，可做到自動(dòng)化調(diào)節(jié)控制，管理維護(hù)方便。整個(gè)脫水系統(tǒng)的進(jìn)料、出泥、螺旋輸送、絮凝劑的投加以及系統(tǒng)運(yùn)行均采用PLC全自動(dòng)控制，使離心脫水機(jī)和與其配套的進(jìn)料泵、螺旋輸送、干泥泵、絮凝劑制備和投加裝置合為一體，成為全自動(dòng)化的成套處理系統(tǒng)。

3 常用脫水機(jī)械比較及離心脫水機(jī)的優(yōu)勢(shì)

在凈水廠排泥水處理工藝常用的脫水機(jī)械設(shè)備有三類，分別為板框壓濾機(jī)、帶式壓濾機(jī)和離心脫水機(jī)，下表為這三類脫水機(jī)械在凈水廠排泥水處理的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較表：

與板框壓濾機(jī)和帶式壓濾機(jī)相比，離心機(jī)在處理效果、系統(tǒng)配置、占地面積和工程投資、環(huán)境、運(yùn)行管理和運(yùn)行費(fèi)用等多方面具有明顯優(yōu)勢(shì)。下面分述如下：

（1）從處理效果上看，對(duì)于凈水廠排泥水，進(jìn)水含固率約2.5%～4.5%，其出泥含固率可達(dá)到30%以上，PAM的投加量約為3kg/TDS，在同樣的藥耗情況下，比帶式壓濾機(jī)的處理后泥餅含固率高5%～10%，與板框壓濾機(jī)處理后泥餅含固率大致相當(dāng)。

（2）從系統(tǒng)配置來(lái)看，離心脫水機(jī)的配置簡(jiǎn)單，對(duì)于采用液壓差速系統(tǒng)的離心脫水機(jī)，僅需再增加一套液壓站。由于離心脫水機(jī)對(duì)反沖洗的水壓要求不高，只要0.2～0.3MPa的壓力，且沖洗僅在停機(jī)后使用，為間歇沖洗，用水量較小，故沖洗用水可以直接采用自來(lái)水進(jìn)行沖洗，無(wú)需設(shè)置加壓泵。而帶式壓濾機(jī)需要糾偏，且濾帶沖洗水水壓要求在0.6MPa以上，并需連續(xù)沖洗，因此還需增加空壓機(jī)系統(tǒng)、反沖洗泵等，系統(tǒng)較為復(fù)雜。板框壓濾機(jī)的配套設(shè)備主要包括壓縮空氣系統(tǒng)、高壓沖洗水系統(tǒng)等，其投料泵的壓力也在0.6MPa左右，系統(tǒng)龐大且復(fù)雜。

（3）從占地面積及工程總投資來(lái)看，離心機(jī)占地面積較小，土建投資較低，但設(shè)備投資較大。帶式壓濾機(jī)和板框壓濾機(jī)土建投資高，但設(shè)備投資低，綜合設(shè)備投資和土建投資，二者可以基本持平。

（4）從環(huán)境指標(biāo)來(lái)看，主要反映在噪聲和臭氣方面。離心脫水機(jī)采用全封閉結(jié)構(gòu)，可以避免臭氣的外溢，衛(wèi)生條件好，但噪音較大，考慮到離心脫水機(jī)自動(dòng)化程度較高，可以做到無(wú)人值守，可極大限度地避免臭氣污染和噪聲污染的問(wèn)題。而帶式壓濾機(jī)和板框壓濾機(jī)均為敞開式結(jié)構(gòu)，衛(wèi)生條件較差，若要采用封閉式結(jié)構(gòu)，則需大量增加通風(fēng)設(shè)備，其電耗也會(huì)相應(yīng)增加。因此，離心脫水機(jī)與帶式壓濾機(jī)和板框壓濾機(jī)相比，具有明顯的優(yōu)勢(shì)。

（5）從運(yùn)行管理來(lái)看，離心脫水機(jī)可以全自動(dòng)運(yùn)行，無(wú)需人工操作，維護(hù)方便，故障較少，運(yùn)行可靠性好。而帶式壓濾機(jī)易損件較多，濾布易損壞，更換較困難，脫泥無(wú)需人工操作。板框壓濾機(jī)易損件較少，但附屬設(shè)備太多，運(yùn)行時(shí)需人工輔助。因此，離心脫水機(jī)優(yōu)勢(shì)明顯。

（6）從運(yùn)行費(fèi)用來(lái)看，主要考慮運(yùn)行電費(fèi)、水耗、藥耗、易損件等四個(gè)方面。

在運(yùn)行電費(fèi)方面，由于離心機(jī)屬于高速運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)械，因此全系統(tǒng)（含附屬設(shè)備）裝機(jī)功率和運(yùn)行功率要明顯高于板框壓濾機(jī)和帶式壓濾機(jī)。從運(yùn)行電費(fèi)來(lái)看，離心脫水機(jī)相對(duì)較差。

在水耗方面，板框壓濾機(jī)和帶式壓濾機(jī)由于采用濾布，容易堵塞，沖洗水消耗量較大，在一般的凈水廠，通常使用濾后水進(jìn)行沖洗，對(duì)水資源是一種浪費(fèi)。而離心機(jī)的主要特點(diǎn)是能24小時(shí)連續(xù)生產(chǎn)，在運(yùn)行期間完全不需要進(jìn)行沖洗，只需要在停機(jī)后沖洗，這樣既簡(jiǎn)化操作程序，又不浪費(fèi)水資源。因此，使用離心脫水機(jī)比使用帶式壓濾機(jī)和板框壓濾機(jī)顯得更有優(yōu)勢(shì)。

在藥耗方面，離心脫水機(jī)需要的高分子絮凝劑PAM投藥量較少，大致與板框壓濾機(jī)相同，比帶式壓濾機(jī)少。因此，在藥耗方面，離心脫水機(jī)的藥耗較省。

在易損件方面，由于板框壓濾機(jī)和帶式壓濾機(jī)結(jié)構(gòu)自身的特點(diǎn)，濾帶壽命較短，按經(jīng)驗(yàn)每3～6個(gè)月就要更換一次。而離心脫水機(jī)一般可以做到3年無(wú)大修。故離心機(jī)的日常維護(hù)費(fèi)用較低。

通過(guò)以上四個(gè)方面的分析，在脫水系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用上，使用離心脫水機(jī)要比板框壓濾機(jī)和帶式壓濾機(jī)具有更明顯的優(yōu)勢(shì)。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著離心脫水技術(shù)的成熟，離心脫水機(jī)具有分離效果好，操作管理方便，日常運(yùn)行費(fèi)用省，占地面積小等諸多優(yōu)點(diǎn)，克服了常規(guī)帶式壓濾機(jī)和板框壓濾機(jī)的缺點(diǎn)，如：污泥脫水機(jī)械敞開運(yùn)行，現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境惡劣，臭味大，沖洗水消耗量大，絮凝劑用量大，濾帶壽命短，日常運(yùn)行成本高，設(shè)備體積龐大、占地大、土建投資大等缺點(diǎn)，值得進(jìn)一步推廣使用。

近年來(lái)，許多新建的大、中型自來(lái)水廠的泥處理系統(tǒng)中，均選用了離心脫水機(jī)作為脫水設(shè)備。如：上海羅涇水廠（近期10萬(wàn)m3/d，總規(guī)模20萬(wàn)m3/d），采用長(zhǎng)江水作為水源；四川南部杜家灣制水工程（近期6萬(wàn)m3/d，總規(guī)模20萬(wàn)m3/d），采用嘉陵江水作為水源。相信隨著離心脫水機(jī)應(yīng)用的逐漸普及，以及在凈水廠排泥水處理中的使用和維護(hù)經(jīng)驗(yàn)的日益豐富和完善，其必將成為今后大、中型凈水廠排泥水機(jī)械脫水的主流機(jī)型。