低溫干化聯(lián)合疊螺脫水技術(shù)在處理機(jī)械加工含油污泥中的應(yīng)用
行業(yè)動(dòng)態(tài)
1 項(xiàng)目概況
某軸承生產(chǎn)企業(yè)在產(chǎn)品機(jī)械加工過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生熱處理廢水、廢乳化液、液拋廢水等含油廢水，含油廢水經(jīng)隔油、撇油預(yù)處理后，依次采用混凝沉淀、高效混凝氣浮、水解酸化、生物接觸氧化、沉淀和高效混凝氣浮法進(jìn)行處理，處理過(guò)程中產(chǎn)生的混凝沉淀污泥、氣浮浮渣以及生化剩余污泥，統(tǒng)稱為機(jī)械加工含油污泥，該污泥含水率在98.5%以上，產(chǎn)生量約為6t/d（其中混凝沉淀污泥約為5t/d，氣浮浮渣約為0.6t/d，生化剩余污泥約為0.4t/d）。由于該含油廢水中熱處理廢水排放量占比達(dá)40%以上（因?yàn)閷?duì)產(chǎn)品質(zhì)量要求高、產(chǎn)量大，所以熱處理油槽更換快、熱處理廢水排放量大），而且熱處理廢水中含油量很高，雖經(jīng)過(guò)隔油、撇油處理去除了95%以上（撇出的油脂作為含油危險(xiǎn)廢物直接委外安全處置），但是進(jìn)入后續(xù)處理系統(tǒng)的廢水中含油量還是遠(yuǎn)高于一般的含油廢水，因此形成的含油污泥的含油量也非常高，導(dǎo)致污泥脫水用濾布（原采用板框壓濾機(jī)進(jìn)行污泥脫水）經(jīng)常性堵塞，無(wú)法正常運(yùn)行，而且脫水后的污泥含水率仍在90%以上，污泥量大，委外處置費(fèi)用高昂。因此該企業(yè)決定改造其機(jī)械加工含油污泥處理工藝設(shè)備，以達(dá)到能正常順利處理污泥、減少污泥量、降低處置費(fèi)用的目標(biāo)。
2 改造工藝的選擇
含油污泥處理的目的是以減量化、資源化、無(wú)害化為原則。常用的處理方法有：機(jī)械脫水法、自然干化法、濃縮法、穩(wěn)定法、焚燒法、機(jī)械干化法和物理化學(xué)分水-化學(xué)固化法等。
2.1 機(jī)械脫水法
該方法主要靠離心機(jī)、板框式壓濾機(jī)、帶式壓濾機(jī)、疊螺脫水機(jī)等設(shè)備，脫出含油污泥中的水分（主要是去除污泥顆粒間的毛細(xì)水），使污泥含水率降低到80～85%之間。其原理一般都是以過(guò)濾介質(zhì)兩面的壓力差或固液密度差等作為推動(dòng)力，使污泥中的固體顆粒與水分離。該方法脫水效果好，運(yùn)行可靠，不受氣候影響，工作周期短，占地面積少等，缺點(diǎn)是脫水后污泥含水量仍然較高。
2.2 自然干化法
該方法是一種簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)的污泥脫水方法，主要依靠滲透、蒸發(fā)與撇除等三種方式脫除水分。但隨著污泥的性質(zhì)與當(dāng)?shù)貧庀髼l件的不同，由滲透、蒸發(fā)與撇除所脫除的水分比例也不同。污泥干化場(chǎng)的脫水效果受當(dāng)?shù)亟涤炅?、蒸發(fā)量、氣溫、濕度等的影響。這種方法脫水時(shí)間長(zhǎng)，維護(hù)管理工作量大，且由于污泥腐敗產(chǎn)生的惡臭氣體和蒼蠅會(huì)影響周圍環(huán)境衛(wèi)生，因而一般適宜于在干燥、少雨、沙質(zhì)土壤地區(qū)采用。
2.3 濃縮法
污泥濃縮是指去除污泥顆粒間的間隙水，濃縮后的污泥含水率為95%～98%，呈流體狀。目前污泥濃縮較常用的方法有重力濃縮、氣浮濃縮、離心濃縮和水力旋流濃縮等。該類方法電耗低、無(wú)藥耗、運(yùn)行成本低，缺點(diǎn)是濃縮后污泥仍呈流體狀，只能作為污泥處理前端的預(yù)處理。
2.4 穩(wěn)定法
穩(wěn)定法是指去除污泥中的部分有機(jī)物質(zhì)或?qū)⒉环€(wěn)定有機(jī)物質(zhì)轉(zhuǎn)化為較穩(wěn)定的物質(zhì)，使污泥的有機(jī)物含量減少40%以上，不再散發(fā)異味。污泥穩(wěn)定方法包括厭氧消化、好氧消化和堆肥等方法。其缺點(diǎn)為處理周期長(zhǎng)，易產(chǎn)生二次污染。
2.5 焚燒法
該方法是利用焚燒爐在有氧條件下對(duì)污泥中的有機(jī)物進(jìn)行高溫氧化，使污泥完全礦化為少量灰燼的處置方式。其優(yōu)點(diǎn)是處理快速、量大、減量明顯，缺點(diǎn)是灰渣中的重金屬不易浸出，且設(shè)備維護(hù)成本高，易產(chǎn)生強(qiáng)致癌物質(zhì)二惡英，且一次性投資成本高，處理成本高。
2.6 機(jī)械干化法
機(jī)械干化法是利益熱能去除污泥顆粒間的吸附水和內(nèi)部水，是污泥與熱媒之間的傳熱過(guò)程。干化后的污泥呈顆粒狀或粉末狀，含水率可降至10%。機(jī)械干化按照溫度的不同分為低溫干化（溫度＜150℃）和高溫干化（溫度＞150℃）；高溫干化會(huì)增加尾氣處理，且能源損耗大；低溫干化具有效率高、效果好的特點(diǎn)，而且經(jīng)濟(jì)效益好。
2.7 物理化學(xué)分水-化學(xué)固化法
該方法是在離心脫水的基礎(chǔ)上 行化學(xué)分水，再利用不同性質(zhì)的化學(xué)藥劑進(jìn)行物理化學(xué)固化。其特點(diǎn)是固化成本較低，便于機(jī)械化施工，固化物有一定的機(jī)械強(qiáng)度，處理能力大。
綜上所述，結(jié)合企業(yè)需要及該機(jī)械加工含油污泥的性質(zhì)，改造單個(gè)采用某類處理方法不能完全達(dá)到的目標(biāo)，因此采用疊螺脫水+低溫干化的組合工藝進(jìn)行處理，可以克服單類處理工藝的局限性。
3 工藝流程
各排入污泥濃縮池中的含油污泥經(jīng)過(guò)污泥濃縮后通過(guò)污泥螺桿泵和管道進(jìn)入疊螺脫水機(jī)的絮凝混合反應(yīng)槽，利用一體化加藥裝置投加陽(yáng)離子聚丙烯酰胺并與含油污泥進(jìn)行絮凝反應(yīng)，將小顆粒、小分子污泥團(tuán)聚成大顆粒，提高了絮體的強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)了固液分離；絮凝反應(yīng)后的污泥自流進(jìn)入疊螺裝置，經(jīng)機(jī)械擠壓，將水分從污泥中擠出，實(shí)現(xiàn)了污泥脫水；脫水后的含油污泥含水率降低至83%左右；擠出的脫水污泥通過(guò)重力作用掉落至低溫干化機(jī)的進(jìn)料倉(cāng)內(nèi)，低溫干化機(jī)的切條裝置將污泥切成條狀，然后進(jìn)入低溫干化機(jī)的網(wǎng)帶上，利用除濕熱泵提供干燥的熱空氣，同污泥進(jìn)行接觸，將污泥干化，熱濕空氣進(jìn)入除濕熱泵系統(tǒng)，采用自來(lái)水進(jìn)行冷凝，冷凝產(chǎn)生的冷凝水排入收集調(diào)節(jié)池進(jìn)行再處理，冷凝過(guò)后的空氣通過(guò)加熱形成熱空氣，再對(duì)污泥進(jìn)行干化。干化后的污泥顆粒掉入出料口，再經(jīng)螺旋輸送機(jī)輸送至噸袋內(nèi)暫存，定期委外完成安全處置。
4 技術(shù)原理
4.1 疊螺脫水機(jī)的技術(shù)原理
疊螺脫水是運(yùn)用螺桿擠壓原理，將污泥的濃縮和脫水在一個(gè)裝置內(nèi)完成。前段為濃縮段，后段為脫水段。當(dāng)螺旋軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，螺旋軸外圍的多個(gè)固定和活動(dòng)疊片相對(duì)移動(dòng)。在重力作用下，污水從相對(duì)移動(dòng)的疊片間隙中過(guò)濾出來(lái)，實(shí)現(xiàn)快速濃縮。濃縮污泥隨著螺旋軸的旋轉(zhuǎn)向前移動(dòng)；沿泥餅出口方向，螺旋軸節(jié)距逐漸減小，環(huán)間間隙也逐漸減小，螺旋腔體積不斷縮小；在出口背壓板的作用下，內(nèi)部壓力逐漸升高。由螺旋傳動(dòng)軸依次連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)帶動(dòng)，使污泥中的水分被擠壓排出，且濾餅的固體含量不斷增加，實(shí)現(xiàn)污泥的連續(xù)脫水，同時(shí)螺旋軸的旋轉(zhuǎn)促進(jìn)游動(dòng)環(huán)的持續(xù)旋轉(zhuǎn)。該設(shè)備依靠固定環(huán)和游動(dòng)環(huán)之間的運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)連續(xù)自清洗過(guò)程，巧妙地避免了傳統(tǒng)脫水設(shè)備常見(jiàn)的堵塞問(wèn)題。疊螺脫水機(jī)主要由疊螺體、螺旋軸、驅(qū)動(dòng)裝置、濾液槽和混合系統(tǒng)等組成，同時(shí)配置一套加藥裝置。
4.2 低溫干化機(jī)技術(shù)原理
該項(xiàng)目采用的低溫干化機(jī)為熱泵低溫干化機(jī)，是利用除濕熱泵對(duì)污泥進(jìn)行熱風(fēng)循環(huán)冷凝的除濕烘干技術(shù)工藝。通過(guò)對(duì)流熱風(fēng)干燥的方式對(duì)網(wǎng)帶上的濕料污泥進(jìn)行污泥干化減量，該類型設(shè)備為全封閉式設(shè)計(jì)，干燥熱風(fēng)無(wú)熱損。除濕熱泵利用制冷系統(tǒng)將來(lái)自干燥室的濕空氣降溫脫濕，同時(shí)回收水分凝結(jié)的潛熱再次加熱干燥空氣，是除濕（去濕干燥）與熱泵（能量回收）的結(jié)合，是干燥過(guò)程中能量的循環(huán)利用。除濕熱泵作為干化機(jī)的動(dòng)力源，不需要額外的熱源，因而實(shí)現(xiàn)了節(jié)能的目的。低溫干化機(jī)主要由除濕熱泵、壓縮機(jī)、網(wǎng)帶、蒸發(fā)器、冷凝器、風(fēng)機(jī)、干燥箱、電柜等組成。
5 技術(shù)特點(diǎn)
（1）不堵塞，有效、穩(wěn)定、連續(xù)地處理含油污泥。
（2）高效減量。可將98.5%以上含水率的含油污泥干化至30%以下，含油污泥減量率可達(dá)95%以上。
（3）節(jié)能。采用熱泵熱回收技術(shù)，密閉式干化模式無(wú)任何廢熱排放。每1度電可除水4kg（除濕性能比4：1kg·H2O/kW·h）。
（4）安全無(wú)危害。在全封閉40～75℃低溫下工作，無(wú)需充氮運(yùn)行；干化過(guò)程氧氣含量＜12%，粉塵濃度＜60g/m3，顆粒溫度＜70℃，無(wú)揚(yáng)塵和爆炸隱患；污泥靜態(tài)攤放，與接觸面無(wú)機(jī)械靜電摩擦；干料為顆粒狀，無(wú)粉塵危險(xiǎn)；出料溫度低（＜50℃），無(wú)需冷卻，直接儲(chǔ)存。
（5）可全自動(dòng)運(yùn)行。設(shè)備可全自動(dòng)運(yùn)行，節(jié)約了大量人工成本；“PLC+觸摸屏”智能控制，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程集中控制；出料含水率可任意調(diào)節(jié)（10%～50%）。
（6）穩(wěn)定耐用。低溫干化機(jī)的使用壽命長(zhǎng)，可達(dá)15年以上；無(wú)易損、易耗件，使用管理方便。
（7）有效殺菌。采用巴斯德（巴氏）滅菌方法——低溫加熱殺菌，干化溫度70℃以上時(shí)間達(dá)90～120min，有效殺菌率高達(dá)90%以上。
（8）干化過(guò)程環(huán)保無(wú)臭氣。設(shè)備系統(tǒng)采用密閉式設(shè)計(jì)，無(wú)臭氣外溢，無(wú)需安裝復(fù)雜的除臭裝置；采用低溫干化過(guò)程，H2S、NH3析出量很少。
（9）干化后污泥可進(jìn)行氣化、摻燒、堆肥或作為建材原料等無(wú)害資源化處置。
6 設(shè)計(jì)選型
6.1 設(shè)計(jì)選型計(jì)算
每日濕泥量為6t/d，濕泥含水率為98.5%，將板框壓濾機(jī)更換為疊螺脫水機(jī)，疊螺脫水機(jī)出泥含水率為83%，泥量約為530kg/d，烘干后含水率要降至30%以下，污泥低溫干化的去水量約為400kg/d，干泥量（30%含水率）為130kg/d，以10小時(shí)工作制計(jì)算，平均每小時(shí)去水量為40kg。
綜上所述，設(shè)計(jì)采用1臺(tái)201型疊螺脫水機(jī)，運(yùn)行功率為0.55kW，配套1臺(tái)一體化加藥裝置，運(yùn)行功率為1.3kW，1臺(tái)加藥計(jì)量泵，運(yùn)行功率為0.25kW。1臺(tái)1200SL型低溫干化機(jī)，運(yùn)行功率14kW，配套1臺(tái)螺旋輸送機(jī)，運(yùn)行功率為2.2kW。
6.2 疊螺脫水機(jī)性能參數(shù)
疊螺脫水機(jī)1臺(tái)，型號(hào)為201型，處理量為15～20kgds/h，進(jìn)泥濃度10000～50000mg/L，整機(jī)功率0.55kW，出泥含水率為75～85%，防護(hù)等級(jí)IP55 F級(jí)，高分子絮凝劑添加率（對(duì)DS）0.2～1%，疊螺主體規(guī)格為Φ200mm，沖洗水量為32L/h，疊螺主體材質(zhì)為304不銹鋼，既可自動(dòng)又可手動(dòng)運(yùn)行，外觀尺寸為2.5m×0.9m×1.5m。配套一體化加藥裝置性能參數(shù)：數(shù)量1套，干粉投加量為0.2～2kg/h，配制能力為200L/h，總功率為1.3kW。
6.3 低溫干化機(jī)性能參數(shù)
低溫干化機(jī)1臺(tái)，型號(hào)為1200SL，標(biāo)準(zhǔn)去水量50kg/h，冷卻方式為水冷，總功率14kW，冷卻水流量（△t=15℃）0.6m3/h，干燥溫度48～56℃，濕泥含水率適用范圍40%～85%，干料含水率10%～60%（變頻調(diào)節(jié)，進(jìn)泥含水率不同干料含水率調(diào)整范圍不同），成型方式切條，外觀尺寸為3.3m×1.9m×2.3m。
7 運(yùn)行效果
投入運(yùn)行后，每天運(yùn)行約10h，運(yùn)行穩(wěn)定，每天6t的濕含油污泥處理后干泥量約為125kg，干泥含水率為28%左右，解決了該企業(yè)含油污泥處理的難題，實(shí)現(xiàn)了預(yù)期目標(biāo)。
8 經(jīng)濟(jì)效益
本改造項(xiàng)目總投資62萬(wàn)元。裝機(jī)及運(yùn)行功率均為18.3kW。運(yùn)行費(fèi)用為201元/d，其中電費(fèi)147元/d（低溫干化機(jī)運(yùn)行電費(fèi)112元/d，配套輸送系統(tǒng)運(yùn)行電費(fèi)18元/d，疊螺脫水機(jī)及配套系統(tǒng)運(yùn)行電費(fèi)17元/d），水費(fèi)34元/d（冷卻水用水24元/d，配套系統(tǒng)用水10元/d），藥劑費(fèi)用20元/d，不增加人工費(fèi)用。
改造前每天含油污泥委外處置量約為900kg，改造后每天含油污泥委外處置量約為125kg，含油污泥委外處置費(fèi)用為4000元/t。經(jīng)計(jì)算，每天可減少委外處置費(fèi)用3100元/d，減去每天201元/d的運(yùn)行費(fèi)用，每天可節(jié)約2899元，214個(gè)工作日后即相當(dāng)于全部收回該改造項(xiàng)目的投資成本。考慮折舊和維修所需費(fèi)用，采用疊螺脫水機(jī)脫水+低溫干化機(jī)干化處理該含油污泥每年可節(jié)約費(fèi)用約80萬(wàn)元，產(chǎn)生了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。
9 結(jié)語(yǔ)
（1）采用疊螺脫水機(jī)+低溫干化機(jī)處理含油污泥是可行、可靠、穩(wěn)定的，解決了企業(yè)含油污泥處理難的問(wèn)題。
（2）可有效減少含油污泥量。改用疊螺脫水機(jī)+低溫干化機(jī)處理該含油污泥后，每天需委外的處置量從900kg減少到125kg。
（3）取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。運(yùn)行214個(gè)工作日后節(jié)約的費(fèi)用即相當(dāng)于全部收回該改造項(xiàng)目投資成本。每年可節(jié)約含油污泥處置費(fèi)用約80萬(wàn)元。
（4）實(shí)現(xiàn)了全自動(dòng)化運(yùn)行，極大地降低了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。
