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污泥脫水是污泥處理的主要過程，使含水率為95%左右的稀污泥，經(jīng)機(jī)械脫水后成為含水率為60%～85%的較干污泥，以利于進(jìn)一步的處置與利用。過去污水處理車間的污泥脫水都采用帶式壓濾機(jī)（以下簡(jiǎn)稱帶機(jī)），由于帶機(jī)的密封性能較差，產(chǎn)生的污泥惡臭問題較為嚴(yán)重。中國(guó)石化上海石油化工股份有限公司（以下簡(jiǎn)稱上海石化）于2009年開展了惡臭治理項(xiàng)目，帶機(jī)作為惡臭來源，均加裝了玻璃鋼密封罩，加蓋后異味減少。然而在后續(xù)的連續(xù)運(yùn)行中，加蓋后產(chǎn)生硫化氫積聚，在帶機(jī)沖洗噴嘴時(shí)，產(chǎn)生大量的水汽，濕硫化氫產(chǎn)生了極強(qiáng)的腐蝕性。帶機(jī)主體設(shè)備氣缸、框架、糾偏等系統(tǒng)均受到了不同程度的腐蝕，故障率急劇攀升，對(duì)車間的生產(chǎn)影響較大。

面對(duì)日產(chǎn)干污泥60t以及高額的污泥對(duì)外委托處理費(fèi)用，急需一款既能降低污泥含水率，又能改善操作環(huán)境的設(shè)備。而近年來，臥式螺旋卸料沉降離心機(jī)（以下簡(jiǎn)稱臥螺離心機(jī)）在污水處理廠污泥脫水中的應(yīng)用越來越廣泛，因具有分離效果好、工作效率高、使用管理維護(hù)簡(jiǎn)單方便等特點(diǎn)，在污水處理廠的實(shí)際應(yīng)用中取得了良好的污泥脫水效果。經(jīng)過一系列的調(diào)研、考察論證，決定采用國(guó)產(chǎn)臥螺離心污泥脫水機(jī)替換帶式壓濾機(jī)進(jìn)行脫泥，并在現(xiàn)場(chǎng)增設(shè)一臺(tái)離心機(jī)進(jìn)行試驗(yàn)。

一、帶機(jī)與臥螺離心機(jī)的脫水原理

帶機(jī)是一種常見的機(jī)械脫水設(shè)備，其脫水原理是：由上下兩條張緊的濾帶夾帶著污泥層，從一連串按規(guī)律排列的輥壓筒中呈S形彎曲前進(jìn)，在前進(jìn)過程中濾帶本身的張緊力形成了對(duì)污泥層的壓榨力和剪切力，把污泥層中的空隙水和毛細(xì)水?dāng)D壓出來，獲得固含量較高的泥餅，從而實(shí)現(xiàn)污泥脫水。帶機(jī)的污泥脫水流程一般是濕污泥經(jīng)絮凝、重力脫水、低壓脫水和高壓脫水后，形成含水率小于85%的泥餅。

從帶機(jī)的脫水原理可以看出：濾帶的寬度即為污泥過濾的面積，其大小直接影響帶機(jī)污泥脫水的處理量。而濾帶的長(zhǎng)度、運(yùn)行速度和進(jìn)料污泥的濃度則影響污泥脫水的效果，濾帶越長(zhǎng)、進(jìn)料濃度越高，則污泥脫水的效果相對(duì)較高，而濾帶運(yùn)行速度關(guān)系到污泥脫水的效果及處理量，需衡量?jī)烧叩男枨螅瑥亩x擇一個(gè)較為理想的參數(shù)。

臥螺離心機(jī)是近20年發(fā)展起來的機(jī)械脫水設(shè)備，其分離過程主要依靠固液兩相的密度差，通過離心力的作用，實(shí)現(xiàn)固液兩相的分離。臥螺離心機(jī)主要由雙轉(zhuǎn)子系統(tǒng)即轉(zhuǎn)鼓和螺旋、進(jìn)料管、機(jī)架和傳動(dòng)系統(tǒng)組成。臥螺離心機(jī)的轉(zhuǎn)子是由轉(zhuǎn)鼓和螺旋組成的雙轉(zhuǎn)子系統(tǒng)，轉(zhuǎn)鼓是分離時(shí)的容器，而螺旋則起到推料的作用，兩轉(zhuǎn)子之間由差速器連接，使轉(zhuǎn)鼓和螺旋產(chǎn)生轉(zhuǎn)速差。當(dāng)轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，濕污泥由進(jìn)料管進(jìn)入轉(zhuǎn)子，進(jìn)入轉(zhuǎn)子的污泥高速旋轉(zhuǎn)，在巨大離心力的作用下，泥水兩相分層，密度較大的污泥沿著轉(zhuǎn)鼓壁并由螺旋推向固相出口排出，較輕的水則形成內(nèi)層液環(huán)，依靠進(jìn)料泵的壓力從裝有溢流板的液相出口處流出，因此實(shí)現(xiàn)了污泥脫水。為了使污泥脫水取得更好的效果，在離心機(jī)分離前通常會(huì)在濕污泥中加入絮凝劑，增大污泥與水的密度差，以便得到令人滿意的效果。

影響臥螺離心機(jī)污泥脫水效果的關(guān)鍵因素主要有：轉(zhuǎn)鼓長(zhǎng)徑比（轉(zhuǎn)鼓有效長(zhǎng)度與轉(zhuǎn)鼓內(nèi)徑的比值）、轉(zhuǎn)速、差速、污泥性質(zhì)、預(yù)處理調(diào)節(jié)情況等。通常來說，長(zhǎng)徑比越大、轉(zhuǎn)速越高，污泥脫水效果越好。而差速的大小影響著污泥脫水的干度和處理量，差速大污泥排得越快，但干度下降，故需選擇合適差速以滿足處理量和干度的要求。

相比于帶機(jī)，離心機(jī)在裝機(jī)功率上較大，但帶機(jī)還需要用到?jīng)_洗泵和空壓機(jī)等輔助設(shè)備。在占地面積上，離心機(jī)明顯小于帶機(jī)，且減少了輔助設(shè)備所占用的空間，因此其建設(shè)成本較低。

二、臥螺離心機(jī)的應(yīng)用情況

2.1 運(yùn)行效果

污泥進(jìn)行離心脫水時(shí)，通常需要加入聚丙烯酰胺（PAM）絮凝劑，使細(xì)小的污泥變成黃豆大小的污泥，以便于更好地進(jìn)行分離。因此，臥螺離心機(jī)除了配套進(jìn)泥泵外，還需要使用加藥裝置、出泥口閘閥及泥餅輸送機(jī)等配套設(shè)備。

臥螺離心機(jī)污泥脫水的流程：污泥由泵輸送至管道中與絮凝劑混合后進(jìn)入離心機(jī)脫水，脫水后液體回到初沉池，污泥下落經(jīng)過閘閥后由螺旋輸送機(jī)經(jīng)污泥干泥泵輸送到污泥料倉再送到外運(yùn)卡車上。

帶機(jī)與臥螺離心機(jī)的運(yùn)行參數(shù)如下：

從上表中數(shù)據(jù)可以看出：臥螺離心機(jī)的脫水干度高于帶機(jī)，干度越高脫水污泥的體積越小，直接的效益就是污泥外運(yùn)成本的降低，隨著企業(yè)煉油能力的提高，產(chǎn)生的污泥量會(huì)顯著增加，經(jīng)濟(jì)效益會(huì)同步提高。

臥螺離心機(jī)的控制程序具有很好的自動(dòng)調(diào)節(jié)功能，它能根據(jù)進(jìn)料污泥濃度的變化來調(diào)節(jié)差速。當(dāng)濃度變大時(shí)，加大差速使污泥盡快排出，不會(huì)造成堵機(jī)故障；當(dāng)濃度減小時(shí)，減小差速以保證脫水污泥的干度。而帶機(jī)無法做到自動(dòng)調(diào)節(jié)，因此其脫水污泥的干度會(huì)隨著濃度的變化產(chǎn)生一定的波動(dòng)。

2.2 技術(shù)改造

（1）密封的改進(jìn)

臥螺離心機(jī)運(yùn)行時(shí)會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)，因此根據(jù)離心機(jī)廠家的要求，所有與離心機(jī)連接的管道、接料口等均做成柔性連接。進(jìn)料管和出液管均采用不銹鋼金屬軟管，具有良好的減振效果，且牢靠美觀。離心機(jī)的出泥是靠污泥自重下落到輸送機(jī)的，故為了防止堵塞，出口做成長(zhǎng)方形，尺寸達(dá)到600mm×300mm。原先離心機(jī)出泥口采用編織布將出口圍住，下口塞進(jìn)出泥口閘閥，雖然這種方式避免了振動(dòng)傳導(dǎo)，但也造成了污泥臭氣外溢的問題。為了解決該問題，與廠家一起設(shè)計(jì)了一種方形的軟連接：采用浸塑布材料做成環(huán)形，然后用壓條與上口離心機(jī)、下口閘閥固定并封住水汽外漏。使用初期，該方形軟連接取得了較好的密封效果，但由于出泥口污泥的飛濺及擠壓，經(jīng)過一段時(shí)間運(yùn)行后出現(xiàn)了浸塑布破損的情況。因此，在方形軟連接中增加了不銹鋼板，起到保護(hù)浸塑布的作用。經(jīng)過3年左右的運(yùn)行，該方形軟連接沒有出現(xiàn)破損的情況，而且密封效果良好。

（2）加藥裝置的改進(jìn)

在改造時(shí)，原本考慮采用帶機(jī)的加藥裝置，這樣就能夠省去一套裝置的采購(gòu)費(fèi)用，但與帶機(jī)所用的PAM絮凝劑不同，離心機(jī)用的絮凝劑相對(duì)分子質(zhì)量更高，其熟化時(shí)間增長(zhǎng)了一倍，故帶機(jī)的加藥裝置能力不足，因此需要進(jìn)行改造。通過增加一臺(tái)轉(zhuǎn)料泵和一個(gè)塑料桶，與原有的加藥裝置形成一套變相的兩箱式加藥裝置，原有的加藥裝置作為絮凝劑的攪拌，再通過轉(zhuǎn)料泵送入塑料桶熟化，這樣就能保證絮凝劑的效果。改造后加藥裝置的能力提高了一倍，且此種改造費(fèi)用較低，節(jié)省了成本。

三、臥螺離心機(jī)的運(yùn)行成本及維護(hù)

3.1 運(yùn)行成本

單臺(tái)離心機(jī)與帶機(jī)進(jìn)泥量維持在10m3/h，而在此時(shí)，離心機(jī)和帶機(jī)的出泥量大致相當(dāng)，約為1t/h，但兩種設(shè)備的運(yùn)行費(fèi)用卻差別較大，臥螺離心機(jī)每1t濕污泥處理費(fèi)用為11.347元，帶機(jī)則為15.485元。

帶機(jī)在運(yùn)行時(shí)需要消耗大量的水來沖洗濾布，而離心機(jī)只有在停機(jī)維護(hù)時(shí)才需要沖洗設(shè)備，故帶機(jī)在水耗方面比離心機(jī)大了許多，而且增加了車間污水的產(chǎn)生。電耗方面，由于帶機(jī)運(yùn)行時(shí)還要用到?jīng)_洗水泵和空壓機(jī)，實(shí)際功率在15kW左右，離心機(jī)的裝機(jī)功率在33kW，因此離心機(jī)的電耗量會(huì)大于帶機(jī)。按照每日脫干泥量60t（10t濕污泥折合1t干污泥）計(jì)算，一年節(jié)省成本為：（15.485-11.347）×10×60×30×12=893800元。經(jīng)過比較，臥螺離心機(jī)的運(yùn)行成本較低，在相同脫泥量的情況下，離心機(jī)每年可以比帶機(jī)節(jié)省費(fèi)用近90萬元。雖然離心機(jī)一次性投資費(fèi)高，比帶機(jī)高50多萬元，但從長(zhǎng)期的角度來看，離心機(jī)的總成本低于帶機(jī)。

3.2 日常維護(hù)管理

（1）臥螺離心機(jī)較帶機(jī)減少了壓縮空氣和無機(jī)藥劑投加裝置等輔助設(shè)備，工序簡(jiǎn)化，管理方便。由于減少了一道藥劑投加工序，在操作運(yùn)行中更為簡(jiǎn)便；少了空壓機(jī)和儲(chǔ)氣罐后，車間的管理更方便。空壓機(jī)和儲(chǔ)氣罐屬于壓力容器類設(shè)備，在日常運(yùn)行中，有許多和壓力容器相關(guān)的需求需要遵守，與壓力容器配套的監(jiān)視設(shè)施壓力表、安全閥等都需要每年檢定，壓力容器本體定期需要檢驗(yàn)，在減少了這些設(shè)施之后，工作量減少，管理更方便。

（2）臥螺離心機(jī)的操作簡(jiǎn)單，自動(dòng)化程度高。由于安裝了震動(dòng)、溫度、流量、電流一體的監(jiān)視系統(tǒng)，操作智能化程度高，一鍵式觸屏操作減輕了操作人員大量繁瑣的勞動(dòng)。而帶機(jī)的操作則相對(duì)較為原始，壓濾機(jī)輔助系統(tǒng)多，如濾帶張緊及糾偏需氣動(dòng)系統(tǒng)，該系統(tǒng)在臟而易腐蝕的環(huán)境中極易失靈，運(yùn)行中常需人工糾偏，稍有不注意未及時(shí)糾偏，濾帶即會(huì)損壞，更新費(fèi)用較高。此外，濾帶的沖洗須用0.4MPa以上的帶壓水，運(yùn)行時(shí)加壓水泵常開，磨損泄漏較多，維修工作量大。

（3）臥螺離心機(jī)的自動(dòng)保護(hù)性能好，故障判斷準(zhǔn)確、及時(shí)。臥螺離心機(jī)在各處安裝監(jiān)視系統(tǒng)，且離心機(jī)本身液壓站具有差速自動(dòng)反饋調(diào)節(jié)、推料功率自動(dòng)補(bǔ)償功能，排出過載故障后自動(dòng)恢復(fù)初始調(diào)整狀態(tài)，因此一般情況下不易發(fā)生堵料情況。一旦由于誤操作或其他原因引起機(jī)器堵料故障等情況，亦可以通過啟動(dòng)液壓裝置，自動(dòng)排除堵料故障，無需解體清理堵料。而離心機(jī)本身和進(jìn)泥泵、加藥系統(tǒng)進(jìn)行了聯(lián)鎖，一旦出現(xiàn)非離心機(jī)本身故障問題時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)停運(yùn)進(jìn)泥泵和加藥泵，離心機(jī)也可以在報(bào)警的同時(shí)降低到安全轉(zhuǎn)速，不易因離心機(jī)進(jìn)泥或藥劑問題而導(dǎo)致設(shè)備損壞。而國(guó)產(chǎn)帶機(jī)卻無響應(yīng)的監(jiān)視系統(tǒng)，一般只有在較大的異?；蚬收贤C(jī)時(shí)才能發(fā)現(xiàn)問題。

（4）臥螺離心機(jī)脫泥過程為全封閉環(huán)境，而帶機(jī)污泥在濾布上全部敞開，均勻散開在濾布上運(yùn)動(dòng)，容易散發(fā)惡臭氣體。帶機(jī)在加裝玻璃鋼密封罩后，外圍惡臭味道減少，但是帶機(jī)房?jī)?nèi)惡臭氣體濃度卻急劇增加，加速帶機(jī)整體的腐蝕；密封后，帶機(jī)房?jī)?nèi)有較高的硫化氫積聚，使帶機(jī)在開車期間，往往不允許任何人員進(jìn)入帶機(jī)房，人員只能在距離帶機(jī)3～4m的距離巡檢，或者利用監(jiān)視器進(jìn)行單側(cè)面不完全的監(jiān)視，因此在發(fā)現(xiàn)故障的時(shí)間上往往要延后很多，很多故障只有在帶機(jī)停車時(shí)才能發(fā)現(xiàn)；相對(duì)較高的硫化氫濃度，也增加了操作和維修人員安全風(fēng)險(xiǎn)，影響人員的身心健康。

（5）臥螺離心機(jī)日常維護(hù)簡(jiǎn)單。由于帶機(jī)主要組件多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，主要磨損部件滾筒軸承達(dá)到34套、氣缸4只，糾偏探頭4個(gè)，上下濾布總長(zhǎng)達(dá)到25.2m，在脫泥過程中，由于漲緊、糾偏系統(tǒng)零部件較多，容易出現(xiàn)因單一問題而引發(fā)的整體性停車，因此帶機(jī)維護(hù)所需要的備品備件較多，給運(yùn)行管理帶來困難；帶機(jī)較繁瑣的構(gòu)造，又增加日常潤(rùn)滑保養(yǎng)的難度；帶機(jī)較離心機(jī)的加油點(diǎn)數(shù)量多，直接增加了大量的日常保養(yǎng)工作。在實(shí)際運(yùn)行中，臥螺離心機(jī)的潤(rùn)滑工作非常簡(jiǎn)單易行，只有在給內(nèi)螺旋軸承加油時(shí)才需要進(jìn)行開蓋等稍繁瑣的操作，其他日常潤(rùn)滑工作基本能正常進(jìn)行，且方便易行。

（6）臥螺離心機(jī)的檢修更為方便快捷。在設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，離心機(jī)的構(gòu)件較少，因此檢修工作量較帶機(jī)小，只需要配備行車或電動(dòng)葫蘆即可進(jìn)行吊起快速修理。帶機(jī)處于帶機(jī)房?jī)?nèi)，滾筒等大部件的吊裝等均比較麻煩，實(shí)際中多為人工手動(dòng)進(jìn)行拼裝，存在不小的安全風(fēng)險(xiǎn)，且安裝時(shí)的質(zhì)量也大打折扣，運(yùn)行過程中發(fā)生過因主滾筒故障使帶機(jī)長(zhǎng)時(shí)間故障而停車的案例。

（7）臥螺離心機(jī)可以連續(xù)24h不停車運(yùn)行。雖然帶機(jī)也可以連續(xù)24h運(yùn)行，但是長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后帶機(jī)的沖洗系統(tǒng)經(jīng)常會(huì)發(fā)生堵塞，尤其是在使用回用水后，堵塞現(xiàn)象尤為嚴(yán)重。雖然使用專門的刷子對(duì)噴淋頭進(jìn)行刷洗后，能使沖洗水和濾帶的透水效果變得正常，但由于噴淋裝置位于帶機(jī)頂部和底部，疏通操作極為不便，增加了維護(hù)保養(yǎng)的難度。所以帶機(jī)運(yùn)行管理中每天都需要停機(jī)幾個(gè)小時(shí)，專門對(duì)帶機(jī)噴淋系統(tǒng)進(jìn)行沖洗操作。臥螺離心機(jī)開車時(shí)由于不使用沖洗水，也就不存在這一問題，可以長(zhǎng)期連續(xù)24h運(yùn)行。

（8）帶機(jī)運(yùn)行時(shí)噪聲為70～75dB，臥螺離心機(jī)運(yùn)行噪聲為76～80dB。就單機(jī)而言，臥螺離心機(jī)的噪聲要稍高于帶機(jī)，但是由于帶機(jī)的沖洗水聲音比較大，因此在開啟沖洗水的過程中，帶機(jī)的噪聲要比臥螺離心機(jī)大。

四、結(jié)語

上海石化污泥脫水車間采購(gòu)的臥螺離心機(jī)，脫水效果良好，與原有的帶式壓濾機(jī)相比，脫水污泥的干度更高，有效減少了污泥外運(yùn)的成本。通過技術(shù)改造，解決了離心機(jī)出泥口臭氣外漏的問題，同時(shí)改造了原有帶機(jī)的加藥裝置，有效滿足了離心機(jī)的加藥需求。在日常操作維護(hù)方面，離心機(jī)較帶機(jī)自動(dòng)化程度更高，人工操作較少，維護(hù)簡(jiǎn)便。更為重要的是，由于污泥產(chǎn)生的硫化氫氣體，不僅腐蝕設(shè)備，而且會(huì)危害人體的健康，帶機(jī)難以有效解決這一問題，已越來越不能適應(yīng)環(huán)保安全的要求。而在運(yùn)行成本上，帶機(jī)由于消耗大量沖洗水及略高的藥劑費(fèi)用，運(yùn)行成本高于離心機(jī)。雖然帶機(jī)的購(gòu)置費(fèi)用低于離心機(jī)，但長(zhǎng)期來看，離心機(jī)總的成本低于帶機(jī)。