疊螺脫水機與離心脫水機在煉油廠污泥處理中的應用比較
行業(yè)動態(tài)
隨著我國煉油廠處理原油性質(zhì)的惡劣化，尤其是重質(zhì)油、高酸原油的煉制，導致污水水質(zhì)惡化，污水處理過程中產(chǎn)生的浮渣和油泥量大增。污泥的處置方式有2種：焚燒或作為危險廢物填埋。為減少處置成本，脫水后的污泥含水率是污泥處理減容的一個重要指標，相對于目前在煉油廠污泥脫水中應用較多的離心脫水工藝，疊螺脫水機具有能耗低、運行效果平穩(wěn)、噪音小等優(yōu)點，在運行成本、操作管理等方面具有明顯的優(yōu)勢。文中闡述和分析了離心脫水機和疊螺脫水機在工作原理、工藝流程和運行成本上的差別，以期為污泥處理設(shè)備的合理選擇提供參考。
一、煉油廠污泥特性分析
1.煉油廠污泥來源
煉油廠污水處理場的污泥由油泥、浮渣和剩余活性污泥所組成，通常稱為“三泥”。油泥包括污油罐底泥和池底泥，罐底泥是污油罐在加溫脫水時，產(chǎn)生的油、水、泥等的混合物；池底泥是煉油廠含油污水在隔油池中進行油、固、水三相分離后，沉積在池底的油泥。浮渣來自于煉油廠含油污水處理的浮選池，剩余活性污泥來自于含油污水生化處理系統(tǒng)的二級沉淀池。
2.污泥的性質(zhì)
油泥一般為由油、水、固體物質(zhì)組成的穩(wěn)定的懸浮乳狀液體系，其中池底泥大部分為自然沉降的油粒、泥、渣、灰等，沉降性能較好；浮渣含有較多的污油、化學藥劑和氣泡；剩余活性污泥含有較多的微生物、細菌和較少的油，可揮發(fā)性固體含量約占總固體含量的80%。我國煉油污水處理過程中產(chǎn)生的浮渣在“三泥”中所占比例較大，其實是剩余活性污泥，油泥所占比例僅為10%左右。而煉油廠污泥處理中，一般是將油泥和浮渣混合后進行處理，其中主要成分是浮渣。
二、污泥脫水設(shè)備在煉油廠污泥處理中的比較分析
由于污泥的含水率比較高，直接排放會增加后續(xù)污泥輸送設(shè)備的數(shù)量和污泥干化或焚燒處理成本，因此，需要對污泥進行脫水處理。目前在煉油廠污泥脫水處理中應用較多的是離心脫水工藝，疊螺脫水技術(shù)的應用時間較短，但因其在運行成本等方面的優(yōu)勢，目前正得以逐步推廣使用。
1.工作原理比較
1.1疊螺脫水機工作原理
疊螺脫水機是運用了螺桿擠壓原理，通過螺桿直徑和螺距變化產(chǎn)生的強大擠壓力，以及固定環(huán)與游動環(huán)之間的微小縫隙，實現(xiàn)對污泥進行擠壓脫水的一種新型的固液分離設(shè)備。
疊螺脫水機主體是由固定環(huán)和游動環(huán)相互層疊、螺旋軸貫穿其中形成的過濾裝置，它集濃縮和脫水為一體，前段為濃縮部，后段為脫水部。每個游動環(huán)都鑲嵌在2個固定環(huán)中間，之間形成的濾縫從濃縮部到脫水部逐漸變小，螺旋軸的螺距從濃縮部到脫水部也逐漸變小。固定環(huán)的內(nèi)徑和螺旋軸的螺旋直徑相同，游動環(huán)的內(nèi)徑小于固定環(huán)的內(nèi)徑，脫水部的終端有一個背壓板。
疊螺脫水機主體采用傾斜安裝或水平安裝，脫水部處于后端。螺旋軸旋轉(zhuǎn)帶動游動環(huán)做圓周運動，由固定環(huán)和游動環(huán)組成的過濾結(jié)構(gòu)便處于運動的狀態(tài)，不易堵塞。水從濾縫中流出，起到了自我清洗的效果，污泥則被螺旋軸不停地向前推進。污泥在濃縮部經(jīng)過重力濃縮和較小壓力擠壓后，被運輸?shù)矫撍浚谇斑M的過程中，隨著濾縫和螺距的逐漸變小，螺桿和濾縫擠壓力逐漸增大，污泥濃度不斷提高。背壓板的阻擋作用產(chǎn)生極大的內(nèi)壓，將污泥中含有的少量水分擠出，污泥變成泥餅。
疊螺脫水機主要是依靠螺桿的擠壓來實現(xiàn)污泥脫水，泥水密度差、含油量均不會對設(shè)備的處理效率產(chǎn)生影響，可以實現(xiàn)低濃度污泥的脫水。疊螺脫水機螺旋軸的旋轉(zhuǎn)速率很低（約為2r/min），這決定了疊螺脫水機耗能低、無噪聲、運行成本低等特點。疊螺脫水機采用全封閉箱體，箱體上有預留惡臭氣體處理接口，可以有效地降低污泥中惡臭氣體（如硫化氫）對周圍工作環(huán)境的污染。
疊螺脫水機運用螺桿擠壓原理對污泥進行脫水，顆粒大、硬度大的污泥會使螺旋軸、游動環(huán)和固定環(huán)之間產(chǎn)生大的磨損。隨著運行時間的延長，螺旋軸的螺距和游動環(huán)與固定環(huán)之間的微小縫隙會變大，螺桿和濾縫產(chǎn)生的擠壓力會減弱，這樣會降低污泥脫水效果。一般濾縫變大后可以通過調(diào)節(jié)螺桿自鎖螺母重新上緊，如發(fā)現(xiàn)有磨損情況，可視嚴重程度決定是否用打磨設(shè)備打磨或者更換環(huán)片。因此，該設(shè)備不適用于含較大硬度顆粒，尤其是含大量砂石、大的金屬類物質(zhì)的污泥脫水。
1.2離心脫水機工作原理
離心脫水機是利用轉(zhuǎn)鼓高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力進行固液分離的一種傳統(tǒng)污泥處理設(shè)備。
離心脫水機由轉(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，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)。由于泥水密度不一樣，形成固液分離。污泥在螺旋輸送器的推動下，被輸送到轉(zhuǎn)鼓的錐端由出口連續(xù)排出。液體則由堰口連續(xù)“溢流”排至轉(zhuǎn)鼓外靠重力排出。
離心脫水機主要是依靠泥水的密度差來實現(xiàn)固液分離。決定設(shè)備脫水效果的關(guān)鍵是泥水的密度差，油泥、浮渣及剩余活性污泥與水的密度差均不大，而且油泥、浮渣的含油量很高，這些因素增加了離心脫水機處理含油污泥（主要成分是浮渣）的難度。為了提高泥水分離效果，需向離心脫水機中注入比重劑和高分子絮凝劑，以便于形成大的絮團，增加泥水的密度差。
離心脫水機利用轉(zhuǎn)鼓高轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)鼓與螺旋軸之間的轉(zhuǎn)速差來實現(xiàn)固液相分離。離心機的分離因數(shù)與轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速的二次方成正比，為了提高固液相分離效果，便需要轉(zhuǎn)鼓有很大的轉(zhuǎn)速，同時轉(zhuǎn)鼓和螺旋軸要有一定的轉(zhuǎn)速差，這點決定了離心脫水機具有耗能高、噪聲大、運行成本高等特點。
2.工藝流程比較
煉油廠含油污泥一般由隔油池產(chǎn)生的池底泥和氣浮池產(chǎn)生的浮渣混合而成。相比離心脫水機，疊螺脫水機對進口壓力的要求較低，正常工況下，經(jīng)污泥濃縮罐處理后的污泥只要能夠自流進入絮凝混合箱即可，而離心脫水機要求有一定的進口壓力，因此污泥輸送泵在離心脫水機處理污泥的工藝流程中不可缺少，這樣就會增加污泥處理成本；相比疊螺脫水機，離心脫水機在處理煉油廠污泥時，需要投加比重劑，以此來增加泥水密度差，從而提高泥水分離效率，這樣也會增加污泥處理成本。
3.運行成本比較
二種脫水機在藥耗和水耗方面相差較大；離心脫水機的電耗約是疊螺脫水機的10倍。疊螺脫水機在節(jié)約能耗方面具有很大的優(yōu)勢，相比離心脫水機，疊螺脫水機操作、管理、維護簡單，污泥處理流程中可以省去污泥輸送泵，降低運行成本。
4.優(yōu)、缺點比較
二種污泥脫水機處理效果基本相同，與離心脫水機相比，疊螺脫水機濾后液SS的濃度略低，表面疊螺脫水機對固體的回收率略高。針對國內(nèi)煉油廠污水處理場污泥量大增，尤其是浮渣量比例顯著增加的現(xiàn)狀，采用離心脫水機處理煉油廠污泥，不僅會增加運行成本，而且處理效果難以保證；而采用疊螺脫水機可以在保證處理效果的前提下節(jié)約能耗、降低運行成本以及改善工作環(huán)境。作為一種新研發(fā)的污泥處理設(shè)備，疊螺脫水機目前的投資成本略高于離心脫水機。
近幾年，我國部分煉油廠在污泥處理中逐步引進疊螺脫水機，經(jīng)國內(nèi)某大型煉油廠的實際運行監(jiān)測，與原有的離心脫水機相比，疊螺脫水機具有噪音小、操作簡單、運行穩(wěn)定、節(jié)約能源等優(yōu)點。它的成功應用，充分證明了其在煉油廠“三泥”處理中有較高的應用價值，可以在保證處理效果的前提下實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保。
三、結(jié)論
1.疊螺脫水機和離心脫水機均適用于含油污泥（主要成分是浮渣）、剩余活性污泥的脫水處理，但是前者不適用于較大硬度顆粒，尤其是含大量砂石、大的金屬類物質(zhì)的污泥脫水。
2.離心脫水機主要是依靠轉(zhuǎn)鼓高轉(zhuǎn)速產(chǎn)生的離心力使泥水分離，而疊螺脫水機主要是依靠螺桿的擠壓來實現(xiàn)污泥脫水，兩者工作原理上的差別決定了在污泥處理中疊螺脫水機的運行成本明顯低于離心脫水機。
3.疊螺脫水機采用全封閉箱體，箱體上有預留惡臭氣體處理接口，可以有效地減輕污泥中惡臭氣體對周圍工作環(huán)境的污染。
4.二種污泥脫水機的處理效果基本相同，與離心脫水機相比，疊螺脫水機濾后液SS的濃度略低，效果稍好。
5.煉油廠含油污泥經(jīng)脫水處理后，濾后液含油量大，主要成分是乳化油，直接排入污水處理系統(tǒng)可能對整個系統(tǒng)造成沖擊，需要謹慎對待。
