污泥脫水機性能分析
行業(yè)動態(tài)
當今社會，環(huán)境保護成為社會各界都關注的熱點。通過近二十年的努力，我國在水污染的治理方面取得了長足的進步，投資建設了一大批污水處理廠，水污染的影響大大降低了。這些污水廠每天要產生大量的污泥，這些污泥的含水率一般在95%～99%之間，體積較大。為了有效的減少污水廠污泥的體積，便于貯存、運輸和污泥的后處置，這些污泥都要經過脫水處理，其含水率必須控制在80%以下。由此可見，每個污水處理廠無論采用何種處理工藝都必須采用污泥脫水措施，通過污泥脫水設備——污泥脫水機實現(xiàn)污泥的初步“減容”化。
機械脫水方法有滾壓帶法、離心法、真空吸濾法和壓濾法，與其對應的常見設備分別是帶式脫水機、臥式離心脫水機、板框壓濾機和折帶式真空脫水機等。由于真空過濾及板框壓濾機不能連續(xù)工作，效率低、輔助設備多、維護工作量大、運營維護成本高，使用較少，目前國內采用較多的是帶式脫水機和臥式離心脫水機。
1 帶式脫水機
帶式脫水機的工作原理是把壓力施加在濾布上，讓上下張緊的濾帶夾帶著污泥層在S型排列的輥壓筒通過，靠濾布的壓力和張力及剪切力使污泥脫水，并實現(xiàn)連續(xù)生產。不同生產廠商的帶式脫水機其結構略有不同，但是一般分為四個工作區(qū)：分別是重力脫水區(qū)、楔形區(qū)、低壓脫水區(qū)、高壓脫水區(qū)。
帶式脫水機正常工作需要有三種必備的措施，一是加藥系統(tǒng)；二是高壓空氣系統(tǒng)；三是沖洗水系統(tǒng)，三者缺一不可。主要設備有：帶式脫水機，絮凝劑溶藥單元，螺桿進泥泵，溶藥投加泵，高壓沖洗泵，空壓機等。
1.1 衡量脫水機工作性能的要素
在進泥性質相同的條件下，衡量帶式脫水機工作性能的要素有以下幾個方面：處理能力、脫水效果、濾帶系統(tǒng)、高壓空氣控制系統(tǒng)。
1.1.1 處理能力
能處理的濕污泥量和污泥固體負荷（或者叫污泥脫水負荷）都可以量化帶機的處理能力。由于帶式脫水機是靠重力和擠壓力將水從污泥中分離出來，其推動的對象是污泥中的液相，所以濕污泥量要比污泥固體負荷指標更直觀；二個指標都是和帶寬有關系，濾帶越寬，處理量越大，即處理能力和帶寬呈一定的線性關系。
1.1.2 脫水效果
帶式脫水機的脫水效果首先取決于加藥量，其它影響因素還有脫水機的帶速、濾帶張力、輥軸級數(shù)等方面：
（1）帶機在重力濃縮區(qū)的脫水效率較高、脫水量也較大，污泥調質效果越好，加藥量越多，出泥的含固率越高。所以脫水效果與加藥量成正比，也與污泥脫水的成本成正比。
（2）脫水機帶速可以依據(jù)污泥的性質來調節(jié)，但是并不方便，也需要經驗，實際中往往很難依靠帶速來調節(jié)處理效果。
（3）張緊的濾帶和輥軸一起對污泥進行擠壓，濾帶的張力受高壓系統(tǒng)控制。張力越大，脫水效果越好，但是并不成正比，濾帶損耗會加快，不經濟。對于市政污泥，濾帶的張力有一個比較經濟的數(shù)值。
（4）輥軸的級數(shù)越多，每一級輥軸的直徑越大，污泥走的路徑就越長，擠壓的時間就越多，效果就好，但造價和體積也隨之增大。
1.1.3 濾帶系統(tǒng)
濾帶也稱濾布，一般是用單絲聚酯纖維編制而成，濾帶是帶式脫水機磨損較快的部件之一，所以其材質應具有抗拉強度大、耐曲折、耐酸堿、耐溫度變化等特點。
1.1.4 高壓空氣系統(tǒng)
由于帶式脫水機的工作離不開高壓空氣和高壓水系統(tǒng)。該系統(tǒng)的連接管路和閥門都比較小，強度都比較低，在實際運行中容易腐蝕結構、密封部分容易老化松動造成系統(tǒng)有漏氣和氣動元件堵塞現(xiàn)象。
總之，選擇帶式脫水機首先請供貨商在確定污泥性質的條件下詳細論述不同的加藥量及其相對應的出泥含固率；其次是比較帶機的體積、帶寬、濾帶在設計工況下的工作張力、輥軸級數(shù)、濾布的物理學指標及使用年限；再比較配套的高壓系統(tǒng)設備及材質、易損件及整體設備的維修周期等指標，才能明確不同品牌帶機的優(yōu)劣，選擇合適的帶式脫水機。
2 臥式離心脫水機
離心脫水機的結構相對簡單，主要由轉鼓和帶空心轉軸的螺旋輸送器組成，污泥由空心轉軸送入轉筒后，在高速旋轉產生的離心力作用下，立即被甩入轉鼓腔內。污泥顆粒比重較大，因而產生的離心力也較大，被甩貼在轉鼓內壁上，形成固體層；水密度小，離心力也小，只在固體層內側產生液體層。固體層的污泥在螺旋輸送器的緩慢推動下，被輸送到轉鼓的錐端，經轉鼓周圍的出口連續(xù)排出，液體則由堰四溢流排至轉鼓外，匯集后排出脫水機，得以實現(xiàn)連續(xù)生產。
離心機一般可以按分離因數(shù)a分類，a≥3000轉為高速離心機；3000≥a≥1500轉為中速離心機；1500≥a≥1000轉為低速離心機，其系統(tǒng)主要設備包括臥式離心機，絮凝劑溶藥單元，螺桿進泥泵，溶藥投加泵，污泥切割系統(tǒng)，空壓機等。
我們常見的臥式離心脫水機正常工作也需要加藥系統(tǒng)，這和帶式脫水機是一樣的，此外還需要有污泥切割系統(tǒng)，其作用是避免污泥中的長纖維纏繞離心機以及纖維裹夾污泥中較大的球體后堵塞離心機排泥孔，大多數(shù)的經驗證明進入離心脫水機的物體小于8毫米就不能造成任何危害了。
2.1 衡量性能的因素
在進泥性質相同的條件下，衡量臥式離心脫水機工作性能有二個主要方面，即處理能力及脫水效果。
2.1.1 處理能力
臥式離心機處理能力的指標與帶機相似，但由于離心機是靠離心力將水從污泥中分離，其推動的對象是污泥中的固相，所以離心脫水機的污泥固體負荷（即單位時間內處理污泥干固體的數(shù)量）是衡量離心機處理能力的重要指標。
2.1.2 脫水效果
臥式離心機的脫水效果與加藥量成正比，原理與帶機類似。在加藥量恒定的條件下，影響脫水效果的因素還有：脫水機轉鼓的直徑及長度，轉速（即分離因素）及差速等方面：
（1）轉鼓的直徑（即轉筒的直徑）：其邊緣的線速度越大，離心力越大，污泥達到的干度就越高，但是設備價格也越貴。
（2）轉鼓的長度：轉鼓的長度越長，污泥在內的停留時間就越長，脫水效果越好，設備的尺寸也越大，制造難度越大。
（3）分離因數(shù)：離心機的分離因數(shù)越大，泥水分離效果越好，但是電耗也相對提高。
（4）速差：速差是指轉鼓和螺旋的轉速差值，好的離心機的速差精度在0.1轉/分以下，離心機可依據(jù)污泥進料的濃度不同自動跟蹤調整其速差，達到較優(yōu)的效果。
鑒別不同廠家離心脫水機的優(yōu)劣較為簡單，首先是污泥性質固定的條件下其出泥含固率及對應的加藥量，其次是轉鼓的直徑、長度、占地、速差精度；再次是離心機的電耗（即分離因數(shù)）和易損件（轉輪或螺旋外緣的使用周期）才能明確不同品牌離心機的優(yōu)劣，選擇合適的離心機。
3 帶式脫水機與離心脫水機的比較
由于離心機和帶機的工作原理、系統(tǒng)組成等方面都不相同，所以在工程運用上有著顯著的區(qū)別，我們只有明了二者之間的區(qū)別才能選出符合條件的脫水機。
3.1 設備投資
在相同條件下，進口的離心機的設備投資比進口的帶機（含各種配藥設備、管路及電控設備）要高25～40%，比國產的帶機要高80～120%。國產的帶機較便宜，但使用壽命較短。
3.2 運行費用
3.2.1 耗藥量
藥耗主要指PAM的消耗量，是一個非常敏感的問題，眾多脫水機的生產廠家對自己產品的耗藥量都有一個有利于自己產品的“實測”數(shù)據(jù)。大多數(shù)廠家取得共識的是離心機適用各類污泥的濃縮和脫水，帶機也適用各類污泥，但對剩余活性污泥需投藥量大且脫水困難。從《給水排水設計手冊》（第五冊）的555頁表9-27和表9-28中對各種污泥采用帶機和離心機時PAM投加量的統(tǒng)計來看，PAM投加量的均值離心機比帶機要低10～15%左右。
3.2.2 耗電量
帶機的設備數(shù)量多，但功率都很小，其系統(tǒng)總的裝機容量也遠遠小于相同處理量的離心機系統(tǒng)，大約低30～50%，相對應的污泥脫水耗電也就低許多。離心機每立方米污泥脫水耗電為1.2～1.6度電/m3污泥，帶機每立方米污泥脫水耗電為0.6～0.9度電/m3污泥。
3.2.3 耗水量
離心機可以全天24h連續(xù)運行，運行中不需清洗水；帶機運行過程中需不斷用高壓水沖洗濾布，沖洗水量和濾帶面積成正比，用水量較大。帶機沖洗雖然可以使用二沉池出水，但從二沉池引水的管道及閥門的一次性投資相對較高，計算成本時必須考慮，而且使用二沉池出水增加了沖洗系統(tǒng)的沖洗棒或噴嘴堵塞的頻率，得不償失。如果使用自來水，運行費用會增加不少。
綜合上述三方面來看，離心機的運行成本與帶機大約相當。
3.3 設備占地及環(huán)境影響
離心機系統(tǒng)比帶機系統(tǒng)占地小15～20%，臺數(shù)越多節(jié)約的土建費用越多；離心機系統(tǒng)安裝調試簡單，整機全密封操作，車間環(huán)境好；帶機系統(tǒng)占地面積大，密封性差，工作環(huán)境差，還有可能造成泥漿四溢。所以在占地和環(huán)境這兩方面離心機具有絕對優(yōu)勢。
3.4 設備維護
離心機的轉鼓和螺旋葉片在工作中會磨損，順流式的離心機磨損小一些，逆流式的磨損大一些。轉鼓和螺旋葉片的使用年限大約在5年到8年之間，更換費用為脫水機單機價格的2%左右。帶機的濾帶需要常更換，國產濾帶一般能連續(xù)工作2000h，一年基本上要更換3次濾帶，而且4年左右需要更換氣缸密封件和噴嘴等部件。帶機的年維護費用要略高于離心機。
3.5 操作管理
離心機在脫水過程中當進料濃度變化時，轉鼓和螺旋的速差和扭矩會自動跟蹤調整，可不設專人操作，而且該系統(tǒng)設備數(shù)量少，所以離心機系統(tǒng)管理簡單。
帶機系統(tǒng)受污泥負荷波動的影響小，如要求在進料濃度變化時調節(jié)帶速、帶的張緊度、加藥量、沖洗水壓力等參數(shù)則對操作人員的要求會比較高，增加了管理的難度；而且?guī)C系統(tǒng)的設備數(shù)量眾多（臺數(shù)越多越是如此），給管理造成不便，再加上濾帶需要松弛保養(yǎng)及更換，管路系統(tǒng)需要定期更換和維護也給管理增加了工作量。
所以，離心機系統(tǒng)比帶機系統(tǒng)操作管理容易，減輕了工人的勞動強度。
總之，在脫水污泥的含水率達到80%的條件下，離心機屬于污泥脫水行業(yè)，尤其是市政行業(yè)的高端產品，帶機則是大眾化的產品，二者各有千秋。帶機主要是其價格優(yōu)勢，離心機則在占地、環(huán)境、操作管理上有特點。
4 污泥脫水機的發(fā)展趨勢
目前，我國已經建設了大量的城市污水管網及處理廠，未經污泥厭氧消化的污泥經過脫水（污泥預處理）以后一般是運至某一地區(qū)堆放，即便經過厭氧消化的污泥也具有危害性，這會造成二次污染，甚至引發(fā)更嚴重的問題。政府相關部門已經逐步加強了污泥的管理，如投資新建一些污泥填埋場、污泥干化廠和污泥焚燒廠，以徹底解決污泥的問題。
現(xiàn)在我國規(guī)定污泥出污水廠的含水率在80%以下就可以。如果國家提高這一要求，將大大減低污泥處置的成本，并節(jié)約相當?shù)倪\輸費用。只要將進入污泥焚燒或者干化廠的污泥含水率從80%提高到75%，將降低15～20%左右的建設規(guī)模，每噸濕泥將節(jié)約4萬大卡以上的熱能，經濟效益驚人。
從我國的發(fā)展趨勢來看，經濟發(fā)達的地區(qū)，如“珠三角”、“長三角”、“環(huán)渤海經濟圈”等區(qū)域，同樣也是污水處理比較發(fā)達的地區(qū)，污泥后續(xù)處理問題將越來越重要，這為離心脫水機提供了廣闊的市場。
