紹興污水處理廠污泥脫水設(shè)備選型淺析
行業(yè)動態(tài)
紹興污水處理廠承擔(dān)紹興市、縣兩地工業(yè)廢水和生活污水“集中處理、達標(biāo)排放”任務(wù)，其中一期工程設(shè)計處理水量30萬m3/d，二期工程設(shè)計處理水量30萬m3/d，通過技術(shù)改造后一、二期工程處理能力最大可達到70萬m3/d，三期工程設(shè)計處理水量20萬m3/d，總處理水量規(guī)模為90萬m3/d。泥處理也分為一、二、三期建設(shè)，但由于近年來政府要求的提高，出水CODcr需由150mg/L下降到100mg/L，隨著工藝的變化，提標(biāo)后產(chǎn)生的污泥需擴建相應(yīng)的污泥處理設(shè)施。
1 污泥處理現(xiàn)狀
1.1 處理工藝
一、二、三期污泥系統(tǒng)中的污泥來自于各自水處理系統(tǒng)預(yù)處理排泥、生化排泥，分別通過管道輸送到濃縮池，濃縮池內(nèi)污泥濃縮后自流到各自儲泥池，經(jīng)污泥螺桿泵輸送到帶式壓濾機或離心機系統(tǒng)進行脫水，回流液經(jīng)提升泵房后提升到二期生產(chǎn)系統(tǒng)中。
1.2 主要脫水設(shè)備
目前一、二、三期泥處理系統(tǒng)共設(shè)置3m寬帶式壓濾機27臺，750系列離心機2臺，污泥和藥劑輸送主要是通過單螺桿泵實現(xiàn)，處理后的污泥經(jīng)螺旋輸送機送到干污泥螺桿泵后經(jīng)管道送填埋場或裝車外運。配藥系統(tǒng)采用改裝溶藥機，濃縮池污泥輸送采用潛污泵和轉(zhuǎn)子泵，污水提升采用離心潛污泵。
1.3 污泥處理量
現(xiàn)有污泥處理設(shè)施設(shè)備設(shè)計干泥處理量為350t/d，而在污泥測算中，按照預(yù)處理投加石灰、后物化加藥、CODcr下降到100mg/L進行核算，污泥量增加15%左右，故需新建濃縮池、儲泥池、污泥調(diào)節(jié)池、脫水機房、污泥料倉等設(shè)施設(shè)備。
1.4 污泥全處理規(guī)劃
為充分發(fā)揮現(xiàn)有污泥處理設(shè)施的作用，采取了更換一、二期污泥處理進泥泵，一、二、三期儲泥池污泥泵互通，加大生產(chǎn)污水提升泵房能力，新建原水泵房，改造一期干污泥螺桿泵等措施。新建污泥處理項目的關(guān)鍵是脫水設(shè)備選型，關(guān)系到廠房設(shè)計，配套污泥輸送設(shè)備和料倉的選型，各單體的布局，因此脫水設(shè)備選型是一個需要重點考慮的問題。
2 污泥脫水設(shè)備考察
為選擇適合的污泥脫水設(shè)備，借鑒先進污水處理廠經(jīng)驗，2009年8～10月份，對國內(nèi)一些典型、示范性的污水處理廠進行了考察，主要考察了廣東、山東、上海、江蘇、浙江等地16家污水處理廠，其中包含2家40萬m3/d以上“全國十佳污水處理廠”，發(fā)現(xiàn)其中80%以上污水處理廠采用離心機脫水，采用板框壓濾機、帶式壓濾機的污水處理廠數(shù)量相對較少。部分污水處理廠脫水設(shè)備情況如下：
| 序號 | 廠名 | 處理水量（萬m3/d） | 脫水設(shè)備情況 |
1 | 無錫蘆村污水處理廠 | 20 | 帶式壓濾機 |
2 | 南京江心洲污水處理廠 | 60 | 離心機 |
3 | 杭州七格污水處理廠 | 60 | 帶式壓濾機、離心機 |
4 | 嘉興聯(lián)合污水處理有限責(zé)任公司 | 30+30 | 板框壓濾機、離心機 |
5 | 上海竹園第一污水處理廠 | 170 | 帶式壓濾機、離心機 |
6 | 上海白龍港水質(zhì)凈化廠 | 230 | 離心機 |
7 | 寧波巖東污水處理廠 | 16 | 離心機 |
8 | 深圳濱河污水處理廠 | 30 | 離心機 |
9 | 深圳羅芳污水處理廠 | 35 | 離心機、帶式壓濾機備用 |
10 | 廣州獵德污水處理廠 | 64 | 離心機 |
11 | 廣州西朗污水處理廠 | 20 | 帶式壓濾機 |
12 | 廣州大坦沙污水處理廠 | 20 | 離心機 |
13 | 廣州大沙地污水處理廠 | 20 | 離心機、板框壓濾機 |
14 | 光大水務(wù)（淄博）有限公司污水處理廠 | 25 | 離心機 |
15 | 聯(lián)合潤通濰坊高新區(qū)污水處理廠 | 5 | 離心機 |
16 | 聯(lián)合潤通濰坊市污水處理廠 | 10 | 離心機 |
同時對國內(nèi)40萬m3/d以上的“全國十佳污水處理廠”進行了調(diào)查，發(fā)現(xiàn)除一家污水處理廠外，其他均采用離心機。
3 污水脫水設(shè)備選型分析
綜合國內(nèi)外污水處理廠污泥脫水形式，主要分為以下三種形式，一是帶式壓濾機脫水，二是離心機脫水，三是板框式壓濾脫水，根據(jù)三種形式的脫水原理，設(shè)備選型將從以下幾方面進行分析比較。
3.1 相關(guān)指標(biāo)
| 項目 | 帶式壓濾機 | 離心機 | 板框壓濾機 |
進料要求（%） | 3～5 | 2～4 | 1.5～3 |
出泥含水率（%） | 80～85 | 75～80 | 60～75 |
處理量（按含水率96%計） | 14～18m3/h，折算干泥量為12～14t/d（帶寬約3m） | 50～60m3/h，折算干泥量為45～55t/d | 壓縮量一般為13m3固體/批次，折算干泥量為4t/批次（2m×2m，含水率按70%計） |
每100t干泥所需國外設(shè)備臺數(shù) | 12～14t/d帶式壓濾機需9臺（1備） | 40～50t/d離心機需3臺（1備） | 4t/批次板框壓濾機（2m×2m）按3h每批次計算需4臺（1備） |
每100t干泥所需國內(nèi)設(shè)備臺數(shù) | 12～14t/d帶式壓濾機需9臺（1備） | 30t/d離心機（國產(chǎn)設(shè)備30t以上污水處理廠業(yè)績較少）需4臺（1備） | 3t/批次板框壓濾機（2m×2m）按5h每批次和加石灰量10%左右計算需8臺（1備） |
3.2 投資及財務(wù)費用
| 項目 | 帶式壓濾機 | 離心機 | 板框壓濾機 | |||
進口 | 國產(chǎn) | 進口 | 國產(chǎn) | 進口 | 國產(chǎn) | |
土建費用/萬元/100t干泥 | 230 | 240 | 150 | 160 | 240 | 350 |
設(shè)備費用/萬元/100t干泥 | 約865～970 | 約483～595 | 約1200～1350 | 約380～485 | 約2700～2950 | 約1130～1270 |
費用①/元/t干泥 | 17.8～19.6 | 11.9～13.6 | 22.2～24.4 | 8.8～10.6 | 47.9～52.3 | 24.2～26.4 |
折舊②/元/t干泥 | 30.0～33.0 | 20.0～23.0 | 37.4～41.1 | 14.8～17.8 | 80.7～88.1 | 40.7～44.4 |
注：①按5年貸款核算年利率5.94%計；②按10年期計算。
3.3 處理處置成本（噸干泥）
三種設(shè)備處理費用：
| 序號 | 比較項目 | 帶式壓濾機 | 離心機 | 板框壓濾機 |
1 | 電耗/kW·h/t干泥 | 15～20 | 50～70 | 10～15 |
2 | 藥耗/kgPAM/t干泥 | 5～7 | 5～8 | 5～6 |
3 | 水耗/m3/t干泥 | 35～40 | 0.5 | 0.5 |
4 | 處理成本/元/t干泥 | 180～200 | 170～260 | 150～170 |
注：電單價0.68元/(kW·h)；藥單價26元/kg；水單價0.90元/m3。
三種設(shè)備處置成本：
| 項目 | 帶式壓濾機 | 離心機 | 板框壓濾機 | |||
處置成本（焚燒） | 泥餅含水率/% | 83 | 80 | 75 | 70 | 65 |
折算泥餅量/t濕泥 | 5.882 | 5 | 4 | 3.332 | 2.857 | |
處置單價/元/t濕泥 | 83 | 80 | 75 | 70 | 65 | |
運輸單價/元/t濕泥 | 20 | 20 | 20 | 20 | 20 | |
處置費用/元/t干泥 | 606 | 512 | 380 | 300 | 243 | |
總成本/元/干泥 | 786～806 | 682～772 | 550～640 | 450～470 | 393～413 | |
處置成本（制磚） | 泥餅含水率/% | 83 | 80 | 75 | 70 | 65 |
折算泥餅量/t濕泥 | 5.882 | 5 | 4 | 3.332 | 2.857 | |
處置單價/元/t濕泥 | 70 | 70 | 70 | 70 | 70 | |
處置費用/元/t干泥 | 411.6 | 350 | 280 | 233.1 | 199.5 | |
總成本/元/干泥 | 591.6～611.6 | 520～610 | 450～540 | 383.1～403.1 | 349.5～369.5 | |
注：帶式壓濾機污泥回收率 按100%計算，實際只有90%左右回收率，處理成本將偏高10%左右。板框壓濾機加三氯化鐵和氫氧化鈣成本約為100元/t干泥，處置單價及運輸費用按當(dāng)?shù)啬壳皩嶋H情況核算。
其中，帶式壓濾機出泥含水率按83%含水率，離心機按80%和75%含水率，板框壓濾機按70%和65%含水率計算，分為國產(chǎn)設(shè)備和國外設(shè)備，并以電廠焚燒處理處置、污泥制磚處理處置來計算綜合成本，計算結(jié)果是按帶式壓濾機、離心機、板框壓濾機遞減。
3.4 管理維修要求
3.4.1 操作
帶式壓濾機對人員素質(zhì)要求相對較低，運行操作人員每班約4人，離心機對人員素質(zhì)要求相對較高，運行操作人員每班約3人，板框壓濾機對人員素質(zhì)要求高，運行操作人員每班約4人。
3.4.2 保養(yǎng)
帶式壓濾機加油點多，但布直接影響機器的正常運行，因帶式壓濾機周邊環(huán)境差，需經(jīng)常用水沖洗，清潔衛(wèi)生工作量大。離心機運行過程中因?qū)儆诟咚龠\轉(zhuǎn)，軸承需半個月左右進行一次停機加油，停機加油的保養(yǎng)工作量大，運行時現(xiàn)場環(huán)境較清潔。板框壓濾機主要是需定期清洗濾布，同時濾布效果欠佳時需協(xié)助卸料，維護保養(yǎng)較為精密，運行環(huán)境相對較好。
3.4.3 維修
帶式壓濾機維修相對簡單，主要需定期更換濾布。離心機大修或者出現(xiàn)軸承等故障時，維修較為困難，進口離心機備件昂貴，維修周期長。板框壓濾機也需定期更換濾布，主要故障是控制系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)問題，在出現(xiàn)較大問題時，維修難度較大，國外配件價格高，維修周期也相對較長。
3.4.4 精密度
帶式壓濾機結(jié)構(gòu)簡單，控制要求低。離心機要求精度高，要關(guān)注轉(zhuǎn)速差、扭矩、過濾液情況，對泥性的變化適應(yīng)性差。板框壓濾機運行中要求精密度高，需關(guān)注卸料的過程。
3.5 機型對后續(xù)處理影響程度
3.5.1 沖洗水
帶式壓濾機產(chǎn)生大量的沖洗水，在后續(xù)過程中將需水泵提升，產(chǎn)生電耗，同時沖洗水回到生產(chǎn)系統(tǒng)中進行處理，在水處理各個環(huán)節(jié)中需消耗能量及藥劑使其再次分離。離心機無大量沖洗水產(chǎn)生，只是在停機或者開機之前需將腔體沖洗干凈。板框壓濾機需少量間歇式水沖洗濾布，水量相對較少。
3.5.2 過濾液
帶式壓濾機有大量的SS通過濾布回到污水處理系統(tǒng)中，估算約10%左右的污泥得不到處理，使水處理系統(tǒng)負(fù)荷加大，污泥需再次進行處理。離心機過濾液相對較清，對后續(xù)工藝影響最小。板框壓濾機根據(jù)濾布和泥性情況，有小部分SS隨著濾液回到生產(chǎn)系統(tǒng)中。
3.5.3 處置影響
運輸成本（等量絕干污泥）：帶式壓濾機含水率高，污泥量多，污泥運輸成本相對最高。離心機含水率居中，相對較高。板框壓濾機含水率低，運輸費用最低。處置成本（等量絕干污泥）：帶式壓濾機處置最高，離心機相對較高，板框壓濾機最低。
3.6 風(fēng)險
3.6.1 大型廠與小型廠的區(qū)別
任何設(shè)備的選型，均有一個量的選擇，一旦設(shè)備選型不當(dāng)，對于小廠來說具有回旋余地，而大型污水廠在投資后不能輕易地進行改變工藝與設(shè)備，因此造成此次選型具有較高的風(fēng)險。
3.6.2 產(chǎn)生本身成熟度
三種脫水設(shè)備比較如下：
| 比較項目 | 帶式壓濾機 | 離心機 | 板框壓濾機 | |
投資 | 投資風(fēng)險 | 低 | 較高 | 高 |
投資成本 | 較高 | 低（國產(chǎn)） | 高 | |
財務(wù)費用 | 低 | 低 | 高 | |
占地 | 較大 | 小 | 大 | |
處理處置 | 處理處置成本 | 高 | 中 | 低 |
人員要求 | 人員配置 | 多 | 少 | 較多 |
崗位技能 | 容易 | 要求較高 | 要求高 | |
環(huán)境安全 | 現(xiàn)場環(huán)境 | 開放式（較差） | 封閉式 | 開放式（較好） |
噪聲 | 較大 | 大 | 小 | |
安全性 | 好 | 差 | 一般 | |
運行操作 | 運行狀態(tài) | 連續(xù)式 | 連續(xù)式 | 間歇式 |
操作難度 | 簡單 | 復(fù)雜 | 較復(fù)雜 | |
濾布更換周期 | 一年 | 無 | 一年半 | |
故障對生產(chǎn)的影響 | 小 | 較大 | 大 | |
沖洗水量 | 大 | 很少 | 少 | |
電耗 | 較小 | 大 | 小 | |
進泥的適應(yīng)性 | 較好 | 差 | 好 | |
維修保養(yǎng) | 保養(yǎng)工作量 | 大 | 較大 | 中 |
日常清潔量 | 大 | 小 | 中 | |
維修難度 | 簡單 | 復(fù)雜 | 復(fù)雜 | |
維修備件費用 | 低 | 高 | 高 | |
4 結(jié)語
（1）目前國內(nèi)污水處理廠很少應(yīng)用板框壓濾機，且板框壓濾機單批次處理時間不確定因素多，藥劑、濾布的效果、泥性、濾布的使用時間等均造成過濾時間的不確定，導(dǎo)致板框壓濾機的數(shù)量難以確定，工程投資風(fēng)險大，同時板框壓濾機加石灰后污泥不適用于電廠焚燒處置，在目前污泥處置以電廠焚燒、污泥制磚、污泥制水泥等多途徑，用高風(fēng)險投資來得到低含水率的污泥處理不適合本工程。
（2）帶式壓濾機在一、二、三期工程中已有27臺在運行，其優(yōu)點為操作使用簡單，污泥處理情況直觀。但帶式壓濾機在使用工程中需大量沖洗水（480m3/d/臺），現(xiàn)場環(huán)境差、氣味大，占地面積大，脫水后污泥含水率83%左右，脫水后約10%的污泥隨帶式壓濾機沖洗水帶入生產(chǎn)系統(tǒng)之中，沖洗水在生產(chǎn)系統(tǒng)內(nèi)需用電提升等，造成后續(xù)系統(tǒng)的較大影響，因此本系工程也不建議采用。
（3）離心機是介于帶式壓濾機與板框壓濾機之間的一個機型，脫水后污泥含水率相對帶式壓濾機要低，達80%及以下，污泥處置費用比帶式壓濾機相對減少。離心機占地面積最小，現(xiàn)場運行環(huán)境最好，無沖洗水，處理時產(chǎn)生的濾液清，對后續(xù)工藝影響小，但電力消耗相對較高。從國內(nèi)應(yīng)用情況及投資風(fēng)險等來看，建議污泥預(yù)處理工程新建項目中采用離心機。
綜上所述，建議污泥預(yù)處理工程新建項目采用離心機的脫水設(shè)備形式，同時建議污泥預(yù)處理工程建設(shè)完成后，為適應(yīng)新的處置要求，今后可考慮對多種形式的脫水設(shè)備進行試驗，以確定脫水設(shè)備的改造方向和內(nèi)容。
