疊螺式脫水機在造紙法再造煙葉行業(yè)中的應用
行業(yè)動態(tài)
造紙法再造煙葉廢水中含有豐富的有機物質(zhì)，在生化處理過程中產(chǎn)生大量剩余活性污泥，這些污泥若不能及時排出系統(tǒng)會引起污泥老化、溶解氧消耗過高、處理效率下降、二沉池出水懸浮物增高等問題，嚴重時會導致系統(tǒng)內(nèi)的污泥膨脹，影響系統(tǒng)出水水質(zhì)。剩余活性污泥的處置一般經(jīng)濃縮、壓濾成泥餅后外運。
剩余污泥經(jīng)濃縮后，含水率仍高達98%，體積大，但經(jīng)脫水變成含水率80%左右的泥餅時，體積可縮小4倍～6倍。因此，污泥脫水設備的選擇成為一個非常重要的課題。
隨著造紙法再造煙葉行業(yè)的迅速發(fā)展，造紙法再造煙葉生產(chǎn)效率及產(chǎn)量不斷提高，使得污水處理量有所增加，剩余污泥產(chǎn)量也不斷增加。因此，如何有效解決污泥脫水問題，成為各煙草生產(chǎn)企業(yè)亟需解決的問題。
1 三種常見污泥脫水設備簡介
一般均采用機械脫水法對剩余污泥進行脫水，常見的脫水設備有帶式壓濾脫水機、離心式脫水機、板框式壓濾脫水機，滾壓式污泥脫水機。
1.1 帶式壓濾脫水機
帶式壓濾脫水機是由上下兩條張緊的濾帶夾帶著污泥層，從一連串有規(guī)律排列的輥壓筒中呈S形經(jīng)過，依靠濾帶本身的張力形成時污泥層的壓榨和剪切力，把污泥層中的毛細水擠壓出，獲得含固量較高的泥餅，從而實現(xiàn)污泥脫水。
帶式壓濾機具有處理量適中，處理效果較好，占地小，操作維護方便，輔配設備少，相對運行費用低等特點。帶式壓濾脫水機具有占地面積小，連續(xù)工作穩(wěn)定，能耗少且易管理，對工作人員的專業(yè)要求低等優(yōu)勢。
帶式壓濾機在運行中存在著濾布清洗困難且易磨損，濾布壽命短，處理效率低等問題。
1.2 離心式脫水機
離心式脫水機是利用固液兩相的密度差，在離心力的作用下，加快同相顆粒的沉降速度來實現(xiàn)固液分離的。離心脫水機全封閉連續(xù)運行，沖洗用水相對較少，運行環(huán)境較好。處理后泥餅含水率比帶式壓濾機要高，在國外應用很普遍。但其應用范圍受限，對比重接近于水的污泥，脫水效果不理想。
離心式脫水機存在如下缺點：運行噪音大，藥耗和電耗高，處理能力小，易堵塞，受污泥負荷的波動影響較大，對操作人員的素質(zhì)要求較高。
近幾年來，離心式脫水機有了很大進展。例如瑞典Alfa Laval公司生產(chǎn)的螺旋離心式脫水機，泥餅含固率可達30%以上，而且操作是在全封閉的環(huán)境中進行，脫水機周圍沒有任何污泥及污水存在，也沒有惡臭氣味，可以大大改善運行人員的工作環(huán)境。但進口設備投資及維護價格較高。
1.3 板框式壓濾脫水機
板框式壓濾機是通過板框的擠壓將污泥內(nèi)的水排出濾布來達到脫水目的。與其他類型脫水機相比，板框式壓濾機投資較低，操作簡單，藥耗少，泥餅含固率極高，極大地減少了污泥堆置占地。
由于煙草剩余污泥具有一定的黏度，使得壓濾機清理非常困難，清洗耗水量大，工作環(huán)境差且工作效率很低，操作人員工作環(huán)境差，勞動強度大，處理效率低且存在二次污染。另外，板框式壓濾機占地面積也非常大。
目前已研發(fā)出自動化板框式壓濾機，其自動化控制功能可提高工作效率，減小了操作人員的勞動量，工作環(huán)境也得到一定改善，但是其占地面積仍然很大，且目前還無法實現(xiàn)無人看護連續(xù)運行。
2 疊螺式脫水機在造紙法再造煙葉行業(yè)剩余污泥脫水中的應用
對于有特殊性質(zhì)如黏度較大的煙草剩余污泥，上述3種壓濾機均難以發(fā)揮作用。臥螺式離心機能耗大，易堵塞，脫水率較低，處理后的泥含水量大，占地面積大，導致后續(xù)處置費用高，勞動量大。
與傳統(tǒng)壓濾機相比，疊螺式脫水機采用的是薄層脫水原理：每次的機械力只加在一層薄泥餅上，使污泥中的自由態(tài)水以較短的距離、較快的速度從泥中分離，泥餅的受力方向與水的流動方向相同，因此，疊螺式脫水機的能耗低。另外，疊螺式脫水機自動化程度高，可實現(xiàn)無人值守連續(xù)運行。自動清洗功能使其在黏性污泥的壓濾方面具有很大優(yōu)勢。
本文通過中試試驗和工業(yè)性實踐，探討疊螺式脫水機應用于造紙法再造煙葉行業(yè)剩余活性污泥的可行性與有效性。
2.1 材料與方法
2.1.1 試驗裝置
（1）中試試驗采用小型疊螺式脫水機，絕干污泥處理量6kg/h，外形尺寸1800mm×900mm×1800mm，總功率1.05kW，背壓板間隙2cm，材質(zhì)為不銹鋼。
（2）工業(yè)性試驗采用中型疊螺式脫水機，單機處理能力為20kg/h，外形尺寸2650mm×1200mm×2050mm，總功率1.05kW，材質(zhì)為不銹鋼。
2.1.2 剩余活性污泥
造紙法再造煙葉生產(chǎn)廢水處理系統(tǒng)的剩余活性污泥，經(jīng)過污泥濃縮池濃縮后含水率約98%，溶解性COD的質(zhì)量濃度為200～300mg/L，污泥黏性較大。
2.1.3 分析方法
COD采用重鉻酸鉀法。
泥餅含水率分析方法：稱取100g試樣于電熱恒溫干燥箱，在（105±5）℃烘干至恒重。樣品含水率=（試樣重量-烘干后重量）/試樣重量。
PAM添加率=單位時間PAM消耗量/單位時間絕干污泥產(chǎn)量。
2.2 工作原理
污泥池的污泥經(jīng)過提升泵提升至污泥給料箱，給料箱中有使污泥的濃度均衡的攪拌裝置。污泥由進料泵提升進入脫水機的絮凝計量箱。同時，絮凝劑通過加藥計量泵進入疊螺污泥脫水機的絮凝混和槽，污泥與絮凝劑混合形成絮狀礬花后，進入污泥脫水機主體，大量的濾液從疊片之間的縫隙中排出，濾液則回流至污水處理系統(tǒng)前段，擠壓出來的污泥從出料口排出。待處理的污泥料連續(xù)不斷地進入脫水機，濾液、污泥餅源源不斷地排出，實現(xiàn)自動處理過程。
脫水機主體是由相互重疊的固定環(huán)和游動環(huán)以及貫穿其中留有較小間隙的變距螺旋軸組成的一種過濾裝置。主體的前半部分為濃縮部，螺距較大，通過擠壓及重力作用對污泥進行濃縮，實現(xiàn)階段性重力脫水；后半部分為脫水部，在螺旋體螺距變化及背壓板的作用下產(chǎn)生壓力，達到脫水效果?？刂葡到y(tǒng)采用了兩臺變頻控制器，其中一臺控制主機各馬達轉(zhuǎn)速，另外一臺控制攪拌系統(tǒng)，整機可實現(xiàn)變頻調(diào)速，隨污泥進給量自由調(diào)節(jié)。主機轉(zhuǎn)速快，污泥在主機內(nèi)停留時間短，污泥餅含水量高，產(chǎn)量高；反之，則泥餅含水量低，產(chǎn)量也低。泥餅的含水率也可通過調(diào)整背壓板間隙來控制。游動環(huán)在螺旋軸的帶動下做徑向自由運動，游動環(huán)與固定環(huán)之間較小的間隙內(nèi)形成水膜潤滑層，即濾出了水分，又減少了疊片磨損，且通過相對運動實現(xiàn)了自清洗功能，防止濾縫堵塞。疊螺主體上方設有噴淋裝置，自動運行狀態(tài)下，實現(xiàn)間歇式清洗，保持疊螺主體清潔。主體外圍設有防泥水濺出擋板，保證工作環(huán)境整潔。
3 結(jié)果與討論
3.1 中試試驗
采用小型疊螺式脫水機對瑞博斯煙草廢水處理系統(tǒng)的剩余污泥進行現(xiàn)場中試試驗。中試試驗采用小型疊螺式脫水機。經(jīng)試驗，PAM的添加率較佳值為0.4%/TS～0.7%/TS時，小型疊螺式脫水機處理能力為13～15kg/h。
根據(jù)中試試驗結(jié)果可知：疊螺式脫水機適用于造紙法再造煙葉行業(yè)黏性較大剩余污泥的壓濾?，F(xiàn)場壓濾試驗過程表明：泥餅含水率66%～75%能夠滿足要求；疊片不堵塞，工作現(xiàn)場噪音小、能耗低；連續(xù)運行6h，含水率變化＜3%，說明該脫水機可在此污泥環(huán)境下連續(xù)運行，無需專人維護，日常保養(yǎng)維護簡便，有效降低處理成本及工作人員勞動量。
3.2 工業(yè)應用
在中試試驗的基礎上，采用中型疊螺式脫水機對瑞博斯造紙法再造煙葉廢水處理系統(tǒng)的剩余污泥進行處理。中型疊螺式脫水機連續(xù)運行15d，運行穩(wěn)定，處理效果很好。中型疊螺式脫水機的平均處理能力為36～42kg/h。從現(xiàn)場脫水機運行狀況可以看出：泥餅含水率降至75%以下，可以滿足外運要求。
4 結(jié)論
疊螺式脫水機可以將煙草薄片廢水處理系統(tǒng)的剩余污泥壓成含水率低于75%的泥餅，滿足外運處置要求。實際應用結(jié)果表明，疊螺式脫水機可有效處理造紙法再造煙葉行業(yè)剩余活性污泥。
疊螺式脫水機具有能耗低、噪音小、易操作、不易堵塞、自動清洗等特點，特別適用于黏性污泥的壓濾，而且操作是在封閉的環(huán)境中進行，脫水機周圍無污泥及污水存在，極大地改善了操作人員的工作環(huán)境。同時，疊螺式脫水機投資與維護費用也較低，但與板框式壓濾設備相比，疊螺式脫水機處理后的泥餅含水率在70%左右，仍然還有相當大的改進空間。
