污泥主要脫水技術(shù)及工程應(yīng)用
行業(yè)動態(tài)
國內(nèi)外經(jīng)過幾十年的發(fā)展，已經(jīng)形成了較為完善的污泥干燥脫水技術(shù)。主要脫水技術(shù)可以分為非蒸發(fā)式脫水技術(shù)和蒸發(fā)式脫水技術(shù)，非蒸發(fā)式脫水技術(shù)是將污泥中的水分以液態(tài)的形式進行脫除，不需要經(jīng)過相變過程。蒸發(fā)式脫水技術(shù)是將污泥中的水分以水蒸汽的形式進行脫除，水分經(jīng)過相變，需要克服由液態(tài)轉(zhuǎn)換為氣態(tài)的相變能。蒸發(fā)式脫水技術(shù)又可分為直接式脫水技術(shù)和間接式脫水技術(shù)，兩者的區(qū)別為干燥熱源是否與污泥進行接觸。與污泥接觸成為直接式干燥技術(shù)，不與污泥接觸的稱為間接式干燥技術(shù)。下面著重對每種技術(shù)做介紹。
1 非蒸發(fā)式脫水技術(shù)
1.1 離心脫水
離心脫水是利用離心力代替重力和壓力進行污泥脫水的操作，其主要適用于黏度小、沉降速度較大、濃度較高的懸濁液及泥漿的分離和洗滌。其基本原理是以過濾介質(zhì)兩面的壓力差作為推動力，固體介質(zhì)被截留在過濾介質(zhì)上，形成濾餅。而污泥中的水分被通過過濾介質(zhì)，形成濾液。其主要優(yōu)點是基建投資少，占地小，設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊；同時其處理能力大且效果較好；并且其自動化程度高，操作簡便、衛(wèi)生。相應(yīng)的存在一定缺點，主要為目前國內(nèi)多采用進口離心機，價格昂貴。并且其電力消耗大，具有一定的磨損等。
主要的離心機形式有臥螺式離心機、碟片式離心機和疊螺脫水機。
1.2 板框壓濾脫水機
板框壓濾的基本原理是在密閉狀態(tài)下，經(jīng)過高壓泵打入的污泥經(jīng)過板框式脫水機中的板框擠壓，操作壓力一般為0.3～1.6MPa，特殊的可以達到3MPa或者更高，從而使其中的水分通過濾布排除。
其主要優(yōu)點為過濾面積選擇范圍靈活，同時單位占地面積較少，過濾推動力大。同時濾餅厚度調(diào)節(jié)靈活、均一。并且其對物料的適應(yīng)性強，適用于各種污泥。但是其缺點也同樣突出，主要為占地面積大、不能連續(xù)運行、處理量小易堵塞，并且存在二次污染導致工作環(huán)境差。針對板框壓濾機，國內(nèi)外進行了一系列的優(yōu)化，使其性能得到較大的提升。主要其自動化程度大幅提高，并且泥餅含水率大幅降低，使得其在國內(nèi)的應(yīng)用市場越來越廣泛。
1.3 疊螺壓榨脫水
疊螺壓榨脫水技術(shù)的基本原理是向圓錐狀螺旋軸與圓筒形的外筒形成的濾室里壓入污泥，利用螺旋軸上螺旋齒葉從污泥入口向污泥出口傳送，在沿著泥餅出口方向容積逐漸變小的濾室內(nèi)使脫水壓力連續(xù)上升，從而實現(xiàn)對污泥的壓榨脫水。
其主要優(yōu)點是其能耗和運行成本比其他污泥脫水機型低，同時因為其采用不銹鋼篩網(wǎng)而非濾布，從而不易堵塞，更換周期長，易于維護。此外，其結(jié)構(gòu)簡單，占地面積小，可連續(xù)運行，噪聲小，無臭味外泄等，被廣泛應(yīng)用于食品和養(yǎng)殖行業(yè)。但是污泥處置領(lǐng)域?qū)儆谛屡d行業(yè)，尚未有足夠較大的工程應(yīng)用實例，從而其應(yīng)用效果還有待進一步考證。
2 蒸發(fā)式脫水技術(shù)
2.1 臥式圓盤干燥
臥式圓盤干燥機主要由定子、轉(zhuǎn)子、驅(qū)動裝置、轉(zhuǎn)軸等組成。轉(zhuǎn)子和轉(zhuǎn)軸是中空的，其中可通入蒸汽或者導熱油作為污泥干燥的熱源，并且其在轉(zhuǎn)動過程中，實現(xiàn)將污泥從進料口輸送到出料口。同時在載氣口通入適量空氣，將干燥過程中脫除的水蒸氣帶走。
其主要優(yōu)點是污泥與熱源不相互接觸，從而保證了熱源可以無須做任何處置而進行循環(huán)使用。同時因為其所需要的載氣量小，進行簡單分離后將冷凝水排出進行污水處置，不凝氣體進入焚燒爐進行焚燒處置。但是其缺點也較為明顯，主要是受制于當前材料性質(zhì)，導致干燥機的單臺處置能力有一定限制。同時在干燥機尾部，由于國內(nèi)污泥含沙量高，造成大面積的磨損問題，需要定期更換轉(zhuǎn)子，否則存在磨穿導致事故的情況。
2.2 槳葉式干燥
槳葉式污泥脫水技術(shù)與臥式圓盤脫水機原理相似，都是由定子、轉(zhuǎn)子、驅(qū)動裝置和轉(zhuǎn)軸等組成。干燥熱源同樣是流經(jīng)中空槳葉的蒸汽或者導熱油。其優(yōu)點是，由于槳葉葉片之間相互擠壓，可以將對方粘結(jié)在槳葉壁面上的污泥刮下來，從而達到更新?lián)Q熱面的作用，加速污泥的脫水干燥。其缺點也較為明顯，由于槳葉之間的相互擠壓，造成葉片的磨損嚴重，整個葉片需要進行價格昂貴的碳化物噴涂以保證其使用壽命。
2.3 薄層干燥
薄層干燥機的主體構(gòu)造為一個臥式的圓柱狀干燥機。在圓柱狀干燥機內(nèi)，設(shè)置有與之同軸的轉(zhuǎn)子，并在轉(zhuǎn)子的不同位置上配備有不同曲線的槳葉。在處理器外電機的驅(qū)動下，轉(zhuǎn)子帶動槳葉快速旋轉(zhuǎn)，從而形成高速的渦流。濕泥通過定量上料裝置與經(jīng)過加熱的工藝氣體在同側(cè)進入臥式的圓柱狀干燥機，污泥在高速渦流的作用下，通過離心作用在處理器的內(nèi)壁上形成以一定速率從處理器的進料端向出料端做環(huán)形螺旋移動的污泥薄層。
其主要優(yōu)點是成功利用了熱傳導和熱對流的原理，即換熱過程一部分是通過與物料的有接觸的工藝氣體實現(xiàn)，而大部分是通過位于干燥機夾套內(nèi)的熱介質(zhì)加熱金屬壁而形成的熱傳導來實現(xiàn)的。主要缺點是，設(shè)備整體造價高，并且由于對材料及工藝的要求極高，當前仍未實現(xiàn)國產(chǎn)化，完全依靠進口。
2.4 帶式干燥
帶式干燥機由若干個獨立的單元段組成，每個單元段均包括加熱裝置、循環(huán)風機、單獨或者共用的新鮮空氣補充系統(tǒng)和尾氣排出系統(tǒng)。其可對透氣性較好的片狀、條狀、顆粒狀和部分膏狀物料進行干燥，尤其適合含水量高、有熱敏性的材料。
其主要優(yōu)點為干燥效率高、蒸發(fā)強度高、產(chǎn)品質(zhì)量好，可用于大規(guī)模干燥生產(chǎn)，已在工業(yè)上得到廣泛應(yīng)用。缺點是占地面積較大，由于整體處在正壓運行，易造成廠房環(huán)境的污染。
2.5 流化床干燥
流化床干燥是利用隨著其底部氣流速度的增加，在布風板上的污泥處在流化狀態(tài)。流化氣體同時還有給污泥提供干燥熱源的作用。其主要優(yōu)點是由于在整個過程中污泥始終處于流化狀態(tài)，氣固顆粒混合好，與熱源之間的換熱系數(shù)大，換熱效率高。但是其主要缺點為當污泥顆粒度分布寬時，挾帶嚴重，同時當顆粒溫度較大時容易形成結(jié)塊或團聚。根據(jù)不同工業(yè)狀況的需求，形成了多種流化床的形式。主要有單層圓筒流化床干燥機、多層流化床干燥機、臥式多室流化床干燥機、噴動床干燥機、振動流化床干燥機等。
2.6 轉(zhuǎn)鼓干燥
轉(zhuǎn)鼓干燥機的基本原理是在干燥過程中，轉(zhuǎn)鼓內(nèi)通入加熱介質(zhì)，通過轉(zhuǎn)鼓的轉(zhuǎn)動，物料緩慢地向出口方向移動，在移動過程中，物料與加熱介質(zhì)直接接觸，去除物料中的水分，達到所要求的含水率。其主要優(yōu)點是生產(chǎn)能力大，可進行連續(xù)操作；結(jié)構(gòu)相對簡單，操作方便；故障少，并且維修費用低；同時內(nèi)部容易清理。其缺點也相對突出，熱容小，熱效率低；因為熱介質(zhì)與污泥直接接觸，其中挾帶的粉塵含量高，后期處置成本偏高；并且由于系統(tǒng)是正壓運行，整個干燥機廠房環(huán)境很難保證。
3 總結(jié)
隨著 對環(huán)保要求的不斷提高，各地政府越來越重視對各種廢棄物的處置。在此背景之下，處置不規(guī)范的污泥存在著巨大的存量市場。想要后期對污泥進行更好的處置，前端的干化顯得尤為重要。本文主要介紹了市場上幾種比較典型的污泥干化方式，每種方式均有自身獨特的性質(zhì)。比較可以發(fā)現(xiàn)：當水分以液態(tài)形式進行脫除時，由于不經(jīng)過相變，可以節(jié)約大量的熱量。但是其存在脫水下限，有時無法滿足工業(yè)應(yīng)用要求。當水分以氣態(tài)進行脫除時，因為經(jīng)過相變過程，需要克服汽化潛熱，從而需要消耗大量的熱量，但其可以根據(jù)實際需求，靈活的控制污泥干化后的含水率，方便后期處置。項目可以根據(jù)實際需求，選擇適合自身的污泥干燥脫水方式。
