污泥脱水机性能分析

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1、2010 年全国给水排水技术信息网年会论文集 污泥脱水机性能分析 张浩 周佳 赵洋 （天津市市政工程设计研究院，天津 300051） 摘 要 本文通过查阅各种资料，结合实践经验对带式脱水机和离心脱水机作了详细的比较，并对污泥脱水的方向提出了自己的看法，供大家借鉴参考。 关键词 带式脱水机 性能 卧式离心脱水机 当今社会，环境保护成为社会各界都关注的热点。通过近二十年的努力，我国在水污染的治理方面取得了长足的进步，投资建设了一大批污水处理厂，水污染的影响大大降低了。这些污水厂每天要产生大量的污泥，这些污泥的含水率一般在95%-99%之间，体积较大。为了有效的减少污水厂污泥的体积，便于贮存、运输和

2、污泥的后处置，这些污泥都要经过脱水处理，其含水率必须控制在80%以下。由此可见，每个污水处理厂无论采用何种处理工艺都必须采用污泥脱水措施，通过污泥脱水设备污泥脱水机实现污泥的初步“减容”化。 机械脱水方法有滚压带法、离心法、真空吸滤法和压滤法，与其对应的常见设备分别是带式脱水机、卧式离心脱水机、板框压滤机和折带式真空脱水机等。由于真空过滤及板框压滤机不能连续工作，效率低、辅助设备多、维护工作量大、运营维护成本高，使用较少，目前国内采用较多的是带式脱水机和卧式离心脱水机。 1 带式脱水机 带式脱水机的工作原理是把压力施加在滤布上，让上下张紧的滤袋夹带着污泥层在 S 型排列的辊压筒通过，靠滤布的压

3、力和张力及剪切力使污泥脱水，并实现连续生产。不同生产厂商的带式脱水机其结构略有不同，但是一般分为四个工作区：分别是重力脱水区、楔形区、低压脱水区、高压脱水区。 带式脱水机正常工作需要有三种必备的措施，一是加药系统；二是高压空气系统；三是冲洗水系统，三者缺一不可。主要设备有：带式脱水机，絮凝剂溶药单元，螺杆进泥泵，溶药投加泵，高压冲洗泵，空压机等。带式脱水机的工艺流程见图 2。 衡量脱水机工作性能的要素： 在进泥性质相同的条件下，衡量带式脱水机工作性能的要素有以下几方面：处理能力、脱水效果、滤带系统、高压空气控制系统。 2污泥进料口 3驱动辊 4高压辊 5低压辊 6滤带张紧 7滤带跟踪辊 8滤带

4、冲洗系统 图1 带式脱水机的工作原理 图2 带式脱水机的工艺流程 （1 ）处理能力 能处理的湿污泥量和污泥固体负荷（或者叫污泥脱水负荷）都可以量化带机的处理能力。由于带式脱水机是靠重力和挤压力将水从污泥中分离出来，其推动的对象是污泥中的液相，所以湿污泥量要比污泥固体负荷指标更直观；二个指标都是和带宽有关系，滤带越宽，处理量越大，即处理能力和带宽呈一定的线性关系。 （2 ）脱水效果 带式脱水机的脱水效果首先取决加药量，其它2372010 年全国给水排水技术信息网年会论文集 影响因素还有脱水机的带速、滤带张力、辊轴级数等方面。 带机在重力浓缩区的脱水效率最高、脱水量也最大，污泥调质效果越好，加药量

5、越多，出泥的含固率越高。所以脱水效果与加药量成正比，也与污泥脱水的成本成正比。 脱水机带速可以依据污泥的性质来调节，但是并不方便，也需要经验，实际中往往很难依靠带速来调节处理效果。 张紧的滤带和辊轴一起对污泥进行挤压，滤带的张力受高压系统控制。张力越大，脱水效果越好，但是并不成正比，滤带损耗会加快，不经济。对于市政污泥，滤带的张力有一个比较经济的数值。 辊轴的级数越多，每一级辊轴的直径越大，污泥走的路径就越长，挤压的时间就越多，效果就好，但造价和体积也随之增大。 （3 ）滤带系统 滤带也称滤布，一般是用单丝聚酯纤维编制而成，滤带是带式脱水机磨损最快的部件之一，所以其材质应具有抗拉强度大、耐曲折

6、、耐酸碱、耐温度变化等特点。 （4 ）高压空气系统 由于带式脱水机的工作离不开高压空气和高压水系统。该系统的连接管路和阀门都比较小，强都比较低，在实际运行中容易腐蚀结构、密封部分容易老化松动造成系统有漏气和气动元件堵塞现象。 总之，选择带式脱水机首先请供货商在确定污泥性质的条件下详细论述不同的加药量及其相对应的出泥含固率；其次是比较带机的体积、带宽、滤带在设计工况下的工作张力、辊轴级数、滤布的物理学指标及使用年限；再比较配套的高压系统设备及材质、易损件及整体设备维修周期等指标，才能明确不同品牌带机的优劣，选择合适的带式脱水机。 2 卧式离心脱水机 离心脱水机的结构相对简单，主要由转鼓和带空心转

7、轴的螺旋输送器组成，污泥由空心转轴送入转筒后，在高速旋转产生的离心力作用下，立即被甩入转鼓腔内。污泥颗粒比重较大，因而产生的离心力也较大，被甩贴在转鼓内壁上，形成固体层；水密度小，离心力也小，只在固体层内侧产生液体层。固体层的污泥在螺旋输送器的缓慢推动下，被输送到转载的锥端，经转鼓周围的出口连续排出，液体则由堰四溢流排至转载外，汇集后排出脱水机，得以实现连续生产。 图3 离心脱水机的结构 离心机一般可以按分离因素分类，3000转为高速离心机； 3000 1500 转为中速离心机；1500 1000 转为低速离心机，其系统主要设备包括卧式离心机，絮凝剂溶药单元，螺杆进泥泵，溶药投加泵，污泥切割系

8、统，空压机等。卧式离心脱水机的工艺流程见图 4。 图4 卧式离心脱水机的工艺流程 我们常见的卧式离心脱水机正常工作也需要加药系统，这和带式脱水机是一样的，此外还需要有污泥切割系统，其作用是避免污泥中的长纤维缠绕离心机以及纤维裹夹污泥中较大的球体后堵塞离心机排泥孔，大多数的经验证明进入离心脱水机的物体小于 8mm 就不能造成任何危害了。 在进泥性质相同的条件下，衡量卧式离心脱水机工作性能有二个主要方面，即处理能力及脱水效果。 （1 ）处理能力 卧式离心机处理能力的指标与带机类似，但由2382010 年全国给水排水技术信息网年会论文集 于离心机是靠离心力将水和污泥中分离，其推动的对象是污泥中的固相

9、，所以离心脱水机的污泥固体负荷（即单位时间内处理污泥干固体的数量）是衡量离心机处理能力的重要指标。 （2 ）脱水效果 卧式离心机的脱水效果与加药量成正比，原理与带机类似。在加药量恒定的条件下，影响脱水效果的因素还有：脱水机转鼓的直径及长度，转速 （即分离因素）及差速等方面。 转鼓的直径（即转筒的直径）：其边缘的线速度越大，离心力越大，污泥达到的干度就越高，但是设备价格也越贵； 转鼓的长度：转鼓的长度越长，污泥在内的停留时间就越长，脱水效果越好，设备的尺寸也越大，制造难度越大； 分离因素：离心机的分离因素越大，泥水分离效果越好，但是电耗也相对提高； 速差：速差是指转鼓和螺旋的转速差值，好的离心机

10、的速差精度在 0.1 转/ 分以下，离心机可依据污泥进料的浓度不同自动跟踪调整其速差，达到最优的效果。 鉴别不同厂家离心脱水机的优略较为简单，首先是污泥性质固定的条件下其出泥含固率及对应的加药量，其次是转鼓的直径、长度、占地、速差精度；再次是离心机的电耗（即分离因素）和易损件（转轮或螺旋外缘的使用周期）才能明确不同品牌离心机的优劣，选择合适的脱水机。 3 带式脱水机与离心脱水机的比较 由于离心机和带机的工作原理、系统组成等方面都不相同，所以在工程运用上有着显著的区别，我们只有明了二者之间的区别才能选出符合条件的脱水机。 3.1 设备投资 在相同条件下，进口的离心机的设备投资比进口的带机（含各种

11、配药设备、管路及电控设备）要高 25 40%，比国产的带机要高 80 120%。国产的带机最便宜，但使用寿命较短。 3.2 运行费用 3.2.1 耗药量 药耗主要指 PAM 的消耗量，是一个非常敏感的问题，众多脱水机的生产厂家对自己产品的耗药量都有一个有利于自己产品的“实测”数据。大多数厂家取得共识的是离心机适用各类污泥的浓缩和脱水，带机也适用各类污泥，但对剩余活性污泥需投药量大且脱水困难。从给水排水设计手册（第五册）的 555 页表 9-27 和表 9-28 中对各种污泥采用带机和离心机时 PAM 投加量的统计来看，PAM 投加量的均值离心机比带机要低 10 15%左右。 3.2.2 耗电量

12、 带机的设备数量多，但功率都很小，其系统总的装机容量也远远小于相同处理量的离心机系统，大约低 30 50%，相对应的污泥脱水耗电也就低许多。离心机每立方米污泥脱水耗电为 1.21.6 度电/m3污泥，带机每立方米污泥脱水耗电为 0.60.9 度电/m3污泥。 3.2.3 耗水量 离心机可以全天 24h 连续运行，运行中不需清洗水；带机运行过程中需不断用高压水冲洗滤布，冲洗水量和滤带面积成正比，用水量较大。带机冲洗虽然可以使用二沉池出水，但从二沉池引水的管道及阀门的一次性投资相对较高，计算成本时必须考虑，而且使用二沉池出水增加了冲洗系统的冲洗棒或喷嘴堵塞的频率，得不偿失。如果使用自来水，运行费会

13、增加不少。 综合上述三方面来看，离心机的运行成本与带机大约相当。 3.3 设备占地及环境影响 离心机系统比带机系统占地小 15 20%，台数越多节约的土建费用越多；离心机系统安装调试简单，整机全密封操作，车间环境好；带机系统占地面积大，密封性差，工作环境差，还有可能造成泥浆四溢。所以在占地和环境这两方面离心机具有绝对优势。 3.4 设备维护 离心机的转鼓和螺旋叶片在工作中会被磨损，顺流式的离心机磨损小一些，逆流式的磨损大一些。转鼓和螺旋叶片的使用年限大约在 5年到 8年之间，更换费用为脱水机单机价格的 2%左右。 带机的滤带需要常更换，国产滤带一般能连续工作 2000h，一年基本上要更换 3

14、次滤带，而且 4 年左右需要更换气缸密封件和喷嘴等部件。带机的年维护费用要略高于离心机。 2392010 年全国给水排水技术信息网年会论文集 2403.5 操作管理 离心机在脱水过程中当进料浓度变化时，转鼓和螺旋的速差和扭矩会自动跟踪调整，可不设专人操作，而且该系统设备数量少，所以离心机系统管理简单。 带机系统受污泥负荷波动的影响小，如要求在进料浓度变化时调节带速、带的张紧度、加药量、冲洗水压力等参数则对操作人员的要求会比较高，增加了管理的难度；而且带机系统的设备数量众多（台数越多越是如此），给管理造成不便，再加上滤带需要松驰保养及更换，管路系统需要定期更换和维护也给管理增加了工作量。 所以，

15、离心机系统比带机系统操作管理容易，减轻了工人的劳动强度。 总之，在脱水污泥的含水率达到 80%的条件下，离心机属于污泥脱水行业，尤其是市政行业的高端产品，带机则是大众化的产品，二者各有千秋。带机主要是其价格优势，离心机则在占地、环境、操作管理上有特点。 4 污泥脱水机的发展趋势 目前，我国已经建设了大量的城市污水管网及处理厂，未经污泥厌氧消化的污泥经过脱水（污泥预处理）以后一般是运至某一地区堆放，即便经过厌氧消化的污泥也具有危害性，这会造成二次污染，甚至引发更严重的问题。政府相关部门已经逐步加强了污泥的管理，如投资新建一些污泥填埋场、污泥干化厂和污泥焚烧厂，以彻底解决污泥的问题。 现在我国规定

16、污泥出污水厂的含水率在 80%以下就可以。如果国家提高这一要求，将大大减低污泥处置的成本，并节约了相当的运输费用。只要将进入污泥焚烧或者干化厂的污泥含水率从 80%提高到 75%，将降低 1520% 左右的建设规模，每吨湿泥将节约 4 万大卡以上的热能，经济效益惊人。 从我国的发展趋势来看，经济发达的地区，如“珠三角” 、 “长三角” 、 “环渤海经济圈”等区域，同样也是污水处理比较发达的地区，污泥后续处理问题将越来越重要，这为离心脱水机提供了广阔的市场。 参考文献 1 张自杰、林荣忱、金儒霖，排水工程（第四版） 2 给水排水设计手册（第五册） 3 何修光,带式脱水机运行中遇到的问题及处理措施,工业 用水与废水,2002年第5期 4 张超英、吴绪文,浓缩脱水一体化设备的设计选型,中国给 水排水,2006年vol 16