岳玉金，李彥，劉自力

(中國能源建設(shè)集團(tuán)湖南省電力設(shè)計(jì)院有限公司，長沙 410007)

圖1 離心式脫水機(jī)工作原理

0 引言

近年來，隨著市場經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，各行各業(yè)對節(jié)能環(huán)保的認(rèn)識也在不斷加強(qiáng)。降低能源消耗、減少污染物排放，已成為當(dāng)今社會的共識。研究電廠凈化站排泥水的高效處理、回用技術(shù)，對減少電廠廢水排放、降低廠用電率具有非常重要的意義。

某大型火力發(fā)電廠凈化站處理水量為3 600 m3/h，采用4×900 m3/h的高密度沉淀池對原水進(jìn)行混凝沉淀處理，處理過程中排放的泥水中污泥質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為3%，污泥主要來自絮凝污泥[1-2]。排泥水?dāng)M采用機(jī)械設(shè)備進(jìn)行脫水處理，需對污泥脫水設(shè)備進(jìn)行比選，以尋找一種成本低、能耗低、脫水效率高的污泥脫水設(shè)備。

1 污泥脫水設(shè)備比選

污泥脫水機(jī)主要有離心式脫水機(jī)、板框式脫水機(jī)、帶式脫水機(jī)和疊螺式脫水機(jī)等。根據(jù)調(diào)研，絕大多數(shù)電廠及水廠使用離心式脫水機(jī)、板框式脫水機(jī)或疊螺式脫水機(jī)來進(jìn)行污泥脫水。

1.1 離心式脫水機(jī)

離心式脫水機(jī)主要由轉(zhuǎn)鼓和帶空心轉(zhuǎn)軸的螺旋輸送器組成。污泥由空心轉(zhuǎn)軸送入轉(zhuǎn)筒后，在轉(zhuǎn)鼓高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力作用下進(jìn)入轉(zhuǎn)鼓腔內(nèi)。由于污泥的密度大，旋轉(zhuǎn)過程中貼在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁上形成固體層，密度較小的水則在固體內(nèi)側(cè)形成液體層。固體層的污泥在螺旋輸送器的緩慢推動下輸送至出口連續(xù)排出，液體則從堰口溢流排出脫水機(jī)[3-5]。離心式脫水機(jī)工作原理如圖1所示。

離心式污泥脫水機(jī)具有污泥濃縮、脫水一體化處理功能[6]，適用范圍廣、設(shè)備體積小、操作簡單，可實(shí)現(xiàn)全封閉連續(xù)脫水運(yùn)行。但由于離心式污泥脫水機(jī)是高速旋轉(zhuǎn)設(shè)備，工作噪聲大、能耗高，軸等部件易產(chǎn)生問題，維修保養(yǎng)頻繁且費(fèi)用較高，特別是磨損的轉(zhuǎn)子(卸料螺旋)，只能送回制造廠進(jìn)行維修[3，7]。

1.2 板框式脫水機(jī)

板框式脫水機(jī)是間歇操作的過濾設(shè)備，主要由濾板、濾布、主梁、框架、液壓濾板壓緊裝置、濾板分離裝置以及濾布清洗裝置組成。壓濾機(jī)工作時(shí)，濾板在液壓裝置的作用下閉合并在凹形濾板間形成濾室。當(dāng)泥水經(jīng)泵壓入濾室后，濾液在壓力的作用下經(jīng)板間通路排出，污泥留在濾室中，從而使泥水分離。為提高脫水污泥含固率，可在濾板外包覆一層薄膜，向薄膜內(nèi)充水或充氣，使濾室體積變小，對泥餅進(jìn)一步擠壓。脫水完成后，液壓系統(tǒng)卸壓，順序打開濾板，使泥餅落下[3-4]。板框式脫水機(jī)工作原理如圖2所示。

圖3 疊螺式脫水機(jī)工作原理

脫水機(jī)形式泥餅含水率/%適用范圍運(yùn)行穩(wěn)定性操作管理工作環(huán)境占地面積離心式75～80適用范圍廣 可穩(wěn)定、連續(xù)運(yùn)行操作簡單，維護(hù)較復(fù)雜封閉式，無異味，環(huán)境好；噪聲大，振動劇烈較小板框式65～75適于無機(jī)污泥易堵塞，間歇運(yùn)行需定期清洗更換濾布，維護(hù)復(fù)雜，操作費(fèi)時(shí)非封閉，有異味，環(huán)境差；噪聲、振動較大大疊螺式75～80不適于金屬類污泥 不堵塞，可穩(wěn)定、連續(xù)運(yùn)行維護(hù)簡單，操作時(shí)間短封閉式，無異味，環(huán)境好；噪聲和振動很小小

圖2 板框式脫水機(jī)工作原理

板框式脫水機(jī)優(yōu)缺點(diǎn)明顯，它對進(jìn)泥的適應(yīng)性強(qiáng)，且出泥含水率低，絮凝劑投加劑量小(甚至可以不加)[4]；但該設(shè)備占地面積大，無法實(shí)現(xiàn)連續(xù)進(jìn)泥處理，工作時(shí)設(shè)備為開敞式，工作環(huán)境較差[8-9]；另外，因板框式脫水機(jī)的附屬設(shè)備較多，后期脫水處理的故障率也相對較高。

1.3 疊螺式脫水機(jī)

疊螺式脫水機(jī)主體由過濾體和螺旋軸所構(gòu)成，過濾體又分濃縮和脫水兩部分。污泥進(jìn)入濾體后，利用固定環(huán)、活動環(huán)的相對活動，使濾液通過疊片間隙快速向外排出，迅速濃縮，污泥向脫水部推移。污泥進(jìn)入脫水部后，在濾腔內(nèi)的空間不斷縮小，污泥內(nèi)壓不斷增強(qiáng)，再加上出泥處背壓板的背壓作用，使其脫水，干泥不斷排出機(jī)外[3-4]。疊螺式脫水機(jī)工作原理如圖3所示[10]。

疊螺式脫水機(jī)體積小，占地面積小，能耗低，結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)行轉(zhuǎn)速低(2～4 r/min)，無振動，無噪聲，可全封閉、長期連續(xù)運(yùn)行。因顆粒大、硬度大的污泥會使螺旋軸、活動板和固定板之間產(chǎn)生較大磨損，影響脫水效果，所以該設(shè)備不適用于含較大硬度顆粒、尤其是含大顆粒金屬類物質(zhì)的污泥脫水。

1.4 不同脫水設(shè)備技術(shù)及運(yùn)行成本比較

上述3種污泥脫水設(shè)備技術(shù)特點(diǎn)及運(yùn)行成本對比見表1[11]、表2。

從處理效果看，上述3種污泥脫水設(shè)備都能夠滿足該工程的需求，但疊螺式脫水機(jī)集污泥的濃縮和脫水于一體，占地面積小，沖洗水量小，電耗低，噪聲、振動小，操作維護(hù)簡單，可連續(xù)運(yùn)行，是該工程較為理想的選擇。

表2 3種污泥脫水設(shè)備運(yùn)行成本對比

2 凈化站污泥脫水系統(tǒng)

2.1 凈化站污泥脫水系統(tǒng)工藝流程

高密度沉淀池處理原水的過程中產(chǎn)生的污泥直接排入污泥池，污泥通過變頻排泥泵加壓送入疊螺式脫水機(jī)混合槽內(nèi)，與絮凝劑充分反應(yīng)生成大顆粒礬花，然后進(jìn)入脫水機(jī)過濾體內(nèi)進(jìn)行濃縮和脫水，泥餅從出泥口排出機(jī)外，泥餅含水率達(dá)到78%左右，可裝車運(yùn)出廠外進(jìn)行處理。脫水產(chǎn)生的濾液回流至回收水池，由回收泵送入高密度沉淀池進(jìn)行回收利用。污泥脫水系統(tǒng)流程如圖4所示。

圖4 污泥脫水系統(tǒng)流程

2.2 疊螺式脫水機(jī)的選型設(shè)計(jì)

凈化站內(nèi)4×900 m3/h高密度沉淀池采用間歇排泥方式，排出的泥水中污泥的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%左右，額定排泥量為280 m3/d。當(dāng)原水水質(zhì)較差時(shí)，高密度沉淀池的排泥量會相應(yīng)增加，設(shè)計(jì)污泥脫水系統(tǒng)時(shí)需考慮一定的富余處理量，故采用2臺流量為20 m3/h的變頻污泥泵，1用1備。

污泥脫水機(jī)選用1套疊螺式脫水機(jī)，型號為TECH404，最大處理量為600 kg/h(干泥)，功率為5.2 kW。此脫水機(jī)為集成設(shè)備，由4臺處理能力為150 kg/h(干泥)的小型疊螺式脫水機(jī)組合而成，小型疊螺式脫水機(jī)既可以獨(dú)立運(yùn)行，也可以并聯(lián)運(yùn)行。當(dāng)高密度沉淀池的排泥量變化時(shí)，可通過調(diào)整污泥泵的流量以及污泥脫水機(jī)的并聯(lián)運(yùn)行來達(dá)到經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的目的。

加藥系統(tǒng)采用全自動PAM干粉加藥裝置，型號為TCZB-4000，配藥質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%，制藥能力最大可達(dá)4 000 L/h；配置2臺加藥計(jì)量泵，1用1備，0～3 500 L/h連續(xù)可調(diào)，壓力為0.3 MPa。

3 結(jié)束語

目前該電廠已投運(yùn)一年有余，疊螺式污泥脫水機(jī)運(yùn)行效果良好，產(chǎn)出的泥餅含水率低，泥水回用率高，有效減少了電廠的污水排放以及污泥對環(huán)境的影響。和其他類型脫水機(jī)相比，疊螺式脫水機(jī)具有運(yùn)行效果好、綜合成本低、占地面積小、適用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，是電廠污泥脫水的較好選擇。

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