低溫干化聯合疊螺脫水技術在處理機械加工含油污泥中的應用

金 武

（寧波市態(tài)寶環(huán)?？萍加邢薰荆憬?寧波 315204）

1 項目概況

某軸承生產企業(yè)在產品機械加工過程中會產生熱處理廢水、廢乳化液、液拋廢水等含油廢水，含油廢水經隔油、撇油預處理后，依次采用混凝沉淀、高效混凝氣浮、水解酸化、生物接觸氧化、沉淀和高效混凝氣浮法進行處理，處理過程中產生的混凝沉淀污泥、氣浮浮渣以及生化剩余污泥，統(tǒng)稱為機械加工含油污泥，該污泥含水率在98.5%以上，產生量約為6 t/d（其中混凝沉淀污泥約為5 t/d，氣浮浮渣約為0.6 t/d，生化剩余污泥約為0.4 t/d）。由于該含油廢水中熱處理廢水排放量占比達40%以上（因為對產品質量要求高、產量大，所以熱處理油槽更換快、熱處理廢水排放量大），而且熱處理廢水中含油量很高，雖經過隔油、撇油處理去除了95%以上（撇出的油脂作為含油危險廢物直接委外安全處置），但是進入后續(xù)處理系統(tǒng)的廢水中含油量還是遠高于一般的含油廢水，因此形成的含油污泥的含油量也非常高，導致污泥脫水用濾布（原采用板框壓濾機進行污泥脫水）經常性堵塞，無法正常運行，而且脫水后的污泥含水率仍在90%以上，污泥量大，委外處置費用高昂。因此該企業(yè)決定改造其機械加工含油污泥處理工藝及備，以達到能正常順利處理污泥、減少污泥量、降低處置費用的目標。

2 改造工藝的選擇

含油污泥處理的最終目的是以減量化、資源化、無害化為原則。常用的處理方法有：機械脫水法、自然干化法、濃縮法、穩(wěn)定法、焚燒法、機械干化法和物理化學分水—化學固化法等。

2.1 機械脫水法

該方法主要靠離心機、板框式壓濾機、帶式壓濾機、疊螺脫水機等設備，脫出含油污泥中的水分（主要是去除污泥顆粒間的毛細水），使污泥含水率降低到80～85%之間。其原理一般都是以過濾介質兩面的壓力差或固液密度差等作為推動力，使污泥中的固體顆粒與水分離。該方法脫水效果好，運行可靠，不受氣候影響，工作周期短，占地面積少等，缺點是脫水后污泥含水量仍然較高。

2.2 自然干化法

該方法是一種簡單經濟的污泥脫水方法，主要依靠滲透、蒸發(fā)與撇除等三種方式脫除水分。但隨著污泥的性質與當地氣象條件的不同，由滲透、蒸發(fā)與撇除所脫除的水分比例也不同。污泥干化場的脫水效果受當地降雨量、蒸發(fā)量、氣溫、濕度等的影響。這種方法脫水時間長，維護管理工作量大，且由于污泥腐敗產生的惡臭氣體和蒼蠅會影響周圍環(huán)境衛(wèi)生，因而一般適宜于在干燥、少雨、沙質土壤地區(qū)采用。

2.3 濃縮法

污泥濃縮是指去除污泥顆粒間的間隙水，濃縮后的污泥含水率為95%～98%，呈流體狀。目前污泥濃縮最常用的方法有重力濃縮、氣浮濃縮、離心濃縮和水力旋流濃縮等。該類方法電耗低、無藥耗、運行成本低，缺點是濃縮后污泥仍呈流體狀，只能作為污泥處理前端的預處理。

2.4 穩(wěn)定法

穩(wěn)定法是指去除污泥中的部分有機物質或將不穩(wěn)定有機物質轉化為較穩(wěn)定的物質，使污泥的有機物含量減少40%以上，不再散發(fā)異味。污泥穩(wěn)定方法包括厭氧消化、好氧消化和堆肥等方法。其缺點為處理周期長，易產生二次污染。

2.5 焚燒法

該方法是利用焚燒爐在有氧條件下對污泥中的有機物進行高溫氧化，使污泥完全礦化為少量灰燼的處置方式。其優(yōu)點是處理快速、量大、減量明顯，缺點是灰渣中的重金屬不易浸出，且設備維護成本高，易產生強致癌物質二噁英，且一次性投資成本高，處理成本高。

2.6 機械干化法

機械干化法是利用熱能去除污泥顆粒間的吸附水和內部水，是污泥與熱媒之間的傳熱過程。干化后的污泥呈顆粒狀或粉末狀，含水率可降至10%。機械干化按照溫度的不同分為低溫干化（溫度＜150 ℃）和高溫干化（溫度＞150 ℃）；高溫干化會增加尾氣處理，且能源損耗大；低溫干化具有效率高、效果好的特點，而且經濟效益能達到最優(yōu)[1]。

2.7 物理化學分水—化學固化法

該方法是在離心脫水的基礎上先進行化學分水，再利用不同性質的化學藥劑進行物理化學固化。其特點是固化成本較低，便于機械化施工，固化物有一定的機械強度，處理能力大。

綜上所述，結合企業(yè)需要及該機械加工含油污泥的性質，改造單個采用某類處理方法不能完全達到的最終目標，因此采用疊螺脫水+低溫干化的組合工藝進行處理，可以克服單類處理工藝的局限性。

3 工藝流程

各排入污泥濃縮池中的含油污泥經過污泥濃縮后通過污泥螺桿泵和管道進入疊螺脫水機的絮凝混合反應槽，利用一體化加藥裝置投加陽離子聚丙烯酰胺并與含油污泥進行絮凝反應，將小顆粒、小分子污泥團聚成大顆粒，提高了絮體的強度，實現了固液分離；絮凝反應后的污泥自流進入疊螺裝置，經機械擠壓，將水分從污泥中擠出，實現了污泥脫水；脫水后的含油污泥含水率降低至83%左右；擠出的脫水污泥通過重力作用掉落至低溫干化機的進料倉內，低溫干化機的切條裝置將污泥切成條狀，然后進入低溫干化機的網帶上，利用除濕熱泵提供干燥的熱空氣，同污泥進行接觸，將污泥干化，熱濕空氣進入除濕熱泵系統(tǒng)，采用自來水進行冷凝，冷凝產生的冷凝水排入收集調節(jié)池進行再處理，冷凝過后的空氣通過加熱形成熱空氣，再對污泥進行干化。干化后的污泥顆粒掉入出料口，再經螺旋輸送機輸送至噸袋內暫存，最后定期委外完成安全處置。

4 技術原理

4.1 疊螺脫水機的技術原理

疊螺脫水是運用螺桿擠壓原理，將污泥的濃縮和脫水在一個裝置內完成[2]。前段為濃縮段，后段為脫水段。當螺旋軸旋轉時，螺旋軸外圍的多個固定和活動疊片相對移動。在重力作用下，污水從相對移動的疊片間隙中過濾出來，實現快速濃縮。濃縮污泥隨著螺旋軸的旋轉向前移動；沿泥餅出口方向，螺旋軸節(jié)距逐漸減小，環(huán)間間隙也逐漸減小，螺旋腔體積不斷縮??；在出口背壓板的作用下，內部壓力逐漸升高。由螺旋傳動軸依次連續(xù)運轉帶動，使污泥中的水分被擠壓排出，且濾餅的固體含量不斷增加，最終實現污泥的連續(xù)脫水，同時螺旋軸的旋轉促進游動環(huán)的持續(xù)旋轉。該設備依靠固定環(huán)和移動環(huán)之間的運動實現連續(xù)自清洗過程，巧妙地避免了傳統(tǒng)脫水設備常見的堵塞問題。疊螺脫水機主要由疊螺體、螺旋軸、驅動裝置、濾液槽和混合系統(tǒng)等組成，同時配置一套加藥裝置。

4.2 低溫干化機技術原理

該項目采用的低溫干化機為熱泵低溫干化機，是利用除濕熱泵對污泥進行熱風循環(huán)冷凝的除濕烘干技術工藝[3]。通過對流熱風干燥的方式對網帶上的濕料污泥進行污泥干化減量，該類型設備為全封閉式設計，干燥熱風無熱損。除濕熱泵利用制冷系統(tǒng)將來自干燥室的濕空氣降溫脫濕，同時回收水分凝結的潛熱再次加熱干燥空氣，是除濕（去濕干燥）與熱泵（能量回收）的結合，是干燥過程中能量的循環(huán)利用[4]。除濕熱泵作為干化機的動力源，不需要額外的熱源，因而實現了節(jié)能的目的。低溫干化機主要由除濕熱泵、壓縮機、網帶、蒸發(fā)器、冷凝器、風機、干燥箱、電柜等組成。

5 技術特點

（1）不堵塞，有效、穩(wěn)定、連續(xù)地處理含油污泥。

（2）高效減量?？蓪?8.5%以上含水率的含油污泥干化至30%以下，含油污泥減量率可達95%以上。

（3）節(jié)能。采用熱泵熱回收技術，密閉式干化模式無任何廢熱排放。每1度電可除水4 kg（除濕性能比4:1kg·H2O/kw·h）。

（4）安全無危害。在全封閉 40～75 ℃低溫下工作，無需充氮運行；干化過程氧氣含量＜12%，粉塵濃度＜60 g/m3，顆粒溫度＜70 ℃，無揚塵和爆炸隱患；污泥靜態(tài)攤放，與接觸面無機械靜電摩擦；干料為顆粒狀，無粉塵危險；出料溫度低（＜50 ℃），無需冷卻，直接儲存。

（5）可全自動運行。設備可全自動運行，節(jié)約了大量人工成本；“PLC+觸摸屏”智能控制，可實現遠程集中控制；出料含水率可任意調節(jié)（10%～50%）。

（6）穩(wěn)定耐用。低溫干化機的使用壽命長，可達15年以上；無易損、易耗件，使用管理方便。

（7）有效殺菌。采用巴斯德（巴氏）滅菌方法—低溫加熱殺菌，干化溫度70 ℃以上時間達90～120 min，有效殺菌率高達 90%以上。

（8）干化過程環(huán)保無臭氣。設備系統(tǒng)采用密閉式設計，無臭氣外溢，無需安裝復雜的除臭裝置；采用低溫干化過程，H2S、NH3析出量很少。

（9）干化后污泥可進行氣化、摻燒、堆肥或作為建材原料等無害資源化處置。

6 設計選型

6.1 設計選型計算

每日濕泥量為6 t/d，濕泥含水率為98.5%，將板框壓濾機更換為疊螺脫水機，疊螺脫水機出泥含水率為83%，泥量約為530 kg/d，烘干后含水率要降至30%以下，污泥低溫干化的去水量約為400 kg/d，干泥量（30%含水率）為130 kg/d，以10小時工作制計算，平均每小時去水量為40 kg。

綜上所述，設計采用1臺201型疊螺脫水機，運行功率為0.55 kw，配套1臺一體化加藥裝置，運行功率為1.3 kw，1臺加藥計量泵，運行功率為0.25 kw。1臺1200SL型低溫干化機，運行功率14 kw，配套1臺螺旋輸送機，運行功率為2.2 kw。

6.2 疊螺脫水機性能參數

疊螺脫水機1臺，型號為201型，處理量為15～20 kgds/h，進泥濃度10 000～50 000 mg/L，整機功率0.55 kw，出泥含水率為75～85%，防護等級IP55 F級，高分子絮凝劑添加率（對DS）0.2～1%，疊螺主體規(guī)格為Φ200 mm，沖洗水量為32 L/h，疊螺主體材質為304不銹鋼，既可自動又可手動運行，外觀尺寸為2.5 m×0.9 m×1.5 m。配套一體化加藥裝置性能參數：數量1套，干粉投加量為0.2～2 kg/h，配制能力為200 L/h，總功率為1.3 kw。

6.3 低溫干化機性能參數

低溫干化機1臺，型號為1200SL，標準去水量50 kg/h，冷卻方式為水冷，總功率14 kw，冷卻水流量（△t=15 ℃）0.6 m3/h，干燥溫度48～56 ℃，濕泥含水率適用范圍40%～85%，干料含水率10%～60%（變頻調節(jié)，進泥含水率不同干料含水率調整范圍不同），成型方式切條，外觀尺寸為3.3 m×1.9 m×2.3 m。

7 運行效果

投入運行后，每天運行約10 h，運行穩(wěn)定，每天6 t的濕含油污泥處理后干泥量約為125 kg，干泥含水率為28%左右，解決了該企業(yè)含油污泥處理的難題，實現了預期目標。

8 經濟效益

本改造項目總投資62萬元。裝機及運行功率均為18.3 kw。運行費用為201元/d，其中電費147元/d（低溫干化機運行電費112元/d，配套輸送系統(tǒng)運行電費18元/d，疊螺脫水機及配套系統(tǒng)運行電費17元/d），水費34元/d（冷卻水用水24元/d，配套系統(tǒng)用水10元/d），藥劑費用20元/d，不增加人工費用。

改造前每天含油污泥委外處置量約為900 kg，改造后每天含油污泥委外處置量約為125 kg，含油污泥委外處置費用為4 000元/t。經計算，每天可減少委外處置費用3 100元/d，減去每天201元/d的運行費用，每天可節(jié)約2 899元，214個工作日后即相當于全部收回該改造項目的投資成本?？紤]折舊和維修所需費用，采用疊螺脫水機脫水+低溫干化機干化處理該含油污泥每年可節(jié)約費用約80萬元，產生了顯著的經濟效益。

9 結語

（1）采用疊螺脫水機+低溫干化機處理含油污泥是可行、可靠、穩(wěn)定的，解決了企業(yè)含油污泥處理難的問題。

（2）可有效減少含油污泥量。改用疊螺脫水機+低溫干化機處理該含油污泥后，每天需委外的處置量從900 kg減少到125 kg。

（3）取得了良好的經濟效益。運行214個工作日后節(jié)約的費用即相當于全部收回該改造項目投資成本。每年可節(jié)約含油污泥處置費用約80萬元。

（4）實現了全自動化運行，極大地降低了操作人員的勞動強度。