疊螺式脫水機在某大型電廠的應用

岳玉金，李彥，劉自力

(中國能源建設集團湖南省電力設計院有限公司，長沙 410007)

圖1 離心式脫水機工作原理

0 引言

近年來，隨著市場經濟的不斷發展，各行各業對節能環保的認識也在不斷加強。降低能源消耗、減少污染物排放，已成為當今社會的共識。研究電廠凈化站排泥水的高效處理、回用技術，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行混凝沉淀處理，處理過程中排放的泥水中污泥質量分數約為3%，污泥主要來自絮凝污泥[1-2]。排泥水擬采用機械設備進行脫水處理，需對污泥脫水設備進行比選，以尋找一種成本低、能耗低、脫水效率高的污泥脫水設備。

1 污泥脫水設備比選

污泥脫水機主要有離心式脫水機、板框式脫水機、帶式脫水機和疊螺式脫水機等。根據調研，絕大多數電廠及水廠使用離心式脫水機、板框式脫水機或疊螺式脫水機來進行污泥脫水。

1.1 離心式脫水機

離心式脫水機主要由轉鼓和帶空心轉軸的螺旋輸送器組成。污泥由空心轉軸送入轉筒后，在轉鼓高速旋轉產生的離心力作用下進入轉鼓腔內。由于污泥的密度大，旋轉過程中貼在轉鼓內壁上形成固體層，密度較小的水則在固體內側形成液體層。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排出，液體則從堰口溢流排出脫水機[3-5]。離心式脫水機工作原理如圖1所示。

離心式污泥脫水機具有污泥濃縮、脫水一體化處理功能[6]，適用范圍廣、設備體積小、操作簡單，可實現全封閉連續脫水運行。但由于離心式污泥脫水機是高速旋轉設備，工作噪聲大、能耗高，軸等部件易產生問題，維修保養頻繁且費用較高，特別是磨損的轉子(卸料螺旋)，只能送回制造廠進行維修[3，7]。

1.2 板框式脫水機

板框式脫水機是間歇操作的過濾設備，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。壓濾機工作時，濾板在液壓裝置的作用下閉合并在凹形濾板間形成濾室。當泥水經泵壓入濾室后，濾液在壓力的作用下經板間通路排出，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，向薄膜內充水或充氣，使濾室體積變小，對泥餅進一步擠壓。脫水完成后，液壓系統卸壓，順序打開濾板，使泥餅落下[3-4]。板框式脫水機工作原理如圖2所示。

圖3 疊螺式脫水機工作原理

脫水機形式泥餅含水率/%適用范圍運行穩定性操作管理工作環境占地面積離心式75～80適用范圍廣 可穩定、連續運行操作簡單，維護較復雜封閉式，無異味，環境好；噪聲大，振動劇烈較小板框式65～75適于無機污泥易堵塞，間歇運行需定期清洗更換濾布，維護復雜，操作費時非封閉，有異味，環境差；噪聲、振動較大大疊螺式75～80不適于金屬類污泥 不堵塞，可穩定、連續運行維護簡單，操作時間短封閉式，無異味，環境好；噪聲和振動很小小

圖2 板框式脫水機工作原理

板框式脫水機優缺點明顯，它對進泥的適應性強，且出泥含水率低，絮凝劑投加劑量小(甚至可以不加)[4]；但該設備占地面積大，無法實現連續進泥處理，工作時設備為開敞式，工作環境較差[8-9]；另外，因板框式脫水機的附屬設備較多，后期脫水處理的故障率也相對較高。

1.3 疊螺式脫水機

疊螺式脫水機主體由過濾體和螺旋軸所構成，過濾體又分濃縮和脫水兩部分。污泥進入濾體后，利用固定環、活動環的相對活動，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。污泥進入脫水部后，在濾腔內的空間不斷縮小，污泥內壓不斷增強，再加上出泥處背壓板的背壓作用，使其脫水，干泥不斷排出機外[3-4]。疊螺式脫水機工作原理如圖3所示[10]。

疊螺式脫水機體積小，占地面積小，能耗低，結構簡單，運行轉速低(2～4 r/min)，無振動，無噪聲，可全封閉、長期連續運行。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生較大磨損，影響脫水效果，所以該設備不適用于含較大硬度顆粒、尤其是含大顆粒金屬類物質的污泥脫水。

1.4 不同脫水設備技術及運行成本比較

上述3種污泥脫水設備技術特點及運行成本對比見表1[11]、表2。

從處理效果看，上述3種污泥脫水設備都能夠滿足該工程的需求，但疊螺式脫水機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，操作維護簡單，可連續運行，是該工程較為理想的選擇。

表2 3種污泥脫水設備運行成本對比

2 凈化站污泥脫水系統

2.1 凈化站污泥脫水系統工藝流程

高密度沉淀池處理原水的過程中產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混合槽內，與絮凝劑充分反應生成大顆粒礬花，然后進入脫水機過濾體內進行濃縮和脫水，泥餅從出泥口排出機外，泥餅含水率達到78%左右，可裝車運出廠外進行處理。脫水產生的濾液回流至回收水池，由回收泵送入高密度沉淀池進行回收利用。污泥脫水系統流程如圖4所示。

圖4 污泥脫水系統流程

2.2 疊螺式脫水機的選型設計

凈化站內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量分數為3%左右，額定排泥量為280 m3/d。當原水水質較差時，高密度沉淀池的排泥量會相應增加，設計污泥脫水系統時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。

污泥脫水機選用1套疊螺式脫水機，型號為TECH404，最大處理量為600 kg/h(干泥)，功率為5.2 kW。此脫水機為集成設備，由4臺處理能力為150 kg/h(干泥)的小型疊螺式脫水機組合而成，小型疊螺式脫水機既可以獨立運行，也可以并聯運行。當高密度沉淀池的排泥量變化時，可通過調整污泥泵的流量以及污泥脫水機的并聯運行來達到經濟運行的目的。

加藥系統采用全自動PAM干粉加藥裝置，型號為TCZB-4000，配藥質量分數為1%，制藥能力最大可達4 000 L/h；配置2臺加藥計量泵，1用1備，0～3 500 L/h連續可調，壓力為0.3 MPa。

3 結束語

目前該電廠已投運一年有余，疊螺式污泥脫水機運行效果良好，產出的泥餅含水率低，泥水回用率高，有效減少了電廠的污水排放以及污泥對環境的影響。和其他類型脫水機相比，疊螺式脫水機具有運行效果好、綜合成本低、占地面積小、適用范圍廣等優點，是電廠污泥脫水的較好選擇。

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