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卧螺离心机与带式压滤机的比较

2011-09-30 12:10:10.717

摘要:污水处理厂常用的污泥脱水设备有卧螺离心机与带式压滤机,两者各有优点。根据实际工程对卧螺离心机与带式压滤机特点作了全面的对比,以便工程设计人员更好地进行污泥处理设备的选型。

关键词:污泥处理 污泥脱水 卧螺离心机 带式压滤机

  过去,国内城市处理厂的污泥(浓缩)脱水,绝大部分都采用带式压滤机(以下简称带机),离心机因其噪音大、能耗高、处理能力低而很少采用,然而,最近几年来,卧螺式离心机(以下简称离心机)的应用大有超过带式压滤机之势。
  在国外,卧螺离心(浓缩)脱水机的应用很普遍,而在国内,卧螺式离心机的推广主要得益于离心机厂家成功的市场营销。国外采用离心机的主要原因是其脱水后含固率高,可达30%以上,而国内由于污泥处置费用不高,对含固率要求也不高,一般只要求超过20%,这样国外供给国内的离心机的材质和 加工精度降低一个档次仍能满足要求。由于国内部分设计人员对采用离心机的认识模糊,选用离心机而对其处理后含固率仍与带机要求相同,这样离心机就失去了其竞争优势。国内许多设计院或用户常常忽视了这一点。下面笔者根据带机和离心机的使用调查情况,结合设计经验,就污泥浓缩脱水设备的 选型问题作以下探讨。

1 带机与离心机的理论比较

  由于带机为处理厂污泥脱水的主流,因此离心机的优点主要建立在与带机的比较上,离心机厂商认为,离心机对带机来说,具有如下优点:
  ①卧螺离心机利用离心沉降原理,使固液分离,由于役有滤网,不会引起堵塞,而带机利用滤带 使固液分离,为防止滤带堵塞,需高压水不断冲刷;
  ②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;
  ③离心机在脱水过程中当进料浓度变化时,转鼓和螺旋的转差和扭矩会自动跟踪调整,所以可不设专人操作,而带滤机在脱水过程中当进料浓度变化时,带速、带的张紧度、加药量、冲洗水压力均需调整,操作要求较高;
  ④在离心机内,细小的污泥也能与水分离,所以絮凝剂的投加量较少,一般混合污泥脱水时的加药量为:1.2kg/t[干泥],污泥回收率为95%以上,脱水后泥饼的含水率为65%-75%左右,而带滤机由于滤带不能织得太密,为防止细小的污泥漏网,需投加较多的絮凝剂以使污泥形成较大絮团,一般混合污泥脱水时的加药量大于3kg/L[干泥],污泥回收率为90%左右,脱水后泥饼含水率80%左右;
  ⑤离心机每立方米污泥脱水耗电为1.2kw/m3,运行时噪音为76-80db,全天24h连续运行滁停机外,运行中不需清洗水;而带机每立方米污泥脱水耗电为0.8kw/m3,运行时噪音为70-75db,滤布需松驰保养,一般每天只安排二班操作,运行过程中需不断用高压水冲洗滤布;
  ⑥离心机占用空间小,安装调试简单,配套设备仅有加药和进出料输送机,整机全密封操作,车间环境好;而带机占地面积大,配套设备除加药和进出料输送机外,还需冲洗泵,空压机,污泥调理器等等,整机密封性差,高压清洗水雾和臭味污染环境,如管理不好,会造成泥浆四溢;
  ⑦离心机易损件为轴承和密封件,卸料螺旋的维修周期一般在3a以上;而带机易损件除轴承、密封件外,滤带也需更换,价格昂贵;
  ⑧运行费用的计算。离心机厂商在进行离心脱水与带式压滤脱水运行费用比较时,采用如下算法:
  假设:
  带机投药量4kg/(t[干泥])计,单机处理电耗以0.8kW/m3泥浆计,冲洗水:污泥浆为1:1;离心机投药量以3kg/(t[干泥])计,单机处理电耗以1.2kw/m3泥浆计,冲洗水以0计,电费0.5元/kw,水费0. 5元/m3,药费80元/kg。
  以8×104t/d的处理厂为例,干污泥量为10t/d,进泥含固量为3%(浓缩后污泥),泥浆量为333m3/d,脱水后污泥含固率>20%。计算得:
  带式压滤机:药费为3200元/d;电费为133. 2元/d;水费为166.6元/d。则带机的日运行费用为∑=3200+1332+166.6=3499.8元/d。
  卧螺离心机:药费为2400元/d;电费为199.8元/d;水费为0元/d;则离心机的日运行费用为∑=2599.8元/d。
  运行费差额:900元/d,1a以360d计,△=900元/d×360d=324000元人民币。即1a运行费带机比离心机多32.4万元人民币。
  因此,离心机厂商根据上述分析,得出如下结论:污泥脱水从原理上分析,采用离心机比带机更合适;离心机由于分离效率高,对污泥的絮凝要求比带机低,所以药耗低,运行费用低月收率和脱水效果好,建议采用卧螺离心机。

2 对带机与离心机实际使用情况分析

  本人根据自己多年的设计经验和对卧螺离心机用户的调查,对上述离心机的优点——进行考证,下面分别进行分析:
  前述第①条、第⑥条,情况确实如此。但对其余各条,笔者有不同看法。
2.1 适用介质问题
  
离心机并不适用于各类污泥。经调查,离心机不适用含粉煤灰等无机成份较多的污泥,因为粉煤灰经过离心分离,附着在离心机内壁较难去除,离心机刮泥刀遇到很大阻力,从而导致泥进去后就出不来。我国北方某城市处理厂就出现这种情况,离心机没法正常运行,不得不改成带机,造成很大损失。
2.2 进科的控制问题
  
前述第③条:离心机可根据进料浓度变化自动调整转差和扭矩,带机要手动调整,事实上是因为进料浓度的变化对离心机影响较大[1],而对带机的影响较小。
2.3 固体回收率及加药量的问题
  前述第④条:离心机的固体回收率确实比带机高[1],但这并不是说带机固体回收率低就不能用,事实上滤波还得回流到前面,与厂进水一道重新进行处理。
  药剂投加量,是有争议的,带机厂商也会说,他们的带机药剂投加量也少,笔者设计的某15×104t/d城市处理厂,采用的是卧螺离心机脱水,投产后每吨干污泥的实测耗药(PAM)量为 1.7-2.0kg,是比较低的。资料显示,上海某厂也作过带机脱水耗药量试验,城市每吨干污泥的药剂也在20kg左右。由于各厂污泥性质有所不同,很难说带机药耗就比离心机高多少。
2.4 电耗问题
  电耗的差异并不是离心机厂商宣称的那样,实际上离心机电耗要远远大于带机。
  离心机的噪音,很刺耳,而带机的噪音不在机器本身,主要是冲洗水的声音,声音感觉比离心机要好得多;运行时间理论上带机也能24h运行,当然带机连续运行没有离心机可靠。
2.5 机器的寿命问题
  
前述第⑦条:质量好的带机其轴承寿命都超过20a,与主机寿命差不多,滤带确实需要常更换,滤带一般能连续进行2000h操作,如果间断运行,保养良好也是2-3a更换一次,不管是国产还是进口带机,滤带一般都可用国产滤带代替,因此更换滤带成本并不高,而卧螺离心机目前国产设备较进口设备差距较大,如果更换螺旋,必须是国外原产的,因此这将会带来很多麻烦,更换成本很高。
2.6 运行费用的计算
  
在离心机厂商计算离心脱水与带式压滤脱水运行费用比较时,所采用计算方法存在很多问题,运行成本主要包括:药剂费、电费和水费。可以首先将其水费排除掉,因为现在带机滤布冲洗全采用二沉地出水,是不用花钱的,其次,药剂耗量到底带机比离心机多多少很难说清,是有争议的。笔者以某8×104t/d处理厂为例,对污泥处理的实际运行费用进行了计算,结果如下:
  干污泥量:10t/d,含固量:0.8%(未浓缩污泥)。假设电费0.5元/kw,药费60元/kg。
  卧螺离心机与带机电耗比较见表二:

表1 卧螺离心机与带机电耗比较
比较项目 卧螺离心机 带式压滤机
运行时间/h 24 16
处理能力(湿泥)/(m3.h-1) 10/(0.8%)/24=52 10/(0.8%)/16=78
实际处理能力/(m3.h-1) 55-65 80-100
浓缩机功率/kW 45 1.5
浓缩机液压装置功率/kW 7.5 与脱水机合用
脱水机功率/kW 22 2.2
脱水机液压装置功率/kW 7.5 1.5
污泥切割机功率/kW 7.5
浓缩提升至脱水/kW 5.5
冲洗水泵/kW 7.5
总装机功率/kW 95 10.5
需要切率/kW 95×85%=80.75 10.5×85%=8.9
每天耗电/kW 80.75×24=1938 8.9×16=143

  从上表可知,离心机与带机每天电费差额为(1938 -143)kwh×0.5元/kwh=897.5元人民币。
  药费如果真按离心机厂家所说,带机比离心机多1kg/(t[干泥]),就目前市场PAM价格应当是60元/kg,则带机比离心机每大多涓耗药剂量为:10t/d×1kg/t=10kg/d,每天多用药剂费为10×60=600元,即每天带机比离心机多用药剂费为600元人民币;假如带机比离心机耗药量大的话,总体来说带机还是比离心机每天节省897.5-600=297.5元,每年节省约10万元人民币。事实上,离心机的电耗是确定无疑的,而带机的药耗是有争议的,如果带机与离心机耗药量相同的话,那么离心机每天比带机运行费用要高 897.5元,即每年离心机比带机多花费约33万元人民币。
  因此,从运行费用看,采用离心机并不比带机省。
2.7 投资问题
  
从投资上看,上述带式一体机若为进口高档次产品,全套约20万美元,国产则更低,而上述一套离心浓缩脱水机约30万美元,由于产品档次差异或其他具体原因,价格会有所出人,但是一般来讲,相同档次的产品,离心机价格要比带滤机高,然而,由于离心机占地少,污泥浓缩脱水间土建费用可节省一些,两者基本相互抵消,也就是说带机与离心机投资费用相差不多。

3 结语

  从以上分析我们可以得出如下结论:离心机的优点是出泥干、全密闭运行环境好。不需冲洗水,带机的优点是节省电耗、噪音小。因此污泥(浓缩)脱水是采用离心机还是带机,一定要具体问题具体分析,切不可盲目跟风。

参考文献

  [1]王洪臣 城市处理厂运行控制与维护管理[M]北京:科学出版社,1997


 

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