卧螺离心机与带式压滤机的比较
2020-12-23 16:41:05
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过去，国内城市污水处理厂的污泥（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
由于带机为污水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的污水处理厂为例，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。我国北方某城市污水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，与污水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城市污水处理厂，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，上海某污水厂也作过带机脱水耗药量试验，城市污水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污水处理厂为例，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。
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 1
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 无
浓缩提升至脱水/kW 5.5 无
冲洗水泵/kW 无 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。
