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1、臥螺離心機與帶式壓濾機的比較 過去，國內城市污水處理廠的污泥（濃縮）脫水，絕大部分都采 用帶式壓濾機（以下簡稱帶機），離心機因其噪音大、能耗高、處理 能力低而很少采用，然而，最近幾年來，臥螺式離心機（以下簡稱離 心機）的應用大有超過帶式壓濾機之勢。 在國外，臥螺離心（濃縮）脫水機的應用很普遍，而在國內，臥 螺式離心機的推廣主要得益于離心機廠家成功的市場營銷。 國外采用 離心機的主要原因是其脫水后含固率高，可達 30％以上，而國內由 于污泥處置費用不高，對含固率要求也不高，一般只要求超過 20％， 這樣國外供給國內的離心機的材質和 加工精度降低一個檔次仍能滿 足要求。由于國內部分設計人員對采

2、用離心機的認識模糊， 選用離心 機而對其處理后含固率仍與帶機要求相同， 這樣離心機就失去了其競 爭優(yōu)勢。國內許多設計院或用戶常常忽視了這一點。 下面筆者根據(jù)帶 機和離心機的使用調查情況， 結合設計經驗， 就污泥濃縮脫水設備的 選型問題作以下探討。 1 帶機與離心機的理論比較 由于帶機為污水處理廠污泥脫水的主流， 因此離心機的優(yōu)點主要 建立在與帶機的比較上，離心機廠商認為，離心機對帶機來說，具有 如下優(yōu)點： ① 臥螺離心機利用離心沉降原理，使固液分離，由于役有濾網， 不會引起堵塞，而帶機利用濾帶 使固液分離，為防止濾帶堵塞，需 高壓水不斷沖刷； ② 離心機適用各類污泥的濃縮和脫水， 帶

3、機也適用各類污泥， 但 對剩余活性污泥需投藥量大且脫水困難； ③ 離心機在脫水過程中當進料濃度變化時， 轉鼓和螺旋的轉差和 扭矩會自動跟蹤調整， 所以可不設專人操作， 而帶濾機在脫水過程中 當進料濃度變化時，帶速、帶的張緊度、加藥量、沖洗水壓力均需調 整，操作要求較高； ④ 在離心機內， 細小的污泥也能與水分離， 所以絮凝劑的投加量 較少，一般混合污泥脫水時的加藥量為： 1.2kg ／t［ 干泥］ ，污泥回收 率為 95％以上，脫水后泥餅的含水率為 65％－ 75％左右，而帶濾機 由于濾帶不能織得太密， 為防止細小的污泥漏網， 需投加較多的絮凝 劑以使污泥形成較大絮團，一般混合污泥脫水時的

4、加藥量大于 3kg/L ［干泥］，污泥回收率為 90％左右，脫水后泥餅含水率 80％左右； ⑤ 離心機每立方米污泥脫水耗電為 1.2kw/m,運行時噪音為76 —80db,全天24h連續(xù)運行滁停機外，運行中不需清洗水；而帶機每 立方米污泥脫水耗電為0.8kw/用，運行時噪音為70— 75db，濾布需 松馳保養(yǎng)， 一般每天只安排二班操作， 運行過程中需不斷用高壓水沖 洗濾布； ⑥ 離心機占用空間小， 安裝調試簡單， 配套設備僅有加藥和進出 料輸送機，整機全密封操作，車間環(huán)境好；而帶機占地面積大，配套 設備除加藥和進出料輸送機外，還需沖洗泵，空壓機，污泥調理器等 等，整機密封性差，高壓清洗水

5、霧和臭味污染環(huán)境，如管理不好，會 造成泥漿四溢； ⑦ 離心機易損件為軸承和密封件，卸料螺旋的維修周期一般在 3a 以上；而帶機易損件除軸承、密封件外，濾帶也需更換，價格昂 貴； ⑧ 運行費用的計算。 離心機廠商在進行離心脫水與帶式壓濾脫水 運行費用比較時，采用如下算法： 假設： 帶機投藥量 4kg／（t[ 干泥] ）計，單機處理電耗以 0.8kW／m3 泥漿計，沖洗水：污泥漿為 1：1；離心機投藥量以 3kg／（t[ 干泥] ） 計，單機處理電耗以 1.2kw／m3 泥漿計，沖洗水以 0 計，電費 0.5 元 /kw,水費0. 5元/用，藥費80元/ kg。 以8x 104t/d

6、的污水處理廠為例，干污泥量為 10t/d，進泥含固 量為3%（濃縮后污泥），泥漿量為 333用/d,脫水后污泥含固率〉 20%。計算得： 帶式壓濾機：藥費為3200元/d ;電費為133. 2元/d ;水費為 166.6元/d。則帶機的日運行費用為刀=3200+1332+166.6= 3499.8元 ／d。 臥螺離心機：藥費為2400元/d ;電費為199.8元/d ;水費為0 元/d ;則離心機的日運行費用為刀=2599.8元/do 運行費差額：900元/d, 1a以360d計，△ =900元/dx 360d=324000元人民幣。即1a運行費帶機比離心機多 32.4萬元人民

7、幣。 因此，離心機廠商根據(jù)上述分析，得出如下結論：污泥脫水從原 理上分析，采用離心機比帶機更合適；離心機由于分離效率高，對污 泥的絮凝要求比帶機低， 所以藥耗低， 運行費用低月收率和脫水效果 好，建議采用臥螺離心機。 2 對帶機與離心機實際使用情況分析 本人根據(jù)自己多年的設計經驗和對臥螺離心機用戶的調查， 對上 述離心機的優(yōu)點——進行考證，下面分別進行分析： 前述第①條、第⑥條，情況確實如此。但對其余各條，筆者有不 同看法。 2.1 適用介質問題 離心機并不適用于各類污泥。 經調查， 離心機不適用含粉煤灰等 無機成份較多的污泥， 因為粉煤灰經過離心分離， 附著在離心機內壁 較難去除

8、，離心機刮泥刀遇到很大阻力， 從而導致泥進去后就出不來。 我國北方某城市污水處理廠就出現(xiàn)這種情況，離心機沒法正常運行， 不得不改成帶機，造成很大損失。 2.2 進科的控制問題 前述第③條：離心機可根據(jù)進料濃度變化自動調整轉差和扭矩， 帶機要手動調整，事實上是因為進料濃度的變化對離心機影響較大 [1] ，而對帶機的影響較小。 2.3 固體回收率及加藥量的問題 前述第④條：離心機的固體回收率確實比帶機高 [1]，但這并不 是說帶機固體回收率低就不能用， 事實上濾波還得回流到前面， 與污 水廠進水一道重新進行處理。 藥劑投加量，是有爭議的，帶機廠商也會說，他們的帶機藥劑投 加量也少，筆者設

9、計的某15X 104t/d城市污水處理廠，采用的是臥 螺離心機脫水，投產后每噸干污泥的實測耗藥（PAM量為1.7 — 2.0kg ，是比較低的。資料顯示，上海某污水廠也作過帶機脫水耗藥 量試驗，城市污水每噸干污泥的藥劑也在 20kg 左右。由于各廠污泥 性質有所不同，很難說帶機藥耗就比離心機高多少。 2.4 電耗問題 電耗的差異并不是離心機廠商宣稱的那樣， 實際上離心機電耗要 遠遠大于帶機。 離心機的噪音，很刺耳，而帶機的噪音不在機器本身，主要是沖 洗水的聲音， 聲音感覺比離心機要好得多； 運行時間理論上帶機也能 24h 運行，當然帶機連續(xù)運行沒有離心機可靠。 2.5 機器的壽命問題

10、 前述第⑦條：質量好的帶機其軸承壽命都超過 20a,與主機壽命 差不多，濾帶確實需要常更換，濾帶一般能連續(xù)進行 2000h 操作，如 果間斷運行， 保養(yǎng)良好也是 2— 3a 更換一次， 不管是國產還是進口帶 機，濾帶一般都可用國產濾帶代替，因此更換濾帶成本并不高，而臥 螺離心機目前國產設備較進口設備差距較大， 如果更換螺旋， 必須是 國外原產的，因此這將會帶來很多麻煩，更換成本很高。 2.6 運行費用的計算 在離心機廠商計算離心脫水與帶式壓濾脫水運行費用比較時， 所 采用計算方法存在很多問題，運行成本主要包括：藥劑費、電費和水 費?？梢允紫葘⑵渌M排除掉，因為現(xiàn)在帶機濾布沖洗全采用二沉地

11、出水，是不用花錢的，其次，藥劑耗量到底帶機比離心機多多少很難 說清，是有爭議的。筆者以某8X 104t/d污水處理廠為例，對污泥處 理的實際運行費用進行了計算，結果如下： 干污泥量：10t/d，含固量：0.8 % (未濃縮污泥)。假設電費 0.5 元/kw,藥費 60元/ kg。 臥螺離心機與帶機電耗比較見表二： 表1臥螺離心機與帶機電耗比較 比較項目 臥螺離心機 帶式壓濾機 運行時間/h 24 16 處理能力(濕泥)/ (vm.h -1) 10/ (0.8%)/24=52 10/(0.8%)/16=78 實際處理能力/ (m3.h -1) 55-65 80

12、-100 濃縮機功率/kW 45 1.5 濃縮機液壓裝置功 率/kW 7.5 與脫水機合用 脫水機功率/kW 22 2.2 脫水機液壓裝置功 率/kW 7.5 1.5 污泥切割機功率/kW 7.5 無 濃縮提升至脫水/kW 5.5 無 沖洗水泵/kW 無 7.5 總裝機功率/kW 95 10.5 需要切率/kW 95 X 85%=80.75 10.5 X 85%=8.9 每天耗電/kW 80.75 X 24=1938 8.9 X 16=143 從上表可知，離心機與帶機每天電費差額為(1938 — 143) kwh X

13、0.5元/ kwh= 897.5元人民幣。 藥費如果真按離心機廠家所說，帶機比離心機多 1kg/ (t ［干 泥］)，就目前市場PAM介格應當是60元/kg，則帶機比離心機每 大多涓耗藥劑量為：10t/dx 1kg/1 = 10kg/d，每天多用藥劑費為 10 X 60=600元，即每天帶機比離心機多用藥劑費為 600元人民幣； 假如帶機比離心機耗藥量大的話，總體來說帶機還是比離心機每天節(jié) 省897.5 — 600= 297.5元，每年節(jié)省約10萬元人民幣。事實上，離 心機的電耗是確定無疑的，而帶機的藥耗是有爭議的，如果帶機與離 心機耗藥量相同的話，那么離心機每天比帶機運行費用要高 897

14、.5 元，即每年離心機比帶機多花費約 33萬元人民幣。 因此，從運行費用看，采用離心機并不比帶機省 2.7 投資問題 從投資上看，上述帶式一體機若為進口高檔次產品，全套約 20 萬美元，國產則更低，而上述一套離心濃縮脫水機約 30 萬美元，由 于產品檔次差異或其他具體原因，價格會有所出人，但是一般來講， 相同檔次的產品，離心機價格要比帶濾機高，然而，由于離心機占地 少，污泥濃縮脫水間土建費用可節(jié)省一些，兩者基本相互抵消，也就 是說帶機與離心機投資費用相差不多。 3 結語 從以上分析我們可以得出如下結論： 離心機的優(yōu)點是出泥干、 全 密閉運行環(huán)境好。不需沖洗水，帶機的優(yōu)點是節(jié)省電耗、

15、噪音小。因 此污泥（濃縮） 脫水是采用離心機還是帶機，一定要具體問題具體分 析，切不可盲目跟風。 污泥常溫和高溫好氧消化工藝概述 污泥好氧消化實質上是活性污泥法的繼續(xù)， 其工作原理是污泥中 的微生物有機體的內源代謝過程。 通過曝氣充入氧氣， 活性污泥中的 微生物有機體自身氧化分解，轉化為二氧化碳、水、氨氣等，使污泥 得到穩(wěn)定。 與現(xiàn)在普遍采用的污泥厭氧消化相比，好氧消化具有下列優(yōu)點： (1) 對懸浮固體的去除率與厭氧法大致相等； (2) 上清液中的BOD濃度較低(10mg/1以下)； (3) 處理后的產物無臭、類似腐殖質，肥效較高； (4) 運行安全、管理方便； (5) 處理

16、效率高，需要的處理設施體積小，投資較少。 由于污泥好氧消化工藝具有上述優(yōu)點，因此在中小型污水處理廠 頗受青睞。美國、日本、加拿大等發(fā)達國家都有不少中、小型污水處 理廠采用好氧消化處理污泥，僅加拿大某省就有 20個小型污水處理 廠運用此法，丹麥大約有40%勺污泥使用好氧法進行穩(wěn)定化處理。 污泥好氧消化一般有三種工藝： CAD A/AD ATAD 1 CAD工藝 1.1工藝流程 傳統(tǒng)的好氧消化工藝(CAD conventional aerobic digestion ) 的構造及設備與傳統(tǒng)活性污泥法相似， 但污泥停留時間很長，其常用 的工藝流程主要有連續(xù)進泥和間歇進泥兩種，如圖 1所示

17、⑴: 工搦s涯 工藝1】：訶歐訝冕 圖1骨統(tǒng)好熬消化工菖磴袒圖 也化出視  一般規(guī)模較大污水處理廠的好氧消化池采用連續(xù)進泥的方式， 運 行方式與活性污泥法相似。 規(guī)模較小污水處理廠的好氧消化池， 可采 用間歇進泥，定期的進泥和排泥，通常每天一次。 污泥好氧消化的主要目的就是穩(wěn)定污泥中可生物降解的有機物。 污泥穩(wěn)定的定量評價指標主要包括有機物（VSS的去除率和消化污 泥的比耗氧速率（SOUR當VSS去除率達到38%寸，或當消化污泥的 SOURI低至U 1.0 ~ 1.5mgO/gvss.hr時，可認為污泥達到穩(wěn)定。 1.2影響CAD運行的因素 1 ）溫度 溫度對好氧消化的影響很

18、大，溫度高時，微生物代謝活性強，即 比衰減速率較大，達到要求的有機物 VSS去除率所需的SRT短[2]。當 溫度降低時， 為達到污泥穩(wěn)定處理的目的， 則要延長污泥停留時間 [3] 溫度對反應速率的影響可用公式表示： k』k 1= 0 (T -T ) 21 其中：總、k2為溫度「、T2時分別的反應速率； X、T2為溫度，C； 0 為溫度系數(shù)（有研究者認為 0為常數(shù)， 0 =1.058）。 （ 2）停留時間 SRT VSS的去除率隨著SRT的增大而提高，但是相應地處理后剩余物 中的惰性成分也不斷增加，當SRT增大到某一個特定值，即使再增大 SRT VSS的去除率也不會再明

19、顯提高。對SOU也存在著相似的規(guī)律， SOUR SRT的增大而逐漸下降，當SRT增大到某一個特定值，即使 再增大SRT SOUF也不會有明顯下降。這一特定的點與進泥的性質、 可生物降解性及溫度有較大關系［2］。一般溫度為20C時，SRT為25? 30 天。 (3) pH值 污泥好氧消化的速率在pH值接近中性時最大，當pH值較低時， 微生物的新陳代謝受到抑制，有機物的去除率隨之降低。在CAD工藝 中，會發(fā)生硝化反應，消耗堿度，引起 pH值下降至4.5?5.5⑷。因 此大部分的CAD工藝中都要添加化學藥劑，如石灰等來調節(jié) pH值。 ( 4)曝氣與攪拌 在好氧消化中， 確定恰當?shù)钠貧饬渴呛苤?/p>

20、要的。 一方面要為微生 物好氧消化提供充足的氧源(消化池內 DO濃度大于2.0 mg /1 ), 同時滿足攪拌混合的要求，使污泥處于懸浮狀態(tài)。另一方面，若曝氣 量過大會增加運行費用。 好氧消化可采用鼓風曝氣和機械曝氣， 在寒 冷地區(qū)采用淹沒式的空氣擴散裝置有助于保溫， 而在氣候溫暖的地區(qū) 可采用機械曝氣。 當氧的傳輸效率太低或攪拌不充分時， 會出現(xiàn)泡沫 問題［5］。 ( 5)污泥類型 CAD消化池內污泥停留時間與污泥的來源有關。一般認為， CAD 適用于處理剩余污泥，而對初沉污泥，則需要更長的停留時間。這是 因為初沉池污泥以可降解顆粒有機物為主。 微生物首先要氧化分解這 部分有機物，合成

21、新的細胞物質，只有當有機物不足時，才會消耗自 身物質，進入內源呼吸階段。 CADT藝具有運行簡單、管理方便、基建費用低等優(yōu)點。但由于 需長時間連續(xù)曝氣，運行費用較高。受氣溫影響較大，在低溫時處理 效果變差，而且對病原菌的滅活能力較低。另外， CAD工藝中會發(fā)生 硝化反應，一方面消耗堿度，引起pH值下降，另一方面因硝化反應 耗氧，而致使供氧的動力費用提高。 這就促使人們對傳統(tǒng)好氧消化工 藝進行改造，提出了缺氧／好氧消化工藝（ A／AD）。 2 A / AD工藝 缺氧／好氧消化工藝（ A／AD， anoxic ／aerobic digestion ）即 在CAD工藝的前端加一段缺氧區(qū)，

22、使污泥在該段發(fā)生反硝化反應，其 產生的堿度可補償硝化反應中所消耗的堿度， 所以不必另行投堿就可 使pH值保持在7左右⑷。因在缺氧段以硝酸氮NO — N代替O作為最 終電子受體，需氧量比CAD工藝要少。 圖2介紹了 A/AD工藝的三種常見的流程圖。其中，I工藝可實 現(xiàn)對間歇進泥的CAD工藝的改造，通過間歇曝氣產生好氧和缺氧期， 并要在缺氧期加攪拌設備而使污泥處于懸浮狀態(tài)， 促使污泥發(fā)生充分 的反硝化。"、皿工藝是將缺氧區(qū)和好氧區(qū)分建在兩個池子里，而且 兩工藝都需要硝化液回流，以提供反硝化所需的硝酸鹽。 A/ AD消化池內污泥濃度及污泥停留時間等都與 CADT藝相似。 CAD和A/AD工藝的

23、主要缺點是供氧的動力費較高、污泥停留時 間較長、特別是對病原菌的去除率低。將溫度提高到高溫范圍（43? 70C）會大大提咼對病原菌的去除，由此而開發(fā)了咼溫好氧消化工藝。 曝汽 ANX I工藝 11工5 內頤 觀r 上浩液 U ? ARX 禍毗出渥 川工藝 圖2 敎氟/好宰消化工藝流程 3 ATAD工藝 3.1 原理 自熱高溫好氧消化工藝（ATAD Autoheated Thermophilic Aerobic Digestion ）利用有機物好氧氧化所釋放的代謝熱，達到并 維持高溫，而不需要外加熱源。由于采用

24、較高的溫度，消化時間大大 縮短（約6天），高溫好氧消化具有較高的懸浮固體去除率，并且能 達到殺滅病原菌的目的［6］。 達到自熱高溫好氧消化通常需要以下三個條件： ?進泥首先要經過濃縮，MLSS^度達40000?60000 mg/1 （或 VSS濃度最少為25000m/1 ），這樣才能產生足夠的熱量。 ?反應器要加蓋，采用封閉的反應器，同時反應器外壁還要采取 絕熱措施，以減少熱傳導的熱損失。 ?米用咼效氧轉移設備減少烝發(fā)熱損失，有時甚至米用純氧曝 3.2 工藝流程 為防止短流并盡量殺滅病原菌，典型的 ATAD系統(tǒng)一般采用間歇 (分批)操作，至少兩個反應器串聯(lián)運行。第一段溫度通常為

25、 45C 左右，一般不超過55C。第二段溫度通常為50?60C, —般不超過 70C。 ATADl ATAD2 圖3 ATAD工藝流程 3.3影響ATAD的工藝參數(shù) (1) 進泥的要求 進入ATAD勺污泥均應先進行濃縮，一方面可以減少消化反應器 的體積，降低攪拌和曝氣的能耗。另一方面可以提供足夠的熱量，使 反應器溫度達到高溫范圍。一般污泥經過重力濃縮即可滿足要求。 污泥負荷為F:M= 0.1?0.15 kg BOD5/kgvss.d的污泥適合用 ATAD法處理。 (2) 曝氣和攪拌 ATAD采用高效率的曝氣系統(tǒng)，氧轉移率一般大于 15%，這樣不 僅可以減少能量消耗，還

26、可降低因供氧造成的熱能損失。在 ATAD中 由于進泥的濃度相當高，再加上高溫的作用，一般會有泡沫產生，有 時甚至相當嚴重。因此在ATAD設備中應提供相應的泡沫控制設備。 (3) pH值 在ATAD中，由于高溫抑制了硝化細菌的生長繁殖，硝化作用一 般不會發(fā)生，因此需氧量會比CAD大大降低，同時在CAD中由于硝化 作用而使pH值降低的問題也得到了解決，實際上，在 ATAD中 pH值 通常可以達到7.2?8.0。而pH值的提高也會相應地提高對病原菌的 滅活。 ATAD法能加快生物反應速率，使需要的消化池容積縮?。荒軞?滅大部分的病原細菌、病毒和寄生蟲；同時由于高溫抑制了硝化作用， 大大減少了

27、氧的需求。這些優(yōu)點使得 ATAD在北美和歐洲的一些小型 污水廠被廣泛采用。 80年代以后，人們又開發(fā)了一種兩段消化工藝將自熱高溫好氧 消化工藝與中溫厭氧消化工藝相結合，即以一個一段的高負荷 ATAD 系統(tǒng)對污泥進行預處理后再進入中溫厭氧反應器。 工藝流程如圖4所 示。 由于采用高溫——中溫兩段污泥處理工藝， 可以達到有機物穩(wěn)定 和殺滅病原菌的良好效果，總停留時間縮短， VS去除和產氣量都有 所提高⑺。 4好氧消化各工藝的比較及應用 將污泥好氧消化各工藝進行比較，如下表所示 表1污泥好氧消化各工藝比較表 工藝 優(yōu)點 缺點 CAD 工藝成熟 動力費用高 機械設備

28、簡單 對病原菌的火活率低 操作運行簡單 需要相當長的SRT 能夠在一池中同時實現(xiàn)濃縮 和污泥穩(wěn)定 相當大的反應器體積 由于硝化作用使pH值 下降 上清液BOD含量低 消化污泥的脫水性能 差 缺氧好氧消化（A / AD 提供pH控制 工藝較新，運行經驗少 其他同CAD 動力費用仍較咼 其他同CAD ATAD SRT短、反應器體積小 機械設備復雜 抑制硝化作用，需氧量相對 少 泡沫問題 沒有pH值下降 新工藝，經驗少 對病原菌的殺火效果好 動力費仍舊相當高 比CAD A/AD能耗低 需增加濃縮工序 脫水性能可能優(yōu)于CAD及 A進泥中應含有

29、足夠的 / AD 可降解固體 污泥好氧消化工藝各有優(yōu)缺點，在應用時應根據(jù)實際情況綜合考 慮并進行選擇。缺氧/好氧消化工藝具有CAD勺運行管理簡單，操作 方便的優(yōu)點，可利用原有的CAD設施進行改造，并且比CAM約能耗， 在今后會更多采用。另外通過合理設計，可使CAD和A/AD工藝達到 自動加熱，提高反應器的溫度，在改善處理效果的同時仍保留其自身 簡單、靈活的優(yōu)點，這也是進一步推廣好氧消化技術的一條途徑。隨 著對處理后污泥回用控制標準日益嚴格，高溫好氧消化對病原菌的高 效滅活作用又受到了重視，ATA取術以及高溫好氧與中溫厭氧結合 新工藝會在今后有更大的發(fā)展。 5結語 目前我國的污泥穩(wěn)定主要采用中溫厭氧消化技術， 不少污水處理 廠已建成了污泥厭氧消化的設施， 但由于運行管理較為復雜，達不到 應有的處理效果，甚至長期不能正常運轉。 好氧消化作為污泥穩(wěn)定的一種傳統(tǒng)技術， 由于需要供氧，運行費 用稍高，而且不能產生甲烷氣體等有用的副產物，在我國較少采用。 但好氧消化具有運行管理方便、操作靈活、投資低、處理不容易失敗 等優(yōu)點，對于處理量較小(W 2000 m3/ d)的污水處理廠仍是一種 有效實用的污泥穩(wěn)定技術。開展污泥好氧消化的研究，并因地制宜地 在一些小型的污水處理成套設備中應用， 將是對污泥處理技術發(fā)展的 一種有益的補充。