随着社会的发展和进步,人们的生活水平得到极大提升,但伴随而来的环境污染问题也愈发严重。生活污水与垃圾的随意排放、农用化肥污染、工业废水排放管理不到位等因素,导致越来越多的污染物、有害物质进入江河湖泊,造成水体黑臭现象屡见不鲜。为改善水体环境,国家相继出台了《水污染防治行动计划》等多条举措,重抓“黑臭水体”治理。

现今黑臭水体的主要治理手段为:截污断流、内源控制、生态修复等。其中,内源控制的重要手段是清理水底污泥,减少污泥中污染物的释放,增强水体动力。清淤出的底泥因常年污染沉积,具有产量大、含水率高、气味特殊、易腐烂等特点,如何快速对污泥进行脱水、固化与尽早处置是当前亟需解决的重要问题。

脱水设备的使用能加快污泥脱水效率,为污泥脱水的主要手段。早些年,污泥脱水设备主要用于城市污水处理厂,按其工作原理可分为三大类:板框式、带式、离心式。机械脱水后,泥饼的含水率可达75%～85%,板框式脱水机可达65%。因其服务对象主要为城市污水厂,故该3类脱水机均具有以下特点:譹)单位时间处理量低;譺)设备占地面积大;譻)设备需固定式安装。

随着行业内对江河湖海污泥的脱水需求不断加大,需要脱水设备小型化、灵活化与处理高效化。早些年用于城市污水处理厂的脱水设备已不能满足江河湖海污泥的脱水需求。应市场需求,新型污泥脱水机已有企业进行研制。本文主要对超高压压榨机、叠螺式污泥脱水机、串螺式污泥脱水机3种新型污泥脱水机从工作原理、工作效果及效率、设备尺寸等方面进行对比分析。

超高压压榨机对传统隔膜压滤机进行大幅改进,无需另外的二次压榨增压设备及压榨介质,压缩比大,受力直接,压力高,工作周期短,生产效率相当于传统隔膜压滤机的3～4倍,可广泛应用于污泥深度脱水、河道清淤、化工、制药、食品、煤矿、冶金等领域(见图1)。其具有如下技术特点。

1)设备弹簧压缩行程大,其压缩比也大于隔膜压滤机,因此二次压榨压力大,降低进料过滤负荷,工作周期短。

2)压榨方式为平行挤压,无死角,而隔膜压滤机为半圆弧状挤压,受力不均,且具有凸点,占用有效过滤面积。

3)压力直接来自液压油缸的压力,为直接压榨,压榨压力可达5～7MPa。

4)单批次工作周期为1.0～1.5h,工作效率为隔膜压滤机的3～4倍。

5)共用1台液压系统,不需要外加增压设备,而隔膜压滤机必须有配套水箱、空压泵、压榨水泵、空压机、储气罐等压榨辅助设施。

6)因过滤面积远小于隔膜压滤机,因此滤布用量也相应少很多,可大幅降低滤布更换维护成本。

叠螺式污泥脱水机集全自动控制柜、絮凝调质槽、污泥浓缩脱水本体及集液槽于一体,可在全自动运行条件下实现高效絮凝,并连续完成污泥浓缩和压榨脱水工作,最终将收集的滤液回流或排放(见图2)。

1)浓缩当螺旋推动轴转动时,设在推动轴外围的多重固活叠片相对移动,在重力作用下,水从相对移动的叠片间隙中滤出,实现快速浓缩。

2)脱水经过浓缩的污泥随螺旋轴的转动不断往前移动;沿泥饼出口方向,螺旋轴螺距逐渐变小,环与环之间的间隙也逐渐变小,螺旋腔的体积不断收缩;在出口处背压板的作用下,内压逐渐增强,在螺旋推动轴依次连续运转推动下,污泥中的水分受挤压排出,滤饼含固量不断升高,最终实现污泥的连续脱水。

3)自清洗螺旋轴的旋转推动游动环不断转动,设备依靠固定环和游动环之间的移动实现连续自清洗过程,从而避免了传统脱水机普遍存在的堵塞问题。

叠螺式污泥脱水机可广泛用于市政污水处理工程,以及石化、轻工、化纤、造纸、制药、皮革等工业行业的水处理系统。

串螺脱水本体是由固定环和活动环相互层叠,2根螺旋轴贯穿其中形成的过滤腔体,活动环在外部驱动和导向装置的作用下,其上端产生上下直线运动,下端产生左右钟摆运动,与固定环持续错位,保持滤缝通畅,腔体2根螺旋轴并排运转、相互翻卷,污泥在螺旋轴的推动和挤压下逐步脱水(见图3)。

以市场考察为依据,以最大绝干污泥处理量为参照,对比各种类脱水设备的整机尺寸及整机净重,对比结果如表1所示。

相较于传统的板框式、带式、离心式污泥脱水机,上述3种新型污泥脱水机在工作效率、脱水质量、操作便捷性等方面均有长足的发展,更适用于如今江河湖海污泥的脱水需求。对比上述3种新型污泥脱水机,超高压压榨机对污泥进行脱水后脱水效果好,对污泥脱水后含水率要求较高时可选用该设备;但该设备尺寸大、重量重、不易移动,作业过程不连续。对脱水后含水率要求一般时,可选用叠螺式和串螺式污泥脱水机,性价比较高。若有多次迁移的需求,可选取移动式叠螺污泥脱水机,但其工作效率偏低。