叠螺脱水机与离心脱水机在污泥处理中的应用比较_孙喜鹏
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离心脱水机主要是依靠泥水的密度差来实现固
轴向进泥水
转鼓： 利用高速旋转达到理想的沉降分离效果 布料器： 污泥在此受到离心力的作用 螺旋输送器： 输送和压紧污泥
固相
液相
出水
出泥饼
图 2 离心脱水机工作原理 Fig. 2 Working principle of centrifugal dehydrator
叠螺脱水机主体采用倾斜安装或水平安装， 脱
进泥水
固定环
污泥 螺距
滤缝 螺旋轴
游动环
出泥饼
脱水部 脱水部滤后液
含油污水处理系统
浓缩部 浓缩部滤后液
图 1 叠螺脱水机工作原理 Fig. 1 Working principle of fold screw dewatering machine
水部处于后端。 螺旋轴旋转带动游动环做圆周运 动， 由固定环和游动环组成的过滤结构便处于运动 的状态， 不易堵塞。 水从滤缝中流出， 起到了自我 清洗的效果， 污泥则被螺旋轴不停地向前推进。 污 泥在浓缩部经过重力浓缩和较小压力挤压后， 被运 输到脱水部， 在前进的过程中， 随着滤缝和螺距的 逐渐变小， 螺杆和滤缝挤压力逐渐增大， 污泥浓度
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INDUSTRIAL WATER ＆ WASTEWATER
工业用水与废水
Vol ． 43 No ． 6 Dec.， 2012
罐底泥和池底泥， 罐底泥是污油罐在加温脱水时， 产生的油、 水、 泥等的混合物； 池底泥是炼油厂含 油污水在隔油池中进行油、 固、 水三相分离后， 沉 积在池底的油泥。 浮渣来自于炼油厂含油污水处理 的浮选池， 剩余活性污泥来自于含油污水生化处理 系统的二级沉淀池。 1．2 污泥的性质
量砂石、 大的金属类物质的污泥脱水。 2．1．2 离心脱水机工作原理
离心脱水机是利用转鼓高速旋转产生的离心力 进行固液分离的一种传统污泥处理设备。
离心脱水机由转鼓和带空心转轴的螺旋输送器 组成。 污泥由空心转轴送入转筒， 在高速旋转产生 的离心力作用下， 立即被甩入转鼓腔内。 由于泥水 密度不一样， 形成固液分离。 污泥在螺旋输送器的 推动下， 被输送到转鼓的锥端由出口连续排出。 液 体则由堰口连续“溢流”排至转鼓外靠重力排出。 离 心脱水机工作原理见图 2。
不断提高。 背压板的阻挡作用产生极大的内压， 将 污泥中含有的少量水分挤出， 污泥最终变成泥饼。
叠螺脱水机主要是依靠螺杆的挤压来实现污泥 脱水， 泥水密度差、 含油量均不会对设备的处理效 率产生影响， 可以实现低浓度污泥的脱水。 叠螺脱 水机螺旋轴的旋转速率很低（约为 2 r ／ min）， 这决 定了叠螺脱水机耗能低、 无噪声、 运行成本低等特
INDUSTRIAL WATER ＆ WASTEWATER
工业用水与废水
Vol ． 43 No ． 6 Dec.， 2012
叠螺脱水机与离心脱水机在污泥处理中的应用比较
孙喜鹏， 江奇志， 李强
（海工英派尔工程有限公司， 山东 青岛 266061）
摘要： 阐述了炼油厂污泥的来源及特性， 从工作原理、 工艺流程和运行成本 3 方面对叠螺脱水机与离心脱水 机进行了比较分析。 2 种污泥脱水机均适用于含油污泥（主要成分是浮渣）、 剩余活性污泥的脱水处理； 离心脱水 机主要是依靠转鼓高转速产生的离心力使具有一定密度差的泥水分离， 而叠螺脱水机主要是依靠螺杆的挤压来实 现污泥脱水； 离心脱水机必须配套污泥输送泵、 比重剂加药设备； 叠螺脱水机在运行成本上占有明显优势， 还可 以显著改善运行中对工作环境的污染。 基于叠螺脱水机运用螺杆挤压原理实现污泥脱水， 该设备不适用于含较大 硬度颗粒的污泥脱水。
表 1 炼油污水处理场“三泥”性质 Tab. 1 Characteristics of "three mud" in the refinery
wastewater treatment plant
项目 pH 值 密度 ／ （g·cm－3） 含水率 ／ ％ 所占比例 ／ ％ 含水率 ／ ％ ρ（油） ／ （mg·L－1）
关键词： 叠螺脱水机； 离心脱水机； 污泥脱水； 工作原理 中图分类号： X742.033 文献标识码： A 文章编号：%1009 － 2455（2012）06 －Leabharlann Baidu0073 － 04
Comparison between fold screw dewatering machine and centrifugal dehydrator applied for oily sludge treatment
叠螺脱水机是运用了螺杆挤压原理， 通过螺杆 直径和螺距变化产生的强大挤压力， 以及固定环与 游动环之间的微小缝隙， 实现对污泥进行挤压脱水 的 一 种 新 型 的 固 液 分 离 设 备 ［5］。
叠螺脱水机主体是由固定环和游动环相互层 叠、 螺旋轴贯穿其中形成的过滤装置， 它集浓缩和 脱水为一体， 前段为浓缩部， 后段为脱水部。 每个 游动环都镶嵌在 2 个固定环中间， 之间形成的滤缝 从浓缩部到脱水部逐渐变小， 螺旋轴的螺距从浓缩 部到脱水部也逐渐变小。 固定环的内径和螺旋轴的 螺旋直径相同， 游动环的内径小于固定环的内径， 脱水部的终端有一个背压板， 其工作原理见图 1。
SUN Xi-peng， JIANG Qi-zhi, LI Qiang
（COOEC-ENPAL Engineering Co., Ltd., Qingdao 266061, China）
Abstract： In view of the source and characteristics of the oily sludge in refinery, a comparison between fold screw dewatering machine and centrifugal dehydrator were carried out, and the differences between them were analyzed from aspects of working principle, process flow and operation cost. It could be seen that, both of the above two types of machines were suitable to be used to dehydrate oily sludge(the main component was scum) and residual activated sludge; centrifugal dehydrator mainly relyed on centrifugal force generated by rotary drum with high rotating speed to separate sludge and water characterized by different densities; however, fold screw dewatering machine mainly relyed on screw extrusion to realize sludge dewatering. As centrifugal dehydrator must be supported by sludge transportation pump and solvent dosing device, its operation cost is obviously higher; besides, the environment pollution caused by it was also more serious. Thus it could draw a conclusion that, fold screw dewatering machine had many advantages; however, restricted by its dewatering mechanism, it was not suitable to be used to dehydrate those sludge containing high-hardness particles.
Keywords： fold screw dewatering machine; centrifugal dehydrator; sludge dewatering; working principle
随着我国炼油厂处理原油性质的劣质化， 尤其 是重质油、 高酸原油的炼制， 导致污水水质恶化， 污水处理过程中产生的的浮渣和油泥量大增［1］。 污 泥的处置方式有 2 种： 焚烧或作为危险废物填埋。 为减少处置成本， 脱水后的污泥含水率是污泥处置 减容的一个重要指标， 相对于目前在炼油厂污泥脱 水中应用较多的离心脱水工艺， 叠螺脱水机具有能 耗省、 运行效果平稳、 噪音小等优点， 在运行成
泥， 油泥所占比例仅为 10％ 左右。 而炼油厂污泥 处理中， 一般是将油泥和浮渣混合后进行处理， 其 中主要成分是浮渣。 2 污泥脱水设备在炼油厂污泥处理中的比较分析
由于污泥的含水率比较高， 直接排放会增加后 续污泥输送设备的数量和污泥干化或焚烧处理成 本， 因此， 需要对污泥进行脱水处理。 目前在炼油 厂污泥脱水处理中应用较多的是离心脱水工艺， 叠 螺脱水技术的应用时间较短， 但因其在运行成本等 方面的优势， 目前正得以逐步推广使用。 2．1 工作原理比较 2．1．1 叠螺脱水机工作原理
油泥一般为由油、 水、 固体物质组成的稳定的 悬浮乳状液体系， 其中池底泥大部分为自然沉降的 油粒、 泥、 渣、 灰等， 沉降性能较好； 浮渣含有较 多的污油、 化学药剂和气泡； 剩余活性污泥含有较 多的微生物、 细菌和较少的油， 可挥发性固体含量 约 占 总 固 体 含 量 的 80％ ［3］。 我 国 炼 油 污 水 处 理 场 “三泥”性质见表 1［4］。
油泥 7．90 1．001 99．44 10 97．58 5 745．5
浮渣 7．93 0．990 99．48 50 96．82 1 531．7
剩余活性污泥 7．16 1．005 99．81 40 98．19 187．1
备注
新鲜 原液 分析值
浓缩液 分析值
由表 1 可知， 炼油厂污水处理过程中产生的浮 渣在“三泥”中所占比例最大， 其次是剩余活性污
本、 操作管理等方面具有明显的优势［2］。 文中阐述 和分析了离心脱水机和叠螺脱水机在工作原理、 工 艺流程和运行成本上的差别， 以期为污泥处理设备 的合理选择提供参考。 1 炼油厂污泥特性分析 1．1 炼油厂污泥来源
炼油厂污水处理场的污泥由油泥、 浮渣和剩余 活性污泥所组成， 通常称为“三泥”。 油泥包括污油
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孙喜鹏， 江奇志， 李强： 叠螺脱水机与离心脱水机在污泥处理中的应用比较
点。 叠螺脱水机采用全封闭箱体， 箱体上有预留恶 臭气体处理接口， 可以有效地降低污泥中恶臭气体 （如硫化氢）对周围工作环境的污染。
叠螺脱水机运用螺杆挤压原理对污泥进行脱 水， 颗粒大、 硬度大的污泥会使螺旋轴、 游动环和 固定环之间产生大的磨损。 随着运行时间的延长， 螺旋轴的螺距和游动环与固定环之间的微小缝隙会 变大， 螺杆和滤缝产生的挤压力会减弱， 这样会降 低污泥脱水效果。 一般缝隙变大后可以通过调节螺 杆自锁螺母重新上紧， 如发现有磨损情况， 可视严 重程度决定是否用打磨设备打磨或者更换环片。 因 此， 该设备不适用于含较大硬度颗粒， 尤其是含大
液分离。 决定设备脱水效果的关键是泥水的密度 差， 表 1 中的数据反映出油泥、 浮渣及剩余活性污 泥与水的密度差均不大， 而且油泥、 浮渣的含油量 很高， 这些因素增加了离心脱水机处理含油污泥 （主要成分是浮渣）的难度。 为了提高泥水分离效 果， 需向离心脱水机中注入比重剂和高分子絮凝 剂， 以便于形成大的絮团， 增加泥水的密度差。
离心脱水机利用转鼓高转速和转鼓与螺旋轴之 间的转速差来实现固液相分离。 离心机的分离因数 与转鼓转速的二次方成正比［6］， 为了提高固液相分 离效果， 便需要转鼓有很大的转速， 同时转鼓和螺 旋轴要有一定的转速差， 这点决定了离心脱水机具 有耗能高、 噪声大、 运行成本高等特点。 2．2 工艺流程比较
轴向进泥水
转鼓： 利用高速旋转达到理想的沉降分离效果 布料器： 污泥在此受到离心力的作用 螺旋输送器： 输送和压紧污泥
固相
液相
出水
出泥饼
图 2 离心脱水机工作原理 Fig. 2 Working principle of centrifugal dehydrator
叠螺脱水机主体采用倾斜安装或水平安装， 脱
进泥水
固定环
污泥 螺距
滤缝 螺旋轴
游动环
出泥饼
脱水部 脱水部滤后液
含油污水处理系统
浓缩部 浓缩部滤后液
图 1 叠螺脱水机工作原理 Fig. 1 Working principle of fold screw dewatering machine
水部处于后端。 螺旋轴旋转带动游动环做圆周运 动， 由固定环和游动环组成的过滤结构便处于运动 的状态， 不易堵塞。 水从滤缝中流出， 起到了自我 清洗的效果， 污泥则被螺旋轴不停地向前推进。 污 泥在浓缩部经过重力浓缩和较小压力挤压后， 被运 输到脱水部， 在前进的过程中， 随着滤缝和螺距的 逐渐变小， 螺杆和滤缝挤压力逐渐增大， 污泥浓度
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工业用水与废水
Vol ． 43 No ． 6 Dec.， 2012
罐底泥和池底泥， 罐底泥是污油罐在加温脱水时， 产生的油、 水、 泥等的混合物； 池底泥是炼油厂含 油污水在隔油池中进行油、 固、 水三相分离后， 沉 积在池底的油泥。 浮渣来自于炼油厂含油污水处理 的浮选池， 剩余活性污泥来自于含油污水生化处理 系统的二级沉淀池。 1．2 污泥的性质
量砂石、 大的金属类物质的污泥脱水。 2．1．2 离心脱水机工作原理
离心脱水机是利用转鼓高速旋转产生的离心力 进行固液分离的一种传统污泥处理设备。
离心脱水机由转鼓和带空心转轴的螺旋输送器 组成。 污泥由空心转轴送入转筒， 在高速旋转产生 的离心力作用下， 立即被甩入转鼓腔内。 由于泥水 密度不一样， 形成固液分离。 污泥在螺旋输送器的 推动下， 被输送到转鼓的锥端由出口连续排出。 液 体则由堰口连续“溢流”排至转鼓外靠重力排出。 离 心脱水机工作原理见图 2。
不断提高。 背压板的阻挡作用产生极大的内压， 将 污泥中含有的少量水分挤出， 污泥最终变成泥饼。
叠螺脱水机主要是依靠螺杆的挤压来实现污泥 脱水， 泥水密度差、 含油量均不会对设备的处理效 率产生影响， 可以实现低浓度污泥的脱水。 叠螺脱 水机螺旋轴的旋转速率很低（约为 2 r ／ min）， 这决 定了叠螺脱水机耗能低、 无噪声、 运行成本低等特
INDUSTRIAL WATER ＆ WASTEWATER
工业用水与废水
Vol ． 43 No ． 6 Dec.， 2012
叠螺脱水机与离心脱水机在污泥处理中的应用比较
孙喜鹏， 江奇志， 李强
（海工英派尔工程有限公司， 山东 青岛 266061）
摘要： 阐述了炼油厂污泥的来源及特性， 从工作原理、 工艺流程和运行成本 3 方面对叠螺脱水机与离心脱水 机进行了比较分析。 2 种污泥脱水机均适用于含油污泥（主要成分是浮渣）、 剩余活性污泥的脱水处理； 离心脱水 机主要是依靠转鼓高转速产生的离心力使具有一定密度差的泥水分离， 而叠螺脱水机主要是依靠螺杆的挤压来实 现污泥脱水； 离心脱水机必须配套污泥输送泵、 比重剂加药设备； 叠螺脱水机在运行成本上占有明显优势， 还可 以显著改善运行中对工作环境的污染。 基于叠螺脱水机运用螺杆挤压原理实现污泥脱水， 该设备不适用于含较大 硬度颗粒的污泥脱水。
表 1 炼油污水处理场“三泥”性质 Tab. 1 Characteristics of "three mud" in the refinery
wastewater treatment plant
项目 pH 值 密度 ／ （g·cm－3） 含水率 ／ ％ 所占比例 ／ ％ 含水率 ／ ％ ρ（油） ／ （mg·L－1）
关键词： 叠螺脱水机； 离心脱水机； 污泥脱水； 工作原理 中图分类号： X742.033 文献标识码： A 文章编号：%1009 － 2455（2012）06 －Leabharlann Baidu0073 － 04
Comparison between fold screw dewatering machine and centrifugal dehydrator applied for oily sludge treatment
叠螺脱水机是运用了螺杆挤压原理， 通过螺杆 直径和螺距变化产生的强大挤压力， 以及固定环与 游动环之间的微小缝隙， 实现对污泥进行挤压脱水 的 一 种 新 型 的 固 液 分 离 设 备 ［5］。
叠螺脱水机主体是由固定环和游动环相互层 叠、 螺旋轴贯穿其中形成的过滤装置， 它集浓缩和 脱水为一体， 前段为浓缩部， 后段为脱水部。 每个 游动环都镶嵌在 2 个固定环中间， 之间形成的滤缝 从浓缩部到脱水部逐渐变小， 螺旋轴的螺距从浓缩 部到脱水部也逐渐变小。 固定环的内径和螺旋轴的 螺旋直径相同， 游动环的内径小于固定环的内径， 脱水部的终端有一个背压板， 其工作原理见图 1。
SUN Xi-peng， JIANG Qi-zhi, LI Qiang
（COOEC-ENPAL Engineering Co., Ltd., Qingdao 266061, China）
Abstract： In view of the source and characteristics of the oily sludge in refinery, a comparison between fold screw dewatering machine and centrifugal dehydrator were carried out, and the differences between them were analyzed from aspects of working principle, process flow and operation cost. It could be seen that, both of the above two types of machines were suitable to be used to dehydrate oily sludge(the main component was scum) and residual activated sludge; centrifugal dehydrator mainly relyed on centrifugal force generated by rotary drum with high rotating speed to separate sludge and water characterized by different densities; however, fold screw dewatering machine mainly relyed on screw extrusion to realize sludge dewatering. As centrifugal dehydrator must be supported by sludge transportation pump and solvent dosing device, its operation cost is obviously higher; besides, the environment pollution caused by it was also more serious. Thus it could draw a conclusion that, fold screw dewatering machine had many advantages; however, restricted by its dewatering mechanism, it was not suitable to be used to dehydrate those sludge containing high-hardness particles.
Keywords： fold screw dewatering machine; centrifugal dehydrator; sludge dewatering; working principle
随着我国炼油厂处理原油性质的劣质化， 尤其 是重质油、 高酸原油的炼制， 导致污水水质恶化， 污水处理过程中产生的的浮渣和油泥量大增［1］。 污 泥的处置方式有 2 种： 焚烧或作为危险废物填埋。 为减少处置成本， 脱水后的污泥含水率是污泥处置 减容的一个重要指标， 相对于目前在炼油厂污泥脱 水中应用较多的离心脱水工艺， 叠螺脱水机具有能 耗省、 运行效果平稳、 噪音小等优点， 在运行成
泥， 油泥所占比例仅为 10％ 左右。 而炼油厂污泥 处理中， 一般是将油泥和浮渣混合后进行处理， 其 中主要成分是浮渣。 2 污泥脱水设备在炼油厂污泥处理中的比较分析
由于污泥的含水率比较高， 直接排放会增加后 续污泥输送设备的数量和污泥干化或焚烧处理成 本， 因此， 需要对污泥进行脱水处理。 目前在炼油 厂污泥脱水处理中应用较多的是离心脱水工艺， 叠 螺脱水技术的应用时间较短， 但因其在运行成本等 方面的优势， 目前正得以逐步推广使用。 2．1 工作原理比较 2．1．1 叠螺脱水机工作原理
油泥一般为由油、 水、 固体物质组成的稳定的 悬浮乳状液体系， 其中池底泥大部分为自然沉降的 油粒、 泥、 渣、 灰等， 沉降性能较好； 浮渣含有较 多的污油、 化学药剂和气泡； 剩余活性污泥含有较 多的微生物、 细菌和较少的油， 可挥发性固体含量 约 占 总 固 体 含 量 的 80％ ［3］。 我 国 炼 油 污 水 处 理 场 “三泥”性质见表 1［4］。
油泥 7．90 1．001 99．44 10 97．58 5 745．5
浮渣 7．93 0．990 99．48 50 96．82 1 531．7
剩余活性污泥 7．16 1．005 99．81 40 98．19 187．1
备注
新鲜 原液 分析值
浓缩液 分析值
由表 1 可知， 炼油厂污水处理过程中产生的浮 渣在“三泥”中所占比例最大， 其次是剩余活性污
本、 操作管理等方面具有明显的优势［2］。 文中阐述 和分析了离心脱水机和叠螺脱水机在工作原理、 工 艺流程和运行成本上的差别， 以期为污泥处理设备 的合理选择提供参考。 1 炼油厂污泥特性分析 1．1 炼油厂污泥来源
炼油厂污水处理场的污泥由油泥、 浮渣和剩余 活性污泥所组成， 通常称为“三泥”。 油泥包括污油
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孙喜鹏， 江奇志， 李强： 叠螺脱水机与离心脱水机在污泥处理中的应用比较
点。 叠螺脱水机采用全封闭箱体， 箱体上有预留恶 臭气体处理接口， 可以有效地降低污泥中恶臭气体 （如硫化氢）对周围工作环境的污染。
叠螺脱水机运用螺杆挤压原理对污泥进行脱 水， 颗粒大、 硬度大的污泥会使螺旋轴、 游动环和 固定环之间产生大的磨损。 随着运行时间的延长， 螺旋轴的螺距和游动环与固定环之间的微小缝隙会 变大， 螺杆和滤缝产生的挤压力会减弱， 这样会降 低污泥脱水效果。 一般缝隙变大后可以通过调节螺 杆自锁螺母重新上紧， 如发现有磨损情况， 可视严 重程度决定是否用打磨设备打磨或者更换环片。 因 此， 该设备不适用于含较大硬度颗粒， 尤其是含大
液分离。 决定设备脱水效果的关键是泥水的密度 差， 表 1 中的数据反映出油泥、 浮渣及剩余活性污 泥与水的密度差均不大， 而且油泥、 浮渣的含油量 很高， 这些因素增加了离心脱水机处理含油污泥 （主要成分是浮渣）的难度。 为了提高泥水分离效 果， 需向离心脱水机中注入比重剂和高分子絮凝 剂， 以便于形成大的絮团， 增加泥水的密度差。
离心脱水机利用转鼓高转速和转鼓与螺旋轴之 间的转速差来实现固液相分离。 离心机的分离因数 与转鼓转速的二次方成正比［6］， 为了提高固液相分 离效果， 便需要转鼓有很大的转速， 同时转鼓和螺 旋轴要有一定的转速差， 这点决定了离心脱水机具 有耗能高、 噪声大、 运行成本高等特点。 2．2 工艺流程比较