化工廢水生化處理過程中產生的大量剩余活性污泥需及時排除系統，否則會引起系統活性污泥濃度過高。污泥老化會使溶解氧消耗過高，處理效率下降，二沉池出水懸浮物增高，嚴重時會導致系統內的污泥處于內源呼吸而解體，形成新的溶解性CODcr，影響系統出水達標排放。剩余活性污泥的處置一般經過重力濃縮、化學調理、壓濾成泥餅，然后袋裝外運或進行其他處置。

廢水生化處理裝置過去一般采用板框壓濾機、帶式壓濾機、離心脫水機壓濾剩余活性污泥。疊螺式壓濾機從上世紀90年代就已經在東南亞、俄羅斯、美國、歐洲等地區廣泛使用，2007年我國大陸市場才有使用。本文介紹了疊螺式壓濾機的現場實際工業應用情況，以驗證疊螺式壓濾機在處理化工廢水生化處理系統剩余活性污泥方面的效果。

中國石化南化公司綜合污水處理裝置始建于2007年6月，以生化處理為主，主要處理苯化工、煤化工和精細化工廢水，包括合成氨、煤制氫、苯胺、環己酮、橡膠防老劑生產廢水等。生化處理一期采用流動床生物反應處理工藝，對以苯為原料的有機精細化工生產裝置經一級處理和預處理后的尾水進行綜合處理，使廢水達標排放，設計日處理水量8000t。生化處理二期改造建成于2013年7月，在原有綜合污水處理裝置的基礎上進行大規模擴容。二期裝置主要由預處理單元、生化處理（A/O）單元以及污泥處理單元組成，新線采用管式微孔曝氣處理技術，處理量提升至日處理15600t，在原有一期基礎上進一步處理煤化工等工藝單元的廢水，實現達標排放。

在2013年實施的改造工程中，由于新工藝剩余污泥產量加大，而原現場使用的帶式轉筒濃縮脫水一體機存在設備主體部件缺陷等問題。因此，在調研及中試的基礎上決定將原帶式壓濾機改型為疊螺式污泥壓濾機。經過改造解決了原先運行中的諸多問題，剩余污泥處理系統的運行穩定性大為增強。

1 疊螺式壓濾機的工作原理及特點

1.1 工作原理

疊螺式污泥壓濾機的設備組成：污泥泵、計量槽、絮凝混合槽和脫水機主體。全部的脫水流程都可以由電控柜（或PLC）來實現全自動化運作，與投藥設備、污泥輸送設備實現聯動，達到24h自動運行。脫水機主體由游動環、固定環、螺旋軸3部分組成，每2片固定環中間是1片游動環，層層相疊，螺旋軸貫穿其中。

混合液通過進料口自流進入疊螺式壓濾機的濾筒，濾筒由固定碟片與活動疊片交替組裝而成。在螺旋軸旋片的推動力作用下物料向出料口端移動，由于螺旋軸旋片之間的螺距逐漸縮小，因此，污泥所受的壓力逐漸增大，在壓差作用下開始脫水，自由態水分從活動板與固定板的過濾間隙流出。由于螺旋軸旋片的直徑大于活動板的孔徑，當螺旋軸旋片轉動時帶動活動板一起轉動，設備依靠活動板與固定板之間的相對運動實現自清洗功能，防止過濾間隙堵塞；泥餅經過充分脫水后在螺旋軸的推動作用下從卸料口排出。由于固定板與活動板之間始終有相對運動，因此總有部分細小污泥顆粒隨水從縫隙中被擠出。為了防止溢出污泥顆粒在濾桶表面沉積，設置了自動噴水沖洗系統，定期對濾筒表面進行噴淋清洗，維持濾筒表面的清潔。所得泥餅的含水率在78%～85%，固體回收率達95%以上，螺旋軸轉速2～3r/min，無振動、無噪音，可在低濃度條件下直接脫水。

疊螺式壓濾機的出水總存在一定濁度，由于過濾出水回到生化系統，因此，過濾液有一定濁度是允許的。固定板與活動板的間隙在出廠時已經固定，不能隨意調整，可以通過調整背壓板的間隙和進料量來調整壓濾泥餅的含水率。

1.2 疊螺式壓濾機與傳統壓濾機特點比較

以濾布為過濾介質的板框過濾機和帶式過濾機在壓濾時，利用施加在泥餅上的擠壓力，實現污泥顆粒與自由態水的分離，脫水效果與作用壓強和作用時間有關，泥餅受力方向與脫水流動方向相反。這類壓濾機的優點是脫水效果好，缺點是濾布易堵塞、清理麻煩、對含油或膠體的污泥的壓濾堵塞更嚴重。該裝置原先使用帶式壓濾機，由于機器傳動部件多，故障率一直較高，且生化污泥中的黏性物質和極細灰粒易堵塞濾帶，過濾效率隨使用期限衰減明顯，實際出泥量偏小，濾液中含固量高，濾液回用后造成均質池內死泥多，懸浮物高，影響到生化系統穩定運行。

離心脫水是利用作用在污泥上的離心力，實現污泥顆粒與自由態水的分離，脫水效果與污泥顆粒和水的密度差相關，泥餅的受力方向與脫水流動方向垂直。該方法的缺點是噪音大、能耗高，當污泥顆粒與水的密度差較小時，脫水效果差，細小顆粒在濾網內側積聚形成致密層，增加了自由態水分離阻力，對黏性污泥的壓濾不適用。

疊螺式壓濾采用的是薄層脫水原理，每次的機械力只施加在一層薄泥餅上，使污泥中的自由態水以較短的距離、較快的速度從泥中分離，泥餅的受力方向與水的流動方向相同。因此，疊螺式壓濾機的能耗低。由于疊螺式壓濾機是濾筒式結構，因此，可以根據處理物料量的大小，選用一組或多組并聯機組。由于疊螺式壓濾機具有自清洗功能，特別適用于黏性污泥的壓濾。

幾種壓濾機的基本特性對比如下：

2 疊螺式壓濾機應用情況

2.1 生產應用裝置

工業生產應用中采用江蘇某環保科技有限公司產的303疊螺式污泥壓濾機，處理量（干基）90～180kg/h，當污泥質量濃度為5g/L時，可以處理混合液18～36m3/h。外形尺寸3605mm×1690mm×1600mm，總功率1.95kW。材質為304型不銹鋼。

2.2 剩余活性污泥

化工生產廢水處理系統的剩余活性污泥經過污泥濃縮池濃縮后的質量濃度為3～10g/L，溶解性CODcr為100～150mg/L，污泥中含有橡膠防老劑生產中的殘余微小黏性顆粒和煤化工生產中的殘余細灰顆粒。

2.3 脫水系統情況

剩余活性污泥排至剩余污泥池，原料污泥從剩余污泥池底部通過污泥輸送泵送至絮凝混合槽，從其底部進入絮凝混合槽，混合槽上有齒輪減速機控制攪拌速度。疊螺式污泥壓濾機的脫水螺桿部分連有齒輪減速機控制螺桿轉動速度。攪拌器頻率及螺桿頻率電控柜內有電子顯示器。螺桿脫水部分上部有定時噴淋裝置，由箱體側面電控閥控制。脫水系統包括溶藥、投加、絮凝混合、輸送過程，自動配藥系統將固體陽離子聚丙烯酰胺配制成質量分數為0.2%的水溶液，然后用計量泵送至絮凝混合槽與污泥在機械攪拌作用下發生絮凝反應，通過調節計量泵的流量調節加藥量，使污泥充分反應形成絮狀體，混合液中的水變得清澈透明；混合液通過進料口自流進入疊螺式壓濾機的濾筒進行污泥脫水。

2.4 檢測方法

污泥濃度采用重量法測定，CODcr采用重鉻酸鉀法測定。泥餅含水率分析方法：稱取約10g（精確至0.0002g）試樣于水分快速測定儀中，從室溫開始升溫加熱，在（105±5）℃烘干至恒重。原樣質量減烘干后質量除以原樣質量即為樣品含水率。

3 應用結果

在中試試驗的基礎上，利用疊螺式污泥壓濾機對南化公司化工生產廢水生化處理系統的剩余活性污泥進行現場脫水工業應用。從現場壓濾機運行狀況可以看出，背壓板的縫隙由5mm調整至3mm，壓出的泥餅變薄，泥餅含水率由86.2%降至82.1%，可以滿足環保部門要求的生化污泥袋裝外運要求。

303型疊螺式壓濾機的總功率1.95kW，1h產生含水率82.1%的泥餅約0.6t，1t泥餅的壓濾費用約為2.5元。

疊螺式污泥壓濾機在正常工作時間運轉（8h/d），游動環可以使用3～4年，螺旋軸可以使用11年，后根據實際使用情況定期更換。

與原先使用的轉筒帶式機進行部分主要參數比較：

由上表可知：疊螺式壓濾機較轉筒帶式機更適用于帶黏性物質和極細灰粒剩余污泥的壓濾。現場壓濾工業應用過程表明，疊片不堵塞，濾液含固量極小，工作現場噪音小，能耗低，日常保養維護簡便，可連續運轉，無需專人值守，節約人工成本。泥餅含水率能夠滿足當前環保部門生化污泥袋裝化的要求，同時，運行經濟性明顯。按疊螺式壓濾機年運行2000h計，年處理絕干污泥量214.8t，在節電方面，相當于年節電約27.7×104kWh；在節水方面，疊螺式壓濾機沖洗水量非常小，比使用轉筒帶式機年節水約87萬t（原沖洗水大部分已使用生化出水回用）。

4 結論

實際工業應用情況表明，疊螺式污泥壓濾機完全能夠處理較為復雜的多種混合化工廢水生化處理產生的剩余污泥。

根據實際情況，疊螺式污泥壓濾機在脫水過程中產生的濾液比較清澈，基本無跑泥現象；擠壓出的泥餅成型，方便泥餅的后續袋裝化運輸及處理。

疊螺式污泥壓濾機經過近3年的實際應用運轉，事實表明該脫水設備運行穩定，能夠實現自動運轉，一定程度上減輕了現場操作工人的勞動強度。而且在運行過程中該脫水機基本無噪音、無振動，一定程度上改善了現場的工作環境。

與其他脫水機比較，疊螺式污泥壓濾機在用電和用水方面都比其他機型節省，特別是用電量方面，一年可以節約大量的運行成本。由于其獨特的脫水原理，無振動，無噪音，大大改善了現場工人的操作環境。脫水過程中固定環與游動環之間是做上下左右的切割運動，保證了設備在運行過程中不會堵塞，安裝方便，操作簡單。

實踐證明，在化工廢水生化處理系統剩余污泥壓濾過程中，疊螺式污泥壓濾機與其他脫水機比較，省錢、省心、省力、省時，在運行過程中帶來了安全、安靜、安適、安心的工作環境。