造紙法再造煙葉廢水中含有豐富的有機(jī)物質(zhì)，在生化處理過(guò)程中產(chǎn)生大量剩余活性污泥，這些污泥若不能及時(shí)排出系統(tǒng)會(huì)引起污泥老化、溶解氧消耗過(guò)高、處理效率下降、二沉池出水懸浮物增高等問(wèn)題，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)內(nèi)的污泥膨脹，影響系統(tǒng)出水水質(zhì)。剩余活性污泥的處置一般經(jīng)濃縮、壓濾成泥餅后外運(yùn)。

剩余污泥經(jīng)濃縮后，含水率仍高達(dá)98%，體積大，但經(jīng)脫水變成含水率80%左右的泥餅時(shí)，體積可縮小4倍～6倍。因此，污泥脫水設(shè)備的選擇成為一個(gè)非常重要的課題。

隨著造紙法再造煙葉行業(yè)的迅速發(fā)展，造紙法再造煙葉生產(chǎn)效率及產(chǎn)量不斷提高，使得污水處理量有所增加，剩余污泥產(chǎn)量也不斷增加。因此，如何有效解決污泥脫水問(wèn)題，成為各煙草生產(chǎn)企業(yè)亟需解決的問(wèn)題。

1 三種常見(jiàn)污泥脫水設(shè)備簡(jiǎn)介

一般均采用機(jī)械脫水法對(duì)剩余污泥進(jìn)行脫水，常見(jiàn)的脫水設(shè)備有帶式壓濾脫水機(jī)、離心式脫水機(jī)、板框式壓濾脫水機(jī)，滾壓式污泥脫水機(jī)。

1.1 帶式壓濾脫水機(jī)

帶式壓濾脫水機(jī)是由上下兩條張緊的濾帶夾帶著污泥層，從一連串有規(guī)律排列的輥壓筒中呈S形經(jīng)過(guò)，依靠濾帶本身的張力形成時(shí)污泥層的壓榨和剪切力，把污泥層中的毛細(xì)水?dāng)D壓出，獲得含固量較高的泥餅，從而實(shí)現(xiàn)污泥脫水。

帶式壓濾機(jī)具有處理量適中，處理效果較好，占地小，操作維護(hù)方便，輔配設(shè)備少，相對(duì)運(yùn)行費(fèi)用低等特點(diǎn)。帶式壓濾脫水機(jī)具有占地面積小，連續(xù)工作穩(wěn)定，能耗少且易管理，對(duì)工作人員的專(zhuān)業(yè)要求低等優(yōu)勢(shì)。

帶式壓濾機(jī)在運(yùn)行中存在著濾布清洗困難且易磨損，濾布?jí)勖蹋幚硇实偷葐?wèn)題。

1.2 離心式脫水機(jī)

離心式脫水機(jī)是利用固液兩相的密度差，在離心力的作用下，加快同相顆粒的沉降速度來(lái)實(shí)現(xiàn)固液分離的。離心脫水機(jī)全封閉連續(xù)運(yùn)行，沖洗用水相對(duì)較少，運(yùn)行環(huán)境較好。處理后泥餅含水率比帶式壓濾機(jī)要高，在國(guó)外應(yīng)用很普遍。但其應(yīng)用范圍受限，對(duì)比重接近于水的污泥，脫水效果不理想。

離心式脫水機(jī)存在如下缺點(diǎn)：運(yùn)行噪音大，藥耗和電耗高，處理能力小，易堵塞，受污泥負(fù)荷的波動(dòng)影響較大，對(duì)操作人員的素質(zhì)要求較高。

近幾年來(lái)，離心式脫水機(jī)有了很大進(jìn)展。例如瑞典Alfa Laval公司生產(chǎn)的螺旋離心式脫水機(jī)，泥餅含固率可達(dá)30%以上，而且操作是在全封閉的環(huán)境中進(jìn)行，脫水機(jī)周?chē)鷽](méi)有任何污泥及污水存在，也沒(méi)有惡臭氣味，可以大大改善運(yùn)行人員的工作環(huán)境。但進(jìn)口設(shè)備投資及維護(hù)價(jià)格較高。

1.3 板框式壓濾脫水機(jī)

板框式壓濾機(jī)是通過(guò)板框的擠壓將污泥內(nèi)的水排出濾布來(lái)達(dá)到脫水目的。與其他類(lèi)型脫水機(jī)相比，板框式壓濾機(jī)投資較低，操作簡(jiǎn)單，藥耗少，泥餅含固率極高，極大地減少了污泥堆置占地。

由于煙草剩余污泥具有一定的黏度，使得壓濾機(jī)清理非常困難，清洗耗水量大，工作環(huán)境差且工作效率很低，操作人員工作環(huán)境差，勞動(dòng)強(qiáng)度大，處理效率低且存在二次污染。另外，板框式壓濾機(jī)占地面積也非常大。

目前已研發(fā)出自動(dòng)化板框式壓濾機(jī)，其自動(dòng)化控制功能可提高工作效率，減小了操作人員的勞動(dòng)量，工作環(huán)境也得到一定改善，但是其占地面積仍然很大，且目前還無(wú)法實(shí)現(xiàn)無(wú)人看護(hù)連續(xù)運(yùn)行。

2 疊螺式脫水機(jī)在造紙法再造煙葉行業(yè)剩余污泥脫水中的應(yīng)用

對(duì)于有特殊性質(zhì)如黏度較大的煙草剩余污泥，上述3種壓濾機(jī)均難以發(fā)揮作用。臥螺式離心機(jī)能耗大，易堵塞，脫水率較低，處理后的泥含水量大，占地面積大，導(dǎo)致后續(xù)處置費(fèi)用高，勞動(dòng)量大。

與傳統(tǒng)壓濾機(jī)相比，疊螺式脫水機(jī)采用的是薄層脫水原理：每次的機(jī)械力只加在一層薄泥餅上，使污泥中的自由態(tài)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(dòng)方向相同，因此，疊螺式脫水機(jī)的能耗低。另外，疊螺式脫水機(jī)自動(dòng)化程度高，可實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守連續(xù)運(yùn)行。自動(dòng)清洗功能使其在黏性污泥的壓濾方面具有很大優(yōu)勢(shì)。

本文通過(guò)中試試驗(yàn)和工業(yè)性實(shí)踐，探討疊螺式脫水機(jī)應(yīng)用于造紙法再造煙葉行業(yè)剩余活性污泥的可行性與有效性。

2.1 材料與方法

2.1.1 試驗(yàn)裝置

（1）中試試驗(yàn)采用小型疊螺式脫水機(jī)，絕干污泥處理量6kg/h，外形尺寸1800mm×900mm×1800mm，總功率1.05kW，背壓板間隙2cm，材質(zhì)為不銹鋼。

（2）工業(yè)性試驗(yàn)采用中型疊螺式脫水機(jī)，單機(jī)處理能力為20kg/h，外形尺寸2650mm×1200mm×2050mm，總功率1.05kW，材質(zhì)為不銹鋼。

2.1.2 剩余活性污泥

造紙法再造煙葉生產(chǎn)廢水處理系統(tǒng)的剩余活性污泥，經(jīng)過(guò)污泥濃縮池濃縮后含水率約98%，溶解性COD的質(zhì)量濃度為200～300mg/L，污泥黏性較大。

2.1.3 分析方法

COD采用重鉻酸鉀法。

泥餅含水率分析方法：稱(chēng)取100g試樣于電熱恒溫干燥箱，在（105±5）℃烘干至恒重。樣品含水率=（試樣重量-烘干后重量）/試樣重量。

PAM添加率=單位時(shí)間PAM消耗量/單位時(shí)間絕干污泥產(chǎn)量。

2.2 工作原理

污泥池的污泥經(jīng)過(guò)提升泵提升至污泥給料箱，給料箱中有使污泥的濃度均衡的攪拌裝置。污泥由進(jìn)料泵提升進(jìn)入脫水機(jī)的絮凝計(jì)量箱。同時(shí)，絮凝劑通過(guò)加藥計(jì)量泵進(jìn)入疊螺污泥脫水機(jī)的絮凝混和槽，污泥與絮凝劑混合形成絮狀礬花后，進(jìn)入污泥脫水機(jī)主體，大量的濾液從疊片之間的縫隙中排出，濾液則回流至污水處理系統(tǒng)前段，擠壓出來(lái)的污泥從出料口排出。待處理的污泥料連續(xù)不斷地進(jìn)入脫水機(jī)，濾液、污泥餅源源不斷地排出，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)處理過(guò)程。

脫水機(jī)主體是由相互重疊的固定環(huán)和游動(dòng)環(huán)以及貫穿其中留有較小間隙的變距螺旋軸組成的一種過(guò)濾裝置。主體的前半部分為濃縮部，螺距較大，通過(guò)擠壓及重力作用對(duì)污泥進(jìn)行濃縮，實(shí)現(xiàn)階段性重力脫水；后半部分為脫水部，在螺旋體螺距變化及背壓板的作用下產(chǎn)生壓力，達(dá)到脫水效果。控制系統(tǒng)采用了兩臺(tái)變頻控制器，其中一臺(tái)控制主機(jī)各馬達(dá)轉(zhuǎn)速，另外一臺(tái)控制攪拌系統(tǒng)，整機(jī)可實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速，隨污泥進(jìn)給量自由調(diào)節(jié)。主機(jī)轉(zhuǎn)速快，污泥在主機(jī)內(nèi)停留時(shí)間短，污泥餅含水量高，產(chǎn)量高；反之，則泥餅含水量低，產(chǎn)量也低。泥餅的含水率也可通過(guò)調(diào)整背壓板間隙來(lái)控制。游動(dòng)環(huán)在螺旋軸的帶動(dòng)下做徑向自由運(yùn)動(dòng)，游動(dòng)環(huán)與固定環(huán)之間較小的間隙內(nèi)形成水膜潤(rùn)滑層，即濾出了水分，又減少了疊片磨損，且通過(guò)相對(duì)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)了自清洗功能，防止濾縫堵塞。疊螺主體上方設(shè)有噴淋裝置，自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)下，實(shí)現(xiàn)間歇式清洗，保持疊螺主體清潔。主體外圍設(shè)有防泥水濺出擋板，保證工作環(huán)境整潔。

3 結(jié)果與討論

3.1 中試試驗(yàn)

采用小型疊螺式脫水機(jī)對(duì)瑞博斯煙草廢水處理系統(tǒng)的剩余污泥進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)中試試驗(yàn)。中試試驗(yàn)采用小型疊螺式脫水機(jī)。經(jīng)試驗(yàn)，PAM的添加率較佳值為0.4%/TS～0.7%/TS時(shí)，小型疊螺式脫水機(jī)處理能力為13～15kg/h。

根據(jù)中試試驗(yàn)結(jié)果可知：疊螺式脫水機(jī)適用于造紙法再造煙葉行業(yè)黏性較大剩余污泥的壓濾。現(xiàn)場(chǎng)壓濾試驗(yàn)過(guò)程表明：泥餅含水率66%～75%能夠滿(mǎn)足要求；疊片不堵塞，工作現(xiàn)場(chǎng)噪音小、能耗低；連續(xù)運(yùn)行6h，含水率變化＜3%，說(shuō)明該脫水機(jī)可在此污泥環(huán)境下連續(xù)運(yùn)行，無(wú)需專(zhuān)人維護(hù)，日常保養(yǎng)維護(hù)簡(jiǎn)便，有效降低處理成本及工作人員勞動(dòng)量。

3.2 工業(yè)應(yīng)用

在中試試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，采用中型疊螺式脫水機(jī)對(duì)瑞博斯造紙法再造煙葉廢水處理系統(tǒng)的剩余污泥進(jìn)行處理。中型疊螺式脫水機(jī)連續(xù)運(yùn)行15d，運(yùn)行穩(wěn)定，處理效果很好。中型疊螺式脫水機(jī)的平均處理能力為36～42kg/h。從現(xiàn)場(chǎng)脫水機(jī)運(yùn)行狀況可以看出：泥餅含水率降至75%以下，可以滿(mǎn)足外運(yùn)要求。

4 結(jié)論

疊螺式脫水機(jī)可以將煙草薄片廢水處理系統(tǒng)的剩余污泥壓成含水率低于75%的泥餅，滿(mǎn)足外運(yùn)處置要求。實(shí)際應(yīng)用結(jié)果表明，疊螺式脫水機(jī)可有效處理造紙法再造煙葉行業(yè)剩余活性污泥。

疊螺式脫水機(jī)具有能耗低、噪音小、易操作、不易堵塞、自動(dòng)清洗等特點(diǎn)，特別適用于黏性污泥的壓濾，而且操作是在封閉的環(huán)境中進(jìn)行，脫水機(jī)周?chē)鸁o(wú)污泥及污水存在，極大地改善了操作人員的工作環(huán)境。同時(shí)，疊螺式脫水機(jī)投資與維護(hù)費(fèi)用也較低，但與板框式壓濾設(shè)備相比，疊螺式脫水機(jī)處理后的泥餅含水率在70%左右，仍然還有相當(dāng)大的改進(jìn)空間。