小型化设备处理污泥干化

小型化设备处理污泥干化

陈奕青1  ,蔡佳妍2

上海市南洋模范中学   2.上海市交通大学附属中学）

摘 要  本项目针对河底污泥处理问题，更快更有效地使污泥脱水，解决传统处理方法的缺陷为目的，提出新颖的脱水装置及其应用。新的机器以小型化、高效率、高干化程度为特点，可以为中小河道的河底污泥处理提供更快更便捷的处理。  

关键词污泥干化  创新设备  应用方案  高效快速

在现代城市中，河底污泥是困扰城市环境的一大问题。污泥是包含有机物、细菌、无机粒子、胶体等非常复杂的不均匀物质的污水处理的产物。污泥有含水率高（可达到99%以上），有机物含量很高，容易腐化发臭，并且颗粒较细，比重较小，呈胶状液态等特点属性。它是介于液体和固体之间的浓稠物，可以用泵运输，但很难通过沉降进行固液分离。

1现阶段污泥干化处理方法和利弊分析

自然脱水法是降低刮泥高含水量最直接、最简单的方法。这是传统处理方法的一部分，即将污泥推到空地上，通过风吹、日落和自然渗透使污泥水分自然蒸发。处理方便，但受土地、天气等诸多因素限制，自然干燥法不能成为污泥脱蜡干燥的主要方法，冰河期，因为它会造成暂时的贫困，占地面积大，污泥干燥时间长，因此，实际施工是困难的。

传统机械脱水法主要特点是机械排水对含水率高的污泥更为有效。该方法涉及的设备主要由离心机、水制粒机、螺旋压滤机和胶带压滤机组成。离心法虽然能有效地达到泥水分离的目的，但操作成本高，难以推广应用。此外，离心作用在水体内部的离心力作用下，富集氨氮、重金属等污染物。如果未经适当处理直接排放，很容易造成二次污染。

真空预压法包括在待加固软基底中放置塑料排水或砂井，以形成垂直排水通道，并在地板上放置砂垫层，再在表面覆盖一层不透气的薄膜。由于疏浚污泥中含有大量粘土，脱水过程中很容易阻碍其利用，导致排水能力减弱。

普通固化法是近年来我国在工业处理方面上使用频次比较高的一种方法，物理和化学的结合将污泥颗粒聚集成胶体，并将其浓缩在惰性基质中，处理效率不高。

土工管袋法是以聚丙烯为原料的管状土工布袋并通过压力促进泥水分离。目前，污泥最终处理后，土工管袋随污泥一起处置，造成了可利用资源的重大浪费，土工管袋材料的回收利用也成为一个亟待探讨和研究的重大问题。

现如今国内外疏浚淤泥处理处置所遵循的基本原则均是“减量化、稳定化、无害化、资源化”，最终处置对环境无害，还应考虑安全性和可持续性。[1][2][3]

2装置及方案设计

2.1运作方案流程与设计

整个流程包括：① 漏斗沉淀 ②红外线加热和双螺旋装置（一次干化）③微波加热（二次干化）

2.2污泥排水生产线布置图

图1完整设备直观图

生产线1为红外线加热干燥区，漏斗的网格可以初步过滤淤泥，分解淤泥结构，使后续干化更容易进行，顶部装有红外灯，对淤泥进行加热并消毒杀菌，去除有害微生物，进行淤泥的无毒化处理，并初步干化污泥。生产线2为微波干燥区，通过微波加热，对污泥进行二次干化。

2.3运作过程中的实验内容和实验目的

表1实验内容和实验目的

2.4运作方案参数与分析比较

①对比单螺旋和双螺旋脱水

单螺旋： 对温度、水分和质构要求变得十分敏感， 一些微小的波动都会对压榨特性带来较大的影响。在压榨时， 有时会生产过热、高能耗、产品变，易产生进料不畅、滑膛或随轴转动乃至堵塞。

双螺旋：获得强大的径向压力， 使污泥仅可能的压榨， 使的压榨更加彻底， 干饼含水率比单螺杆榨油机含水率更低，适宜任何温度。

②对比红外线和微波的加热脱水效果

经对流干燥和红外干燥后，疏浚淤泥的表面均没有出现类似于微波干燥的裂痕和孔洞，而相比之下，红外干燥后，疏浚淤泥的表面板结度、密实度更高，一方面与红外线对疏浚淤泥的穿透性不高有关，另一方面与红外发射器具有间歇性有关，最终导致红外干燥对疏浚淤泥的干燥效果不是很理想。因此添加了微波烘干程序，同时，风扇可以模拟自然状态下对污泥块的风化作用，二者效果叠加，提高淤泥的干化效率。

3创新点与优势

本课题旨在将污泥干化处理装置小型化，将各种因素结合起来考虑安全性和可持续性，使用双螺杆结构提高淤泥脱水率并提高污泥干化的效率以及干化程度。能从解决污泥脱水率以及其效率问题，有着进步性的成效。主要表现在以下几个方面：

①利用双螺旋结构和微波加热干燥系统实现更高效、快速的处理河底淤泥。

②污泥干化装置分为两个生产线进行两次干化，设计成分体式，便于产品运输、安装和维护，

装备的小型化使中小河道淤泥处理不再需要远距离运送到郊区解决。减少了淤泥处理的前期堆积时间，防止因长时间堆积对环境的污染。

③污泥干化过程不使用化学药品，节省成本的同时确保处理过程减量化、稳定化和无害化。

④余热用于低温污泥干化有节能环保的效果。

⑤装置细节设计充分考虑到后期水量的调节、漏水问题、污泥运转速度。进水口高于水斗上方，利用水流的惯性，加大污泥的冲洗力度。

4展望

    在后续的课题过程中，我们通过实物模型的实验，证明我们所设想的模型可以达到对现代城市污泥脱水率提高的这一目的，来帮助城市环境的改善以及解决污泥疏浚问题。

参考文献

【1】张力, 王丽君, 王宁, 李萍.环保清淤技术在二十埠河清淤工程中的应用[J].水利工程管理及防汛防,2021,(2):67

【2】刘银.滇池疏浚淤泥的干燥特性及干燥模型研究[D].天津科技大学，2013.

【3】胡孝彭，赵仲辉.固化淤泥的干燥收缩实验[J].河南大学学报（自然科学版），2015，第43卷（1）起止页码39-40.

【4】张银丰.自来水厂污泥干燥及其制砖技术研究[D].江苏：东南大学，2012.

【5】娄晓鸣.双螺杆挤出机传动系统及系列化探讨[J7.中国塑料，1984, 15 (4)30一31

【6】滕庆明.双螺杆挤出机传动系统的方案比较和强度分析[M].北京:北京

化工大学工程硕士论文，2008: 41-44