车载式叠螺机在医疗机构医疗污泥脱水中的应用

赖树锦

（佛山市环境保护投资有限公司，佛山 528000）

新型冠状病毒的蔓延性与反复性使得医疗污泥产量大幅度增长，如何实现短时间内激增的医疗废水污泥的有效处理是值得探讨的问题，更是打赢疫情防控战役的基本要求。《医院污水处理技术指南》[1]将医疗污泥定义为：医院污水处理过程中产生的污泥和化粪池污泥。医院污水处理工艺中会有大约80%以上的病原体，90%以上的寄生虫卵因处理不彻底流入污水处理系统，成为污泥的主要构成。由于医院使用大量抗生素及消毒剂，导致其污泥中部分病菌产生抗药性，因此其部分致病微生物在外界环境可长期生存，如医疗污泥不能得到妥善处理，将对环境造成极大的安全隐患[2-4]。

根据《医疗机构水污染物排放标准》（GB18466-2005）[5]第四项第四条第一条规定“栅渣、化粪池和污水处理站污泥属危险废物”，然而，目前医疗废水治理领域普遍存在“重水轻泥”的现象。由于医疗污泥处置得不到足够重视，且国内危险废物处理处置成本高昂，使得大部分的医疗污泥得不到妥善处置。医疗机构通常把医疗污泥直接排入化粪池，再通过清掏外运，甚至有些医疗机构随意偷排污泥进入城市下水道。由于医疗机构众多且分散，规模大小不一，难以通过集中处理方式规范处理处置。污泥处置成本通常占医疗废水处理成本的26%～36%，通过降低含水率可以有效降低污泥处置及运输成本。因此寻求一种脱水效率高、密封效果好且运行成本低的移动车载式医疗污泥脱水技术及设备显得尤为重要。

国内较为常见的移动脱水设备主要是带式压滤机、离心脱水机、板框压滤机和叠螺脱水机，本文通过对常用的污泥脱水设备进行深入对比分析，结果表明：叠螺脱水机集叠螺脱水、自动制药、污泥进料及输送为一体，具有脱水效率高、密闭性好、占地少，可现场操作、可移动及操作简便、自动化程度高等特点，适用于分散式医疗机构医疗污泥的前端脱水处理。本文还针对车载式叠螺机组成、技术特点、处理量、处理效果等进行了详细阐述。

1.1 带式压滤机

目前医疗机构使用较为广泛的是带式压滤机。带式压滤机的主要构成为上下滤袋、滤袋清洗装置、滤带调偏系统、卸料装置及相应的电气控制系统等，不仅用于医疗行业，也用于电力、化工、电子等行业。浓缩处理的医疗污泥配合一定浓度的絮凝剂，于动静态混合器中充分混合，此时，医疗污泥中的一些固体小颗粒会凝结成为大的絮状团块，同时实现了自由水的分离。絮凝之后的医疗污泥则被传输到浓缩重力脱水滤带，基于重力作用分离自由水，此时获得的是流动状态极差的医疗污泥。在楔形预压区、低压区、高压区的综合挤压下，污泥实现真正的泥水分离，最终产出规格统一的滤饼。构成部件滤带调偏系统主要构成部分为气缸、调整辊信号反气压、电气系统，主要负责滤带张力不均调整、辊筒安装误差调整、加料不均匀调整等任务，减少滤带跑偏风险[6-8]，从而保证压滤机能稳定连续运行。滤带清洗系统主要由喷淋器、清洗水接液盒和清洗罩等三部分组成，用于高压状态下清洗滤带，其进泥含水率一般控制在97.5%以下，出泥含水率一般控制在82%以下。本技术在低浓度污泥处理中效果较差，且经常出现设备被污泥堵塞的情况。压滤机本身密封性不好，在使用过程中经常出现各种故障，整体运维成本居高不下。

1.2 离心脱水机

离心脱水机是利用离心运动原理进行脱水的机器，也常用于医疗污泥的处理。借助转鼓与空心转轴进行固液分离处理。离心力作用下，固液分离更高效，而固液分离的根本原因在于固液之间的密度差。污泥离心处理中，由空心转轴将污泥甩入转筒，转筒高速旋转，离心力较大，污泥继续进入转鼓腔，大部分污泥会粘贴在转鼓内壁上，而密度偏小的水分则被甩出形成液体层，此时就实现了基本的固液分离。固体层污泥在螺旋输送器的作用下从出料口排出，液体则从堰口溢流排出。离心机污泥处理整体结构紧凑，投入成本较低，固体回收率较高；
且分离浑浊度较低，其工作环境相对密封，卫生状况良好；
且无需进行介质过滤，后期使用及维护更方便；
整个操作自动化进行，且无需加入过多的化学调理剂，因此比较受欢迎。其缺点是噪音偏大，脱水后污泥含水量较高，脱水效果不够理想，部分污泥中可能含有一定的砂砾，会损坏离心机。

1.3 板框压滤机

板框压滤机目前应用也比较成熟，在前期应用中考虑到其间歇操作、基建建设投资较大的实际问题，应用推广效果不好。但随着机器性能的改良，充分发挥其过滤推动力大、滤饼含固率高的优势，逐渐在一些医疗污泥处理中得以应用。常规情况下，污泥浓缩消化处理后会有95%～97%的含水量，使用板框压滤机的压紧装置，将其主要构成部分板与框压紧，形成较窄的压滤室，板与框的上端中间相同位置开有小孔形成通道，处于0.2～0.4 MPa的污泥由通道进入压滤室。在滤板表面有明显沟槽，下端则有排水孔道，滤液在持续的压力作用下通过沟槽和排水孔排出，达到污泥脱水的目的。板框压滤进泥含水率要求一般在97%以下，出泥含水率一般在50%～60%之间，与其它类型污泥脱水机相比，滤饼含固率最高。本工艺不适用于低浓度、粘性强、有机成分含量高的污泥，其设备连续运行较难，需要定期清洗、更换滤布，维护复杂，工作环境较为恶劣，占地空间较大，综合运行成本较高。

1.4 叠螺脱水机

叠螺脱水机主要依靠螺旋推动轴外围的多重固定环和游动环叠片相对移动，在重力作用下，水从游动环叠片间隙中滤出，浓缩污泥则通过螺旋轴的转动，不断被游动环往前推动，最终向出料口方向移动。由于螺旋轴的螺距逐渐变少，固定环与游动环之间的间隙也逐渐变少，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，污泥中的水分受压力排出[9-11]，泥饼含水率不断降低，最终实现污泥脱水。叠螺式脱水机进泥含水率要求一般在95.0%～99.5%之间，出泥含水率一般在75%～85%之间。该技术适用于进泥范围广，封闭式的模块化设计，易于安装拆卸，具有螺旋轴不堵塞、自动化程度高等特点。此外设备运行稳定性强，运维成本低，无异味、无噪音，特别适合分散式医疗机构的医疗污泥脱水[12-13]。

2.1 医疗污泥处理处置的工艺流程

医疗污泥由大口径真空污泥泵抽入移动车载脱水机，首先进入简易格栅，简易格栅能够去除医疗污水中绝大部分的大型固形物和大量纤维物；
经过格栅处理后的医疗污泥随后进入物料箱，污泥不断填充物料箱的第一个内腔后，进入物料箱的第二个内腔，再由第二个内腔直接流入高效管槽混凝器；
与此同时，由高分子泡药机制备完成的PAM药剂溶液，由加药计量泵输送入高效管槽混凝器；
PAM药剂溶液和粪便污水进行充分混合，污泥絮凝反应形成絮团后进入脱水本体开始脱水处理，固液分离后，滤液由脱水机滤液槽排出口排出，泥饼由脱水机出泥口排出。

2.2 叠螺机机组组成及主要参数

车载式叠螺机主要由底盘、车厢、设备动力系统、吸污处理系统、压榨脱水系统、加药系统、固废垃圾分离系统等系统组合而成。其中移动脱水机电的主要参数如下：叠螺机型：ACL-501-B；
总功率为19.5 KW；
其尺寸为：L4 900×W2 140×H2 062[mm]；
其处理干污泥量为60-100 kg-DS/h；
脱水后泥饼含水率75%～85%。

2.3 叠螺机技术特点

车载式叠螺机采用多重叠片，具有自我清洗滤缝的功能，不容易堵塞，节水省电经久耐用，开创了2 000 mg/L低浓度污泥直接脱水的先河，同时，设备能够实现 24 小时连续无人运转，大幅度缩减运营维护的成本。

3.1 絮凝剂的用量

絮凝剂的投加量对污泥脱水效果影响较大，为了考察叠螺脱水机房的絮凝剂用药量，本文开展了污泥絮凝调理实验，分别考察每公斤绝干泥不同投药量（4.5‰、5.5‰、6.5‰ kgPAM固体/kg绝干污泥）。经试验，PAM的投加量在5.5‰ kgPAM固体/kg绝干污泥，其对应的脱水效率和处理效率均为最佳，含水率为80%及处理量为85 kg.ds/h。详见图1。

图1 不同浓度絮凝剂对脱水效果的影响

3.2 转速

叠螺机的螺旋轴转速的大小与处理效果存在一定程度的线性关系。经过试验，发现转速为3 r/min，其处理量为最优，即100 kg.ds/h。当超出或者低于这个临界值，处理量将会有变化，但是不同的转速对应的污泥脱水后含水率变化不明显。

3.3 出泥压力

由于叠螺脱水机出口背压板压力对污泥脱水含水率有一定的影响，为了考察背压板压力对污泥脱水含水率的效果，本文通过调节背压板与出泥口的距离来控制内部压力。内部流体压力随出口压力的增加而增大，泥料沿轴向运动所受阻力也越大，泥料为克服阻力所受螺旋叶片的推动力也越大，液体易被挤压，脱水效果越显著。经过试验，发现出口压力调为0.05 MPa时，背压板与出泥口的距离严重影响正常排泥，建议选取出口压力为0.04 MPa，污泥含水率及处理量均为最佳。

移动车载式叠螺脱水设备，可将医疗污泥系统产生的剩余污泥压滤成含水率为80%左右的泥饼，满足后续掺烧处置要求。车载式叠螺设备具有稳定性强、自动化程度高、无噪音臭气、占地空间少、运维成本低等特点，但与其他压滤设备相比，其泥饼含水率在80%左右，仍有较大的改进空间。