污水处理厂反成污染大户，这听来新鲜，但污泥处置技术不过关的确影响着整个污水处理行业的健康发展。近日，记者了解到天津大港油田钻采工艺研究院退休高级工程师牛中元研制出的一种新型的固液分离机——行星固液分离机，打通了污泥处置的技术瓶颈，有利于污水处理厂从源头解决污泥问题。
谈到固液分离机的研制过程，牛中元告诉记者，由于泥浆在石油钻井中起重要作用，人们称泥浆是钻井的血液，其中固体含量对于钻井速度、井身质量等影响显著，也影响采油量，所以油田使用固液分离机械最多，而关键的技术问题却一直没有得到很好的解决。油田普遍使用的固液分离方式是耗能大、效率并不高的五步固控法：泥浆通过振动筛过滤→除气器→旋流除砂机→清洁机→离心机。上世纪80年代，美国研制了MAX机，试图用一种设备去除悬浮液中95%的颗粒，达到一步固控，但没有成功。
原本想为油田钻井解决固液分离问题的牛中元，在研制过程中发现这项技术在污水处理中将有更大的市场，经过搜集资料，进而发现这项技术在世界范围内也是一项空白。他介绍说，“《科学时报》2004年2月18日报道，英国发明新型水处理系统，‘DEHOAR螺旋分离器是一个重力沉降装置，只能作到淤泥增稠’，这说明，它处理后的淤泥含水量高，因为它不是过滤，更没有脱干功能。”经常阅读《科学时报》的牛中元对有关固液分离的技术报道一直非常关注。经过分析研究，他发现，国内外的污水处理仍然停留在沉降技术阶段，这是污水处理业发展的症结。
“过滤是分离悬浮液最有效的单元操作之一，通过过滤操作可获得清洁的液体或固体产品，在某些情况下，过滤是沉降的后续操作，可使悬浮液的分离更迅速更彻底。”天津大学化工学院过程装备与控制工程系副主任王晓静对于过滤和沉降两项技术作了这样的对比评价。而牛中元指出污水治理要想摆脱困境，就必须摆脱沉降技术，全面实施过滤技术。
目前，化工、煤炭、造纸等行业所使用的过滤机器由于必须停机处理筛网上的物质，过滤过程都是间歇式的，而且不能实现对较大数量悬浮物的处理。“实现连续过滤的条件是筛网必须具有连续自动清除截留在网面上的物质功能，如果无此功能，筛网上的物质增厚，会造成糊网，使滤网失去过滤功能。”牛中元的目光盯向了固液分离关键的技术核心问题——筛网的自洁功能。经过苦苦思索和不断试验之后，他采用行星结构的复合旋转运动原理，使筒形筛网在自转的同时又做公转，从而使筛网与网上物质相对公转中心存在一种阴阳交变规律——导管喷出的悬浮液从阳位进筛网过滤，自转一定角度到阴位，抛离网上物质，这就是筒形筛网每自转一周就自动清除一次网上物质的机理。“这是整个技术的核心，也是旋转连续过滤机械的难点。如果说西方数学家莱布尼兹受到东方阴阳八卦学说的启迪，发明了计算机的二进制，从固液分离的原理中，可以清晰看到阴阳转换的道理，大道至简。”
“近年来，国内外正大力研究在振动筛上如何使用特细筛网，如果能使用0.075/0.05（200目），甚至0.045/0.032（325目），则在振动筛之后、离心机之前的设备，包括除砂机、除泥机、清洁机等，就可以完全省去，使固控设备和系统大为简化，从而产生巨大的经济效益。该项研究之所以没有成功，是由于使用特细筛网就必然加大分离因数，而这种设备是振动的，很容易造成筛网报废。”牛中元告诉记者，由于行星固液分离机上的过滤单元及其筒形筛网在平台上的分布具有对称性，旋转中具有动平衡性，因而可实现无振动过滤，为使用高目数筛网和提高筛网寿命创造了条件。
记者了解到，行星固液分离机的关键技术：过滤的连续性和无振动性，要靠三项技术支撑，即传动系统、注入系统和过滤单元。在中试中，这三项技术都顺利通过了实验，对固液两相回收技术经三年的研究也取得了技术突破，并获得了两项发明专利，样机即将进入生产性试验。
“目前的污水处理还停留在沉降技术阶段，处理后的污泥脱干度也达不到要求，本项技术的出现，将结束沉降技术，并达到在污水源头实施强制过滤，对污泥达到脱干度要求，分离出来的净化水达到中水要求，实现循环经济，因而这是一项瓶颈技术，可以极大地改变我国的污水处理面貌。”牛中元认为，我国污水治理的症结就是城市大污水处理厂的建设，本质弊端是生活污水和工业废水混合后再治理，“采用沉降技术对污泥不能脱干，处理结果是把水污染转化成泥污染，大量生活污水和工业污水相混合后的污泥难以处置，走出困境的最大希望是从源头治理，对生活污水和工业污水分开处理：在居民生活小区建小型污水处理厂，经简单处理，用机械过滤并对污泥脱干，中水可就近浇花种草，污泥就是有机肥；对工业废水单独处理，经生物处理、重金属钝化技术应用、过滤脱干后，使水和泥成为有价值的资源，实现循环经济，实现良性循环”。 (任黎明)