臥式螺旋離心機在祥符水廠的運行探討

臥式螺旋離心機在祥符水廠的運行探討

王　蕾　相春根

（杭州市水業(yè)集團有限公司，杭州　３１００１１）

摘要：簡要介紹了臥式沉降螺旋卸料離心機的結(jié)構(gòu)、工作原理及關(guān)鍵技術(shù)。結(jié)合祥符水廠不同時期污泥的性質(zhì)，介紹了污水處理系統(tǒng)中離心機的選型和運行調(diào)試，總結(jié)了實際運行中節(jié)能、節(jié)藥的相關(guān)經(jīng)驗。
    關(guān)鍵詞：凈水廠排泥水　污泥脫水　離心機　轉(zhuǎn)速　含固率　運行調(diào)試　節(jié)能節(jié)藥
    ０　引言
    在自來水生產(chǎn)凈水工藝中不可避免地會產(chǎn)生和排放污泥，在傳統(tǒng)生產(chǎn)過程中，沉淀池排放的污泥是直接排放至相應(yīng)的河道或污水管道中，隨著環(huán)保要求日益嚴格（因城市發(fā)展自來水廠區(qū)處于城市中心，導(dǎo)致沉淀池排放的污泥無法向河道排放），因此污泥干化處理日漸代替直接排放。污泥干化工藝和設(shè)備選型主要原則有：
    （１）脫水后的污泥含水率要低；
    （２）上清液固相的回收率要高；
    （３）單位絕干泥所需要添加的絮凝劑量要少；
    （４）能耗要降低；
    （５）工作環(huán)境良好。
    目前污泥干化處理設(shè)備主要采用如下幾種：帶式壓濾機、板框壓濾機和離心機等。離心機脫水的主要優(yōu)點是自動化程度高、工藝密閉性強、可連續(xù)運行、管理方便、運行方式靈活，而且出泥量大、占地面積小、出泥含固率較高、污泥回收率高等到優(yōu)點，近年來應(yīng)用廣泛。
    １·離心機結(jié)構(gòu)及工作原理
    臥式沉降螺旋卸料離心機是依靠固液兩相的密度差，在離心力場的作用下，加快固相顆粒的沉降速度來實現(xiàn)固液分離。基本通用型離心機結(jié)構(gòu)見圖１。

                
    ２　凈水廠污泥干化離心機選型的關(guān)鍵參數(shù)
    ２．１　分離因素
    通常情況下分離因素高，分離效果好，選型時選擇分離因素大的離心機對污泥脫水的效果較好。但是，并不是說分離因素越高，分離的效果越好，對于一些特殊的污泥，如下文提到的低溫低濁原水產(chǎn)生的污泥，因污泥絮體體積大而疏松，當分離因素大時易被甩碎，反而效果差，所以凈水廠用離心機一般分離因素小于３　０００就足夠，這種離心機動力消耗、機械磨損、噪聲等都比較低，價格也較低。
    ２．２　長徑比
    長徑比即離心機轉(zhuǎn)子的有效工作長度與轉(zhuǎn)鼓工作內(nèi)徑的比值。通常來說，其數(shù)值越大泥餅在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)脫水段的停留時間和清液在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)沉降段的停留時間越長，分離效果越好。但是，大長徑的離心機，轉(zhuǎn)子加工困難，加工費用高，其轉(zhuǎn)速的提升也非常困難，因此分離因素也不可能太大。因此選擇適當長徑比的離心機比較經(jīng)濟。
    ２．３　差轉(zhuǎn)速
    離心機的另一關(guān)鍵參數(shù)是差轉(zhuǎn)速，即轉(zhuǎn)筒與螺旋輸送器的不同轉(zhuǎn)速。泥餅在離心機轉(zhuǎn)鼓內(nèi)通過螺旋的輸送而實現(xiàn)持續(xù)出泥。差速大，泥餅推進速度快，脫水后泥餅含水率高；反之，差速小，泥餅推進速度慢，脫水后泥餅含水率低。但大差速螺旋對污泥絮體的攪動和剪切力都增大，絮凝效果較差，不僅造成絮凝劑浪費，也使得分離效果變差；反之，差速小的話，對污泥絮體的攪動和剪切力都變小，對絮凝效果影響就不大，也提高了分離效果。為了實現(xiàn)小差速同時又有大扭矩，合適的差速器就成了關(guān)鍵。目前在市場上最常見的差速驅(qū)動方式有：雙變頻雙電機液壓差速系統(tǒng)、雙變頻雙電機機械差速系統(tǒng)。這兩種差速系統(tǒng)均能實現(xiàn)小差速同時又有大扭矩。雙變頻雙電機機械差速系統(tǒng)更可靠，運行環(huán)境也更好。
    ２．４　螺旋設(shè)計
    離心機的螺旋設(shè)計，是整臺離心機的最核心部分，對離心機的分離效果和壽命均有重大影響。所謂螺旋設(shè)計即指螺旋進料腔和螺旋葉片結(jié)構(gòu)這兩部分的設(shè)計。進料腔設(shè)計時需考慮使污泥均勻進入分離腔內(nèi)，實現(xiàn)固液分離；而螺旋葉片的設(shè)計則應(yīng)綜合考慮污泥的進料濃度、固液分層情況，以設(shè)計出合理的開孔大小。因此離心機選型時最好選擇有可調(diào)布料口的螺旋，同時螺旋葉片表面最好是噴涂或鑲嵌硬質(zhì)合金，以提高螺旋葉片的壽命。
    ３　污泥脫水系統(tǒng)在凈水廠的運行和調(diào)試
    杭州祥符水廠排泥水污泥干化系統(tǒng)于２００２年建成并投入運行，總設(shè)計處理排泥水能力為２?。埃埃埃恚常?，干泥量為７ｔ／ｄ，脫水后含固率控制在２５％以上。設(shè)有排泥水調(diào)節(jié)池１座，濃縮池２座，污泥調(diào)質(zhì)池１座，主要設(shè)備包括格柵、刮泥機、攪拌機、輸送機、各種輸送泵、脫水機等。脫水機為兩套國產(chǎn)ＬＷ４００×１　４５０臥式離心脫水機，額定污泥干化能力為每臺３６０ｋｇ／ｈ，單機處理能力為１５ｍ３／ｈ，干泥量為４５０ｋｇ／ｈ，固相回收率９９％，進料濃度２％～４％。
    由于近年來該廠所取東苕溪原水濁度變化較大，且年平均濁度明顯高于初始設(shè)計時的原水濁度，導(dǎo)致現(xiàn)有離心機設(shè)備與排泥水水質(zhì)不相匹配，造成泥堵塞等現(xiàn)象。但由于設(shè)備已定型，整套污泥脫水系統(tǒng)的性能已定，該廠結(jié)合生產(chǎn)實際，不斷摸索調(diào)試，尋找規(guī)律，通過調(diào)整相關(guān)運行參數(shù)，來應(yīng)對不同性質(zhì)的排泥水，解決泥堵塞問題，同時降低絮凝劑消耗和單位電耗，保證泥餅含固率達２５％以上。
    （１）調(diào)整離心機轉(zhuǎn)鼓的轉(zhuǎn)速。祥符水廠沉淀池所排放污水性質(zhì)，主要有以下兩種情況：①泥砂含量高，明礬含量低。該種污泥是原水濁度較高時沉淀池所排放的污泥，污泥中泥砂顆粒較大，密度較大，加絮凝劑后凝結(jié)效果好，處理這種污泥時，可將離心機轉(zhuǎn)鼓調(diào)到較小的轉(zhuǎn)速，同時投加少量的絮凝劑即能達到較好的分離效果。而泥餅含固率隨著轉(zhuǎn)速的降低而減少。②明礬及絮凝劑含量高，污泥粘性大。當原水濁度低時，沉淀池所排放的污水含泥量低，明礬含量高，泥砂顆粒小，污水中有機物相對較多，包括平均粒徑在１～１００μｍ的超膠體顆粒及膠體顆粒聚集的大顆粒，密度與清水接近，這種情況脫水最為困難。過高的分離因素對應(yīng)的實際效果并不能明顯改善，而且會更容易破壞污泥絮體。此時，就會出現(xiàn)絮凝劑消耗高、泥餅含水率高、輸送泵甚至離心機內(nèi)的螺旋堵塞等故障，此時必須通過多次調(diào)試，適當提高轉(zhuǎn)速，選擇合適的分離因素，合適的加藥量，才能達到最佳的效果。
    （２）調(diào)整轉(zhuǎn)筒與螺旋輸送器之間的差轉(zhuǎn)速。差轉(zhuǎn)速降低會使污泥在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)停留時間加長，離心脫水時間長使脫水效果好，泥餅含固率高。但差速減小會增大輸送器的推料扭矩，同時減少廢水的處理量。同樣對于祥符水廠沉淀池所排放的兩種廢水，對于第①種廢水，可增加差轉(zhuǎn)速，適當加大進料量，以提高總的污水處理量。對于第②種廢水，一般情況下是減小差速，以增加污泥脫水時間，使泥餅獲得相對較高的含固率。
    （３）改變離心機的進料量。進料量多，會減少污泥在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)的停留時間，泥餅含水率會提高，同時會減少固相的回收率。但總的廢水處理量會提高，當沉淀池廢水排放量大時，可適當提高離心機進料量。對于第①種廢水，要適當加大進料量，以提高廢水處理能力，祥符水廠ＬＷ４００×１４５０臥式離心機最大處理量１２．５ｍ３／ｈ，最大污泥干化量曾達到４５０ｋｇ／ｈ，當再增加進料量時，會堵塞轉(zhuǎn)鼓出口，單臺ＬＷ４００×１４５０臥式離心脫水機最大處理污泥能力為每臺４５０ｋｇ／ｈ。處理第②種廢水時，一般是減小進料量，使脫水時間加長。
    總之，污泥干化離心機在祥符水廠的運行中，主要通過調(diào)整轉(zhuǎn)速、差速、加藥量及進料量等參數(shù)來使離心機與排泥水水質(zhì)相匹配，達到最佳的運行狀態(tài)。在實際的生產(chǎn)運行中，需根據(jù)不同性質(zhì)的污泥及時調(diào)整，而且不能僅僅只是對單個參數(shù)進行，必須將各參數(shù)綜合調(diào)整，使離心機獲得較滿意的運行效果。
參考文獻
１·熊誠，楊小紅．低能耗高干度污泥脫水離心機．中國給水排水，２００５，（１）：１０４
２·熊誠．臥式沉降螺旋卸料離心機在污泥脫水工藝的選用．