螺旋卸料沉降離心機(jī)在生活垃圾焚燒廠滲瀝液處理的應(yīng)用技術(shù)
行業(yè)動(dòng)態(tài)
一、引言
垃圾滲濾液是一種成分復(fù)雜的高濃度有機(jī)廢水，若不加處理而直接排入環(huán)境，會(huì)造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。上海環(huán)城再生能源有限公司滲瀝液處理工程是目前國(guó)內(nèi)較大的垃圾焚燒廠滲瀝液處理工程，設(shè)計(jì)日處理能力達(dá)400噸，日產(chǎn)含水率94%左右的污泥近400m3，必須經(jīng)脫水處理將含水率降至80%左右才能處置。將低濃度沉淀污泥直接用螺桿泵輸入離心機(jī)進(jìn)行濃縮脫水處理就是其中主要的環(huán)節(jié)。自2006年9月投產(chǎn)運(yùn)行以來，先后采用國(guó)外進(jìn)口和國(guó)產(chǎn)螺旋卸料沉降離心機(jī)（以下簡(jiǎn)稱離心機(jī)）對(duì)污泥進(jìn)行脫水處理，國(guó)外進(jìn)口德國(guó)維斯伐利亞（Westfalia）UCD345-00-32型和國(guó)產(chǎn)海申機(jī)電總廠LW350W型離心機(jī)在滲瀝液處理站近4年的應(yīng)用表現(xiàn)，其不但處理能力大，而且可自動(dòng)連續(xù)可靠運(yùn)行，滿足了剩余污泥全部脫水的要求，保證了水處理工藝的正常運(yùn)行。
二、離心機(jī)濃縮脫水處理工藝流程和特點(diǎn)
螺旋卸料沉降離心機(jī)是根據(jù)固液密度不同，在離心力的作用下，加快固相大顆粒的沉降速度來實(shí)現(xiàn)固液分離的，濃縮脫水處理工藝的工作流程如下：待處理的污泥由管道進(jìn)入污泥池，經(jīng)單螺桿泵通過流量計(jì)計(jì)量后輸入離心機(jī)，絮凝劑在配藥箱中按比例稀釋并充分溶解，稀釋到0.08～0.15%濃度，稀釋后泵入離心機(jī)與待處理污泥混合，在此進(jìn)行混合絮凝；由于螺旋和轉(zhuǎn)鼓的高速旋轉(zhuǎn)和摩擦阻力，污泥在轉(zhuǎn)子內(nèi)部被加速并形成一個(gè)圓柱液環(huán)層，在離心力的作用下，比重較大固體顆粒沉降到轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁形成泥層，再利用螺旋和轉(zhuǎn)鼓的相對(duì)速度差把固相推向轉(zhuǎn)鼓小端，推出液面之后泥渣得以脫水干燥，推向排渣口排出，再由無軸螺旋泥渣輸送機(jī)移送裝車，澄清液從轉(zhuǎn)鼓大端排出，實(shí)現(xiàn)固液分離。離心機(jī)主要由螺旋、轉(zhuǎn)鼓、差速器、液位擋板、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)及電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)等組成。
三、影響螺旋卸料沉降離心機(jī)使用效果的因素試驗(yàn)
3.1 可調(diào)節(jié)的機(jī)械因素試驗(yàn)
3.1.1 轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速試驗(yàn)
轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)通常通過變頻電機(jī)來實(shí)現(xiàn)。對(duì)該公司目前使用的分離機(jī)進(jìn)行額定轉(zhuǎn)速和工作轉(zhuǎn)速的比較，德國(guó)維斯伐利亞（Westfalia）UCD345-00-32型離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓額定轉(zhuǎn)速4200rpm，實(shí)際使用3850rpm；海申機(jī)電總廠LW350W型離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速3200rpm，實(shí)際使用3000rpm。試驗(yàn)結(jié)論：轉(zhuǎn)速越大，離心力越大，但對(duì)機(jī)器的磨損增大，振動(dòng)及噪聲水平也增加。
3.1.2 差轉(zhuǎn)速試驗(yàn)
差轉(zhuǎn)速是指轉(zhuǎn)鼓與螺旋的轉(zhuǎn)速之差，液環(huán)層中被分離出的污泥就是利用這個(gè)速度被輸送出脫水機(jī)的。
試驗(yàn)按照15分鐘沉降比來調(diào)整，即取500毫升水樣，進(jìn)行5min沉淀，當(dāng)沉降比在5%～7%時(shí)，差轉(zhuǎn)速調(diào)至4～7rpm，當(dāng)沉降比在7%～10%時(shí)，差轉(zhuǎn)速調(diào)至7～15rpm，當(dāng)沉降比更高時(shí)，調(diào)整入水濃度。試驗(yàn)結(jié)論：增加差轉(zhuǎn)速，泥餅的含水率將增加，但增大差轉(zhuǎn)速可提高離心機(jī)的處理能力；降低差轉(zhuǎn)速，污泥在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)分離的時(shí)間將延長(zhǎng)，同時(shí)由于轉(zhuǎn)鼓和螺旋之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)減小，對(duì)液環(huán)層的擾動(dòng)也減輕，泥餅含水率將減小，但是處理能力降低。差轉(zhuǎn)速不能太小，否則將由于污泥在機(jī)內(nèi)分離時(shí)間過長(zhǎng)不能排出，使固環(huán)層厚度大于液環(huán)層，進(jìn)而分離液大量攜帶污泥，出液固含量升高，甚至?xí)捎诼菪枇^大，扭矩超極限損壞離心機(jī)。
3.1.3 液環(huán)層厚度
液環(huán)層厚度是由離心機(jī)廠家進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)液位擋板的預(yù)調(diào)整。
3.2 可調(diào)節(jié)工藝因素試驗(yàn)
一般情況下，生活污水處理廠的初沉污泥較易脫水，垃圾滲瀝液處理廠活性污泥較難脫水，為改善污泥脫水性能，脫水前應(yīng)加入適量的有機(jī)高分子絮凝劑，如聚丙烯酰胺（PAM），試驗(yàn)結(jié)果垃圾滲瀝液處理中，有機(jī)高分子絮凝劑藥液的配置濃度一般為0.2%左右時(shí)，設(shè)備運(yùn)行效率較佳。
3.2.1 污泥性質(zhì)和濃度發(fā)生變化的絮凝劑調(diào)整
在垃圾滲瀝液處理廠工藝、設(shè)備調(diào)試初期，可以檢測(cè)出泥含水率，觀察上清液狀況及扭矩?cái)?shù)據(jù)，通過調(diào)整加藥泵頻率，進(jìn)泥泵頻率來調(diào)試。
3.2.2 離心機(jī)設(shè)備處理能力的控制
在正常污泥濃度情況下，應(yīng)保證處理固體負(fù)荷在設(shè)備廠標(biāo)定的設(shè)備理論負(fù)荷的70%～90%為好。若進(jìn)泥濃度過低，設(shè)備不能形成均以的泥環(huán)層，會(huì)使設(shè)備運(yùn)行費(fèi)用加大，這時(shí)該公司一般混合生活污水處理廠的二沉污泥來增稠，但要適當(dāng)降低進(jìn)泥泵頻率。
3.2.3 分離因數(shù)的調(diào)整
離心機(jī)就是通過用離心力代替重力來提高沉降速率。只有離心機(jī)的半徑和角速度達(dá)到一定的值，在離心機(jī)有限的空間內(nèi)，盡可能短的時(shí)間里方可獲得滿意的沉降效果，所以希望得到更好的污泥處理效果，離心機(jī)的高速旋轉(zhuǎn)是必然的。
試驗(yàn)中第1臺(tái)離心脫水機(jī)泥餅水分小于第2臺(tái)離心脫水機(jī)泥餅水分。提高分離因數(shù)，使生產(chǎn)能力和分離效果提高，但也增大了能量消耗和磨損，應(yīng)在較低的分離因數(shù)下滿足生產(chǎn)能力和分離要求。實(shí)際經(jīng)驗(yàn)是，將轉(zhuǎn)速控制在理論轉(zhuǎn)速的80%左右較好，該公司2臺(tái)離心機(jī)分離因數(shù)介于1500～2500之間，既達(dá)到了預(yù)定的分離效果，又沒有浪費(fèi)過多的功率能源。
四、現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行管理和工況調(diào)整的基本原則
為了實(shí)現(xiàn)較佳的處理效果、較大的處理能力和較低的藥劑消耗，可根據(jù)以下的原則進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)的管理：
（1）污泥脫水機(jī)的處理能力控制在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)，避免由于負(fù)荷突然增加造成設(shè)備過載使系統(tǒng)頻繁波動(dòng)和影響處理效果，同時(shí)又能夠?qū)崿F(xiàn)較大的設(shè)備處理效率。
（2）污泥濃度發(fā)生變化要及時(shí)調(diào)整絮凝劑流量和差轉(zhuǎn)速，既可保證處理效果又可避免浪費(fèi)。
（3）泥餅干度表現(xiàn)要結(jié)合扭矩?cái)?shù)據(jù)來確定較佳差轉(zhuǎn)速數(shù)值范圍，原則上在不造成離心機(jī)堵塞和滿足處理能力情況下盡量使用較低差轉(zhuǎn)速來實(shí)現(xiàn)更好的處理效果和節(jié)省絮凝劑消耗。
（4）絮凝劑的型號(hào)和消耗量既取決于藥劑的品質(zhì)與污泥性質(zhì)的匹配，也取決于與設(shè)備結(jié)構(gòu)類型和運(yùn)轉(zhuǎn)工況的匹配，只有三者得到較佳的運(yùn)轉(zhuǎn)組合，才能實(shí)現(xiàn)較低絮凝劑消耗情況下，較佳的處理效果和較高的處理效率。
（5）按照廠商的操作使用手冊(cè)進(jìn)行設(shè)備維護(hù)和保養(yǎng)，加強(qiáng)設(shè)備運(yùn)行時(shí)的振動(dòng)、溫度、電流等的監(jiān)督并分析變化趨勢(shì)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題。
五、實(shí)際運(yùn)行效果
根據(jù)離心機(jī)的工作性質(zhì)，要實(shí)現(xiàn)分離必須有固體與液體的密度差。對(duì)生活污水處理中產(chǎn)生的污泥來說，這一點(diǎn)很容易做到，殘?jiān)某两敌阅芎芎?。而?duì)垃圾滲瀝液處理過程產(chǎn)生的活性污泥則需做一些工作，因?yàn)槠涔腆w顆粒極為細(xì)小，密度差極小，而且污泥的懸浮粒子又帶有電荷，其膠體性質(zhì)穩(wěn)定很難分離，經(jīng)過濃縮的浮渣和活性污泥幾乎不沉降，而且其水含量高達(dá)98%，需對(duì)污泥進(jìn)行預(yù)處理，以破壞其固體介質(zhì)的膠體穩(wěn)定狀態(tài)，使其凝聚，做到泥水分離，并且凝聚物成團(tuán)性好。因此，用十多種藥劑在試驗(yàn)室進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，篩選出了幾種藥劑進(jìn)行了工業(yè)對(duì)比試驗(yàn)，結(jié)論是國(guó)產(chǎn)絮凝劑可以達(dá)到很好的效果。
對(duì)生活垃圾滲瀝液處理廠污水來說能否做到達(dá)標(biāo)排放，關(guān)鍵在于能否將殘?jiān)コ?，而這一環(huán)節(jié)取決于殘?jiān)撍?007年運(yùn)行至今，其效果令人滿意。殘?jiān)ㄟ^離心機(jī)脫水處理后，去除率達(dá)到了80%～90%。離心機(jī)進(jìn)料固含率約96%，加藥濃度為250～350mg/L，出液固含率可達(dá)1%以下，泥餅含水率為75%～80%，成塊狀，出液清澈。
六、存在問題和改進(jìn)措施
（1）該廠脫水所用的離心機(jī)功率偏小。當(dāng)進(jìn)料中固含量超過10%，或進(jìn)料量過大時(shí)，有超電流和堵塞現(xiàn)象發(fā)生，在操作上應(yīng)多加注意。
（2）進(jìn)口離心機(jī)活性污泥脫水時(shí)效果較好，但不能實(shí)現(xiàn)螺旋推料恒力矩自動(dòng)控制進(jìn)泥流量，對(duì)此我們進(jìn)行了PLC程序優(yōu)化，在超過50%力矩時(shí)，通過PLC程序，對(duì)進(jìn)泥泵和加藥泵變頻器頻率進(jìn)行調(diào)整，使進(jìn)料流量朝著減小力矩的方向變化，使轉(zhuǎn)鼓內(nèi)沉泥不產(chǎn)生堆積現(xiàn)象，避免了堵料的發(fā)生。
（3）國(guó)產(chǎn)離心機(jī)能實(shí)現(xiàn)螺旋推料恒力矩自動(dòng)控制進(jìn)泥流量，同時(shí)實(shí)現(xiàn)差速無級(jí)可調(diào)和能量反饋，即使加入生活污水處理廠的二沉污泥混合在活性污泥中進(jìn)入離心機(jī)，也能夠正常運(yùn)行，對(duì)污泥的適應(yīng)性強(qiáng)，同時(shí)具有能量反饋，具有優(yōu)良節(jié)能性能，其噪聲、外觀、材質(zhì)等方面與國(guó)外同類產(chǎn)品已經(jīng)沒有差距，但由于轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速偏低，分離因數(shù)偏小，造成藥劑耗量相對(duì)較大，對(duì)此我們?cè)谝欢ǚ秶鷥?nèi)，對(duì)差轉(zhuǎn)速的控制和絮凝劑投加量的控制互為補(bǔ)充調(diào)整，在達(dá)到一定泥餅干度情況下，降低差轉(zhuǎn)速到4.5rpm左右，可同時(shí)節(jié)省絮凝劑投加量。
七、結(jié)論
試驗(yàn)和實(shí)際使用結(jié)果表明，污泥經(jīng)離心脫水后平均泥餅含水率為78%，單機(jī)處理量達(dá)到8～12m3/h，排出液清澈透明，對(duì)于城市生活垃圾滲瀝液處理廠污泥脫水，使用分離因數(shù)在1500以上的螺旋卸料沉降離心機(jī)是一種比較理想的設(shè)備。
螺旋卸料沉降離心機(jī)以其良好的脫水效果、平穩(wěn)的機(jī)械性能、操作簡(jiǎn)單、較低價(jià)格、占地少、操作的連續(xù)性與封閉性等優(yōu)越性能，已得到越來越廣泛的應(yīng)用。國(guó)產(chǎn)設(shè)備用于生活垃圾滲瀝液處理廠污泥脫水生產(chǎn)中固液分離，完全能夠滿足工藝要求，對(duì)于保證處理質(zhì)量，降低成本，以及治理“三廢”、節(jié)約能源，都具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
