臥式螺旋離心機(jī)在祥符水廠的運(yùn)行探討
行業(yè)動(dòng)態(tài)
1 引言
在自來水生產(chǎn)凈水工藝中不可避免地回產(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(yán)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(jī)、板框壓濾機(jī)和離心機(jī)等。離心機(jī)脫水的主要優(yōu)點(diǎn)是自動(dòng)化程度高、工藝密閉性強(qiáng)、可連續(xù)運(yùn)行、管理方便、運(yùn)行方式靈活，而且出泥量大、占地面積小、出泥含固率較高、污泥回收率高等優(yōu)點(diǎn)，近年來應(yīng)用廣泛。
2 離心機(jī)工作原理
臥式沉降螺旋卸料離心機(jī)是依靠固液兩相的密度差，在離心力場(chǎng)的作用下，加快固相顆粒的沉降速度來實(shí)現(xiàn)固液分離。
3 凈水廠污泥干化離心機(jī)選型的關(guān)鍵參數(shù)
3.1 分離因數(shù)
通常情況下分離因數(shù)高，分離效果好，選型時(shí)選擇分離因數(shù)大的離心機(jī)對(duì)污泥脫水的效果較好。但是，并不是說分離因數(shù)越高，分離的效果越好，對(duì)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(dāng)分離因數(shù)大時(shí)易被甩碎，反而效果差，所以凈水廠用離心機(jī)一般分離因數(shù)小于3000就足夠，這種離心機(jī)動(dòng)力消耗、機(jī)械磨損、噪聲等都比較低，價(jià)格也較低。
3.2 長徑比
長徑比即離心機(jī)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(shí)間和清液在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)沉降段的停留時(shí)間越長，分離效果越好。但是，大長徑的離心機(jī)，轉(zhuǎn)子加工困難，加工費(fèi)用高，其轉(zhuǎn)速的提升也非常困難，因此分離因數(shù)也不可能太大。因此選擇適當(dāng)長徑比的離心機(jī)比較經(jīng)濟(jì)。
3.3 差轉(zhuǎn)速
離心機(jī)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(jī)轉(zhuǎn)鼓內(nèi)通過螺旋的輸送而實(shí)現(xiàn)持續(xù)出泥。差速大，泥餅推進(jìn)速度快，脫水后泥餅含水率高；反之，差速小，泥餅推進(jìn)速度慢，脫水后泥餅含水率低。但大差速螺旋對(duì)污泥絮體的攪動(dòng)和剪切力都增大，絮凝效果較差，不僅造成絮凝劑浪費(fèi)，也使得分離效果變差；反之，差速小的話，對(duì)污泥絮體的攪動(dòng)和剪切力都變小，對(duì)絮凝效果影響就不大，也提高了分離效果。為了實(shí)現(xiàn)小差速同時(shí)又有大扭矩，合適的差速器就成了關(guān)鍵。目前在市場(chǎng)上常見的差速驅(qū)動(dòng)方式有：雙變頻雙電機(jī)液壓差速系統(tǒng)、雙變頻雙電機(jī)機(jī)械差速系統(tǒng)。這兩種差速系統(tǒng)均能實(shí)現(xiàn)小差速同時(shí)又有大扭矩。雙變頻雙電機(jī)機(jī)械差速系統(tǒng)更可靠，運(yùn)行環(huán)境也更好。
3.4 螺旋設(shè)計(jì)
離心機(jī)的螺旋設(shè)計(jì)，是整臺(tái)離心機(jī)的核心部分，對(duì)離心機(jī)的分離效果和壽命均有重大影響。所謂螺旋設(shè)計(jì)即指螺旋進(jìn)料腔和螺旋葉片結(jié)構(gòu)這兩部分的設(shè)計(jì)。進(jìn)料腔設(shè)計(jì)時(shí)需考慮使污泥均勻進(jìn)入分離腔內(nèi)，實(shí)現(xiàn)固液分離；而螺旋葉片的設(shè)計(jì)則應(yīng)綜合考慮污泥的進(jìn)料濃度、固液分層情況，以設(shè)計(jì)出合理的開孔大小。因此離心機(jī)選型時(shí)選擇有可調(diào)布料口的螺旋，同時(shí)螺旋葉片表面噴涂或鑲嵌硬質(zhì)合金，以提高螺旋葉片的壽命。
4 污泥脫水系統(tǒng)在凈水廠的運(yùn)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(yùn)行，總設(shè)計(jì)處理排泥水能力為2000m3/d，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(jī)、攪拌機(jī)、輸送機(jī)、各種輸送泵、脫水機(jī)等。脫水機(jī)為兩套國產(chǎn)LW400×1450臥式離心脫水機(jī)，額定污泥干化能力為每臺(tái)360kg/h，單機(jī)處理能力為15m3/h，干泥量為450kg/h，固相回收率99%，進(jìn)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(jì)時(shí)的原水濁度，導(dǎo)致現(xiàn)有離心機(jī)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(shí)際，不斷摸索調(diào)試，尋找規(guī)律，通過調(diào)整相關(guān)運(yùn)行參數(shù)，來應(yīng)對(duì)不同性質(zhì)的排泥水，解決泥堵塞問題，同時(shí)降低絮凝劑消耗和單位電耗，保證泥餅含固率達(dá)25%以上。
（1）調(diào)整離心機(jī)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(shí)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(shí)，可將離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓調(diào)到較小的轉(zhuǎn)速，同時(shí)投加少量的絮凝劑即能達(dá)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(dāng)原水濁度低時(shí)，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(jī)物相對(duì)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，這種情況脫水較為困難。過高的分離因數(shù)對(duì)應(yīng)的實(shí)際效果并不能明顯改善，而且會(huì)更容易破壞污泥絮體。此時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)絮凝劑消耗高、泥餅含水率高、輸送泵甚至離心機(jī)內(nèi)的螺旋堵塞等故障，此時(shí)必須通過多次調(diào)試，適當(dāng)提高轉(zhuǎn)速，選擇合適的分離因數(shù)，合適的加藥量，才能達(dá)到較佳的效果。
（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(huì)使污泥在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)停留時(shí)間加長，離心脫水時(shí)間長使脫水效果好，泥餅含固率高。但差速減小會(huì)增大輸送器的推料扭矩，同時(shí)減少廢水的處理量。同樣對(duì)于祥符水廠沉淀池所排放的兩種廢水，對(duì)于第①種廢水，可增加差轉(zhuǎn)速，適當(dāng)加大進(jìn)料量，以提高總的污水處理量。對(duì)于第②種廢水，一般情況下是減小差速，以增加污泥脫水時(shí)間，使泥餅獲得相對(duì)較高的含固率。
（3）改變離心機(jī)的進(jìn)料量。進(jìn)料量多，會(huì)減少污泥在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)的停留時(shí)間，泥餅含水率會(huì)提高，同時(shí)會(huì)減少固相的回收率。但總的廢水處理量會(huì)提高，當(dāng)沉淀池廢水排放量大時(shí)，可適當(dāng)提高離心機(jī)進(jìn)料量。對(duì)于第①種廢水，要適當(dāng)加大進(jìn)料量，以提高廢水處理能力，祥符水廠LW400×1450臥式離心機(jī)處理量12.5m3/h，污泥干化量曾達(dá)到450kg/h，當(dāng)再增加進(jìn)料量時(shí)，會(huì)堵塞轉(zhuǎn)鼓出口，單臺(tái)LW400×1450臥式離心脫水機(jī)處理污泥能力為每臺(tái)450kg/h。處理第②種廢水時(shí)，一般是減小進(jìn)料量，使脫水時(shí)間加長。
總之，污泥干化離心機(jī)在祥符水廠的運(yùn)行中，主要通過調(diào)整轉(zhuǎn)速、差速、加藥量及進(jìn)料量等參數(shù)來使離心機(jī)與排泥水水質(zhì)相匹配，達(dá)到較佳的運(yùn)行狀態(tài)。在實(shí)際的生產(chǎn)運(yùn)行中，需根據(jù)不同性質(zhì)的污泥及時(shí)調(diào)整，而且不能僅僅只是對(duì)單個(gè)參數(shù)進(jìn)行，必須將各參數(shù)綜合調(diào)整，使離心機(jī)獲得較滿意的運(yùn)行效果。
