離心脫水機(jī)在閔行水廠排泥水處理工程中的應(yīng)用
行業(yè)動(dòng)態(tài)
水廠排泥水處理，其目的是把排泥水中大量懸浮物質(zhì)（SS）經(jīng)過排泥水收集濃縮，使上清液外排水質(zhì)符合 污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)和市污水排放標(biāo)準(zhǔn)。要達(dá)到分離的水質(zhì)為環(huán)境所接受的目的就必須選用機(jī)械脫水方法較大限度地把液體污泥中的水分分離出來，從而使污泥成為可塑型固體狀，一般要求凈水廠脫水后的污泥含固率≥35%。
污泥脫水的效率與污泥的性質(zhì)、脫水機(jī)械的選擇等直接有關(guān)，具體選擇何種類型的脫水機(jī)械，應(yīng)根據(jù)排泥水污泥的沉降性質(zhì)、污泥粒徑分布、現(xiàn)場(chǎng)條件等，綜合考慮技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境和運(yùn)行管理等因素，全面分析判斷后作出合理恰當(dāng)?shù)倪x擇。
目前，國(guó)內(nèi)外采用的機(jī)械脫水方式有真空過濾、帶式壓濾、板框壓濾和離心脫水等。從查閱的資料來看，西歐 平均有69.3%污泥經(jīng)過脫水處理，而進(jìn)行機(jī)械脫水處理的污泥達(dá)51.4%，其中離心脫水機(jī)占21.7%，板框壓濾機(jī)占15.8%，帶式壓濾機(jī)占11.4%，其它脫水機(jī)械占2.5%，現(xiàn)主要介紹閔行水廠采用離心脫水機(jī)的情況。
閔行水廠一車間的原水取自黃浦江上游，濁度較高，約70NTU～80NTU，在水處理過程中投加硫酸鋁等混凝劑。據(jù)測(cè)定，污泥中SiO2含量達(dá)50%以上，Al2O3含量在17%～20%左右，有機(jī)成分灼燒減量為10%～13%，污泥中無機(jī)成分含量高，無明顯的親水性，污泥離心脫水較容易。另外，由于閔行水廠一車間可供污泥處理利用的場(chǎng)地面積有限，所以在選用設(shè)備時(shí)，應(yīng)重視設(shè)備的占地面積。由于離心脫水機(jī)具有占地少、自動(dòng)化程度高、能連續(xù)運(yùn)行、運(yùn)行管理方便、土建投資低、污泥處理成本較低、出泥含固率高、不需投加石灰、后繼處置費(fèi)用低等眾多突出優(yōu)點(diǎn)，非常適合閔行水廠一車間的實(shí)際情況和要求，因此選用離心脫水機(jī)進(jìn)行污泥脫水，在技術(shù)上是合理的，經(jīng)濟(jì)上是可行的。
根據(jù)排泥水污泥顆粒大小以及場(chǎng)地面積局限性、自動(dòng)化程度要求的特點(diǎn)，本工程選用DSNX-4550離心機(jī)。
DSNX-4550離心脫水機(jī)進(jìn)泥含固率4%時(shí)處理量15m3/h，進(jìn)泥含固率5%時(shí)處理量12m3/h，轉(zhuǎn)筒Φ450/266mm，轉(zhuǎn)筒長(zhǎng)度與直徑比為4.17，錐角為10°，離心機(jī)轉(zhuǎn)筒速度3250r/min，工作速度2600r/min、2900r/min。
在確定了離心機(jī)脫水以后，根據(jù)水廠排泥水處理工藝要求相應(yīng)配備了其它主要設(shè)備。
1 離心機(jī)構(gòu)造與工作原理
NX-4550離心機(jī)由渦流制動(dòng)器、行星齒輪箱、枕座、離心轉(zhuǎn)筒、輪送螺桿、進(jìn)料管、可調(diào)溢流堰板、控制箱、機(jī)座等組成。
離心機(jī)工作原理：當(dāng)水廠濃縮污泥或者加高分子絮凝劑的濃縮污泥從進(jìn)料口輸入高速旋轉(zhuǎn)（約2900r/min）的離心機(jī)內(nèi)時(shí)，進(jìn)泥中比重大的固體顆粒在離心力作用下迅速沉降、聚集到轉(zhuǎn)筒的內(nèi)壁上并形成泥餅，而比重小的液體則匯集在污泥的表面。在高速旋轉(zhuǎn)的離心機(jī)內(nèi)，轉(zhuǎn)筒與螺旋狀導(dǎo)流輸送器之間有5r/min～12r/min的轉(zhuǎn)速差，聚集在轉(zhuǎn)筒內(nèi)壁的污泥被移到轉(zhuǎn)筒錐形末端壓密、排出，比重小的分離水經(jīng)回流管從轉(zhuǎn)筒圓柱端溢流口排出。只要進(jìn)泥不斷均勻地輸入高速旋轉(zhuǎn)的離心機(jī)，比重大的顆粒就連續(xù)沉降、聚集、形成泥餅、壓密、排出，分離水也不斷地溢流排出，使進(jìn)泥得到處理，達(dá)到固液分離的目的。
2 影響污泥離心脫水效果的因素
要使離心機(jī)能對(duì)水廠排泥水污泥進(jìn)行有效的固液分離，必須研究影響離心機(jī)固液分離的各種因素，歸納起來有如下幾點(diǎn)：
（1）不可調(diào)節(jié)機(jī)械因素：轉(zhuǎn)筒長(zhǎng)度、轉(zhuǎn)筒直徑、螺距長(zhǎng)度、錐體長(zhǎng)度（即岸區(qū)長(zhǎng)度）、錐體直徑、錐角、錐體半徑。
（2）可調(diào)節(jié)機(jī)械因素：轉(zhuǎn)筒旋轉(zhuǎn)角速度、螺旋輸送器角速度、轉(zhuǎn)速差、水池深度、水池表面半徑、泥餅厚度。
（3）工藝因素：污泥性質(zhì)、投配速率、停留時(shí)間、高分子絮凝劑加注量等、進(jìn)泥含固率。
在離心機(jī)型號(hào)和幾何尺寸一定的情況下，即“不可調(diào)節(jié)的機(jī)械因素”無法改變時(shí)，若要使被處理的排泥水污泥達(dá)到預(yù)期的固液分離效果，可以調(diào)整“可調(diào)節(jié)的機(jī)械因素”。如改變離心機(jī)轉(zhuǎn)筒速度、調(diào)節(jié)G的作用力，使分離因數(shù)增大，這樣有利于固液分離；反之，使分離因數(shù)減小，即可減小轉(zhuǎn)筒速度，這不利于固液分離。但是，過分增大轉(zhuǎn)筒速度，必定增大機(jī)器的磨損，產(chǎn)生大的噪音。
本研究根據(jù)上海黃浦江污泥的特性，為兩臺(tái)離心機(jī)選擇了兩個(gè)不同的分離因數(shù)， 臺(tái)離心機(jī)分離因數(shù)為1700.3，第二臺(tái)離心機(jī)分離因數(shù)為2115.3。
實(shí)際運(yùn)行 臺(tái)離心機(jī)的出泥泥餅含固率小于第二臺(tái)離心脫水機(jī)泥餅含固率。
選擇不同的擋板可以調(diào)節(jié)液體水位（池子深度），使分離水達(dá)到較佳清澈度和泥餅較佳干燥度之間的平衡?？偟膩碚f，當(dāng)減小液體半徑時(shí)，分離水變得更加透明，泥餅含水率增高。又如：轉(zhuǎn)速差越大，污泥在離心機(jī)內(nèi)停留時(shí)間越短，泥餅含水率就越高，分離水含固率就可能越大。反之，轉(zhuǎn)速差越小，污泥在離心機(jī)內(nèi)停留時(shí)間越長(zhǎng)，固液分離越徹底，但必須防止污泥堵塞。利用轉(zhuǎn)速差可以自動(dòng)地進(jìn)行調(diào)節(jié)，以補(bǔ)償進(jìn)料中變化的固體含量。
此外，還可以調(diào)整工藝因素。當(dāng)污泥性質(zhì)已經(jīng)確定時(shí)，可以改變進(jìn)料投配速率，減少投配量改善固液分離；增加絮凝劑加注率，可以加速固液分離速度，提高分離效果?？傊?，要使水廠排泥水處理達(dá)到理想的分離效果，可以從可調(diào)節(jié)機(jī)械因素和工藝因素兩方面來考慮。
3 絮凝劑加注設(shè)備
絮凝劑的溶解和加注設(shè)備的性能直接影響到PAM絮凝劑的使用效果和實(shí)際加注量。本工程選用自動(dòng)吸藥、自動(dòng)溶解、自動(dòng)加注的PAM絮凝劑配制系統(tǒng)，系統(tǒng)由真空吸料機(jī)、貯料筒、雙螺旋定量加注器、配制水管道系統(tǒng)、溶解池、投加池等組成。整套系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)運(yùn)行。袋裝的PAM絮凝劑固體顆粒由真空吸料機(jī)送入貯料筒、雙螺旋定量加注器、配制水管道系統(tǒng)、溶解池、投加池等組成。整套系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)運(yùn)行。袋裝的PAM絮凝劑固體顆粒由真空吸料機(jī)送入貯料筒，配制溶液時(shí)雙螺旋定量加注器準(zhǔn)確計(jì)量一定量的PAM固體顆粒，依靠安裝在配制水管道系統(tǒng)上的水射器的吸力送入溶解池中。溶解池內(nèi)安裝攪拌機(jī)，不斷地?cái)噭?dòng)水體，使PAM固體顆粒能均勻地溶解在水中。此外，溶解池內(nèi)安裝有一組液位開關(guān)，當(dāng)池內(nèi)液位達(dá)到設(shè)定的較低值時(shí)能自動(dòng)發(fā)出信號(hào)并啟動(dòng)配制工作液的相關(guān)設(shè)備。溶解完全后的PAM工作液由電磁放空閥自動(dòng)排入投加池。投加池內(nèi)同樣設(shè)置液位開關(guān)，當(dāng)池內(nèi)液位達(dá)到設(shè)定值時(shí)即開啟電磁放空閥，同時(shí)還有計(jì)量泵空轉(zhuǎn)保護(hù)功能等。
藥劑的投加由3臺(tái)計(jì)量泵完成（2用1備），在投加池的出口處設(shè)有計(jì)量?jī)x標(biāo)定PAM投加量。計(jì)量泵后面設(shè)有藥劑稀釋管路和切換裝置。
4 離心機(jī)脫水工程運(yùn)行效果
采用離心機(jī)對(duì)水廠排泥水濃縮污泥進(jìn)行固液分離，需選擇較佳工藝參數(shù)。即應(yīng)研究進(jìn)離心機(jī)的濃縮污泥含固率的要求范圍，進(jìn)料量（裝機(jī)容量），產(chǎn)量，離心機(jī)差速、轉(zhuǎn)速，不同類型聚丙烯酰胺（PAM）加注率、投加濃度對(duì)離心機(jī)脫水后的污泥含固率、分離水SS值和回收率的影響。上述試驗(yàn)采用DSNX-4550型離心機(jī)運(yùn)行，運(yùn)行結(jié)果如下。
4.1 陽離子型PAM加注率的影響
其運(yùn)行工況為進(jìn)泥流量9m3/h；產(chǎn)量648kg/h；進(jìn)泥濃度7.2%；轉(zhuǎn)速2920r/min；差速5.4r/min～7.4r/min。從試驗(yàn)中可以得出以下結(jié)論：
（1）在一定產(chǎn)量下，當(dāng)PAM加注率大于0.10%時(shí)，隨PAM加注率的增加，污泥回收率也增加；當(dāng)PAM加注率為0.10%時(shí)，污泥回收率即可達(dá)到99%。
（2）PAM加注率在0.08～0.16%的范圍內(nèi)，均可保證離心機(jī)出泥含固率≥43%。
（3）使用陽離子型PAM，處理后分離水色度（目測(cè)）較低，脫色效果較佳。
4.2 陰離子型PAM加注率的影響
其運(yùn)行工況為進(jìn)泥流量11m3/h；轉(zhuǎn)速2920r/min；進(jìn)泥濃度5.8%；產(chǎn)量638kg/h；差速7.2r/min～10.5r/min。從試驗(yàn)中可以得出以下結(jié)論：
（1）在一定的產(chǎn)量下，當(dāng)PAM加注率大于0.08%時(shí)，隨PAM加注率的增加，污泥回收率也增加；當(dāng)PAM加注率為0.08%時(shí)，污泥回收率即可達(dá)到99%。
（2）PAM加注率在0.08%～0.23%的范圍內(nèi)，均可保證離心機(jī)出泥含固率≥42%。
（3）使用陰離子型PAM，處理后分離水色度（目測(cè)）較高，脫色效果不佳。
4.3 進(jìn)泥流量和產(chǎn)量的影響
其運(yùn)行工況為PAM加注率0.115%（陽離子）；轉(zhuǎn)速2920r/min；差速5.4r/min～10.5r/min；進(jìn)泥濃度7.7%。從中可以得出以下結(jié)論：
（1）在產(chǎn)量達(dá)1248kg/h，進(jìn)泥流量達(dá)16m3/h的情況下，仍可取得良好的處理效果。通常運(yùn)行條件為產(chǎn)量640kg/h，進(jìn)泥流量10m3/h。
（2）進(jìn)泥流量范圍為6m3/h～16m3/h，污泥回收率均在98%以上。
（3）進(jìn)泥流量范圍為6m3/h～16m3/h下，泥餅含固率≥42%。
4.4 進(jìn)泥濃度的影響
其運(yùn)行工況為進(jìn)泥流量10m3/h；轉(zhuǎn)速2920r/min；產(chǎn)量680kg/h；差速6.5r/min～9.2r/min。PAM加注率0.136%（陰離子）；進(jìn)泥濃度6.8%。從中可以得出以下結(jié)論：
離心機(jī)對(duì)進(jìn)泥濃度的要求不高，在3%～6.5%的范圍內(nèi)，均可保證較高的污泥回收率（≥98.9%）和泥餅含固率（≥43%）。
4.5 離心機(jī)差速的影響
其運(yùn)行工況為進(jìn)泥流量9m3/h；轉(zhuǎn)速2600r/min；產(chǎn)量698kg/h；進(jìn)泥濃度7.8%；PAM投加率除差速為12r/min時(shí)加注率為0.223%，其它均為0.149%。從中可以得出以下結(jié)論：
（1）差速范圍在7r/min～11r/min時(shí)，泥餅含固率均大于44%，分離水SS值為166mg/L～218mg/L。但當(dāng)差速高達(dá)12r/min時(shí)，污泥含固率降低，僅為39%，分離水SS值較高。
（2）差速基本上對(duì)泥餅含固率影響不大，但視進(jìn)泥濃度和裝機(jī)容量，選擇相應(yīng)差速。進(jìn)泥量大時(shí)，差速太小，可能堵塞離心機(jī)；差速太大，出泥泥餅含固率會(huì)降低。
5 工程運(yùn)行工藝參數(shù)
從上述結(jié)果可得出，閔行水廠一車間排泥水處理離心機(jī)運(yùn)行較佳工藝參數(shù)：
（1）進(jìn)離心機(jī)濃縮污泥濃度3%～7%。
（2）可用陽、陰離子型PAM藥劑。
（3）PAM加注率為1.0kg/t干泥～1.5kg/t干泥。
（4）PAM儲(chǔ)液配制濃度為陽離子0.5%；陰離子型0.3%，PAM投加濃度為0.2%。
（5）離心機(jī)轉(zhuǎn)速2600r/min和2900r/min。
（6）離心機(jī)差速：5r/min～12r/min。
離心機(jī)在上述工藝參數(shù)情況下，對(duì)水廠排泥水進(jìn)行處理，可以得出如下結(jié)論：
（1）陽離子PAM加注率0.10%～0.15%（kg/t干泥）時(shí)，污泥回收率＞99%，泥餅含固率≥43%。
（2）陰離子PAM加注率0.08%～0.15%（kg/t干泥）時(shí)，污泥回收率＞99%，泥餅含固率≥42%。
（3）投加陽離子時(shí)，分離水佳；投加陰離子時(shí)，分離水色度較差。
（4）選用離心機(jī)對(duì)水廠濃縮污泥進(jìn)行固液分離，運(yùn)行管理方便、固液分離效果好、泥餅含固率高、分離水清，能為黃埔江水系水廠對(duì)排泥水處理提供污泥脫水機(jī)械選擇及運(yùn)行模式的依據(jù)。
