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1 前言

隨著我國(guó)石油產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，石油開(kāi)采及石油煉制過(guò)程中同時(shí)產(chǎn)生的含油污泥對(duì)生態(tài)環(huán)境及生產(chǎn)開(kāi)發(fā)造成了嚴(yán)重的危害。

煉廠所產(chǎn)生的污泥主要由氣浮浮渣及池底油泥組成，一般為黑色粘稠漿液。與一般市政污泥相比，具有年產(chǎn)量大、含水量高、固液難分離的特點(diǎn)。

根據(jù)環(huán)境保護(hù)及三廢治理的要求，必須對(duì)含油污泥進(jìn)行安全、高效的處理。污泥脫水可以分為自然脫水及機(jī)械脫水，而離心脫水屬于機(jī)械脫水中的主要方法。臥式螺旋離心機(jī)因處理效率高、處理劑耗量少、占地面積小等優(yōu)點(diǎn)成為處理含油污泥的首選設(shè)備。

2 污泥離心機(jī)的工作原理及運(yùn)行參數(shù)

2.1 臥式螺旋離心機(jī)的工作原理

污泥從進(jìn)料管進(jìn)入，經(jīng)過(guò)螺旋推進(jìn)器達(dá)到轉(zhuǎn)鼓。污泥在轉(zhuǎn)鼓中受到離心力的作用，其中污泥中的液相在轉(zhuǎn)鼓中形成液相層，固相被運(yùn)到轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁上。固液兩相在轉(zhuǎn)鼓的圓柱形部分進(jìn)行分離。轉(zhuǎn)鼓大的一端裝有可調(diào)節(jié)高度的液位擋板，液相從液位擋板經(jīng)分離液出口流出。固相則由轉(zhuǎn)鼓小的一端的排渣口排出。

2.2 離心機(jī)的運(yùn)行參數(shù)

2.2.1 進(jìn)泥量

進(jìn)泥量及流入固體量是離心機(jī)的兩項(xiàng)重要參數(shù)，當(dāng)進(jìn)泥量超過(guò)設(shè)定極限值時(shí)，固相和液相的動(dòng)態(tài)平衡將被打破。這將導(dǎo)致離心機(jī)扭矩過(guò)大，嚴(yán)重時(shí)會(huì)對(duì)離心機(jī)造成損害，導(dǎo)致超載停車(chē)。因此，應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格控制離心機(jī)的進(jìn)泥量及固體流入量，并選擇合適的進(jìn)料方法。

2.2.2 轉(zhuǎn)速

離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速由變頻器控制，而轉(zhuǎn)速直接影響了離心機(jī)的分離因數(shù)。一般來(lái)說(shuō)，污泥中固相顆粒密度越大，顆粒越大，需要的分離因數(shù)越低；固相密度越小，顆粒越小，需要的分離因數(shù)越高。

通常來(lái)說(shuō)，離心機(jī)的轉(zhuǎn)速越大，其分離效果越好；但是過(guò)高的轉(zhuǎn)速會(huì)使離心機(jī)扭矩增加，縮短其使用壽命，而且高轉(zhuǎn)速會(huì)使離心機(jī)的振動(dòng)和噪聲也隨之增大。

2.2.3 轉(zhuǎn)速差

離心機(jī)的螺旋與轉(zhuǎn)鼓之間的相對(duì)轉(zhuǎn)速稱(chēng)為轉(zhuǎn)速差。設(shè)定一臺(tái)離心機(jī)的轉(zhuǎn)速差為△n，那么可以認(rèn)為這臺(tái)離心機(jī)的螺旋相對(duì)于轉(zhuǎn)鼓與△n的速度將污泥中的固相輸送出離心機(jī)。

在進(jìn)泥量相同的情況下，轉(zhuǎn)速差越大，則污泥中固相在離心機(jī)中的停留時(shí)間越短，離心機(jī)的處理能力越大。但是過(guò)大的轉(zhuǎn)速差會(huì)使液環(huán)層對(duì)固環(huán)層的擾動(dòng)增大，固環(huán)層中的固相可能重新被泛至液環(huán)層，導(dǎo)致離心機(jī)的固體收率及泥餅固含量降低；反之，轉(zhuǎn)速差越小，離心機(jī)的固體收率及泥餅固含量都將提高，但是降低轉(zhuǎn)速差會(huì)使離心機(jī)的處理能力下降，而且當(dāng)轉(zhuǎn)速差小于一定值時(shí)，會(huì)使離心機(jī)中的固環(huán)層大于液環(huán)層，增加了離心機(jī)的阻力，嚴(yán)重時(shí)會(huì)因扭矩過(guò)大造成離心機(jī)的損壞。因此，應(yīng)當(dāng)根據(jù)不同污泥的濃度對(duì)轉(zhuǎn)速差進(jìn)行調(diào)節(jié)。

2.2.4 液環(huán)層厚度

當(dāng)進(jìn)泥量一定時(shí)，液環(huán)層的厚度決定了污泥在離心機(jī)中的分離時(shí)間。一般來(lái)說(shuō)，液環(huán)層厚度的增加有利于提高污泥的固體回收率，但是會(huì)增加泥餅中的水含量。反之，液環(huán)層太薄會(huì)使分離液渾濁，固體回收率降低，可以通過(guò)調(diào)整液位擋板高度來(lái)控制液環(huán)層的厚度。

3 離心機(jī)參數(shù)優(yōu)化

3.1 離心脫水系統(tǒng)現(xiàn)狀

某廠污泥離心脫水系統(tǒng)中的離心設(shè)備為意大利貝亞雷斯公司生產(chǎn)的2臺(tái)離心脫水機(jī)，處理量4～8m3/h，干固體負(fù)荷為500kg/h。離心機(jī)運(yùn)行參數(shù)如下：

轉(zhuǎn)速：3200r/min

進(jìn)泥含固率：2～2.5%

差速：6r/min

液位擋板高度：148mm

此參數(shù)為廠家提供的經(jīng)驗(yàn)參數(shù)。當(dāng)離心機(jī)以該參數(shù)運(yùn)行時(shí)，在處理原有陳泥（上游沉積時(shí)間長(zhǎng)、含固率高達(dá)10%的污泥）時(shí)效果較好，產(chǎn)泥含水率在75%左右（產(chǎn)泥含水率要求小于85%）。但是該參數(shù)可調(diào)節(jié)余量小，設(shè)備震動(dòng)大，處理量小。之后處理常態(tài)化新泥（上游沉積時(shí)間短，含固率低2%～4%污泥）時(shí)效果較差，產(chǎn)泥含水率在83%～88%，多數(shù)情況下產(chǎn)泥含水率達(dá)到85%以上。

3.2 參數(shù)優(yōu)化試驗(yàn)

為達(dá)到污泥處理目標(biāo)，以離心機(jī)處理量6m3/h為基準(zhǔn)，分別對(duì)進(jìn)泥含固率、差速、轉(zhuǎn)速、液環(huán)層厚度等進(jìn)行了考察。

3.2.1 進(jìn)泥含固率

通過(guò)控制污泥濃縮時(shí)間對(duì)進(jìn)泥的含固率進(jìn)行了調(diào)整，并且在離心機(jī)處理量6m3/h，運(yùn)行參數(shù)為轉(zhuǎn)速3200r/min，差速為6r/min，液環(huán)層控制采用148mm液位擋板的情況下記錄了離心機(jī)處理效果，其結(jié)果如下表所示：

由上表可以看出，隨著污泥含固率的升高，產(chǎn)泥含水率呈下降趨勢(shì)，且效果顯著。當(dāng)進(jìn)泥含固率達(dá)到4.4%時(shí)，離心機(jī)的干固體負(fù)荷為420kg/h，小于離心機(jī)的極限值500kg/h，因此進(jìn)泥含固率應(yīng)保持在4%左右。

3.2.2 離心機(jī)差速

當(dāng)進(jìn)泥含固率為4%時(shí)，對(duì)離心機(jī)轉(zhuǎn)速差與離心機(jī)扭矩之間的關(guān)系進(jìn)行了分析。扭矩是反映離心機(jī)工作狀態(tài)的數(shù)據(jù)，扭矩過(guò)大說(shuō)明設(shè)備負(fù)荷過(guò)大。一般來(lái)說(shuō)，離心機(jī)日常運(yùn)行過(guò)程中扭矩一般要保持在設(shè)計(jì)扭矩的30%左右，離心機(jī)的轉(zhuǎn)速差應(yīng)大于8r/min。

在設(shè)定處理量6m3/h，進(jìn)泥含固率為4%，離心機(jī)轉(zhuǎn)速為3000r/min，液位擋板高度148mm的條件下，通過(guò)調(diào)節(jié)離心機(jī)差速，觀察干泥含水量的變化。

差速為13r/min時(shí)，干泥含水率基本達(dá)到目標(biāo)值，在此基礎(chǔ)上應(yīng)當(dāng)盡量降低差速，結(jié)合差速與扭矩的關(guān)系，確定離心機(jī)合理差速為9r/min。

3.3 離心機(jī)轉(zhuǎn)速及液環(huán)層厚度試驗(yàn)

為了確定離心機(jī)轉(zhuǎn)速，在進(jìn)泥含固率為4%，轉(zhuǎn)速差9r/min，液位擋板高度148mm的條件下，緩慢降低轉(zhuǎn)速，記錄了轉(zhuǎn)速與干泥含水率之間的關(guān)系。

當(dāng)轉(zhuǎn)速低于2400r/min時(shí)，干泥含水率達(dá)到80%，但是分離液比較清澈，可以適當(dāng)降低液環(huán)層厚度進(jìn)行試驗(yàn)。綜合考慮液環(huán)層厚度的因素，將148mm的出水堰擋板調(diào)更換為146mm后繼續(xù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表所示：

由上表可以看出，堰擋板調(diào)更換為146mm，轉(zhuǎn)速在2000r/min時(shí)，干泥含水率為81.6%，可以滿足要求，但是分離液渾濁。綜合考慮固體回收率和優(yōu)化原則，確定合理的轉(zhuǎn)速為2200r/min，出水堰擋板高度為148mm。

4 結(jié)論

通過(guò)對(duì)某廠污泥脫水系統(tǒng)進(jìn)泥含固量、轉(zhuǎn)速差、轉(zhuǎn)速及液位擋板高度進(jìn)行考察，得到了優(yōu)化后的運(yùn)行參數(shù)，滿足了該廠離心污泥脫水設(shè)備工藝要求。結(jié)果表明，經(jīng)過(guò)優(yōu)化后該廠污泥處理量達(dá)到6m3/h，處理后干泥含水量小于83%，滿足污泥后續(xù)處理的需要。分離液清澈，達(dá)到水處理要求且優(yōu)化后離心機(jī)振動(dòng)、能耗明顯降低。

污泥脫水是一項(xiàng)復(fù)雜的工作，加藥量、污泥性質(zhì)、溫度等因素都會(huì)對(duì)處理效果造成很大的影響，不同的情況需要不同的處理方式。本文僅僅是提供了一種參數(shù)調(diào)節(jié)的方法與思路，更重要的是需要在日常的工作中不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)、調(diào)整參數(shù)、改進(jìn)操作，在污泥處理效果、經(jīng)濟(jì)能耗及適用性之間尋找一個(gè)符合實(shí)際生產(chǎn)的平衡點(diǎn)。