催化劑污泥離心脫水機(jī)優(yōu)化運(yùn)行研究
技術(shù)支持
某石化公司污水處理廠催化劑污水處理裝置主要負(fù)責(zé)處理上游催化劑廠生產(chǎn)過(guò)程中排放的高懸浮物廢水。由于催化劑廢水來(lái)水懸浮物年均值為4000mg/L左右，裝置泥系統(tǒng)處理污泥量極大。該裝置共使用了3臺(tái)德國(guó)福樂(lè)偉公司生產(chǎn)的Z53-4/455型臥螺離心脫水機(jī)，離心機(jī)作為配置泥系統(tǒng)處理的核心設(shè)備，其穩(wěn)定高效的運(yùn)行對(duì)裝置生產(chǎn)至關(guān)重要。因此，有必要對(duì)離心機(jī)的優(yōu)化運(yùn)行狀況進(jìn)行研究，使其達(dá)到較佳運(yùn)行狀態(tài)。
1 離心機(jī)的基本情況
1.1 離心機(jī)基本結(jié)構(gòu)及工作原理
臥螺離心機(jī)主要由轉(zhuǎn)鼓、輸料螺旋及差速器等部件組成。工作時(shí)，需要離心脫水的污泥和絮凝劑藥液經(jīng)進(jìn)料管線被送入轉(zhuǎn)鼓內(nèi)，在高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力的作用下，密度較大的固體顆粒被甩貼到轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁上，形成固體層。水分由于離心力小，在固體層的內(nèi)側(cè)形成液體層。再利用轉(zhuǎn)鼓與螺旋之間的查轉(zhuǎn)速（以下簡(jiǎn)稱差速）把固體層的污泥推向轉(zhuǎn)鼓錐端，經(jīng)排渣口連續(xù)排出，澄清液從轉(zhuǎn)鼓溢流堰板處排出，實(shí)現(xiàn)固液分離。
1.2 Z53-4/455型臥螺離心脫水機(jī)工藝及技術(shù)參數(shù)
設(shè)備型式：臥螺沉降式離心機(jī)，分離物料：含有細(xì)微石英砂的膠狀催化劑顆粒和少量含有硫、酚等離子有機(jī)物的工業(yè)污泥。
單機(jī)處理量：25m3/h；轉(zhuǎn)鼓直徑（內(nèi)徑）：530mm；直徑/長(zhǎng)度比：1：4；錐角：10°；容積：219L；轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速（可調(diào)）：3500r/min；分離因數(shù)：3600g；轉(zhuǎn)鼓和螺旋的差轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍：0.5～10.0r/min；轉(zhuǎn)鼓和螺旋的差轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)精度：0.1r/min；噪音：≤85dB；振動(dòng)強(qiáng)度：≤7.0mm/s（主軸承位置）。
2 優(yōu)化運(yùn)行的調(diào)整方法及要求
（1）在催化劑污泥進(jìn)料性質(zhì)穩(wěn)定的情況下，分別調(diào)整溢流堰板直徑、轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速、差速等離心機(jī)的主要運(yùn)行參數(shù)，在調(diào)整一個(gè)參數(shù)時(shí)，其他參數(shù)保持不變。同時(shí)采集經(jīng)離心分離后的干泥和澄清液樣品，分析干泥及澄清液的含水率，用來(lái)比較離心脫水效果，以獲得離心機(jī)的較佳運(yùn)行參數(shù)設(shè)定值。
（2）在離心機(jī)較佳運(yùn)行參數(shù)下，研究催化劑污泥含水率對(duì)離心脫水效果的影響。
（3）經(jīng)離心機(jī)處理后的干泥含水率要求小于80%，固體回收率要求大于85%，設(shè)備主軸承振動(dòng)強(qiáng)度不超過(guò)7.0mm/s。
3 優(yōu)化運(yùn)行的結(jié)果分析
3.1 離心機(jī)運(yùn)行參數(shù)對(duì)脫水效果的影響
（1）溢流堰板直徑
試驗(yàn)條件：催化劑污泥進(jìn)泥含水率96.8%，pH值7.5，轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速2600r/min，差速5.5r/min，離心機(jī)進(jìn)泥量15m3/h，絮凝劑藥量500L/h。從325mm開(kāi)始，隨著溢流堰板直徑的增大，固體回收率逐漸增大，干泥含水率液逐漸增大，這是因?yàn)樵龃笠缌餮甙逯睆?，?huì)增大離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓沉降區(qū)的容積，因此固體回收率增加，但同時(shí)轉(zhuǎn)鼓錐端的干燥區(qū)縮短，干泥干燥時(shí)間隨之縮短，故干泥含水率增大。當(dāng)溢流堰板直徑超過(guò)335mm后，干泥含水率已接近控制指標(biāo)要求，因此，調(diào)大溢流堰板直徑雖然可線性增大固體回收率，但不能過(guò)大，否則會(huì)使干泥含水率超標(biāo)。綜合考慮，溢流堰板直徑設(shè)定在335mm比較合適。
（2）轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速
試驗(yàn)條件：催化劑污泥進(jìn)泥含水率96.8%，pH值7.5，溢流堰板直徑335mm，差速5.5r/min，離心機(jī)進(jìn)泥量15m3/h，絮凝劑藥量500L/h。從2000r/min開(kāi)始，隨著離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速的增大，干泥含水率逐漸下降，但固體回收率也有所下降，當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到2400r/min后，干泥含水率和固體回收率變化趨于平緩；當(dāng)轉(zhuǎn)速超過(guò)2800r/min后，盡管轉(zhuǎn)速繼續(xù)增大，但干泥含水率和固體回收率基本不變。這是因?yàn)檗D(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速越大，離心機(jī)的分離因數(shù)越大，固體顆粒的離心沉降速度越快，脫水效果就越好，干泥含水率越低。但轉(zhuǎn)速過(guò)高會(huì)導(dǎo)致已沉降的污泥顆粒再次被打碎而影響離心分離效果，同時(shí)，由于轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速的增大，設(shè)備主軸承振動(dòng)明顯增大，在2800r/min時(shí)已到達(dá)6.8mm/s，繼續(xù)提高轉(zhuǎn)速對(duì)設(shè)備的長(zhǎng)周期運(yùn)行不利，因此轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速設(shè)定在2400～2800r/min之間比較合適。
（3）差速
試驗(yàn)條件：催化劑污泥進(jìn)泥含水率96.8%，pH值7.5，溢流堰板直徑335mm，轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速2600r/min，離心機(jī)進(jìn)泥量15m3/h，絮凝劑藥量500L/h。從3.5r/min開(kāi)始，隨著離心機(jī)差速的增大，固體回收率變化不大，說(shuō)明差速的變化對(duì)固體回收率的影響不大，但干泥含水率逐漸增大。這是因?yàn)樵陔x心機(jī)轉(zhuǎn)鼓錐角一定的情況下，增大差速會(huì)提高固體的推送速度，造成沉渣在轉(zhuǎn)鼓錐端的脫水干燥時(shí)間縮短，脫水后的干泥含水率增大，在差速達(dá)到7.5r/min時(shí)，干泥含水率已上升到79.3%，已接近控制指標(biāo)。因此在保證沉降在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁上的固體顆粒能夠及時(shí)排出的前提下，差速設(shè)定在4～7r/min之間比較合適。
3.2 污泥含水率對(duì)脫水效果的影響
實(shí)驗(yàn)條件：離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速2600r/min，差速5.5r/min，溢流堰板直徑335mm，進(jìn)泥量15m3/h，pH值7.5。
一方面隨著進(jìn)料污泥含水率的線性降低，經(jīng)離心機(jī)處理后的干泥含水率對(duì)應(yīng)也呈線性降低。另一方面隨著進(jìn)料污泥含水率的線性降低，固體回收率在污泥含水率大于97%時(shí)，對(duì)應(yīng)呈線性增大，但當(dāng)污泥含水率小于97%時(shí)，固體回收率反而會(huì)減小，這是因?yàn)槲勰嗪实慕档鸵馕吨勰嗪塘康脑黾?，污泥含固量增加?huì)使固體回收率相應(yīng)增大，但當(dāng)污泥含固量增大到一定程度時(shí)，會(huì)造成離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓內(nèi)的固體層過(guò)大，固液分層不穩(wěn)定，固體顆粒隨澄清液的流失也會(huì)增加，反而導(dǎo)致固體回收率下降。再一方面隨著進(jìn)料污泥含水率的線性降低，含固量的增大，絮凝劑藥液的投加量也隨之線性增加。因此，綜合分析后可以得出：在離心機(jī)較佳運(yùn)行參數(shù)下，將進(jìn)料污泥含水率控制在97%左右，離心機(jī)處理后的干泥含水率、固體回收率以及絮凝劑藥量指標(biāo)均在較佳狀態(tài)。
4 結(jié)論
（1）臥螺離心機(jī)的轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速設(shè)定在2400～2800r/min，差速設(shè)定在4～7r/min，溢流堰板直徑設(shè)定在335mm，催化劑污泥離心脫水效果較佳。
（2）離心機(jī)設(shè)定在較佳運(yùn)行參數(shù)下運(yùn)行，將進(jìn)料污泥含水率控制在97%左右時(shí)，離心機(jī)處理后的干泥含水率及固體回收率指標(biāo)較佳，絮凝劑藥量較為合理。
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