離心機(jī)污泥脫水系統(tǒng)技術(shù)改造
技術(shù)支持
金科環(huán)保工程有限公司管理的一座處理能力20000m3/d的城市污水處理廠，污水處理系統(tǒng)采用倒置的A2/0+側(cè)流除磷工藝，具有脫氮除磷功能，污泥脫水系統(tǒng)采用兩套瑞典NOXON公司的臥螺離心機(jī)，進(jìn)泥流量15m3/h，干固體負(fù)荷為500kg/h，但離心機(jī)的運(yùn)行情況一直不好，經(jīng)常是兩臺(tái)離心機(jī)同時(shí)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)超過(guò)18h，還不能及時(shí)將系統(tǒng)的剩余污泥脫除，生化系統(tǒng)的運(yùn)行稍有波動(dòng)就會(huì)造成系統(tǒng)中積泥嚴(yán)重，導(dǎo)致污泥老化、污泥活性變差，嚴(yán)重時(shí)曝氣池上布滿死泥和生物泡沫，所以一旦出現(xiàn)沖擊負(fù)荷，需要很長(zhǎng)時(shí)間才能恢復(fù)生化系統(tǒng)的良好運(yùn)行參數(shù)，緩沖能力很差，污泥脫水系統(tǒng)形成了制藥生化系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的瓶頸。為此，對(duì)污泥脫水系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改造，以解決污泥脫水系統(tǒng)的存在問(wèn)題，為生化系統(tǒng)的工藝穩(wěn)定創(chuàng)造了良好的條件。
1 更改污泥脫水系統(tǒng)工藝管線提高系統(tǒng)可靠性
因污水處理廠不允許停產(chǎn)，污泥脫水是關(guān)鍵的設(shè)備，必須有較高的可靠性。考慮到離心機(jī)故障時(shí)及離心機(jī)維修期間配套設(shè)備與離心機(jī)相互備用的關(guān)系，臥螺離心機(jī)、污泥進(jìn)料螺桿泵、PAM加藥螺桿泵等如有1臺(tái)出現(xiàn)故障，通過(guò)閥門的切換，仍能保證污泥脫水系統(tǒng)的運(yùn)行。
原設(shè)計(jì)中，絮凝劑的投加點(diǎn)在離心機(jī)的污泥進(jìn)口，這種投加方式的反應(yīng)時(shí)間短。將絮凝劑投加位置改至污泥螺桿泵的入口處，這樣可以通過(guò)螺桿泵的混合攪拌作用使PAM與污泥更加充分的混合。實(shí)際運(yùn)行表明離心機(jī)可以獲得較高的工作壓力，并且在絮凝劑的投加量相同的情況下，增加脫水污泥的含固率。
2 調(diào)整干固體負(fù)荷保證離心機(jī)負(fù)荷正常
離心機(jī)處理能力包括離心機(jī)的干固體負(fù)荷和水力負(fù)荷。干固體負(fù)荷是指每小時(shí)處理的不揮發(fā)固體（干污泥，DS）重量，以kg/h表示；水力負(fù)荷指進(jìn)入離心機(jī)的污泥流量，以m3/h表示，它與離心機(jī)進(jìn)泥濃度（MLSS，g/L）的乘積即為干固體負(fù)荷。
該臥螺離心機(jī)的干固體負(fù)荷為500kg/h，在脫初沉污泥時(shí)由于進(jìn)泥濃度高（35g/L），改造前采用滿負(fù)荷15m3/h進(jìn)泥，在轉(zhuǎn)速為2300r/min時(shí)，離心機(jī)的干固體負(fù)荷可達(dá)560kg/h，所以無(wú)論投加多大量的絮凝劑，上清液均極混濁，大量污泥從上清液返流管中流出。由于初次沉淀池的污泥含有大量泥砂，這種運(yùn)行方式導(dǎo)致離心機(jī)的磨損嚴(yán)重，動(dòng)平衡受到較大程度破壞，振動(dòng)加劇。
鑒于上述情況，將離心機(jī)的進(jìn)泥流量降低為11.6m3/h，在轉(zhuǎn)速為2300r/min時(shí)，離心機(jī)的干固體負(fù)荷降為405kg/h，脫水上清液十分良好，懸浮物在63～150mg/L之間。下表是在離心機(jī)實(shí)際運(yùn)行（轉(zhuǎn)鼓速度2300r/min）中取得的一組數(shù)據(jù)。
污泥來(lái)源 | 進(jìn)泥濃度（g/L） | 水力負(fù)荷（m3/h） | 干固體負(fù)荷（kg/h） | 單位污泥PAM用量（g/kg） | 泥餅產(chǎn)量（m3/h） | 泥餅含固率（%） | 上清液含固率（%） |
初沉池 | 35 | 11.6 | 405 | 3.57 | 2.0 | 77 | 0.1 |
二沉池 | 7.5 | 16 | 120 | 9.7 | 0.7 | 82 | 0.1 |
從上表中可以看出，由于初沉池污泥的濃度高（35g/L），離心機(jī)的干固體負(fù)荷可達(dá)405kg/h，二沉池污泥因沒(méi)有污泥濃縮池，進(jìn)泥濃度低（7.5g/L），干固體負(fù)荷只能達(dá)到85～120kg/h，離心機(jī)幾乎等于空轉(zhuǎn)，單位時(shí)間內(nèi)的處理能力大大降低，根本不能 將生化系統(tǒng)產(chǎn)生的剩余污泥及時(shí)脫除。使用10t容量的污泥車，脫初沉池的污泥只需要1臺(tái)離心機(jī)運(yùn)行3.5h即能裝滿一車，但脫二沉池的污泥則需要兩臺(tái)離心機(jī)運(yùn)行6.5h才能裝滿一車，而且，運(yùn)行時(shí)必須增加PAM的投加量，才能取得較好的脫水效果。通過(guò)技術(shù)改造，將二沉池的污泥回流到初沉池，技改后，污泥脫水系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)只需要脫初沉污泥不需要脫二沉污泥，離心機(jī)的進(jìn)泥濃度一直保持在30g/L以上，大大減少了離心機(jī)的運(yùn)行時(shí)間，并且大大減少了污泥脫水的投藥量，離心機(jī)變?yōu)橐挥靡粋?，系統(tǒng)穩(wěn)定性、可靠性有很大增強(qiáng)。
通過(guò)上述運(yùn)行情況，總結(jié)認(rèn)為在實(shí)際運(yùn)行中，必須通過(guò)調(diào)整水力負(fù)荷，來(lái)保證進(jìn)入離心機(jī)干固體負(fù)荷不超過(guò)離心機(jī)的承受能力，否則，多余的干固體將從上清液中排出，上清液的懸浮物會(huì)急劇增多，并增加離心機(jī)電機(jī)的負(fù)荷；同時(shí)也應(yīng)注意，應(yīng)保證進(jìn)入離心機(jī)的干固體負(fù)荷不小于離心機(jī)承受能力的60%，否則，離心機(jī)不能充分發(fā)揮其性能。
因此在進(jìn)行設(shè)備選型時(shí)，就應(yīng)采取適當(dāng)?shù)拇胧┍ＷC進(jìn)入離心機(jī)的干固體負(fù)荷不小于離心機(jī)承受能力的70%，如果生化處理系統(tǒng)不能保證較高的排泥濃度，在設(shè)計(jì)時(shí)則應(yīng)考慮安裝污泥濃縮機(jī)，以提高離心機(jī)的進(jìn)泥濃度，增強(qiáng)處理效果。
3 延長(zhǎng)絮凝劑攪拌時(shí)間增強(qiáng)溶解程度
絮凝劑自動(dòng)投加裝置中存在一個(gè)問(wèn)題就是PAM溶藥攪拌罐的容積偏小，絮凝劑的溶解時(shí)間偏短。污泥脫水系統(tǒng)在正常運(yùn)行時(shí)離心機(jī)的干固體負(fù)荷約為405kg/h，絮凝劑的投加量為1000L/h，加藥攪拌罐的容積為1.0m3，藥劑的攪拌時(shí)間為60min，使用中發(fā)現(xiàn)攪拌罐中有相當(dāng)數(shù)量的PAM白色顆粒均勻懸浮在溶液中而沒(méi)有充分溶解，后來(lái)又增加了一臺(tái)PAM溶藥攪拌罐，使藥劑的攪拌時(shí)間延長(zhǎng)至120min，取得了良好的溶藥效果。
4 增設(shè)高位水箱穩(wěn)定自來(lái)水壓力
絮凝劑自動(dòng)投加裝置PAM的濃度是根據(jù)稀釋用水的水量來(lái)自動(dòng)調(diào)節(jié)的，但廠自來(lái)水的壓力很不穩(wěn)定，造成稀釋用水流量在1500L/h～3000L/h之間波動(dòng)，導(dǎo)致PAM的配制濃度不夠穩(wěn)定；并且，由于水壓的波動(dòng)造成稀釋水經(jīng)常從錐形溶藥漏斗濺出，導(dǎo)致PAM經(jīng)常板結(jié)在漏斗壁上，幾次造成絮凝劑自動(dòng)投加裝置故障停車。為此，在自來(lái)水入口設(shè)置高位水箱來(lái)保證稀釋水壓力的穩(wěn)定，稀釋水的流量穩(wěn)定在1800L/h，取得了理想的運(yùn)行效果。
5 設(shè)置污泥破碎切割機(jī)減少進(jìn)泥雜質(zhì)
由于離心機(jī)的結(jié)構(gòu)特性決定了它對(duì)進(jìn)泥質(zhì)量的要求比較高，即使是很小的毛發(fā)與污泥混在一起也很容易造成堵塞，導(dǎo)致離心機(jī)在運(yùn)行中因上清液返流管堵塞而被迫停機(jī)。根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，初次沉淀池的污泥中所含的毛發(fā)、棉紗等都比較多，為此，經(jīng)過(guò)多方調(diào)研、咨詢、試驗(yàn)，決定選用JWC的污泥破碎切割機(jī)，安裝在初次沉淀池污泥排出口，以期徹底解決這一問(wèn)題。普通的污泥破碎機(jī)只對(duì)污泥起作用，將大塊的污泥打碎成細(xì)小的污泥顆粒，而JWC的污泥破碎切割機(jī)的功能很強(qiáng)大，它具有兩組極其鋒利的刀片，刀片之間有非常精密的配合，能將污泥中所含有的各種纖維類物質(zhì)如破布、棉紗等，全部切成直徑不大于15mm的碎段，對(duì)塑料袋、塑料盒、衛(wèi)生巾、小木塊等，也能切成直徑不大于15mm的碎塊。經(jīng)過(guò)實(shí)際使用證明，使用了污泥破碎切割機(jī)以后，離心機(jī)的運(yùn)行更加穩(wěn)定，堵塞的周期大大延長(zhǎng)。
6 增加自控設(shè)施采集離心機(jī)運(yùn)行信號(hào)
污泥脫水系統(tǒng)原設(shè)計(jì)離心機(jī)的運(yùn)行信號(hào)不能傳送到中心控制室的計(jì)算機(jī)上，導(dǎo)致污泥脫水系統(tǒng)加藥量處于失控狀態(tài)，操作人員為了省事，在夜晚經(jīng)常將加藥量調(diào)得很高。通過(guò)增設(shè)電量隔離器，將直接反映加藥量的PAM投加泵變頻器的頻率信號(hào)（4～20mA信號(hào)）引入中控室計(jì)算機(jī)，就可對(duì)加藥量進(jìn)行連續(xù)監(jiān)控并留下歷史記錄，大大降低生產(chǎn)成本。
7 確定適當(dāng)?shù)囊涵h(huán)層厚度（設(shè)定液位擋板高度）
臥螺離心機(jī)在進(jìn)行污泥脫水時(shí)，在離心力的作用下在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)會(huì)形成液環(huán)層（沉降區(qū)）、固環(huán)層和岸區(qū)（干燥區(qū)）。
轉(zhuǎn)鼓在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，沿著轉(zhuǎn)鼓殼體形成一同心液層（液環(huán)層）和脫水污泥固體層（固環(huán)層）。在此區(qū)間內(nèi)，污泥所含的固體在離心力的作用下沉積到轉(zhuǎn)鼓壁上，故也稱為沉降區(qū)；干污泥通過(guò)螺旋的運(yùn)轉(zhuǎn)離開(kāi)液環(huán)層送至排出口，這一段距離稱為岸區(qū)，為轉(zhuǎn)鼓錐體的一部分，在此區(qū)間內(nèi)，污泥完全離開(kāi)液體并被繼續(xù)甩干，故也稱為干燥區(qū)。轉(zhuǎn)鼓的有效半徑為液環(huán)層、固環(huán)層和岸區(qū)之和，轉(zhuǎn)鼓的有效長(zhǎng)度為沉降區(qū)和干燥區(qū)之和。
可以通過(guò)改變液位擋板的高度來(lái)調(diào)整離心機(jī)的液環(huán)層厚度。離心機(jī)的液位擋板高度的調(diào)整十分重要，直接影響脫水效果和離心機(jī)的振動(dòng)程度，必須通過(guò)反復(fù)的試驗(yàn)。將液環(huán)層厚度設(shè)定在合適的水平，則可以保證污泥的含水率會(huì)降低，并且有較高的污泥產(chǎn)量。
在實(shí)際應(yīng)用中，將液位擋板的高度由原來(lái)的138mm調(diào)整到142mm，增加污泥在離心機(jī)中的停留時(shí)間，在較低的工作壓力下，可以獲得穩(wěn)定的速差和良好的污泥脫水效果，更容易滿足離心機(jī)的工藝條件。
調(diào)整液位擋板的高度時(shí)，應(yīng)注意必須確保所有的液位擋板都在相同的高度上，否則將會(huì)導(dǎo)致離心機(jī)產(chǎn)生很大的不平衡，產(chǎn)生劇烈振動(dòng)，液位擋板高度的公差應(yīng)保證±0.25mm。
8 加強(qiáng)設(shè)備的運(yùn)行管理提高使用效率
（1）采取多種措施減少離心機(jī)的振動(dòng)
在每次離心機(jī)運(yùn)行結(jié)束后應(yīng)加強(qiáng)對(duì)離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓的水沖洗，如果轉(zhuǎn)鼓沖洗不徹底，在離心機(jī)停運(yùn)期間會(huì)造成污泥粘附在轉(zhuǎn)鼓上，那么，在下次開(kāi)機(jī)時(shí)，會(huì)破壞動(dòng)平衡，導(dǎo)致離心機(jī)強(qiáng)烈振動(dòng)；另外，在每次清洗上清液返流管完畢重新安裝液位擋板時(shí)，必須確保所有的液位擋板都在相同的高度上，高度誤差±0.25mm，否則將會(huì)導(dǎo)致離心機(jī)的劇烈振動(dòng)。
（2）減少上清液含固率降低離心機(jī)磨損程度
如果污泥中含有較大量的泥沙，并且在離心機(jī)的運(yùn)行中上清液的含固率較高，在這種狀態(tài)下長(zhǎng)期運(yùn)行，將造成離心機(jī)螺栓及配重塊的磨損，導(dǎo)致離心機(jī)動(dòng)平衡的破壞，這是由于上清液從返流管中被甩出的時(shí)候，具有很高的流速。
（3）定期清洗上清液返流管和進(jìn)泥螺桿泵
如果污泥脫水的上清液含固量比較大，很容易造成上清液返流管的堵塞，這將導(dǎo)致脫水污泥含固率下降，離心機(jī)也會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)。因此必須根據(jù)實(shí)際運(yùn)行情況，對(duì)上清液返流管進(jìn)行周期性的清洗。設(shè)備在供貨時(shí)已帶有一根沖洗水管，但這種沖洗水管不能徹底沖洗干凈，會(huì)導(dǎo)致上清液返流管壁沾有污泥，使離心機(jī)在運(yùn)行中產(chǎn)生振動(dòng)，因此將它改造為帶毛刷的沖洗管，沖洗更徹底。
城市污水處理廠初次沉淀池的污泥中含有大量毛發(fā)，是普通機(jī)械格柵難以去除的物質(zhì)，在生產(chǎn)運(yùn)行中很容易堵塞污泥螺桿泵，必須定期進(jìn)行清理，否則，會(huì)因污泥螺桿泵的堵塞，被迫停機(jī)。
（4）絮凝劑自動(dòng)投配裝置的維保
由于聚丙烯酰胺的水溶液為膠質(zhì)狀態(tài)，并且其溶解性又比較差，很容易造成PAM在絮凝劑自動(dòng)投配裝置的管道中、攪拌器上結(jié)塊和淤積，例如PAM會(huì)淤積在靜態(tài)混合器上，或在靜壓式液位計(jì)的傳感器（探頭）上結(jié)塊，造成指示值不準(zhǔn)確，導(dǎo)致設(shè)備誤動(dòng)作。因此定期清理絮凝劑自動(dòng)投配裝置中PAM所造成的結(jié)塊和淤積是十分必要的，這樣可以保持設(shè)備的良好運(yùn)行狀態(tài)。
9 結(jié)論
（1）工藝管線的流程應(yīng)靈活布置，以滿足多種故障情況下離心機(jī)的運(yùn)行。
（2）必須保證離心機(jī)具有較高的進(jìn)泥濃度（≥30g/L），這樣才能保證進(jìn)入離心機(jī)的干固體負(fù)荷不小于離心機(jī)承受能力的60%，否則，離心機(jī)幾乎相對(duì)于空轉(zhuǎn)，不能充分發(fā)揮其性能。
（3）在離心機(jī)的運(yùn)行控制中，液位擋板高度的調(diào)整十分重要，直接影響脫水效果和離心機(jī)的振動(dòng)程度，必須通過(guò)反復(fù)的試驗(yàn)后，將液環(huán)層厚度設(shè)定在合適的水平，以保證污泥的含水率降低，且有較高的污泥產(chǎn)量。
（4）做好日常的定期檢查和維護(hù)，操作中應(yīng)盡量減少上清液含固率，開(kāi)停機(jī)期間加強(qiáng)對(duì)離心機(jī)的沖洗減少運(yùn)行時(shí)的振動(dòng)，定期清洗上清液返流管、進(jìn)泥螺桿泵和自動(dòng)投配裝置，以保持設(shè)備處于良好的待機(jī)狀態(tài)，避免設(shè)備運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)意外的故障造成被迫停機(jī)事件，保證設(shè)備的良好穩(wěn)定運(yùn)行。
