螺旋卸料沉降離心機在生活垃圾焚燒廠滲瀝液處理的應(yīng)用技術(shù)
行業(yè)動態(tài)
一、引言
垃圾滲濾液是一種成分復(fù)雜的高濃度有機廢水，若不加處理而直接排入環(huán)境，會造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。上海環(huán)城再生能源有限公司滲瀝液處理工程是目前國內(nèi)較大的垃圾焚燒廠滲瀝液處理工程，設(shè)計日處理能力達400噸，日產(chǎn)含水率94%左右的污泥近400m3，必須經(jīng)脫水處理將含水率降至80%左右才能處置。將低濃度沉淀污泥直接用螺桿泵輸入離心機進行濃縮脫水處理就是其中主要的環(huán)節(jié)。自2006年9月投產(chǎn)運行以來，先后采用國外進口和國產(chǎn)螺旋卸料沉降離心機（以下簡稱離心機）對污泥進行脫水處理，國外進口德國維斯伐利亞（Westfalia）UCD345-00-32型和國產(chǎn)海申機電總廠LW350W型離心機在滲瀝液處理站近4年的應(yīng)用表現(xiàn)，其不但處理能力大，而且可自動連續(xù)可靠運行，滿足了剩余污泥全部脫水的要求，保證了水處理工藝的正常運行。
二、離心機濃縮脫水處理工藝流程和特點
螺旋卸料沉降離心機是根據(jù)固液密度不同，在離心力的作用下，加快固相大顆粒的沉降速度來實現(xiàn)固液分離的，濃縮脫水處理工藝的工作流程如下：待處理的污泥由管道進入污泥池，經(jīng)單螺桿泵通過流量計計量后輸入離心機，絮凝劑在配藥箱中按比例稀釋并充分溶解，稀釋到0.08～0.15%濃度，稀釋后泵入離心機與待處理污泥混合，在此進行混合絮凝；由于螺旋和轉(zhuǎn)鼓的高速旋轉(zhuǎn)和摩擦阻力，污泥在轉(zhuǎn)子內(nèi)部被加速并形成一個圓柱液環(huán)層，在離心力的作用下，比重較大固體顆粒沉降到轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁形成泥層，再利用螺旋和轉(zhuǎn)鼓的相對速度差把固相推向轉(zhuǎn)鼓小端，推出液面之后泥渣得以脫水干燥，推向排渣口排出，再由無軸螺旋泥渣輸送機移送裝車，澄清液從轉(zhuǎn)鼓大端排出，實現(xiàn)固液分離。離心機主要由螺旋、轉(zhuǎn)鼓、差速器、液位擋板、驅(qū)動系統(tǒng)及電氣自動控制系統(tǒng)等組成。
三、影響螺旋卸料沉降離心機使用效果的因素試驗
3.1 可調(diào)節(jié)的機械因素試驗
3.1.1 轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速試驗
轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)通常通過變頻電機來實現(xiàn)。對該公司目前使用的分離機進行額定轉(zhuǎn)速和工作轉(zhuǎn)速的比較，德國維斯伐利亞（Westfalia）UCD345-00-32型離心機轉(zhuǎn)鼓額定轉(zhuǎn)速4200rpm，實際使用3850rpm；海申機電總廠LW350W型離心機轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速3200rpm，實際使用3000rpm。試驗結(jié)論：轉(zhuǎn)速越大，離心力越大，但對機器的磨損增大，振動及噪聲水平也增加。
3.1.2 差轉(zhuǎn)速試驗
差轉(zhuǎn)速是指轉(zhuǎn)鼓與螺旋的轉(zhuǎn)速之差，液環(huán)層中被分離出的污泥就是利用這個速度被輸送出脫水機的。
試驗按照15分鐘沉降比來調(diào)整，即取500毫升水樣，進行5min沉淀，當(dāng)沉降比在5%～7%時，差轉(zhuǎn)速調(diào)至4～7rpm，當(dāng)沉降比在7%～10%時，差轉(zhuǎn)速調(diào)至7～15rpm，當(dāng)沉降比更高時，調(diào)整入水濃度。試驗結(jié)論：增加差轉(zhuǎn)速，泥餅的含水率將增加，但增大差轉(zhuǎn)速可提高離心機的處理能力；降低差轉(zhuǎn)速，污泥在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)分離的時間將延長，同時由于轉(zhuǎn)鼓和螺旋之間的相對運動減小，對液環(huán)層的擾動也減輕，泥餅含水率將減小，但是處理能力降低。差轉(zhuǎn)速不能太小，否則將由于污泥在機內(nèi)分離時間過長不能排出，使固環(huán)層厚度大于液環(huán)層，進而分離液大量攜帶污泥，出液固含量升高，甚至?xí)捎诼菪枇^大，扭矩超極限損壞離心機。
3.1.3 液環(huán)層厚度
液環(huán)層厚度是由離心機廠家進行現(xiàn)場液位擋板的預(yù)調(diào)整。
3.2 可調(diào)節(jié)工藝因素試驗
一般情況下，生活污水處理廠的初沉污泥較易脫水，垃圾滲瀝液處理廠活性污泥較難脫水，為改善污泥脫水性能，脫水前應(yīng)加入適量的有機高分子絮凝劑，如聚丙烯酰胺（PAM），試驗結(jié)果垃圾滲瀝液處理中，有機高分子絮凝劑藥液的配置濃度一般為0.2%左右時，設(shè)備運行效率較佳。
3.2.1 污泥性質(zhì)和濃度發(fā)生變化的絮凝劑調(diào)整
在垃圾滲瀝液處理廠工藝、設(shè)備調(diào)試初期，可以檢測出泥含水率，觀察上清液狀況及扭矩數(shù)據(jù)，通過調(diào)整加藥泵頻率，進泥泵頻率來調(diào)試。
3.2.2 離心機設(shè)備處理能力的控制
在正常污泥濃度情況下，應(yīng)保證處理固體負(fù)荷在設(shè)備廠標(biāo)定的設(shè)備理論負(fù)荷的70%～90%為好。若進泥濃度過低，設(shè)備不能形成均以的泥環(huán)層，會使設(shè)備運行費用加大，這時該公司一般混合生活污水處理廠的二沉污泥來增稠，但要適當(dāng)降低進泥泵頻率。
3.2.3 分離因數(shù)的調(diào)整
離心機就是通過用離心力代替重力來提高沉降速率。只有離心機的半徑和角速度達到一定的值，在離心機有限的空間內(nèi)，盡可能短的時間里方可獲得滿意的沉降效果，所以希望得到更好的污泥處理效果，離心機的高速旋轉(zhuǎn)是必然的。
試驗中第1臺離心脫水機泥餅水分小于第2臺離心脫水機泥餅水分。提高分離因數(shù)，使生產(chǎn)能力和分離效果提高，但也增大了能量消耗和磨損，應(yīng)在較低的分離因數(shù)下滿足生產(chǎn)能力和分離要求。實際經(jīng)驗是，將轉(zhuǎn)速控制在理論轉(zhuǎn)速的80%左右較好，該公司2臺離心機分離因數(shù)介于1500～2500之間，既達到了預(yù)定的分離效果，又沒有浪費過多的功率能源。
四、現(xiàn)場運行管理和工況調(diào)整的基本原則
為了實現(xiàn)較佳的處理效果、較大的處理能力和較低的藥劑消耗，可根據(jù)以下的原則進行現(xiàn)場的管理：
（1）污泥脫水機的處理能力控制在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)，避免由于負(fù)荷突然增加造成設(shè)備過載使系統(tǒng)頻繁波動和影響處理效果，同時又能夠?qū)崿F(xiàn)較大的設(shè)備處理效率。
（2）污泥濃度發(fā)生變化要及時調(diào)整絮凝劑流量和差轉(zhuǎn)速，既可保證處理效果又可避免浪費。
（3）泥餅干度表現(xiàn)要結(jié)合扭矩數(shù)據(jù)來確定較佳差轉(zhuǎn)速數(shù)值范圍，原則上在不造成離心機堵塞和滿足處理能力情況下盡量使用較低差轉(zhuǎn)速來實現(xiàn)更好的處理效果和節(jié)省絮凝劑消耗。
（4）絮凝劑的型號和消耗量既取決于藥劑的品質(zhì)與污泥性質(zhì)的匹配，也取決于與設(shè)備結(jié)構(gòu)類型和運轉(zhuǎn)工況的匹配，只有三者得到較佳的運轉(zhuǎn)組合，才能實現(xiàn)較低絮凝劑消耗情況下，較佳的處理效果和較高的處理效率。
（5）按照廠商的操作使用手冊進行設(shè)備維護和保養(yǎng)，加強設(shè)備運行時的振動、溫度、電流等的監(jiān)督并分析變化趨勢，及時發(fā)現(xiàn)問題。
五、實際運行效果
根據(jù)離心機的工作性質(zhì)，要實現(xiàn)分離必須有固體與液體的密度差。對生活污水處理中產(chǎn)生的污泥來說，這一點很容易做到，殘渣的沉降性能很好。而對垃圾滲瀝液處理過程產(chǎn)生的活性污泥則需做一些工作，因為其固體顆粒極為細(xì)小，密度差極小，而且污泥的懸浮粒子又帶有電荷，其膠體性質(zhì)穩(wěn)定很難分離，經(jīng)過濃縮的浮渣和活性污泥幾乎不沉降，而且其水含量高達98%，需對污泥進行預(yù)處理，以破壞其固體介質(zhì)的膠體穩(wěn)定狀態(tài)，使其凝聚，做到泥水分離，并且凝聚物成團性好。因此，用十多種藥劑在試驗室進行了實驗，篩選出了幾種藥劑進行了工業(yè)對比試驗，結(jié)論是國產(chǎn)絮凝劑可以達到很好的效果。
對生活垃圾滲瀝液處理廠污水來說能否做到達標(biāo)排放，關(guān)鍵在于能否將殘渣去除，而這一環(huán)節(jié)取決于殘渣脫水。從2007年運行至今，其效果令人滿意。殘渣通過離心機脫水處理后，去除率達到了80%～90%。離心機進料固含率約96%，加藥濃度為250～350mg/L，出液固含率可達1%以下，泥餅含水率為75%～80%，成塊狀，出液清澈。
六、存在問題和改進措施
（1）該廠脫水所用的離心機功率偏小。當(dāng)進料中固含量超過10%，或進料量過大時，有超電流和堵塞現(xiàn)象發(fā)生，在操作上應(yīng)多加注意。
（2）進口離心機活性污泥脫水時效果較好，但不能實現(xiàn)螺旋推料恒力矩自動控制進泥流量，對此我們進行了PLC程序優(yōu)化，在超過50%力矩時，通過PLC程序，對進泥泵和加藥泵變頻器頻率進行調(diào)整，使進料流量朝著減小力矩的方向變化，使轉(zhuǎn)鼓內(nèi)沉泥不產(chǎn)生堆積現(xiàn)象，避免了堵料的發(fā)生。
（3）國產(chǎn)離心機能實現(xiàn)螺旋推料恒力矩自動控制進泥流量，同時實現(xiàn)差速無級可調(diào)和能量反饋，即使加入生活污水處理廠的二沉污泥混合在活性污泥中進入離心機，也能夠正常運行，對污泥的適應(yīng)性強，同時具有能量反饋，具有優(yōu)良節(jié)能性能，其噪聲、外觀、材質(zhì)等方面與國外同類產(chǎn)品已經(jīng)沒有差距，但由于轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速偏低，分離因數(shù)偏小，造成藥劑耗量相對較大，對此我們在一定范圍內(nèi)，對差轉(zhuǎn)速的控制和絮凝劑投加量的控制互為補充調(diào)整，在達到一定泥餅干度情況下，降低差轉(zhuǎn)速到4.5rpm左右，可同時節(jié)省絮凝劑投加量。
七、結(jié)論
試驗和實際使用結(jié)果表明，污泥經(jīng)離心脫水后平均泥餅含水率為78%，單機處理量達到8～12m3/h，排出液清澈透明，對于城市生活垃圾滲瀝液處理廠污泥脫水，使用分離因數(shù)在1500以上的螺旋卸料沉降離心機是一種比較理想的設(shè)備。
螺旋卸料沉降離心機以其良好的脫水效果、平穩(wěn)的機械性能、操作簡單、較低價格、占地少、操作的連續(xù)性與封閉性等優(yōu)越性能，已得到越來越廣泛的應(yīng)用。國產(chǎn)設(shè)備用于生活垃圾滲瀝液處理廠污泥脫水生產(chǎn)中固液分離，完全能夠滿足工藝要求，對于保證處理質(zhì)量，降低成本，以及治理“三廢”、節(jié)約能源，都具有明顯的經(jīng)濟效益和社會效益。
