離心機污泥脫水系統(tǒng)的技術(shù)改造及性能優(yōu)化
技術(shù)支持
1 概況
某污水處理廠采用倒置的A2/O+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，進泥流量為15m3/h，干固體負荷為500kg/h，但離心機的運行情況一直不好，經(jīng)常是2臺離心機同時連續(xù)運轉(zhuǎn)超過18h，還不能及時將系統(tǒng)的剩余污泥脫除，生化系統(tǒng)的運行稍有波動就會造成系統(tǒng)嚴重積泥，導致污泥老化、活性變差，嚴重時曝氣池上布滿死泥和生物泡沫，一旦出現(xiàn)沖擊負荷，生物系統(tǒng)的運行需要很長時間才能恢復，緩沖能力很差，污泥脫水系統(tǒng)成為制約生化系統(tǒng)穩(wěn)定運行的瓶頸，故對污泥脫水系統(tǒng)進行了多方面的技術(shù)改造。
2 改造內(nèi)容
2.1 更改工藝管線，增強系統(tǒng)可靠性
因污水廠為商業(yè)性污水廠，不允許停產(chǎn)，污泥脫水是關(guān)鍵的設備，必須有較高的可靠性，考慮到離心機故障時及離心機維修期間配套設備與離心機相互備用的關(guān)系，更改工藝管線流程，以滿足多種故障情況下離心機的運行，如臥螺離心機、污泥進料螺桿泵、PAM加藥螺桿泵等均有1臺出現(xiàn)故障，通過閥門的切換仍能保證污泥脫水系統(tǒng)的運行。
原設計中，絮凝劑的投加點在離心機的污泥進口，這種投加方式反應時間短，在技改中將絮凝劑投加位置改至污泥螺桿泵的入口處，這樣可通過螺桿泵的混合攪拌作用使PAM與污泥充分混合。實際運行表明，離心機可以獲得較高的工作壓力，并且在絮凝劑投量相同的情況下，增加了脫水泥餅的含固率。
2.2 確定干固體負荷，使離心機在正常負荷下運行
離心機處理能力是指離心機的干固體負荷和水力負荷。
該廠臥螺離心機的干固體負荷為500kg/h，在脫初沉污泥時由于進泥濃度高（35g/L），一直采用滿負荷（15m3/h）進泥，在轉(zhuǎn)速為2300r/min時離心機的干固體負荷可達560kg/h，所以無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。由于初沉淀池污泥含有大量泥砂，導致離心機磨損嚴重，動平衡受到較大程度破壞，振動加劇。
鑒于上述情況，將離心機的進泥流量降低為11.6m3/h，在轉(zhuǎn)速為2300r/min時離心機的干固體負荷降為405kg/h，脫水上清液十分良好，懸浮物濃度為63～150mg/L。
由于初沉池污泥濃度高，離心機的干固體負荷可達405kgDS/h，二沉池污泥因沒有經(jīng)污泥濃縮池濃縮，導致離心機進泥濃度低，干固體負荷只能達到85～120kg/h，離心機幾乎處于空轉(zhuǎn)，處理能力大大降低，根本不能將生化系統(tǒng)產(chǎn)生的剩余污泥及時脫除。使用10t容量的污泥車脫初沉池的污泥，1臺離心機運行3.5h即能裝滿一車，但脫二沉池的污泥則需要2臺離心機運行6.5h才能裝滿一車，而且必須增加PAM的投加量，才能取得較好的脫水效果。通過技術(shù)改造將二沉池的污泥回流到初沉池，則污泥脫水系統(tǒng)只需要脫初沉污泥而不需脫二沉污泥，離心機的進泥濃度一直保持在30g/L以上，大大減少了離心機的運行時間，并且降低了污泥脫水的投藥量，離心機變?yōu)?/span>1用1備，系統(tǒng)穩(wěn)定性、可靠性均有很大增強。
綜上所述，在實際運行中必須調(diào)整水力負荷，使進入離心機的干固體負荷不超過離心機的承受能力，否則多余的干固體將從上清液中排出，上清液的懸浮物會急劇增多，并增加離心機電機的負荷。同時也應注意，并保證進入離心機的干固體負荷不小于離心機承受能力的60%，否則離心機不能充分發(fā)揮其效能。
因此在進行設備選型時，應采取適當?shù)拇胧┍ＷC進入離心機的干固體負荷不小于離心機承受能力的70%，如果生化處理系統(tǒng)不能保證較高的排泥濃度（如氧化溝、SBR），在設計時則應考慮安裝污泥濃縮機，以提高離心機的進泥濃度，增強處理效果。
2.3 延長絮凝劑攪拌時間，增強溶解程度
絮凝劑自動投加裝置存在的一個問題就是PAM溶藥攪拌罐的容積偏小，絮凝劑的溶解時間偏短。污水廠污泥脫水系統(tǒng)在正常運行時離心機的干固體負荷約405kgDS/h，絮凝劑投加量為1000L/h，加藥攪拌罐的容積為1.0m3，藥劑的攪拌時間為60min，使用中發(fā)現(xiàn)攪拌罐中有相當數(shù)量的PAM顆粒均勻懸浮在溶液中而沒有充分溶解，后來通過技術(shù)改造增加了一臺PAM溶藥攪拌罐，使藥劑的攪拌時間延長至120min，取得了良好的溶藥效果。
2.4 增設高位水箱，穩(wěn)定自來水壓力
絮凝劑自動投加裝置的PAM濃度是根據(jù)稀釋用水量來自動調(diào)節(jié)的，但廠內(nèi)自來水的壓力很不穩(wěn)定，造成稀釋用水流量在1500～3000L/h之間波動，導致PAM的配制濃度不夠穩(wěn)定；并且，由于水壓的波動造成稀釋水經(jīng)常從錐形溶藥漏斗濺出，導致PAM經(jīng)常板結(jié)在漏斗壁上，幾次造成絮凝劑自動投加裝置故障停車。為此，在自來水入口設置高位水箱來保證稀釋水壓力的穩(wěn)定，稀釋水的流量穩(wěn)定在1800L/h，取得了理想的運行效果。
2.5 設置污泥破碎切割機，減少進泥雜質(zhì)
由于離心機的結(jié)構(gòu)特性決定了它對進泥質(zhì)量的要求比較高，即進泥中不能含有大的毛發(fā)、棉紗等，否則很容易堵塞上清液返流管，但在運行中發(fā)現(xiàn)，即使是很小的毛發(fā)與污泥混在一起也很容易造成堵塞，導致離心機因上清液返流管堵塞而被迫停機。
根據(jù)運行經(jīng)驗，初沉池污泥所含毛發(fā)、棉紗等比較多，為此，選用了JWC的污泥破碎切割機（安裝初沉池污泥排出口）。普通的污泥破碎機只對污泥起作用，可將大塊的污泥打碎成細小的污泥顆粒，而JWC的污泥破碎切割機的功能很強大，它具有兩組極其鋒利的刀片，刀片之間有非常精密的配合，能夠?qū)⑽勰嘀兴械母鞣N纖維類物質(zhì)（如破布、棉紗等）切成直徑≤15mm的碎段。實際使用證明，使用了污泥破碎切割機以后離心機的運行更加穩(wěn)定，堵塞的周期大大延長。
2.6 增加自控設施，采集離心機運行信號
由于污泥脫水系統(tǒng)設計選型上的原因，離心機的運行信號不能傳送到中心控制室的計算機上，導致污泥脫水系統(tǒng)的加藥量處于失控狀態(tài)，運行操作人員為了省事，在夜晚不能檢查時經(jīng)常將加藥量調(diào)得很高。為此，通過增設電量隔離器，將能夠直接反映加藥量的PAM投加泵變頻器的頻率信號（4～20mA）引入中控室的計算機上，這樣就可以對加藥量進行連續(xù)監(jiān)控并留下歷史記錄，同時也降低了生產(chǎn)成本。
2.7 確定適當?shù)囊涵h(huán)層厚度
臥螺離心機在進行污泥脫水時，由于離心力的作用會在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)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，沿著轉(zhuǎn)鼓殼體形成一同心液層，稱為液環(huán)層，同時也會形成一同心脫水污泥固體層，成為固環(huán)層，在此區(qū)間內(nèi)污泥所含的固體在離心力的作用下將沉積到轉(zhuǎn)鼓壁上，故也稱為沉降區(qū)；干污泥通過螺旋的運轉(zhuǎn)離開液環(huán)層被送至排出口，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)鼓的有效長度為沉降區(qū)和干燥區(qū)之和。
可以通過改變液位擋板的位置來調(diào)整離心機的液環(huán)層厚度。離心機的液位擋板調(diào)整十分重要，它直接影響脫水效果和離心機的振動程度，必須通過反復試驗將液環(huán)層厚度設定在合適的水平，以降低污泥含水率，并提高污泥產(chǎn)量。
在應用中，將上清液返流管的口徑由原來的138mm調(diào)整到142mm，增加污泥在離心機中的停留時間，在較低的工作壓力下，可以獲得穩(wěn)定的速差和良好的脫水效果，更容易滿足離心機的工藝條件。不同液位擋板高度時的脫水效果見下表：
液位擋板高度 mm | 進泥濃度 g/L | 干固體負荷 kgDS/h | 工作壓力 MPa | 速差 r/min | 泥餅產(chǎn)量 m3/h | 泥餅含固率 % |
138 | 35 | 405 | 3.11 | 6.3 | 2 | 76.2 |
142 | 35 | 405 | 1.92 | 5.8 | 2 | 75.8 |
調(diào)整液位擋板高度時，應注意必須確保所有的液位擋板都在相同的高度上，否則會導致離心機產(chǎn)生很大的不平衡，產(chǎn)生劇烈振動，并應保證液位擋板高度的公差為±0.25mm。
2.8 加強設備的運行管理，提高使用效率
雖然離心機的設計制造很優(yōu)良，但必須強化管理，才能保證離心機運行良好。在設備運行操作的管理上，應制定 、嚴格的操作方式，如操作中應盡量減少上清液含固率、開停機期間加強對離心機的沖洗等，保證設備處于良好的運行狀態(tài)，對于設備運行中暴露出來的問題必須及時發(fā)現(xiàn)并反饋，在閑置期間對存在的隱患及時進行維護與處理，具體措施有：
（1）采取多種措施，減少離心機的振動
在每次離心機運行結(jié)束后加強對離心機轉(zhuǎn)鼓的水沖洗，根據(jù)經(jīng)驗，如果轉(zhuǎn)鼓沖洗得不徹底，在離心機停運期間污泥就會粘附在轉(zhuǎn)鼓上，下次開機時轉(zhuǎn)鼓會因受力不均勻而造成動平衡被破壞，導致離心機產(chǎn)生強烈振動。
另外，在每次清洗完上清液返流管重新安裝液位擋板時，應確保所有的液位擋板都在相同的高度上，并應保證液位擋板高度的公差為±0.25mm，否則將會導致離心機受力不均勻，產(chǎn)生劇烈振動。
（2）減少上清液含固率，降低離心機磨損程度
在生產(chǎn)運行中發(fā)現(xiàn)，如果污泥中含有較大量的泥砂，并且上清液的含固率較高時，將造成離心機螺栓及配重塊的磨損，導致離心機動平衡被破壞。因此，在生產(chǎn)運行中要嚴格管理、精心操作，以減少上清液含固率，這對降低離心機磨損具有十分重要的意義。
（3）定期清洗上清液返流管和進泥螺桿泵
在生產(chǎn)運行中，如果污泥脫水上清液含固量比較大，很容易造成上清液返流管堵塞，這將導致脫水污泥含固率下降，離心機也會因受力不均勻而產(chǎn)生振動，因此必須根據(jù)實際情況對上清液返流管進行周期性的清洗。設備在供貨時已帶有一根與上清液返流管同樣長度的沖洗水管，可以插入上清液返流管中進行沖洗，但這種反沖洗的效果有時不理想，為此將其改造為帶毛刷的沖洗管，這樣可對上清液返流管沖洗地更徹底。
城市污水處理廠初沉池污泥中含有大量毛發(fā)，普通機械格柵難以將其去除，在運行中很容易堵塞污泥螺桿泵，必須定期進行清理。生產(chǎn)中一般每周一、三、五上午9:00清洗上清液返流管、進泥螺桿泵、絮凝劑自動投配裝置，保證11:00時離心機的投運。
（4）絮凝劑自動投配裝置的維保
由于聚丙烯酰胺的水溶液成膠粘狀態(tài)，并且其溶解性又比較差，很容易造成PAM在絮凝劑自動投配裝置的管道中、攪拌器上結(jié)塊與淤積，如長期運行后PAM會淤積在靜態(tài)混合器內(nèi)，也會在靜壓式液位計的傳感器（探頭）上結(jié)塊，造成指示結(jié)果不準確，導致設備誤動作，因此在設備閑置期間，定期清理PAM結(jié)塊和淤積十分必要，這樣可以保證設備處于良好的運行狀態(tài)。
3 結(jié)語
（1）工藝管線的流程應靈活布置，以滿足多種故障情況下離心機的運行。
（2）必須保證離心機具有較高的進泥濃度（≥30g/L），這樣才能保證離心機干固體負荷不小于離心機承受能力的60%，否則離心機幾乎相當于空轉(zhuǎn)，不能充分發(fā)揮其效能。
（3）在離心機的運行控制中，液位擋板的調(diào)整十分重要，直接影響脫水效果和離心機的振動程度，必須通過反復試驗，將液環(huán)層厚度設定在合適的水平。
（4）做好日常的檢查和維護，使設備處于良好的待機狀態(tài)，避免運行時因出現(xiàn)意外的故障而被迫停機。
