離心機污泥脫水系統技術改造
技術支持
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，污水處理系統采用倒置的A2/0+側流除磷工藝，具有脫氮除磷功能，污泥脫水系統采用兩套瑞典NOXON公司的臥螺離心機，進泥流量15m3/h，干固體負荷為500kg/h，但離心機的運行情況一直不好，經常是兩臺離心機同時連續(xù)運轉超過18h，還不能及時將系統的剩余污泥脫除，生化系統的運行稍有波動就會造成系統中積泥嚴重，導致污泥老化、污泥活性變差，嚴重時曝氣池上布滿死泥和生物泡沫，所以一旦出現沖擊負荷，需要很長時間才能恢復生化系統的良好運行參數，緩沖能力很差，污泥脫水系統形成了制藥生化系統穩(wěn)定運行的瓶頸。為此，對污泥脫水系統進行技術改造，以解決污泥脫水系統的存在問題，為生化系統的工藝穩(wěn)定創(chuàng)造了良好的條件。
1 更改污泥脫水系統工藝管線提高系統可靠性
因污水處理廠不允許停產，污泥脫水是關鍵的設備，必須有較高的可靠性?？紤]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系，臥螺離心機、污泥進料螺桿泵、PAM加藥螺桿泵等如有1臺出現故障，通過閥門的切換，仍能保證污泥脫水系統的運行。
原設計中，絮凝劑的投加點在離心機的污泥進口，這種投加方式的反應時間短。將絮凝劑投加位置改至污泥螺桿泵的入口處，這樣可以通過螺桿泵的混合攪拌作用使PAM與污泥更加充分的混合。實際運行表明離心機可以獲得較高的工作壓力，并且在絮凝劑的投加量相同的情況下，增加脫水污泥的含固率。
2 調整干固體負荷保證離心機負荷正常
離心機處理能力包括離心機的干固體負荷和水力負荷。干固體負荷是指每小時處理的不揮發(fā)固體（干污泥，DS）重量，以kg/h表示；水力負荷指進入離心機的污泥流量，以m3/h表示，它與離心機進泥濃度（MLSS，g/L）的乘積即為干固體負荷。
該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），改造前采用滿負荷15m3/h進泥，在轉速為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。由于初次沉淀池的污泥含有大量泥砂，這種運行方式導致離心機的磨損嚴重，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，懸浮物在63～150mg/L之間。下表是在離心機實際運行（轉鼓速度2300r/min）中取得的一組數據。
污泥來源 | 進泥濃度（g/L） | 水力負荷（m3/h） | 干固體負荷（kg/h） | 單位污泥PAM用量（g/kg） | 泥餅產量（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），離心機的干固體負荷可達405kg/h，二沉池污泥因沒有污泥濃縮池，進泥濃度低（7.5g/L），干固體負荷只能達到85～120kg/h，離心機幾乎等于空轉，單位時間內的處理能力大大降低，根本不能 將生化系統產生的剩余污泥及時脫除。使用10t容量的污泥車，脫初沉池的污泥只需要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兩臺離心機運行6.5h才能裝滿一車，而且，運行時必須增加PAM的投加量，才能取得較好的脫水效果。通過技術改造，將二沉池的污泥回流到初沉池，技改后，污泥脫水系統運行時只需要脫初沉污泥不需要脫二沉污泥，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，并且大大減少了污泥脫水的投藥量，離心機變?yōu)橐挥靡粋?，系統穩(wěn)定性、可靠性有很大增強。
通過上述運行情況，總結認為在實際運行中，必須通過調整水力負荷，來保證進入離心機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，應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)揮其性能。
因此在進行設備選型時，就應采取適當的措施保證進入離心機的干固體負荷不小于離心機承受能力的70%，如果生化處理系統不能保證較高的排泥濃度，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。
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中存在一個問題就是PAM溶藥攪拌罐的容積偏小，絮凝劑的溶解時間偏短。污泥脫水系統在正常運行時離心機的干固體負荷約為405kg/h，絮凝劑的投加量為1000L/h，加藥攪拌罐的容積為1.0m3，藥劑的攪拌時間為60min，使用中發(fā)現攪拌罐中有相當數量的PAM白色顆粒均勻懸浮在溶液中而沒有充分溶解，后來又增加了一臺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。
4 增設高位水箱穩(wěn)定自來水壓力
絮凝劑自動投加裝置PAM的濃度是根據稀釋用水的水量來自動調節(jié)的，但廠自來水的壓力很不穩(wěn)定，造成稀釋用水流量在1500L/h～3000L/h之間波動，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常從錐形溶藥漏斗濺出，導致PAM經常板結在漏斗壁上，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。
5 設置污泥破碎切割機減少進泥雜質
由于離心機的結構特性決定了它對進泥質量的要求比較高，即使是很小的毛發(fā)與污泥混在一起也很容易造成堵塞，導致離心機在運行中因上清液返流管堵塞而被迫停機。根據運行經驗，初次沉淀池的污泥中所含的毛發(fā)、棉紗等都比較多，為此，經過多方調研、咨詢、試驗，決定選用JWC的污泥破碎切割機，安裝在初次沉淀池污泥排出口，以期徹底解決這一問題。普通的污泥破碎機只對污泥起作用，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，能將污泥中所含有的各種纖維類物質如破布、棉紗等，全部切成直徑不大于15mm的碎段，對塑料袋、塑料盒、衛(wèi)生巾、小木塊等，也能切成直徑不大于15mm的碎塊。經過實際使用證明，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。
6 增加自控設施采集離心機運行信號
污泥脫水系統原設計離心機的運行信號不能傳送到中心控制室的計算機上，導致污泥脫水系統加藥量處于失控狀態(tài)，操作人員為了省事，在夜晚經常將加藥量調得很高。通過增設電量隔離器，將直接反映加藥量的PAM投加泵變頻器的頻率信號（4～20mA信號）引入中控室計算機，就可對加藥量進行連續(xù)監(jiān)控并留下歷史記錄，大大降低生產成本。
7 確定適當的液環(huán)層厚度（設定液位擋板高度）
臥螺離心機在進行污泥脫水時，在離心力的作用下在轉鼓內會形成液環(huán)層（沉降區(qū)）、固環(huán)層和岸區(qū)（干燥區(qū)）。
轉鼓在高速旋轉時，沿著轉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，污泥所含的固體在離心力的作用下沉積到轉鼓壁上，故也稱為沉降區(qū)；干污泥通過螺旋的運轉離開液環(huán)層送至排出口，這一段距離稱為岸區(qū)，為轉鼓錐體的一部分，在此區(qū)間內，污泥完全離開液體并被繼續(xù)甩干，故也稱為干燥區(qū)。轉鼓的有效半徑為液環(huán)層、固環(huán)層和岸區(qū)之和，轉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高度來調整離心機的液環(huán)層厚度。離心機的液位擋板高度的調整十分重要，直接影響脫水效果和離心機的振動程度，必須通過反復的試驗。將液環(huán)層厚度設定在合適的水平，則可以保證污泥的含水率會降低，并且有較高的污泥產量。
在實際應用中，將液位擋板的高度由原來的138mm調整到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)定的速差和良好的污泥脫水效果，更容易滿足離心機的工藝條件。
調整液位擋板的高度時，應注意必須確保所有的液位擋板都在相同的高度上，否則將會導致離心機產生很大的不平衡，產生劇烈振動，液位擋板高度的公差應保證±0.25mm。
8 加強設備的運行管理提高使用效率
（1）采取多種措施減少離心機的振動
在每次離心機運行結束后應加強對離心機轉鼓的水沖洗，如果轉鼓沖洗不徹底，在離心機停運期間會造成污泥粘附在轉鼓上，那么，在下次開機時，會破壞動平衡，導致離心機強烈振動；另外，在每次清洗上清液返流管完畢重新安裝液位擋板時，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，否則將會導致離心機的劇烈振動。
（2）減少上清液含固率降低離心機磨損程度
如果污泥中含有較大量的泥沙，并且在離心機的運行中上清液的含固率較高，在這種狀態(tài)下長期運行，將造成離心機螺栓及配重塊的磨損，導致離心機動平衡的破壞，這是由于上清液從返流管中被甩出的時候，具有很高的流速。
（3）定期清洗上清液返流管和進泥螺桿泵
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，這將導致脫水污泥含固率下降，離心機也會產生振動。因此必須根據實際運行情況，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沖洗水管，但這種沖洗水管不能徹底沖洗干凈，會導致上清液返流管壁沾有污泥，使離心機在運行中產生振動，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)，是普通機械格柵難以去除的物質，在生產運行中很容易堵塞污泥螺桿泵，必須定期進行清理，否則，會因污泥螺桿泵的堵塞，被迫停機。
（4）絮凝劑自動投配裝置的維保
由于聚丙烯酰胺的水溶液為膠質狀態(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、攪拌器上結塊和淤積，例如PAM會淤積在靜態(tài)混合器上，或在靜壓式液位計的傳感器（探頭）上結塊，造成指示值不準確，導致設備誤動作。因此定期清理絮凝劑自動投配裝置中PAM所造成的結塊和淤積是十分必要的，這樣可以保持設備的良好運行狀態(tài)。
9 結論
（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，離心機幾乎相對于空轉，不能充分發(fā)揮其性能。
（3）在離心機的運行控制中，液位擋板高度的調整十分重要，直接影響脫水效果和離心機的振動程度，必須通過反復的試驗后，將液環(huán)層厚度設定在合適的水平，以保證污泥的含水率降低，且有較高的污泥產量。
（4）做好日常的定期檢查和維護，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減少運行時的振動，定期清洗上清液返流管、進泥螺桿泵和自動投配裝置，以保持設備處于良好的待機狀態(tài)，避免設備運行時出現意外的故障造成被迫停機事件，保證設備的良好穩(wěn)定運行。
