卧螺离心机在铝冶金循环水污泥处理中的应用

                                      于胜辉

    介绍了中铝山东分公司循环水污泥处理系统的概况，重点论述了卧螺离心机在污泥脱水处理中的运行管理，简要分析了试运行期间遇到的问题及解决方法，并讨论了卧螺离心机的重要作用。

    循环水污泥系统概况

    中国铝业山东分公司循环水系统主要承担着氧化铝厂（烧结法）、化学品氧化铝公司等生产单位各工序排水的沉淀处理、冷却降温和循环供应任务。

    循环水污水处理系统主要包括水处理西站、水处理东站、大泵房（蒸发循环水）三个子系统，处理工艺为传统污水处理方法。因各生产岗位排水复杂，回水水质和水量时常变化，其中水处理西站日处理污水量为 2.5万m3～3万m 3，水处理东站日处理污水量为2.5万m 3 ～3万m 3 ，大泵房系统日处理蒸发循环水量为16万m3～20万m3。循环水污泥处理系统包括重力浓缩处理及机械脱水处理（卧螺离心机），因来泥为各污水处理设施排泥，污水本身水质变化较大，所以污泥性质不稳定。其中，重力浓缩日处理量为2500m3～7200m3，离心机日处理量约为360m3～960m3。

    离心机在试验和试运行期间的运行情况

    1.卧螺离心机的技术参数及工作原理。公司采用的是上海市离心机械研究所 生产的LW530×2270NY型卧式螺旋卸料 沉降离心机。该离心机具有输出扭矩大， 差速自动反馈调节，推料功率自动补偿， 不易发生堵料情况，分离效率高的特点。 主要技术参数为转鼓直径530mm； 转鼓有效工作长度2270mm；最大分离因 素2200g；锥角2×8o；转鼓与螺旋差转速 2～16r/min；转鼓转速0～2700r/min 无级可调；悬浮液处理能力15～40m 3 /h； 电机功率37kW；螺旋形式为单头、左旋、 超前；转鼓形式：圆柱-圆锥形；溢流板 直径为Ф283、Ф288.5、Ф294、Ф299.5 四档可调。

    工作原理是通过转鼓与螺旋的差转速 △n实现固液的高效分离。

    2.试验期间运行分析。2008年10月底，公司选用上海离心机械研究所的车 载LW350型卧螺离心机对循环水污泥进行了定性试验，LW350型离心机的主要 参数为螺旋差速2～20r/min、转鼓转速 3700r/min、电机功率15kW。絮凝剂选用 浓度为1.5‰的阴离子型聚丙烯酰胺，试验数据见表1。从运行数据可以得出：

    （1）在污泥参数基本相同的情况，差速越大，泥饼在离心机中停留时间也越短，泥饼含固率越低，相应的固体回收率也越低。

    （2）对比第2组和第3组数据，在离心机参数及污泥固体总量一定时，加絮凝剂调节后，滤液浊度明显降低，固体回收率提高了20%，脱水性能得到改善。

    （3）因污泥黏度小、碱性大，絮凝剂的用量较多，按进机污泥与加药瞬时流 量的对应关系，假设进机污泥性质稳定，连续运行下，日均消耗1.5‰的絮凝剂 约0.128kg/m3(泥)，加药成本为5.1元/m3(泥)（絮凝剂按40元/kg计）。 3.试运行分析。2009年4月24日，新建卧螺离心机项目投入试运行。

    因前期试验时加絮凝剂成本太高，且公司循环水污泥为无机污泥，成分复杂多变，泥沙含量大，同时含有铝、铁、钙、钠、钾等金属离子，黏性小，碱度大，悬浮物含量高，所以项目没有安装加药系统。试运行期间，进机污泥参数变化不大，离心机的各项参数基本保持为污泥流量 20m3/h、差速8r/min、转速1800r/min、主机电流30A,试运行数据见表2。

    根据表2数据可知，离心机参数一定时，泥饼含固率随污泥浓度的升高而降 低;在不加絮凝剂的情况下，泥饼含固率 均大于50%，相应的固体回收率约为60% 左右，每天外送干泥约20吨;脱水处理后 的滤液浊度太高，因离心机的分离范围有 限，大量的小颗粒在没有絮凝剂的作用下 不能有效地脱除，溢流到下水道后进入污 水处理系统，直接影响了循环水的水质（循环水供水主要控制浊度）。

    问题分析及优化方案的选择

    1.絮凝剂的取舍。因污泥本身浊度较高、固体颗粒比重小且属于难分离物料， 絮凝剂的投加量会很大，同时形成的絮团 强度不够，在重力浓缩阶段加入絮凝剂可 以极大地减少进离心机的污泥量，但是进 入搅拌槽后，在连续强力搅拌下，絮团极 易破碎，容易造成后续投加絮凝剂过量。 投加絮凝剂成本太高，不利于经济运行。

    2.改变离心机滤液排放流程。流程改 造方案为将滤液收集到溢流水箱，通过溢 流水泵排至16米沉降槽。

    3.优化重力浓缩处理流程。在机械脱 水前，有两级重力浓缩处理设施，水处理西站的排泥连续且泥量较多，经过16米沉 降槽一级浓缩处理后，进入3#、4#浓缩槽 进行二级浓缩处理，且大泵房系统的排泥 间断性进入3#、4#浓缩槽。

为最大限度利用两级重力浓缩处理设 施，改变运行方式为在大泵房不排泥时， 16米沉降槽底流排泥量为50m3/h；大泵 房排泥时，大泵房排泥量限定为20m3/h、 16米沉降槽底流排泥量为30m3/h。因为 大泵房处理蒸发循环水，水源较少，水处 理西站回水复杂，外来水源较多，沉淀池 中污泥量较多，所以应压低大泵房的排泥， 压低总排泥量，延长污泥在浓缩槽内的停 留时间（12～16小时）。这样不仅可以保 证浓缩槽的溢流水质，确保污泥的有效浓 缩时间，尽可能降低污泥中的空隙水，提 高进离心机的污泥含固率。同时可以减少 进机泥沙含量，降低滤液的含固率，进而 确保离心机的机动平衡。

    4.合理化离心机运行参数。在参数的 摸索调节中，转鼓转速过大会造成离心机本 体的磨损和增加动力消耗，转速过小，达不 到处理效果，在前期运行转速1800r/min的 情况下，适当调节到2100～2500r/min范 围内；同时结合污泥含固率的减少和物料 的难分离特性，将差速由前期的8r/min降 低到2.5～6r/min范围内，延长固体颗粒 在离心机内的停留时间。调节后运行数据见 表3（选择上午8时数据）。

    阶段性效果及下一步运行要点

    1.阶段性效果。结合表3的运行数据 可以看出，随着进机污泥含固率的降低， 通过适当增加转鼓转速和减小差速，经 过离心脱水后的滤液液固比基本保持在 80:1，泥饼含固率在48%左右，但相应的 固体回收率低于50%。

表4为5月底每天的输送泵外排污泥 量。由表4数据可知，现阶段日均外排泥量为103/8=12.9m3，循环水系统日均可 减少43.98/8=5.5t干泥，从根本上可确保 循环水的供水水质。

    2.下一步离心机的运行要点。

    （1）以设备安全经济运行为出发点， 在保证泥饼含固率的基础上，调高溢流板 的直径，适度降低差速，合理控制转鼓转 速，尽量减少滤液含固率，提高固体回收 率，通过有计划的实验寻找离心机的最佳 经济运行点，并设计出不同条件下的差速 变化曲线，指导离心机的运行。

    （2）继续摸索重力浓缩处理系统的运行，结合进机污泥含固率持续低值的现状，间断运行排泥，即缩短排泥时间，增加排 泥频次，延长污泥的浓缩时间，减少进离心机污泥的泥沙含量，保证进离心机的污泥具有较高浓度,确保离心机充分发挥脱水性能。

    （3）加强离心机系统的运行维护，形成一套严格有效的管理制度，对关键设备或关键部件进行定期维护，确保系统的良好运行状态。（作者单位：中国铝业山东分公司）