卧式螺旋离心机在祥符水厂的运行探讨

卧式螺旋离心机在祥符水厂的运行探讨

王　蕾　相春根

（杭州市水业集团有限公司，杭州　３１００１１）

摘要：简要介绍了卧式沉降螺旋卸料离心机的结构、工作原理及关键技术。结合祥符水厂不同时期污泥的性质，介绍了污水处理系统中离心机的选型和运行调试，总结了实际运行中节能、节药的相关经验。
    关键词：净水厂排泥水　污泥脱水　离心机　转速　含固率　运行调试　节能节药
    ０　引言
    在自来水生产净水工艺中不可避免地会产生和排放污泥，在传统生产过程中，沉淀池排放的污泥是直接排放至相应的河道或污水管道中，随着环保要求日益严格（因城市发展自来水厂区处于城市中心，导致沉淀池排放的污泥无法向河道排放），因此污泥干化处理日渐代替直接排放。污泥干化工艺和设备选型主要原则有：
    （１）脱水后的污泥含水率要低；
    （２）上清液固相的回收率要高；
    （３）单位绝干泥所需要添加的絮凝剂量要少；
    （４）能耗要降低；
    （５）工作环境良好。
    目前污泥干化处理设备主要采用如下几种：带式压滤机、板框压滤机和离心机等。离心机脱水的主要优点是自动化程度高、工艺密闭性强、可连续运行、管理方便、运行方式灵活，而且出泥量大、占地面积小、出泥含固率较高、污泥回收率高等到优点，近年来应用广泛。
    １·离心机结构及工作原理
    卧式沉降螺旋卸料离心机是依靠固液两相的密度差，在离心力场的作用下，加快固相颗粒的沉降速度来实现固液分离。基本通用型离心机结构见图１。

                
    ２　净水厂污泥干化离心机选型的关键参数
    ２．１　分离因素
    通常情况下分离因素高，分离效果好，选型时选择分离因素大的离心机对污泥脱水的效果较好。但是，并不是说分离因素越高，分离的效果越好，对于一些特殊的污泥，如下文提到的低温低浊原水产生的污泥，因污泥絮体体积大而疏松，当分离因素大时易被甩碎，反而效果差，所以净水厂用离心机一般分离因素小于３　０００就足够，这种离心机动力消耗、机械磨损、噪声等都比较低，价格也较低。
    ２．２　长径比
    长径比即离心机转子的有效工作长度与转鼓工作内径的比值。通常来说，其数值越大泥饼在转鼓内脱水段的停留时间和清液在转鼓内沉降段的停留时间越长，分离效果越好。但是，大长径的离心机，转子加工困难，加工费用高，其转速的提升也非常困难，因此分离因素也不可能太大。因此选择适当长径比的离心机比较经济。
    ２．３　差转速
    离心机的另一关键参数是差转速，即转筒与螺旋输送器的不同转速。泥饼在离心机转鼓内通过螺旋的输送而实现持续出泥。差速大，泥饼推进速度快，脱水后泥饼含水率高；反之，差速小，泥饼推进速度慢，脱水后泥饼含水率低。但大差速螺旋对污泥絮体的搅动和剪切力都增大，絮凝效果较差，不仅造成絮凝剂浪费，也使得分离效果变差；反之，差速小的话，对污泥絮体的搅动和剪切力都变小，对絮凝效果影响就不大，也提高了分离效果。为了实现小差速同时又有大扭矩，合适的差速器就成了关键。目前在市场上最常见的差速驱动方式有：双变频双电机液压差速系统、双变频双电机机械差速系统。这两种差速系统均能实现小差速同时又有大扭矩。双变频双电机机械差速系统更可靠，运行环境也更好。
    ２．４　螺旋设计
    离心机的螺旋设计，是整台离心机的最核心部分，对离心机的分离效果和寿命均有重大影响。所谓螺旋设计即指螺旋进料腔和螺旋叶片结构这两部分的设计。进料腔设计时需考虑使污泥均匀进入分离腔内，实现固液分离；而螺旋叶片的设计则应综合考虑污泥的进料浓度、固液分层情况，以设计出合理的开孔大小。因此离心机选型时最好选择有可调布料口的螺旋，同时螺旋叶片表面最好是喷涂或镶嵌硬质合金，以提高螺旋叶片的寿命。
    ３　污泥脱水系统在净水厂的运行和调试
    杭州祥符水厂排泥水污泥干化系统于２００２年建成并投入运行，总设计处理排泥水能力为２　０００ｍ３／ｄ，干泥量为７ｔ／ｄ，脱水后含固率控制在２５％以上。设有排泥水调节池１座，浓缩池２座，污泥调质池１座，主要设备包括格栅、刮泥机、搅拌机、输送机、各种输送泵、脱水机等。脱水机为两套国产ＬＷ４００×１　４５０卧式离心脱水机，额定污泥干化能力为每台３６０ｋｇ／ｈ，单机处理能力为１５ｍ３／ｈ，干泥量为４５０ｋｇ／ｈ，固相回收率９９％，进料浓度２％～４％。
    由于近年来该厂所取东苕溪原水浊度变化较大，且年平均浊度明显高于初始设计时的原水浊度，导致现有离心机设备与排泥水水质不相匹配，造成泥堵塞等现象。但由于设备已定型，整套污泥脱水系统的性能已定，该厂结合生产实际，不断摸索调试，寻找规律，通过调整相关运行参数，来应对不同性质的排泥水，解决泥堵塞问题，同时降低絮凝剂消耗和单位电耗，保证泥饼含固率达２５％以上。
    （１）调整离心机转鼓的转速。祥符水厂沉淀池所排放污水性质，主要有以下两种情况：①泥砂含量高，明矾含量低。该种污泥是原水浊度较高时沉淀池所排放的污泥，污泥中泥砂颗粒较大，密度较大，加絮凝剂后凝结效果好，处理这种污泥时，可将离心机转鼓调到较小的转速，同时投加少量的絮凝剂即能达到较好的分离效果。而泥饼含固率随着转速的降低而减少。②明矾及絮凝剂含量高，污泥粘性大。当原水浊度低时，沉淀池所排放的污水含泥量低，明矾含量高，泥砂颗粒小，污水中有机物相对较多，包括平均粒径在１～１００μｍ的超胶体颗粒及胶体颗粒聚集的大颗粒，密度与清水接近，这种情况脱水最为困难。过高的分离因素对应的实际效果并不能明显改善，而且会更容易破坏污泥絮体。此时，就会出现絮凝剂消耗高、泥饼含水率高、输送泵甚至离心机内的螺旋堵塞等故障，此时必须通过多次调试，适当提高转速，选择合适的分离因素，合适的加药量，才能达到最佳的效果。
    （２）调整转筒与螺旋输送器之间的差转速。差转速降低会使污泥在转鼓内停留时间加长，离心脱水时间长使脱水效果好，泥饼含固率高。但差速减小会增大输送器的推料扭矩，同时减少废水的处理量。同样对于祥符水厂沉淀池所排放的两种废水，对于第①种废水，可增加差转速，适当加大进料量，以提高总的污水处理量。对于第②种废水，一般情况下是减小差速，以增加污泥脱水时间，使泥饼获得相对较高的含固率。
    （３）改变离心机的进料量。进料量多，会减少污泥在转鼓内的停留时间，泥饼含水率会提高，同时会减少固相的回收率。但总的废水处理量会提高，当沉淀池废水排放量大时，可适当提高离心机进料量。对于第①种废水，要适当加大进料量，以提高废水处理能力，祥符水厂ＬＷ４００×１４５０卧式离心机最大处理量１２．５ｍ３／ｈ，最大污泥干化量曾达到４５０ｋｇ／ｈ，当再增加进料量时，会堵塞转鼓出口，单台ＬＷ４００×１４５０卧式离心脱水机最大处理污泥能力为每台４５０ｋｇ／ｈ。处理第②种废水时，一般是减小进料量，使脱水时间加长。
    总之，污泥干化离心机在祥符水厂的运行中，主要通过调整转速、差速、加药量及进料量等参数来使离心机与排泥水水质相匹配，达到最佳的运行状态。在实际的生产运行中，需根据不同性质的污泥及时调整，而且不能仅仅只是对单个参数进行，必须将各参数综合调整，使离心机获得较满意的运行效果。
参考文献
１·熊诚，杨小红．低能耗高干度污泥脱水离心机．中国给水排水，２００５，（１）：１０４
２·熊诚．卧式沉降螺旋卸料离心机在污泥脱水工艺的选用．