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卧螺离心机设计选型中应注意的几个问题

最近几年来, 随着我国污水处理事业的发展, 在城市污水厂中卧螺离心机的使用越来越多, 其应用大有取代带式压滤机之势。因卧螺离心机具有脱水后泥饼含水率低、使用管理维护简单方便的特点, 并且卧螺离心机采用全封闭的结构, 避免了带式压虑机存在的种种弊端( 如现场环境恶劣、臭味大、大量使用絮凝剂和清洗水、设备体积大、日常使用维护麻烦) , 因而其应用大有取代带式压滤机之势。

设计选型中应注意的几个问题

污泥脱水系统配套设备的选择

许多卧螺离心机设备整体集成性能非常良好, 在进行设备选形式最好能选用成套设备, 这样才能取得良好的运行效果。

目前, 国内外许多家公司的离心污泥脱水设备都具有很优良的整体集成性能, 如图所示。

卧螺离心(及相关配套设备)污泥脱水系统工艺流程图

卧螺离心(及相关配套设备)污泥脱水系统工艺流程图

其絮凝剂投加装置、絮凝剂泵、污泥泵、自控系统等均随离心机配套供应, 在自控系统的支持下, 可以对污泥脱水系统中所有设备的运行情况、工艺参数等进行连续监控, 可以实时观察到集泥池液位、污泥泵的运行状况、污泥流量、絮凝剂泵的运行状态、絮凝剂流量、螺旋速度、螺旋扭矩、转鼓速度、速差等参数, 并根据需要进行实时调整。

这些设备在自控系统的支持下组成了一个有机整体, 设备之间互相配合的性能非常良好, 因此, 在进行设备选形式最好能选用成套设备, 尽量避免只选用离心机主机而另外选择絮凝剂配制系统、污泥进料螺杆泵、加药螺杆泵等, 即使另行选择其它相关配套设备,也应尽量多征询离心机供货商的意见, 所选用的设备于能够与离心机的自控系统良好配合, 这样才能使污泥脱水系统取得良好的运行效果。


工艺流程的选择

在进行脱水系统的工艺管线的流程设计时, 应考虑离心机故障时及离心机维修期间配套设备与离心机相互备用的关系, 我们采用如图 1 所示的工艺管线流程, 可以满足多种故障情况下离心机的运行, 如卧螺离心机、污泥进料螺杆泵、PAM 加药螺杆泵等均有 1 台出现故障, 通过阀门的切换, 仍能保证污泥脱水系统的运行; 并且 PAM 絮凝剂与污泥的混合点既可以选择在离心机入口、也可以选择在污泥进料螺杆泵的入口, 如果是比较容易破碎的污泥絮体, 可在离心机转鼓的入口处加入, 一般情况在污泥螺杆泵的入口处加入, 这样可以增加污泥与 PAM 的反应时间, 获得跟良好的污泥脱水效果, 在操作上具有更强的灵活性。


离心机处理能力的确定

离心机处理能力是指离心机的干固体负荷和水力负荷。

干固体负荷是指每小时处理的不挥发固体重量,以 KgDS(干污泥)/h 表示; 水力负荷指进入离心机的污泥流量, 以 m3/h 表示, 它与离心机进泥浓度( MLSS, g/L)的乘积即为干固体负荷。

在实际运行中, 必须通过调整水力负荷, 来保证进入离心机干固体负荷不超过离心机的最大承受能力,否则, 多余的干固体将从上清液中排出, 上清液的悬浮物会急剧增多, 并增加离心机电机的负荷; 同时也应注意, 应保证进入离心机的干固体负荷不小于离心机最大承受能力的 60%, 否则, 离心机不能充分发挥其性能。表 1 是我们在离心机实际运行中取得的一组数据。

表 1 离心机不同进泥浓度时的脱水效果比较

离心机不同进泥浓度时的脱水效果比较

离心机不同进泥浓度时的脱水效果比较

这台离心机的最大干固体负荷为 500 KgDS/h, 转鼓速度最大值为 2 800 r/min, 从表中可以看出, 由于初沉池污泥的浓度高( 35 g/L) ,离心机的干固体负荷可达405 kgDS/h, 二沉池污泥因没有污泥浓缩池, 进泥浓度低( 7.5 g/L) , 干固体负荷只能达到 85~120 kg/h, 离心机几乎等于空转, 单位时间内的处理能力大大降低, 而且, 运行时必须增加 PAM 的投加量, 才能取得良好的脱水效果。后来我们通过技术改造, 将初沉与二沉池的污泥回流到初沉池, 取得了良好效果。

因此在进行设备选型时, 应保证进入离心机的干固体负荷不小于离心机最大承受能力的 70%, 如果生化处理系统不能保证较高的排泥浓度, 在设计时则应考虑安装污泥浓缩机, 以提高离心机的进泥浓度。


离心机的平面布置

在对离心机进行平面布置时, 应在离心机上清液返流管的方向上留有足够长度的空间, 其长度不应小于离心机的转鼓总长, 因为经过 50~100 小时的运行后, 污泥脱水后上清液的悬浮物会造成上清液返流管的堵塞, 这将导致脱水污泥含固率下降, 离心机也会因受力不均匀产生振动, 因此必须进行经常性的清洗, 清洗是使用专用的高压水枪对上清液返流管冲洗, 其长度接近转鼓总长, 因此在离心机进行平面布置时, 应为清洗留出足够空间。


设置污泥破碎切割机

由于离心机的结构特性决定了它对进泥质量的要求比较高, 离心机要求进泥中不能含有大的毛发、棉纱等, 否则很容易堵塞上清夜返流管, 但在运行中我们发,即使是很小的毛发与污泥混在一起也很容易造成堵塞,导致离心机在运行中因上清液返流管堵塞而被迫停机,为此, 我们经过多方咨询、试验, 购置了污泥破碎切割,安装初次沉淀池污泥排出口, 彻底解决了这一问题。

普通的污泥破碎机只对污泥起作用, 将大块的污泥打碎成细小的污泥颗粒, 而“污泥破碎切割机”的功能很强大, 它具有两组极其锋利的刀片, 刀片之间有非常精密的配合, 能够将污泥中所含有的各种纤维类物质如破布、棉纱等应能够彻底切成直径不大于 15 mm的碎段, 对塑料袋、塑料盒、卫生巾、小木块等也能够彻底切成直径不大于 15 mm 的碎块, 这样离心机的稳定运行具有更良好的保证。

根据我们的运行经验, 初次沉淀池、氧化沟、SBR的污泥中所含的毛发、棉纱等多比较多, 因此, 在选用离心机进行污泥脱水时在污泥进料口有必要设置污泥破碎切割机, 这样可以减少离心机的堵塞, 使离心机的运行更稳定。


絮凝剂投加装置选型中需要注意的问题

在我们使用的多套絮凝剂自动投加装置中, 虽然自动化程度很高、运行也很稳定, 但普遍存在一个问题就是 PAM 溶药搅拌罐的容积偏小, 絮凝剂的溶解时间偏短。例如, 某套污泥脱水系统, 正常运行时离心机的干固体负荷约为 400 kgDS/h, 絮凝剂的投加量为1 000 L/h, 加药搅拌罐的容积为 1.0 m3, 药剂的搅拌时间为 60 min, 使用中发现搅拌罐中有相当数量的 PAM白色颗粒均匀悬浮在溶液中而没有充分溶解, 后来我们通过技术改造又增加了一台 PAM 溶药搅拌罐, 使药剂的搅拌时间延长至 120 min, 取得了良好的溶药效果。另外, 絮凝剂自动投加装置 PAM 加入量是根据稀释用水的水量来自动调节的, 因此, 为使 PAM 的配制取得良好的效果, 应保证稀释水压力的稳定, 我们采取了两种办法: 一是设置高位水箱来稳定压力, 二是选用性能优良的稳压阀门, 均取得了良好的运行效果, 在设计期间如果考虑到这些因素, 将会使生产运行中污泥脱水效果更加良好。


液位测量仪表的选用

在污泥脱水系统中, 污泥回流井一般均设置液位计, 经常被选用的物位测量仪表为超声波液位计, 但污泥回流井在搅拌机的作用下泡沫量比较大, 而且还会产生较多漩涡, 超声波探头受到的干扰很大, 我们在工程实践中采用了静压式液位计, 通过一年多的运行表明较的超声波液位计稳定, 不会受到泡沫和浮渣的干扰。


通过以上对卧螺离心机实际使用情况的分析可以得出下面的结论:

(1) 卧螺离心机设备的整体集成性能非常良好, 在进行设备选形式最好能选用成套设备, 这样才能取得良好的运行效果;

(2) 在进行设备选型时, 应保证进入离心机的干固体负荷不小于离心机最大承受能力的 70%, 如果生化处理系统不能保证较高的排泥浓度, 则应考虑安装污泥浓缩机, 以提高离心机的进泥浓度;

(3) 离心机的结构特性决定了它对进泥质量的要求比较高, 根据我们的运行经验, 在选用离心机进行污泥脱水时, 在污泥进料口有必要设置污泥破碎切割机,这样可以减少离心机的堵塞, 使离心机的运行更稳定。