臥式螺旋離心機在祥符水廠的運行探討

王　蕾　相春根

（杭州市水業集團有限公司，杭州　３１００１１）

摘要：簡要介紹了臥式沉降螺旋卸料離心機的結構、工作原理及關鍵技術。結合祥符水廠不同時期污泥的性質，介紹了污水處理系統中離心機的選型和運行調試，總結了實際運行中節能、節藥的相關經驗。
    關鍵詞：凈水廠排泥水　污泥脫水　離心機　轉速　含固率　運行調試　節能節藥
    ０　引言
    在自來水生產凈水工藝中不可避免地會產生和排放污泥，在傳統生產過程中，沉淀池排放的污泥是直接排放至相應的河道或污水管道中，隨著環保要求日益嚴格（因城市發展自來水廠區處于城市中心，導致沉淀池排放的污泥無法向河道排放），因此污泥干化處理日漸代替直接排放。污泥干化工藝和設備選型主要原則有：
    （１）脫水后的污泥含水率要低；
    （２）上清液固相的回收率要高；
    （３）單位絕干泥所需要添加的絮凝劑量要少；
    （４）能耗要降低；
    （５）工作環境良好。
    目前污泥干化處理設備主要采用如下幾種：帶式壓濾機、板框壓濾機和離心機等。離心機脫水的主要優點是自動化程度高、工藝密閉性強、可連續運行、管理方便、運行方式靈活，而且出泥量大、占地面積小、出泥含固率較高、污泥回收率高等到優點，近年來應用廣泛。
    １·離心機結構及工作原理
    臥式沉降螺旋卸料離心機是依靠固液兩相的密度差，在離心力場的作用下，加快固相顆粒的沉降速度來實現固液分離。基本通用型離心機結構見圖１。

                
    ２　凈水廠污泥干化離心機選型的關鍵參數
    ２．１　分離因素
    通常情況下分離因素高，分離效果好，選型時選擇分離因素大的離心機對污泥脫水的效果較好。但是，并不是說分離因素越高，分離的效果越好，對于一些特殊的污泥，如下文提到的低溫低濁原水產生的污泥，因污泥絮體體積大而疏松，當分離因素大時易被甩碎，反而效果差，所以凈水廠用離心機一般分離因素小于３　０００就足夠，這種離心機動力消耗、機械磨損、噪聲等都比較低，價格也較低。
    ２．２　長徑比
    長徑比即離心機轉子的有效工作長度與轉鼓工作內徑的比值。通常來說，其數值越大泥餅在轉鼓內脫水段的停留時間和清液在轉鼓內沉降段的停留時間越長，分離效果越好。但是，大長徑的離心機，轉子加工困難，加工費用高，其轉速的提升也非常困難，因此分離因素也不可能太大。因此選擇適當長徑比的離心機比較經濟。
    ２．３　差轉速
    離心機的另一關鍵參數是差轉速，即轉筒與螺旋輸送器的不同轉速。泥餅在離心機轉鼓內通過螺旋的輸送而實現持續出泥。差速大，泥餅推進速度快，脫水后泥餅含水率高；反之，差速小，泥餅推進速度慢，脫水后泥餅含水率低。但大差速螺旋對污泥絮體的攪動和剪切力都增大，絮凝效果較差，不僅造成絮凝劑浪費，也使得分離效果變差；反之，差速小的話，對污泥絮體的攪動和剪切力都變小，對絮凝效果影響就不大，也提高了分離效果。為了實現小差速同時又有大扭矩，合適的差速器就成了關鍵。目前在市場上最常見的差速驅動方式有：雙變頻雙電機液壓差速系統、雙變頻雙電機機械差速系統。這兩種差速系統均能實現小差速同時又有大扭矩。雙變頻雙電機機械差速系統更可靠，運行環境也更好。
    ２．４　螺旋設計
    離心機的螺旋設計，是整臺離心機的最核心部分，對離心機的分離效果和壽命均有重大影響。所謂螺旋設計即指螺旋進料腔和螺旋葉片結構這兩部分的設計。進料腔設計時需考慮使污泥均勻進入分離腔內，實現固液分離；而螺旋葉片的設計則應綜合考慮污泥的進料濃度、固液分層情況，以設計出合理的開孔大小。因此離心機選型時最好選擇有可調布料口的螺旋，同時螺旋葉片表面最好是噴涂或鑲嵌硬質合金，以提高螺旋葉片的壽命。
    ３　污泥脫水系統在凈水廠的運行和調試
    杭州祥符水廠排泥水污泥干化系統于２００２年建成并投入運行，總設計處理排泥水能力為２　０００ｍ３／ｄ，干泥量為７ｔ／ｄ，脫水后含固率控制在２５％以上。設有排泥水調節池１座，濃縮池２座，污泥調質池１座，主要設備包括格柵、刮泥機、攪拌機、輸送機、各種輸送泵、脫水機等。脫水機為兩套國產ＬＷ４００×１　４５０臥式離心脫水機，額定污泥干化能力為每臺３６０ｋｇ／ｈ，單機處理能力為１５ｍ３／ｈ，干泥量為４５０ｋｇ／ｈ，固相回收率９９％，進料濃度２％～４％。
    由于近年來該廠所取東苕溪原水濁度變化較大，且年平均濁度明顯高于初始設計時的原水濁度，導致現有離心機設備與排泥水水質不相匹配，造成泥堵塞等現象。但由于設備已定型，整套污泥脫水系統的性能已定，該廠結合生產實際，不斷摸索調試，尋找規律，通過調整相關運行參數，來應對不同性質的排泥水，解決泥堵塞問題，同時降低絮凝劑消耗和單位電耗，保證泥餅含固率達２５％以上。
    （１）調整離心機轉鼓的轉速。祥符水廠沉淀池所排放污水性質，主要有以下兩種情況：①泥砂含量高，明礬含量低。該種污泥是原水濁度較高時沉淀池所排放的污泥，污泥中泥砂顆粒較大，密度較大，加絮凝劑后凝結效果好，處理這種污泥時，可將離心機轉鼓調到較小的轉速，同時投加少量的絮凝劑即能達到較好的分離效果。而泥餅含固率隨著轉速的降低而減少。②明礬及絮凝劑含量高，污泥粘性大。當原水濁度低時，沉淀池所排放的污水含泥量低，明礬含量高，泥砂顆粒小，污水中有機物相對較多，包括平均粒徑在１～１００μｍ的超膠體顆粒及膠體顆粒聚集的大顆粒，密度與清水接近，這種情況脫水最為困難。過高的分離因素對應的實際效果并不能明顯改善，而且會更容易破壞污泥絮體。此時，就會出現絮凝劑消耗高、泥餅含水率高、輸送泵甚至離心機內的螺旋堵塞等故障，此時必須通過多次調試，適當提高轉速，選擇合適的分離因素，合適的加藥量，才能達到最佳的效果。
    （２）調整轉筒與螺旋輸送器之間的差轉速。差轉速降低會使污泥在轉鼓內停留時間加長，離心脫水時間長使脫水效果好，泥餅含固率高。但差速減小會增大輸送器的推料扭矩，同時減少廢水的處理量。同樣對于祥符水廠沉淀池所排放的兩種廢水，對于第①種廢水，可增加差轉速，適當加大進料量，以提高總的污水處理量。對于第②種廢水，一般情況下是減小差速，以增加污泥脫水時間，使泥餅獲得相對較高的含固率。
    （３）改變離心機的進料量。進料量多，會減少污泥在轉鼓內的停留時間，泥餅含水率會提高，同時會減少固相的回收率。但總的廢水處理量會提高，當沉淀池廢水排放量大時，可適當提高離心機進料量。對于第①種廢水，要適當加大進料量，以提高廢水處理能力，祥符水廠ＬＷ４００×１４５０臥式離心機最大處理量１２．５ｍ３／ｈ，最大污泥干化量曾達到４５０ｋｇ／ｈ，當再增加進料量時，會堵塞轉鼓出口，單臺ＬＷ４００×１４５０臥式離心脫水機最大處理污泥能力為每臺４５０ｋｇ／ｈ。處理第②種廢水時，一般是減小進料量，使脫水時間加長。
    總之，污泥干化離心機在祥符水廠的運行中，主要通過調整轉速、差速、加藥量及進料量等參數來使離心機與排泥水水質相匹配，達到最佳的運行狀態。在實際的生產運行中，需根據不同性質的污泥及時調整，而且不能僅僅只是對單個參數進行，必須將各參數綜合調整，使離心機獲得較滿意的運行效果。
參考文獻
１·熊誠，楊小紅．低能耗高干度污泥脫水離心機．中國給水排水，２００５，（１）：１０４
２·熊誠．臥式沉降螺旋卸料離心機在污泥脫水工藝的選用．