光大水務(wù)(濟(jì)南)有限公司二廠升級(jí)改造所選機(jī)型是德國(guó)Flottweg(福樂偉)公司生產(chǎn)的Z-53型臥螺離心機(jī),與其配套設(shè)備主要有污泥切割機(jī)、污泥輸送泵、加藥及稀釋裝置、泥水分離閥、無軸螺旋輸送器等。
離心機(jī)主要由轉(zhuǎn)鼓、帶空心轉(zhuǎn)軸的螺旋輸送器組成,工作原理是:濃縮污泥由空心轉(zhuǎn)軸送入轉(zhuǎn)鼓腔內(nèi),污泥顆粒由于比重大,受到的離心力也大,因此被甩貼在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁上形成固體層(因?yàn)榄h(huán)狀,也被稱為固環(huán)層);水由于比重小,受到的離心力也小,在固環(huán)層內(nèi)側(cè)形成液環(huán)層。固環(huán)層的污泥在螺旋輸送器的緩慢推動(dòng)下,被輸送到轉(zhuǎn)鼓錐端的出口連續(xù)排出。液環(huán)層的水則由堰口連續(xù)“溢流”排至轉(zhuǎn)鼓外,形成分離液,匯集后靠重力流出脫水機(jī)。福樂偉脫水機(jī)進(jìn)泥方向與污泥固體的輸送方向相同,區(qū)別于Alfa-laval脫水機(jī)和海申脫水機(jī),即進(jìn)泥口和排泥口分別在轉(zhuǎn)鼓的兩端,屬順流式離心脫水機(jī)。
離心脫水機(jī)作為污水處理廠泥處理單元的關(guān)鍵設(shè)備,其正常、穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要。通過對(duì)Alfa-laval脫水機(jī)和海申脫水機(jī)幾年來的實(shí)踐,把運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)應(yīng)用于福樂偉脫水機(jī)中,總結(jié)運(yùn)行特點(diǎn)和規(guī)律,使之運(yùn)行較佳化。
1 福樂偉脫水機(jī)的運(yùn)行較佳化
1.1 脫水機(jī)的基本技術(shù)參數(shù)
轉(zhuǎn)子
轉(zhuǎn)筒
速度
3250轉(zhuǎn)/分
固體密度
1.3克/立方厘米
轉(zhuǎn)筒內(nèi)徑
529毫米
排放直徑
315毫米
轉(zhuǎn)筒材質(zhì)
1.4463
密封圈材料
NBR
操作溫度
0/100℃
螺旋
螺旋葉片
碳化鎢
進(jìn)料室
冷鑄件襯套
調(diào)節(jié)
運(yùn)行方式
導(dǎo)前
轉(zhuǎn)筒速度
3200轉(zhuǎn)/分
螺旋與轉(zhuǎn)筒差速
0.5~10.4轉(zhuǎn)/分
堰板直徑(出廠調(diào)節(jié))
319毫米
驅(qū)動(dòng)
形式
多級(jí)行星齒輪驅(qū)動(dòng)
齒輪型號(hào)
SP3.11
轉(zhuǎn)筒電機(jī)型號(hào)
250M
轉(zhuǎn)筒電機(jī)功率
75千瓦
轉(zhuǎn)筒電機(jī)電壓
400伏/50赫茲
螺旋電機(jī)型號(hào)
132M
螺旋電機(jī)功率
7.5千瓦
螺旋電機(jī)電壓
1.2 脫水機(jī)的運(yùn)行參數(shù)調(diào)整
脫水機(jī)運(yùn)行中科調(diào)節(jié)的參數(shù)主要有:轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)鼓與螺旋之間的差速,脫水機(jī)的進(jìn)料量、絮凝劑的投加量、扭矩、液池深度。
1.2.1 轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速
改變轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速,可適合多種污泥物料的要求,轉(zhuǎn)速越高,扭矩就越大,泥餅就越干,分離效果越好;反之亦然。兩種轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速下泥餅含水率的比較見下表:
轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速(rpm)
進(jìn)泥量(m3/h)
加藥量(m3/h)
差速(rpm)
扭矩(%)
泥餅含水率(%)
2150
25
0.45
3.8
28.6
74.09
2250
32.5
73.12
分離因數(shù):Fr=rw2/g=Dn2/1973,其中D=轉(zhuǎn)子直徑(m)
可以看出分離因數(shù)與轉(zhuǎn)鼓直徑和轉(zhuǎn)速的平方成正比。越難分離的物料所需分離因數(shù)越大。此理論與Alfa-laval脫水機(jī)和海申脫水機(jī)相同。但由于福樂偉脫水機(jī)采用恒差速運(yùn)行,且差速具有較大調(diào)節(jié)范圍,轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速只需微調(diào)即可達(dá)到要求。由于轉(zhuǎn)鼓的直徑是不變的,控制分離因數(shù)就是控制轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速,在福樂偉離心脫水機(jī)實(shí)際運(yùn)行中,總結(jié)了以下經(jīng)驗(yàn):
較高的轉(zhuǎn)速能得到較高的分離因數(shù),得到較好的分離效果。但對(duì)某些物料來說,分離因數(shù)并非越高越好。根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)分析,轉(zhuǎn)速越高,扭矩就越大,泥餅就越干,分離效果越好,但轉(zhuǎn)速增加到一定程度以后,由于絮團(tuán)被切向破碎,固體回收率反而下降。依據(jù)此理論,提高轉(zhuǎn)速,增大分離因數(shù),可切實(shí)提高泥餅含固率和固體回收率,但也不能太高,否則濾液會(huì)變渾。而且在高加藥量、低差速設(shè)定值、無機(jī)物含量較高的情況下,高轉(zhuǎn)速很容易引起扭矩過高出現(xiàn)扭矩報(bào)警。并且高轉(zhuǎn)速耗能也大。所以高轉(zhuǎn)速運(yùn)行是沒有必要的,一般把運(yùn)行轉(zhuǎn)速設(shè)定為2150rpm不變。
1.2.2 差速
脫水效果的好壞由泥餅含固率和固體回收率兩個(gè)指標(biāo)同時(shí)評(píng)價(jià)。差速是指轉(zhuǎn)鼓與螺旋的轉(zhuǎn)速之差,即兩者之間的相對(duì)轉(zhuǎn)速。如果差速為△n,則螺旋相對(duì)于轉(zhuǎn)鼓來說,等于以△n的速度在旋轉(zhuǎn),液環(huán)層中被分離出的污泥就是利用這個(gè)速度被輸送出脫水機(jī)的。當(dāng)進(jìn)泥量一定時(shí),差速越大,污泥在脫水機(jī)中停留的時(shí)間越短,固環(huán)層就越??;另一方面,差速越大,由于轉(zhuǎn)鼓與螺旋之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)增大,必然對(duì)液環(huán)層的擾動(dòng)程度增大,固環(huán)層內(nèi)部被分離出來的污泥會(huì)被重新泛至液環(huán)層,并有可能隨分離液流失。綜上所述,差速增大時(shí),脫水的固體回收率和泥餅的含固量都將降低,但增大差速可提高離心機(jī)的處理能力。反之,減小差速時(shí),污泥在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)接受離心分離的時(shí)間將延長(zhǎng),同時(shí)由于轉(zhuǎn)鼓和螺旋之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)減小,對(duì)液環(huán)層的擾動(dòng)也減輕,因此固體回收率和泥餅含固量均將提高,但減小差速,往往使處理能力降低。差速不能太小,否則將由于污泥在機(jī)內(nèi)積累,使固環(huán)層厚度大于液環(huán)層,導(dǎo)致污泥隨分離液大量流失,固體回收率急劇下降,嚴(yán)重時(shí)還會(huì)由于阻力過大,扭矩超負(fù)荷損壞離心機(jī)。兩種差速下含水率的比較見下表:
進(jìn)泥含水率(%)
濾液含水率(%)
3.5
98.47
72.86
99.91
4
98.35
73.95
99.89
在差速控制中,福樂偉脫水機(jī)與Alfa-laval脫水機(jī)及海申脫水機(jī)還是有明顯區(qū)別的,福樂偉脫水機(jī)螺旋為獨(dú)立驅(qū)動(dòng),與轉(zhuǎn)鼓沒有任何關(guān)聯(lián),離心機(jī)運(yùn)行時(shí)螺旋先啟動(dòng),當(dāng)轉(zhuǎn)鼓靜止而螺旋空轉(zhuǎn)時(shí),觀察扭矩值正常后(推料扭矩小于15%)方可啟動(dòng)轉(zhuǎn)鼓。并且螺旋轉(zhuǎn)速高于轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速,而Alfa-laval脫水機(jī)及海申脫水機(jī)都是主機(jī)帶動(dòng)副機(jī)運(yùn)行的,轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速高于螺旋轉(zhuǎn)速。福樂偉脫水機(jī)采用螺旋獨(dú)立驅(qū)動(dòng),據(jù)分析,有以下益處:
一是有效預(yù)防堵機(jī),當(dāng)螺旋先啟動(dòng),觀察扭矩是否在正常值,如果扭矩偏高,則證明上次停機(jī)沖洗不徹底,這時(shí)可以把差速值設(shè)為100%,觀察扭矩是否降低,當(dāng)扭矩降至正常范圍后即可開啟轉(zhuǎn)鼓運(yùn)行。如果扭矩始終降不下來,則要低速啟動(dòng)轉(zhuǎn)鼓,進(jìn)水沖洗,按沖洗程序進(jìn)行,直到把扭矩沖至正常范圍。
二是螺旋獨(dú)立驅(qū)動(dòng)在關(guān)機(jī)過程螺旋延時(shí)關(guān)閉,這樣在停機(jī)過程中,當(dāng)轉(zhuǎn)鼓停止后,螺旋延時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)幾分鐘關(guān)閉,可以把殘存在轉(zhuǎn)鼓中的水推出,防止下次開機(jī)時(shí)產(chǎn)生振動(dòng)。
1.2.3 進(jìn)料流量
進(jìn)料流量大,懸浮液在轉(zhuǎn)鼓中的停留時(shí)間短,固液分離性能差,反之,進(jìn)料流量小,懸浮液在轉(zhuǎn)鼓中的停留時(shí)間長(zhǎng),固液分離性好,對(duì)于易分離的物料,流量可適當(dāng)增加,對(duì)于難分離的物料,流量應(yīng)適當(dāng)減少。兩種進(jìn)料流量下泥餅和濾液含水率的比較見下表:
進(jìn)泥量
(m3/h)
加藥量
差速
(rpm)
扭矩
(%)
泥餅含水率
濾液含水率
0.42
3.6
32
74.01
35
0.58
4.6
37
75.07
99.88
每一臺(tái)離心機(jī)都有一個(gè)設(shè)計(jì)進(jìn)泥量,實(shí)際進(jìn)泥量超過該值時(shí),離心機(jī)將失去平衡,并受到損壞,因而運(yùn)行中應(yīng)嚴(yán)格控制離心機(jī)的進(jìn)泥量。在允許的范圍內(nèi),當(dāng)泥質(zhì)及調(diào)質(zhì)效果一定時(shí),進(jìn)泥量越大,固體回收率和泥餅含固量越低;反之,進(jìn)泥量降低,則固體回收率和泥餅含固量將提高。另外,每臺(tái)離心機(jī)都有一個(gè)極限入流固體量。如果當(dāng)由于進(jìn)泥含固量升高等原因?qū)е氯肓鞴腆w量超過極限值,將由于扭矩過大,使離心機(jī)超載而停車。
福樂偉Z-53型臥螺離心機(jī)允許入流固體量為1200kg/h。
1.2.4 絮凝劑的投加量和種類選擇
不同物料,不同粒徑,須選擇不同的絮凝劑型號(hào)和投加量。即使同一車間由于上道工藝條件的變化,也需經(jīng)常檢查絮凝劑的種類和投加量是否合適。
絮凝劑投加量對(duì)泥餅和濾液含水率的比較見下表:
74.56
0.5
73
當(dāng)泥質(zhì)發(fā)生變化時(shí),應(yīng)隨時(shí)調(diào)整干污泥的投藥量,保證調(diào)質(zhì)效果。如果污泥調(diào)質(zhì)效果下降,離心脫水的固體回收率和泥餅含固量也將隨之降低。
加藥量的調(diào)整,要根據(jù)當(dāng)前進(jìn)泥性質(zhì)確定一個(gè)絮凝劑投加基準(zhǔn)值,當(dāng)有機(jī)物含量高,污泥富有活性時(shí),用藥量大些,當(dāng)無機(jī)物含量高時(shí),可大幅度降低加藥量,因?yàn)樗巹?duì)無機(jī)顆粒不起反應(yīng)。此基準(zhǔn)值以每噸純干泥耗藥量為單位,然后反推,確定配比濃度和投加量,然后觀察泥餅和濾液效果,對(duì)各個(gè)參數(shù)進(jìn)行綜合性的微調(diào)。
例如:福樂偉脫水機(jī),如果進(jìn)泥量為30m3/h,進(jìn)泥含水率為98%,配藥濃度為3‰,每噸純干泥耗藥量為3kg/tds,則絮凝劑投加量為:
3×30×(100-98)/100/3=0.6m3/h
由于二廠污泥脫水車間進(jìn)泥有機(jī)物含量較低,占大約30%~40%左右,泥粒細(xì)小,凝聚、沉降性能較好,福樂偉脫水機(jī)用藥量一般控制在3kg/tds。
在使用一種藥劑之前,要對(duì)絮凝劑進(jìn)行稱重,一般稱重3次,取平均值,輸入系統(tǒng)菜單。稱重次數(shù)越多,誤差越小,這樣才可以使計(jì)算耗藥量和實(shí)際出庫量相吻合。
配置溶液時(shí),熟化時(shí)間不少于45分鐘,這樣才能溶解充分,保證溶液足夠的離子度,起到壓縮雙電層作用,同時(shí)投加濃度介于1~2‰,這樣是為了保證絮凝劑的長(zhǎng)鏈條能夠充分展開,發(fā)揮其吸附架橋作用。
福樂偉脫水機(jī)配置絮凝劑溶液熟化時(shí)間設(shè)定為60分鐘,并在程序中設(shè)定每隔半小時(shí)攪拌半小時(shí),防止藥劑沉淀。
1.2.5 排料扭矩
排料扭矩和進(jìn)泥的性質(zhì)和進(jìn)泥量有著密切的關(guān)系。進(jìn)泥的比重大,泥量多,脫水機(jī)的運(yùn)行轉(zhuǎn)速高,排料扭矩就大,差速減少,排料扭矩也增大,反之減少。
對(duì)于比重大的進(jìn)泥,進(jìn)泥量,進(jìn)泥濃度,轉(zhuǎn)速,差速稍有變化時(shí),脫水機(jī)的排料扭矩就會(huì)有很大的變化,如果這些參數(shù)調(diào)節(jié)量太猛,會(huì)造成扭矩的沖擊,嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起機(jī)器損壞,這一點(diǎn)必須引起注意。
福樂偉脫水機(jī)在正常運(yùn)行中,扭矩保護(hù)值一般設(shè)定為扭矩的50%,當(dāng)運(yùn)行扭矩達(dá)到50%時(shí),就會(huì)停止進(jìn)泥泵及加藥泵,防止離心機(jī)內(nèi)進(jìn)一步的物料堆積。當(dāng)出現(xiàn)扭矩報(bào)警時(shí),按正常沖洗程序執(zhí)行即可(有時(shí)需要沖洗較長(zhǎng)時(shí)間,螺旋推料扭矩要沖至10%以下)。所以在正常運(yùn)行時(shí),要密切關(guān)注螺旋推料扭矩,當(dāng)螺旋推料扭矩達(dá)到38%,還有上漲趨勢(shì)時(shí),就要引起重視。當(dāng)離心機(jī)出現(xiàn)堵機(jī)時(shí),常見的特征是扭矩過大和轉(zhuǎn)鼓錐端有發(fā)熱現(xiàn)象。
1.2.6 液池深度
液池深度深,上清液越清,泥餅干度會(huì)比較濕,反之,液池深度低,上清液渾,泥餅會(huì)比較干。
液池深度的調(diào)整通過更換堰板來實(shí)現(xiàn)。通過更換不同的堰板,可得到許多種不同半徑的液位。在不同的污泥性質(zhì)下通過改變不同的液環(huán)層厚度,使污泥脫水達(dá)到清澈度和泥餅干度之間的平衡。根據(jù)堰板半徑r和出泥口半徑R的大小,液環(huán)層厚度可分為正液位差和負(fù)液位差。r<R為負(fù)液位差;r>R為正液位差。根據(jù)有無BD板來確定液位的高點(diǎn)。有BD板的可有較高的液位,但高點(diǎn)也是有限度的。如無BD板,則根據(jù)液相低澄清度和固相干度的要求來確定液位的低點(diǎn)。一般來說,低的液位能得到較高的固相干度;高的液位能得到較高的液相澄清度,但不可能形成負(fù)液位差。
福樂偉脫水機(jī)出廠堰板半徑為319mm,出泥口半徑為315mm,一般不需調(diào)節(jié)??梢钥闯龈穫ッ撍畽C(jī)堰板半徑為正液位差,但也保持了較高的液池深度。
福樂偉脫水機(jī)堰板一般不需要調(diào)整,因?yàn)橥ㄟ^合適的轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速、差速及加藥量即可達(dá)到較佳清澈度和泥餅較佳干度之間的平衡。(除非有特殊情況發(fā)生,通過改變上述參數(shù)達(dá)不到較好效果時(shí),可以通過調(diào)整堰板進(jìn)行試驗(yàn))
2 福樂偉離心機(jī)參數(shù)的綜合控制
2.1 分析進(jìn)泥性質(zhì)
在離心機(jī)的運(yùn)行過程中,要獲得較佳的脫水效果,首先要分析污泥的性質(zhì),有的放矢地進(jìn)行各項(xiàng)參數(shù)的調(diào)整,這樣不僅使運(yùn)行更加穩(wěn)定可靠,還能節(jié)省不必要的能耗和藥耗。影響離心機(jī)脫水效果的污泥性質(zhì)主要是凝聚、沉降性能的優(yōu)劣。
由斯托克斯公式可以看出,固、液兩相密度差變化不大,轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速變化較小,固體顆粒越大,則離心沉降速度越大,經(jīng)過調(diào)質(zhì)后的固體顆??梢栽龃笊习俦叮栽龃蠊腆w顆粒大小對(duì)于離心脫水來說是至關(guān)重要的。
對(duì)于活性污泥濃度及沉降性能的評(píng)定,選用混合液揮發(fā)性懸浮固體濃度(MLVSS)及污泥容積指數(shù)(SVI)兩個(gè)指標(biāo)。
混合液揮發(fā)性懸浮固體濃度(MLVSS)表示的是混合液活性污泥中有機(jī)性固體物質(zhì)部分的濃度,即:MLVSS=Ma+Me+Mi,該項(xiàng)指標(biāo)能夠在一定程度上表示相對(duì)的生物量值。
Ma:具有代謝功能活性的微生物群體。
Me:微生物(主要是細(xì)菌)內(nèi)源代謝、自身氧化的殘留物。
Mi:由原污水挾入的難為細(xì)菌降解的惰性有機(jī)物質(zhì)。
有機(jī)質(zhì)百分比為:(MLVSS/MLSS)×100%
污泥容積指數(shù)(SVI)的物理意義是在曝氣池出口處的混合液,在經(jīng)過30分鐘靜沉后,每克干污泥所形成的沉淀污泥所占有的容積,以mL計(jì)。
SVI=SV/MLSS
SVI即是衡量污泥沉降性能的指標(biāo),也是衡量污泥吸附性能的一個(gè)指標(biāo)。一般來說,SVI越大,說明污泥的沉降性能越差,并且有產(chǎn)生膨脹現(xiàn)象的可能。SVI越小,說明泥粒細(xì)小,無機(jī)質(zhì)含量高,缺乏活性。
10月份污泥SVI值基本處于35~45之間,有機(jī)份含量在30%左右,進(jìn)泥含水率在98%~98.5%之間,MLSS在4000~6000mg/L之間,MLVSS在1000~2000mg/L之間。說明此階段污泥濃度適中,進(jìn)泥含水率偏高,有機(jī)份含量偏低,含有大量泥沙,泥粒細(xì)小,缺乏活性,但具有較好的凝聚、沉降性能。
2.2 參數(shù)綜合調(diào)整
針對(duì)以上進(jìn)泥性質(zhì),福樂偉脫水機(jī)的主要參數(shù)可做如下調(diào)整:
2.2.1 轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速
由于進(jìn)泥無機(jī)物含量偏高,易脫水,且運(yùn)行扭矩較高,為了防止離心機(jī)出現(xiàn)扭矩過高堵機(jī)現(xiàn)象,可使轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速降低,一般設(shè)定轉(zhuǎn)速為2000~2200r/min。此轉(zhuǎn)速即可使泥餅含水率達(dá)到75%左右。
2.2.2 差速
同樣由于進(jìn)泥無機(jī)物含量偏高,離心機(jī)易出現(xiàn)扭矩過高現(xiàn)象,差速可設(shè)定偏大一些,有效預(yù)防堵機(jī)。一般差速較有機(jī)物含量高時(shí)多設(shè)一轉(zhuǎn)左右。一般差速設(shè)定值見下表:
差速設(shè)定值(r/min)
20
2.5~3.5
3.5~4.5
30
4.5~5
5~6
40
6~7
注:當(dāng)進(jìn)泥無機(jī)物含量高時(shí),開機(jī)進(jìn)泥時(shí)扭矩上升很快,當(dāng)增加進(jìn)泥量時(shí),差速設(shè)定值要迅速增加,不然很容易出現(xiàn)扭矩過高報(bào)警。
2.2.3 加藥量
同樣由于進(jìn)泥有機(jī)物含量偏低,此階段可適當(dāng)降低加藥量,因?yàn)殛栯x子型絮凝劑主要對(duì)帶有負(fù)電荷的污泥膠體顆粒起作用,而無機(jī)物顆粒都是表層水,易脫除,所以此階段的單位污泥耗藥量可以控制在3kg/tds以下。
通過以上主要參數(shù)的調(diào)整,一般就可以使污泥脫水達(dá)到較佳清澈度和泥餅較佳干度之間的平衡,如果效果達(dá)不到要求,可以通過分析進(jìn)泥性質(zhì),進(jìn)而改變進(jìn)泥量、更改液池深度、更換絮凝劑型號(hào)來進(jìn)行試驗(yàn)。
3 結(jié)語
目前隨著污泥脫水處理技術(shù)的推廣應(yīng)用,離心機(jī)脫水設(shè)備具有自動(dòng)化程度高、運(yùn)行連續(xù)穩(wěn)定、保養(yǎng)方便、全密閉運(yùn)行環(huán)境好等一系列優(yōu)點(diǎn),已逐步取代傳統(tǒng)的帶式壓濾機(jī)。污泥脫水車間作為水區(qū)處理工藝中污泥濃度的調(diào)節(jié)閥,如何做好離心機(jī)的操作運(yùn)行較佳化就顯得尤為重要,通過工作經(jīng)驗(yàn)的不斷總結(jié)和積累,離心機(jī)的運(yùn)行工作一定會(huì)更加細(xì)致和科學(xué),運(yùn)行更加可靠穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)。