污泥沉淀池改造提高離心脫水機脫泥效率分析

李合友

(浙江國華余姚燃氣發(fā)電有限責(zé)任公司，浙江 余姚 315400)

某公司設(shè)有2座800 m3/h機械攪拌澄清池，主要供循環(huán)水補充水和工業(yè)冷卻水使用。澄清處理設(shè)計的年均水量約為812.9 m3/h，夏季約為1073.1 m3/h，混凝劑使用聚合氯化鋁。因為燃氣機組采用日開夜停的運行方式，所以機械攪拌澄清池也采用此方式運行。機械攪拌澄清池排出的污泥經(jīng)污泥沉淀池進行自然沉淀，上部清水溢流至清水回收池，然后通過回收水泵提升至機械攪拌澄清池的入口回收利用。污泥沉淀池內(nèi)部沉淀的泥渣，經(jīng)污泥泵送入離心脫水機進泥口，并在離心脫水機進泥管上添加絮凝劑(陽離子聚丙烯酰胺)，增加污泥的結(jié)塊能力，從脫水機的隔離開關(guān)排出片狀污泥。而離心脫水機出來的清水則回流至污泥沉淀池，與污泥沉淀池上部的清水一起溢流至清水回收池，經(jīng)過回收水泵提升至機械攪拌澄清池的入口回收利用。

離心脫水機布置在脫水機房的第2層，離心脫水機隔離開關(guān)的排泥口設(shè)置在2樓下部和1樓頂部之間，排泥口下部停放1輛泥罐車，污泥滿后，停止離心脫水機運行，泥罐車蓋好蓋子，然后汽車外運。加藥間布置在脫水機房的1層，設(shè)有1套自動加藥、配藥(陽離子聚丙烯酰胺)系統(tǒng)[1-4]。

離心脫水機的設(shè)備類型為逆流臥式螺旋卸料沉降離心機，主機由柱錐形轉(zhuǎn)鼓、螺旋和差速系統(tǒng)組成，在離心力的作用下對污泥進行每天24 h的連續(xù)脫水，離心脫水機具有優(yōu)良的密封性能，確保污泥、水不會溢出機外而發(fā)生環(huán)境污染。由于污泥進料含固率可能有波動，差速扭矩控制系統(tǒng)能自動調(diào)節(jié)差速和扭矩以保證泥餅干度恒定和污泥固相回收率。

1 設(shè)備主要技術(shù)參數(shù)

設(shè)備主要技術(shù)參數(shù)見表1。

污泥沉淀池、離心脫水機現(xiàn)場模擬圖如圖1、圖2所示。

2 設(shè)備問題及處理

在澄清池、泥渣池、脫泥機及其加藥系統(tǒng)穩(wěn)定運行一段時間后，離心脫水機的隔離開關(guān)排出的片狀污泥逐漸減少，最后排出的全是清水。針對這個問題進行了調(diào)整[5-6]。

a.立即調(diào)整進入脫水機的泥漿泵流量，無論是將其流量控制在3～5 m3/h的小流量還是15～20 m3/h的大流量，離心脫水機脫泥效果無變化。

表1 設(shè)備主要技術(shù)參數(shù)

b.立即調(diào)整進入脫水機中絮凝劑的質(zhì)量濃度，將其質(zhì)量濃度由0.1%升至0.5%，離心脫水機脫泥效果無變化。

c.將離心脫水機轉(zhuǎn)轂轉(zhuǎn)速提高至2000 r/min，離心脫水機脫泥效果無變化。

經(jīng)過以上調(diào)整無效后，對污泥沉淀池的泥漿泵附近泥水進行取樣，化驗結(jié)果顯示，進入脫水機的污泥含水率為99.5%(即固含量從4%變成0.5%)，在污泥沉淀池內(nèi)，由污泥泵提供給離心脫水機進行脫泥的污泥水基本是清水，所以無論如何調(diào)整污泥泵的流量、與絮凝劑的質(zhì)量濃度，還是調(diào)整脫水機轉(zhuǎn)轂轉(zhuǎn)速，離心脫水機都無法排出片狀污泥，如圖3所示。

3 問題分析

由圖3可知，進入脫水機入口的污泥泵周圍幾乎沒有泥渣，導(dǎo)致離心脫水機無法排出片狀污泥。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因是澄清池排出的污泥進入污泥沉淀池南側(cè)，受到污泥沉淀池底部斜度(15°)的影響，沉淀的泥渣快速流向北側(cè)(污泥泵設(shè)置在北側(cè))，在污泥沉淀池內(nèi)污泥進行自然沉淀。離心脫水機啟動運行，從隔離開關(guān)排出的片狀污泥至泥罐車，然后外運。但運行一段時間后，隨著污泥沉淀池內(nèi)污泥自然沉淀，污泥和清水逐漸分層，同時污泥泵附近的泥渣已經(jīng)基本被離心脫水機處理完畢，而污泥沉淀池南側(cè)沉淀的泥渣則淤積在南側(cè)，無法流至北側(cè)的污泥泵附近，導(dǎo)致離心脫水機無法排出片狀污泥。由圖3可知，污泥沉淀池南側(cè)淤積了大量污泥，而北側(cè)污泥泵附近則沒有污泥。為了改變這種狀況，對2臺澄清池進行大量排泥，將污泥沉淀池南側(cè)淤積的泥渣進行沖洗至北側(cè)污泥泵附近，但是由于污泥沉淀池內(nèi)部污泥和上部清水減緩了沖洗效果，只有少量的污泥沖洗至污泥泵附近(污泥含水率在99%)，離心脫水機啟動后，雖然能從隔離開關(guān)排出片狀污泥，但是間隔時間長，排泥量很少，離心脫水機效率降低，污泥沉淀池有效空間快速減少，直至泥渣池全部充滿污泥，已經(jīng)遠遠超出了離心脫水機的處理能力(Q=10～15 m3/h)。由于污泥沉淀池內(nèi)部污泥已經(jīng)處于高位，導(dǎo)致機械攪拌澄清池的沉降比已經(jīng)無法通過排泥的方式降低，其出水水質(zhì)無法得到保障，為了保證機械攪拌澄清池穩(wěn)定運行，只能通過人工清理，將污泥沉淀池內(nèi)部泥渣清理干凈。2011年，共清理污泥沉淀池6次，每次3萬元，共計18萬元。

4 系統(tǒng)優(yōu)化改造

2012年，為了改變污泥沉淀池和離心脫水機被動的運行方式，嘗試對系統(tǒng)進行優(yōu)化改造。經(jīng)過現(xiàn)場分析，導(dǎo)致污泥沉淀池南側(cè)淤積大量的污泥，而北側(cè)污泥泵附近則沒有污泥的主要原因是：在機械澄清池進行排泥時，污泥沉淀池內(nèi)部污泥和上部清水減緩了沖洗效果(主要是池內(nèi)污泥上部清水)。找到問題所在后，設(shè)計了3個技改方案。

a.在泥渣沉淀池底部加裝工業(yè)沖洗水管路，將污泥沉淀池底部(尤其是南部淤積的泥渣)沖洗至北側(cè)污泥泵附近。

b.在泥渣沉淀池底部加裝刮泥板，將污泥沉淀池底部(尤其是南部淤積的泥渣)刮至北側(cè)污泥泵附近。

c.在污泥沉淀池北側(cè)(離心脫水機污泥泵附近)加裝可上下移動的臨時清水回收泵(為方便上下移動，其出口用軟管連接)，然后將其出水引至清水回收池，如圖4所示。

技改方案經(jīng)過論證后，認為前2個方案不僅投資大、工藝復(fù)雜，而且容易出現(xiàn)故障，維修量大，并且維修時仍然需要人工清理污泥沉淀池。

當(dāng)進入離心脫水機的污泥含水率上升達到98%或離心脫水機效率降低，排泥間隔時間長，排泥量減少的現(xiàn)象出現(xiàn)時，立即停止離心脫水機運行并暫停機械攪拌澄清池的排泥，啟動污泥沉淀池北側(cè)新安裝的臨時清水回收泵，將其出水回收至清水回收池，由清水回收泵提升后至機械攪拌澄清池的入口回收利用。當(dāng)污泥沉淀池污泥上部清水液位下降時，向下移動臨時清水回收泵繼續(xù)回收污泥上部清水，直至將污泥沉淀池南側(cè)污泥全部露出，同時盡量減少北側(cè)污泥泵上部的清水，如圖5所示。停止臨時清水回收泵的運行，立即將2臺機械攪拌澄清池排污門(共計8個)全部打開，約360 m3/h(每個排污門的流量約45 m3/h)的排泥流量從污泥沉淀池的南側(cè)沖洗至北側(cè)，將南側(cè)淤積的污泥沖洗至北側(cè)(污泥泵附近)，停止機械攪拌澄清池的排污，立即啟動離心脫水機進行脫泥工作。這樣不僅將污泥沉淀池南側(cè)淤積污泥沖洗至北側(cè)，保證了離心脫水機的穩(wěn)定運行，更主要的是污泥沉淀池有效空間增加，可以使機械攪拌澄清池有效降低泥渣沉降比來保證出水水質(zhì)，如圖6所示。

當(dāng)運行一段時間后，離心脫水機的污泥泵附近又沒有污泥時，重復(fù)以上的操作。如此反復(fù)操作，污泥沉淀池有效空間持續(xù)減少，保證了機械攪拌澄清池穩(wěn)定運行。當(dāng)污泥沉淀池的有效空間越來越小，通過以上的操作無法滿足機械攪拌澄清池穩(wěn)定運行時，污泥沉淀池進行人工清理。

5 經(jīng)濟效益

2012年，污泥沉淀池系統(tǒng)進行優(yōu)化改造后，當(dāng)年人工清理污泥沉淀池的次數(shù)下降至4次。之后幾年，根據(jù)現(xiàn)場實際情況，不斷優(yōu)化機械攪拌澄清池的排泥時間、次數(shù)和臨時清水回收泵啟動、停止時間，同時降低進入離心脫水機的污泥含水率，從而降低絮凝劑的質(zhì)量濃度(減少聚丙烯酰胺的使用量)。2015年，機械攪拌澄清池的制水量與前幾年基本持平的情況下，人工清理污泥沉淀池的次數(shù)下降至2次，費用為6萬元，為2011年的三分之一，如表2所示。

表2 經(jīng)濟效益對比

6 結(jié)束語

由于污泥沉淀池設(shè)計的局限性，導(dǎo)致離心脫水機的效率降低。為了減少污泥沉淀池設(shè)備改造和人工清理費用，通過增加少量的設(shè)備，優(yōu)化了運行方式。實施后，不僅立即取得經(jīng)濟效益，同時保障了澄清池穩(wěn)定運行，效果顯著。