臥螺離心機(jī)處理污水污泥的運(yùn)行管理探析

劉尚銘

（玉門油田分公司煉化總廠，甘肅玉門 735200）

1 臥螺離心機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及工作原理

臥螺離心機(jī)一共包括3 個部件，分別是：轉(zhuǎn)速較快的轉(zhuǎn)鼓，與轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)向相同但是轉(zhuǎn)速較低的螺旋，差速器。中心供料管把污泥排入離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓腔之內(nèi)，轉(zhuǎn)鼓高速旋轉(zhuǎn)，從而產(chǎn)生了較大的離心力，固體密度較大因此會沉降到轉(zhuǎn)鼓壁上，液體密度較小則會從液相排出口排出，工作人員可以通過調(diào)節(jié)堰池的深度和可調(diào)堰板將離心機(jī)的轉(zhuǎn)筒排出去。固體沉積在轉(zhuǎn)筒壁上，工作人員會使用螺旋傳輸器將固體傳送到轉(zhuǎn)筒的錐體端，然后經(jīng)由排料口進(jìn)入固體集料箱當(dāng)中。勉西石化公司污水處理廠在對污泥進(jìn)行處理時，會用到全自動絮凝劑制備投加裝置、螺旋傳輸器、污泥泵、臥螺離心機(jī)、加藥泵和全自動控制系統(tǒng)等部分。

影響臥螺離心機(jī)脫水效果的因素有很多，不同類型的因素之間還存在一定的關(guān)系，因此其脫水效果與運(yùn)行參數(shù)設(shè)置有直接關(guān)系，需要對泥污、設(shè)備、絮凝劑進(jìn)行最佳化的參數(shù)設(shè)置，設(shè)置時要結(jié)合實(shí)際工作環(huán)境，對可能存在的影響因素進(jìn)行充分考量和判斷。對臥螺離心機(jī)污泥處理效果有直接影響的因素有轉(zhuǎn)速、差轉(zhuǎn)速、絮凝劑和污泥特點(diǎn)等。

1.1 轉(zhuǎn)速

臥螺離心機(jī)屬于離心式脫水設(shè)備的一種，根據(jù)離心設(shè)備的工作原理，離心設(shè)備的工作轉(zhuǎn)速與離心力呈現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系，因此轉(zhuǎn)速越高、泥餅的含固率則越高，轉(zhuǎn)速越高得到的慮液也就越清澈、雜質(zhì)含量更低。但在實(shí)際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，并非轉(zhuǎn)速越高處理效果就越好，轉(zhuǎn)速只有與設(shè)備其他系統(tǒng)相匹配才可以獲得最佳的處理效果。例如，轉(zhuǎn)速與高軸功率不匹配時，會出現(xiàn)機(jī)械或固料來不及退出的情況，導(dǎo)致物料阻塞的情況，因此轉(zhuǎn)速設(shè)置應(yīng)與設(shè)備其他參數(shù)相匹配。設(shè)置轉(zhuǎn)速時應(yīng)充分考量進(jìn)料特點(diǎn)、脫水效果等因素。

1.2 差轉(zhuǎn)速

差轉(zhuǎn)速是指設(shè)備在工作過程中轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速與螺轉(zhuǎn)速之間的差值，它與設(shè)備排渣能力之間存在一定的關(guān)聯(lián)，對泥餅干度與濾液質(zhì)量也有直接影響。在工作中轉(zhuǎn)速差值上升時，設(shè)備的排渣能力有效提高，造成沉渣脫水時間的增加，脫水后泥餅的含水率加大，在脫水過程中差轉(zhuǎn)速過高也會對澄清區(qū)夜池造成擾動，降低了濾液質(zhì)量。因此差轉(zhuǎn)速參數(shù)的制定也需要充分結(jié)合實(shí)際工作情況，基于物料性質(zhì)、處理量、處理具體需求以及設(shè)備工作結(jié)構(gòu)等情況進(jìn)行。

1.3 絮凝劑

絮凝劑是污水污泥處理過程中重要的添加劑之一，加入適當(dāng)絮凝劑可以有效提高污水污泥的處理效果，提高處理過程中固液脫離效果。不同濃度的絮凝劑有著不同的效果，需要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行配置：如果絮凝劑的濃度較低，絮凝效果會變差，最終形成泥餅的干度不能滿足處理要求，上清液質(zhì)量也不斷下降；如果絮凝劑的濃度過大，絮凝液中高分子活性基團(tuán)會互相包裹，難以發(fā)揮出絮凝作用，形成大量浪費(fèi)。

車間將絮凝劑投加位置設(shè)定在離心機(jī)的進(jìn)料口處，與污泥同時進(jìn)入轉(zhuǎn)股腔內(nèi)，瞬間絮凝并通過離心力作用使泥水快速分離，如果污泥中提前加入絮凝劑，在進(jìn)入轉(zhuǎn)鼓腔之前絮凝會形成大的絮團(tuán)，絮團(tuán)進(jìn)入離心機(jī)后將被打碎，使泥水不易分離、分離效果變差。另外，絮凝劑的投加量一定要有準(zhǔn)確的可調(diào)手段：投加量小起不到作用，絮凝效果差；投加量大一方面造成浪費(fèi)，而且加藥量超過一定限度會形成反膠體、導(dǎo)致介質(zhì)無法得到分離。

2 臥螺離心機(jī)運(yùn)行參數(shù)的控制

2.1 轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)

調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)鼓的轉(zhuǎn)速可以通過核定液壓馬達(dá)和變頻電機(jī)的工作頻率來完成。為提高泥餅的含固率，可以通過提升轉(zhuǎn)速、增加離心力來完成，但離心力過大會破壞轉(zhuǎn)鼓內(nèi)的污泥絮凝體，降低脫水效率。此外，高轉(zhuǎn)速要求材料必須具備相當(dāng)?shù)目鼓Σ列?yīng)，如果機(jī)器無法達(dá)到該要求，則高轉(zhuǎn)速只會增大磨損，提高動力消耗并增加噪聲水平。因此，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)鼓的轉(zhuǎn)速需要考慮到體內(nèi)污泥連續(xù)體的實(shí)際情況和離心機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)的承受能力。在這一原則的指導(dǎo)下，最終確定轉(zhuǎn)鼓的轉(zhuǎn)速為2100 r/min、額定轉(zhuǎn)速為2200 r/min，并且取得了良好的效果。

2.2 速差曲線的調(diào)整

轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速和螺旋轉(zhuǎn)速的差值被叫做速差，指的是兩者之間的相對轉(zhuǎn)速，可以通過增加或減小速差改變轉(zhuǎn)鼓內(nèi)污泥的停留時間，這對最終污泥的處理效果也有明顯作用。提高速差可以增強(qiáng)轉(zhuǎn)鼓的排渣能力，但會相應(yīng)地縮短沉渣脫水時間，沉渣雖然經(jīng)過脫水但其內(nèi)含水量依舊比較大，此外速差過大也會增加螺旋對于澄清區(qū)液的擾動，影響到濾液的最終質(zhì)量。降低速差則會延長沉渣的脫水時間，加大沉渣厚度，而脫水之后的泥餅含水量也會相應(yīng)減少，但是過度降低會加強(qiáng)螺旋推料的壓力，導(dǎo)致離心機(jī)內(nèi)部的沉渣無法迅速排出產(chǎn)生了堆料現(xiàn)象，可以通過提高速差或減少進(jìn)料量來減少濾液帶泥的情況。

從上述論述不難發(fā)現(xiàn)，處理效果和處理能力之間存在一些矛盾，所以開展現(xiàn)場調(diào)試工作實(shí)際上就是尋找符合現(xiàn)場實(shí)際需求和污泥性質(zhì)條件的最佳參數(shù)，在保障運(yùn)行效率的同時增強(qiáng)處理效果，該過程無法通過簡單的數(shù)據(jù)計算來完成，必須依靠工作人員不斷進(jìn)行調(diào)試實(shí)踐積累經(jīng)驗(yàn)。不過在使用過程中，工作人員還應(yīng)依據(jù)情況的變化對參數(shù)進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。對速差的調(diào)整，主要依靠離心機(jī)自動控制系統(tǒng)中的綜合控制盤來完成，工作壓力和速差之間的變化構(gòu)成了一條速差曲線，顯示在綜合控制盤的大屏幕上。在圖1 中（1 bar=0.1 MPa），十字交叉點(diǎn)指的是目前離心機(jī)的工作點(diǎn)，而最佳工作點(diǎn)出現(xiàn)在第2 點(diǎn)和第3 點(diǎn)之間，如果進(jìn)料及經(jīng)營情況出現(xiàn)變化，如濃度升高或流量變大等，都會造成工作壓力的增加，在速差曲線上則體現(xiàn)為十字交叉點(diǎn)向右移動，結(jié)果會造成速差增大，轉(zhuǎn)鼓將會加速推出干污泥，工作壓力下降，離心機(jī)的工作點(diǎn)返回到第2 點(diǎn)和第3 點(diǎn)之間。這樣工作人員就可以依據(jù)污泥的性質(zhì)和種類設(shè)定最適合的速差和工作壓力，提高脫水效果，形成不同的速差曲線，儲存在綜合控制盤中。工作人員也可以依據(jù)目前所處理的污泥類型，從綜合控制盤當(dāng)中選擇自動設(shè)定的轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速和螺旋轉(zhuǎn)速之差，使設(shè)備處于最佳狀態(tài)運(yùn)行。

圖1 離心機(jī)實(shí)際運(yùn)行時的速差曲線

工作人員應(yīng)該注意到要確定速度參數(shù)，原則上應(yīng)該考慮到最大處理能力和最佳處理效果的綜合效應(yīng)。而設(shè)備處理能力在離心機(jī)轉(zhuǎn)速相對固定，絮凝劑用量相對合理和污泥濃度相對穩(wěn)定的情況下，直接取決于速差的控制。

2.3 液化層厚度

在對設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化處理時，需要考慮到的一個重要參數(shù)就是液化層厚度，在進(jìn)行污泥脫水時，臥螺離心機(jī)利用離心力使轉(zhuǎn)鼓內(nèi)形成液環(huán)層、固環(huán)層和干燥區(qū)（圖2）：液環(huán)層是離心機(jī)在高速旋轉(zhuǎn)時，在離心力的作用下，隨著轉(zhuǎn)鼓殼體所形成的一個同心液層，形成的同心固體層則被稱為固環(huán)層，在這兩個區(qū)間范圍內(nèi)污泥內(nèi)部的固體在離心力的作用下會沉積到轉(zhuǎn)鼓壁上，此區(qū)域被叫做沉降區(qū)。干污泥會隨著螺旋的運(yùn)轉(zhuǎn)逐步從液環(huán)層逐步進(jìn)入到排出口當(dāng)中，這一段距離被叫做岸區(qū)，屬于轉(zhuǎn)股椎體的部分之一，在這個范圍內(nèi)污泥完全離開了液體并且被甩干，所以該區(qū)域也被叫做干燥區(qū)。液環(huán)層、固環(huán)層和岸區(qū)的和就是轉(zhuǎn)鼓的有效半徑，而轉(zhuǎn)鼓的有效長度則是干燥區(qū)和沉降區(qū)的和，工作人員要調(diào)整離心機(jī)液環(huán)層厚度可以通過改變液位擋板的位置來實(shí)現(xiàn)。液位擋板的調(diào)節(jié)過程十分重要，其效果將最終影響到離心機(jī)的振動程度和污泥脫水情況，所以工作人員需要反復(fù)試驗(yàn)，才能使液化層的厚度維持合適水平，在降低污泥含水率的同時提高污泥產(chǎn)量。

圖2 液環(huán)層厚度與岸區(qū)長度的關(guān)系

2.4 水處理技術(shù)與設(shè)備

圖3 是擋板高度離心機(jī)的具體運(yùn)行數(shù)據(jù)。在物理心系工作原理的指引之下，對圖2 的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析討論，進(jìn)泥量維持一定時，液化層厚度較小，則污泥在離心機(jī)之內(nèi)停留很短時間，所以泥餅最終的含水量高、含固率低。液環(huán)層厚度較大的時候，污泥則會相對在離心機(jī)內(nèi)停留較長時間，在液環(huán)層內(nèi)分離時間越長，泥餅最終含固率越高，含水率越低。但這并不意味著液環(huán)層厚度越大，泥餅最終含固率越高，液環(huán)層厚度過大時，污泥雖然在液環(huán)層被分離時間長，但是在干燥區(qū)域停留時間會縮短，導(dǎo)致污水會隨著脫水后的污泥一起從排出口排出，反而降低泥餅的含固率，提高其含水率。因此，在綜合考慮以上問題之后，應(yīng)該將一環(huán)層的厚度控制在一定范圍之內(nèi)，保障一定含固率和固體回收率之間的平衡性。依據(jù)上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果，最終確定離心機(jī)液位擋板的高度為171 mm，這可以讓污泥在離心機(jī)內(nèi)停留較長時間，提高污泥脫水效率。

圖3 液位擋板與泥餅含固率的關(guān)系

3 結(jié)論

（1）液位擋板調(diào)整對于離心機(jī)實(shí)際控制而言具有非常重要的意義，將會對離心機(jī)的振動程度和污泥的脫水效果產(chǎn)生關(guān)鍵影響，因此工作人員必須對其進(jìn)行反復(fù)試驗(yàn)，設(shè)定合適的液環(huán)層厚度，在提高污泥含固量的同時降低其含水率，提高污泥產(chǎn)量。

（2）對離心機(jī)污泥脫水效果而言，速差的調(diào)整也是一個重要的影響因素，工作人員必須依據(jù)污泥的種類和性質(zhì)通過大量實(shí)驗(yàn)尋找離心機(jī)最佳工作點(diǎn)，并且形成差速曲線，使離心機(jī)可以保持穩(wěn)定運(yùn)行。

（3）影響離心機(jī)脫水效果的因素眾多，而且不同因素之間又會產(chǎn)生相互作用，所以最終的處理效果是各個因素綜合作用的結(jié)果。工作人員必須考慮到泥餅的最終處置方法所需要的含水率、固體回收率和經(jīng)濟(jì)性等因素，調(diào)整臥螺離心機(jī)的運(yùn)行參數(shù)。

（4）現(xiàn)場工作人員在工作過程當(dāng)中必須不斷觀察，及時對離心機(jī)進(jìn)行調(diào)整，并且善于總結(jié)，在各種變化情況下尋找到最合適的參數(shù)設(shè)計，保持相對完美的配合。