淺議污泥深度脫水工程設(shè)備試驗安裝調(diào)試技術(shù)

李 波

（上海宏渠工程咨詢監(jiān)理有限公司，上海市 201301）

0 引 言

為從根本上解決上海市白龍港、竹園第一、閔行、龍華、長橋和莘莊等污水處理廠的污泥出路問題，白龍港污泥預(yù)處理應(yīng)急工程- 污泥深度脫水工程，于近期被提上上海市污泥處理、處置的日程。以期減輕污泥的后續(xù)消納壓力，確保節(jié)能減排工作的有效實施，加快構(gòu)建資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會，進(jìn)一步促進(jìn)社會和諧發(fā)展。

所謂“污泥深度脫水技術(shù)”，是指對脫水污泥進(jìn)行預(yù)處理，通過物理、化學(xué)或生物作用破壞污泥絮體結(jié)構(gòu)，盡可能地釋放吸附水、結(jié)合水和胞內(nèi)水，提高污泥脫水性能，并進(jìn)一步借助有效措施使污泥處理后含水率達(dá)到60%以下的脫水技術(shù)[1]。

該工程位于上海市白龍港污水處理廠東北側(cè)，主要包括新建一座處置330 tDS/d、污泥含水率≤60%、采用“污泥調(diào)理+ 隔膜壓榨”處理工藝以及生物除臭工藝的應(yīng)急污泥深度脫水廠，并配套建設(shè)進(jìn)廠及廠區(qū)道路、綠化、圍墻等。本文主要對此次白龍港污泥預(yù)處理應(yīng)急工程實施中的前期試驗、壓濾機(jī)吊裝以及調(diào)試工作進(jìn)行簡單剖析。

1 前期試驗

1.1 試驗?zāi)康?/h3>

試驗機(jī)器選型為小型試驗機(jī)與實體機(jī)同步試驗，采用“鐵鹽、石灰加藥調(diào)理+ 隔膜壓榨”技術(shù)，對白龍港污水處理廠的污泥進(jìn)行深度脫水研究，主要驗證工藝效果，同時分別考察工藝運(yùn)行過程中污泥泥質(zhì)、調(diào)理工藝運(yùn)行參數(shù)（FeCl3與CaO 的投加比例關(guān)系）及對后續(xù)脫水效果影響、隔膜壓榨機(jī)運(yùn)行參數(shù)（t、F）對污泥脫水性能的影響等。再對各影響因素進(jìn)行進(jìn)一步分析，確定最優(yōu)運(yùn)行工況，優(yōu)選設(shè)備型號及廠家，達(dá)到高效節(jié)能的處理效果。

1.2 試驗

在試驗場地的選址上，決定試驗與設(shè)備今后運(yùn)行有效結(jié)合，故不另行選址。采取提前平整施工場地、施打試驗區(qū)PHC 管樁、提高設(shè)備承臺混凝土標(biāo)號至C50、基坑回填中粗砂以加快地基密實固結(jié)等措施，盡快開展實體機(jī)安裝與試驗，如圖1 所示。工藝流程如圖2 所示。

圖1 實體機(jī)安裝圖

圖2 工藝流程圖

（1）污泥運(yùn)送及卸料

使用專用車輛運(yùn)送污泥至試驗現(xiàn)場并倒入卸料斗，如圖3 所示。污泥的含水率現(xiàn)場實測，污泥的重量采用運(yùn)泥車輛地磅稱量。

圖3 污泥進(jìn)料

（2）污泥稀釋及調(diào)理劑加藥操作

通過卸料斗底部的卸料螺旋輸送機(jī)輸送污泥至稀釋池，在稀釋池加回用水或自來水并攪拌稀釋，加入鐵鹽。鐵鹽在水解的過程中發(fā)生聚合反應(yīng)，進(jìn)而產(chǎn)生具有長線性結(jié)構(gòu)的多聚合物，在電中和作用下，最終形成具有高聚合度的氫氧化鐵凝膠[2]。采用儲藥罐標(biāo)高方式確定每次FeCl3的投加量。稀釋后污泥溢流至調(diào)理池，再投加石灰。姜惠民等[3]分別研究了石灰、粉煤灰，結(jié)果表明，單獨(dú)投加脫水效果最好的是石灰。采用秒表計時和磅秤稱量的方式實測螺旋輸送機(jī)的加藥速率，以時間確定每次CaO 的投加量。藥劑加入調(diào)理池后攪拌一定時間，觀察污泥情況，并記錄試驗數(shù)據(jù)。

（3）壓濾機(jī)進(jìn)泥及壓榨操作

將調(diào)理后污泥泵入壓濾機(jī)（如圖4 所示），觀察濾液出液情況以及進(jìn)料壓力上升值。當(dāng)壓力達(dá)到0.60 MPa 時（約45 min），啟動高壓進(jìn)料泵≤1.0 MPa，維持壓力直至出液呈滴狀狀態(tài)，即可停止進(jìn)料。當(dāng)進(jìn)料結(jié)束后，通過調(diào)理池液面下降值計算進(jìn)入壓濾機(jī)的污泥量，并記錄總進(jìn)料時間。

圖4 實體壓濾機(jī)

啟動壓榨水泵，壓榨濾餅，觀察濾液出液情況以及壓榨壓力上升值。當(dāng)壓榨壓力達(dá)到平衡時，關(guān)停壓榨泵，并記錄壓榨總時間和壓力值。

（4）濾餅及清潔操作

松開壓濾機(jī)濾板，觀察污泥成形情況。若污泥已經(jīng)形成濾餅，取各個不同位置的濾餅樣品，并測量濾餅厚度，測定濾餅含水率、比重。

如圖5 所示，脫水后的泥餅集中收集在壓濾機(jī)下部的儲泥斗中，通過螺旋輸送機(jī)輸送并使用運(yùn)輸車外運(yùn)處置。脫水后濾液進(jìn)入濾液池，用作稀釋水。

圖5 壓榨后泥餅圖

重復(fù)上述步驟，根據(jù)試驗情況不斷調(diào)整試驗參數(shù)（包括加藥量、進(jìn)料壓力、壓榨壓力、濾布型號等），直至達(dá)到最佳過濾脫水效果。

1.3 試驗結(jié)論

通過對污泥加藥調(diào)理- 隔膜壓榨過程的研究發(fā)現(xiàn)，壓榨壓力由1.5 MPa 降至1.2 MPa 對出泥含水率影響不大，可適當(dāng)降低壓力以降低能耗和設(shè)備損耗；CaO 和FeCl3的投加量對出泥含水率均影響非常顯著；濾液池濾液由于長時間重復(fù)使用，成分復(fù)雜，堿性較強(qiáng)，對調(diào)理有較大影響。當(dāng)FeCl3投加量為8%，CaO 投加量為20%，污泥含水率為92%時，經(jīng)過約60 min 的調(diào)理，隔膜壓榨（1.2 MPa）30 min 處理后污泥的含水率能夠穩(wěn)定下降至60%以下，污泥的脫水性能最佳。

實體機(jī)試驗表明，相同加藥調(diào)理的污泥隔膜壓榨過程中的脫水效果相當(dāng)，其主要區(qū)別表現(xiàn)在處理規(guī)模上的差異。興源隔膜壓榨機(jī)和景津隔膜壓榨機(jī)處理規(guī)模分別為1.1 t/h 和1.4 t/h，而卜力斯隔膜壓榨機(jī)處理規(guī)模為0.72 t/h。而興源、景津濾布面積約為800 m2，卜力斯濾布面積為400 m2，故壓榨效率分別為1.375 kg/（h·m2），1.75 kg/（h·m2），1.79 kg/（h·m2）。在污泥隔膜壓榨過程中產(chǎn)生的濾液含有較高的可生化碳源，其BOD5/COD 比值較高，可以適當(dāng)進(jìn)行預(yù)處理后返回污水處理生化系統(tǒng)進(jìn)一步處理凈化。

本次試驗為污泥調(diào)理壓榨提供了真實且可供參考的試驗數(shù)據(jù)，然而在實際運(yùn)營前仍需注意：污泥來源廣泛，性質(zhì)各異，調(diào)理參數(shù)可能有所改變，需進(jìn)一步研究；濾液稀釋污泥對出泥含水率有較明顯影響，最好采用較潔凈水源；試驗時間較短（僅兩個多月），對壓濾機(jī)設(shè)備的長期穩(wěn)定運(yùn)行難以考察。

2 壓濾機(jī)整機(jī)吊裝

前期試驗作為該項目實施的重要步驟與運(yùn)營保障，為污泥調(diào)理壓榨參數(shù)、指標(biāo)的確定以及設(shè)備選型、適應(yīng)性優(yōu)化等方面提供了理論數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。其后續(xù)施工或同期實施的土建、設(shè)備安裝、道路等，只有做到精心組織、科學(xué)布局與安排，施工中充分顯現(xiàn)出“比、學(xué)、趕、超”的拼搏精神，方能確保該應(yīng)急工程順利實施與按期完工。而在實際施工中，工期異常緊迫、梅雨季節(jié)影響、工作面有限以及各作業(yè)隊伍間配合不暢等，多種因素交織一起。總包單位統(tǒng)籌安排一再協(xié)調(diào)；分包單位充分利用有效作業(yè)時間與作業(yè)空間，時間上夜晚不停工、雨雪不停工，空間上平面分區(qū)、立體分塊、減小干擾，提高用工效率。在采取這一系列措施后，依然發(fā)現(xiàn)如果不優(yōu)化、調(diào)整施工方案與工藝，壓濾機(jī)安裝時間節(jié)點(diǎn)仍將比計劃滯后，主要因為剩余23 臺壓濾機(jī)（不包括前期試驗已就位的3 臺壓濾機(jī)）的吊裝工序占據(jù)進(jìn)度控制的關(guān)鍵線路，何時吊裝、如何吊裝以及后續(xù)工作的安排成為進(jìn)度控制的關(guān)鍵（如圖6 所示）。

圖6 壓濾機(jī)布置效果圖

2.1 方案分析

按照常規(guī)施工工藝是待廠房完工再進(jìn)行設(shè)備安裝、調(diào)試等工作，若按此方案實施則剩余23 臺壓濾機(jī)的設(shè)備安裝將至少延期2 個月，無法保證6 月初調(diào)試以及試運(yùn)行的節(jié)點(diǎn)要求。導(dǎo)致延期的因素還有牛腿柱（吊車梁基座）混凝土強(qiáng)度受齡期影響，該齡期在設(shè)備安裝的關(guān)鍵線路上；廠房內(nèi)吊機(jī)數(shù)量有限（2 臺），無法高效、高強(qiáng)度地展開設(shè)備吊裝工作；壓濾機(jī)房室內(nèi)室外滿堂腳手架，設(shè)備安裝障礙重重等。

基于上述原因，只有在土建施工進(jìn)展到封頂節(jié)點(diǎn)前，壓濾機(jī)設(shè)備承臺混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計要求，穿插實施23 臺設(shè)備整體吊裝與后續(xù)工作，按照設(shè)備安裝在軸線上有序推進(jìn)、結(jié)構(gòu)封頂有序跟進(jìn)、道路管線有序漸進(jìn)的施工方案。即：在壓濾機(jī)房封頂前，先開展整機(jī)吊裝再進(jìn)行結(jié)構(gòu)封頂、管線鋪設(shè)、道路施工等后續(xù)工作，這樣既避免土建與大件設(shè)備安裝之間的干擾，又有效減少設(shè)備安裝調(diào)試的工作量（包括設(shè)備細(xì)部拼裝、接線、液壓試壓等），節(jié)點(diǎn)工期基本不受影響，此為最優(yōu)方案。

2.2 設(shè)備吊裝

為避免土建、道路施工產(chǎn)生干擾與影響，此次壓濾機(jī)整機(jī)吊裝時間安排在晚上，并做好相關(guān)照明以及內(nèi)頁報審、現(xiàn)場準(zhǔn)備等工作。

（1）內(nèi)頁資料報審、交底

完成吊機(jī)操作工、指揮人員等特種作業(yè)人員的資格證書以及吊機(jī)的年檢證書等資料的報審；完成吊機(jī)、設(shè)備安裝以及輔助等施工人員的安全、技術(shù)交底與簽認(rèn)手續(xù)；吊裝專項方案的審批與交底；應(yīng)急預(yù)案的編制與審批；及時召開土建、設(shè)備、道路各單位協(xié)調(diào)溝通、配合專題會等。

（2）現(xiàn)場準(zhǔn)備

經(jīng)過對壓濾機(jī)墩柱及承臺混凝土試塊報告核實，混凝土齡期與強(qiáng)度（C30）均達(dá)到設(shè)計要求；壓濾機(jī)房墻體砌筑至10 m 高程以上，結(jié)構(gòu)尚未封頂；吊裝入口部位的腳手架已經(jīng)預(yù)留并進(jìn)行了加固處理；吊機(jī)安裝位置地基基礎(chǔ)提前夯實、加固，起吊回轉(zhuǎn)半徑及設(shè)備進(jìn)場順序等合理布局；現(xiàn)場吊機(jī)定位及移位路線、步驟已經(jīng)劃示；450 T 吊機(jī)進(jìn)場，在第一起吊點(diǎn)進(jìn)行配重、調(diào)試、試吊；23 臺壓濾機(jī)位置定位，預(yù)埋件、管線等提前安裝與標(biāo)示；晚上照明設(shè)備數(shù)量、安放位置以及指揮人員等已經(jīng)落實。

（3）設(shè)備吊裝

經(jīng)過對現(xiàn)場受控條件與內(nèi)頁資料再次核實無誤后，壓濾機(jī)吊裝工作于2012 年3 月21 日晚開始，歷時36 小時全部結(jié)束，為后續(xù)電氣設(shè)備安裝、調(diào)試等工作奠定了基礎(chǔ)。

3 設(shè)備調(diào)試及運(yùn)營管理

調(diào)試是指設(shè)備的試運(yùn)行（單機(jī)試運(yùn)行和負(fù)荷試運(yùn)行），目的是檢驗單臺設(shè)備的制造、安裝質(zhì)量、機(jī)械性能或系統(tǒng)綜合性能是否達(dá)到生產(chǎn)要求[4]。

3.1 調(diào)試前準(zhǔn)備工作

（1）結(jié)合現(xiàn)場實際情況配備調(diào)試人員，并對管理與操作人員進(jìn)行理論培訓(xùn)。

（2）根據(jù)設(shè)計圖紙，按工藝流程逐一檢查，發(fā)現(xiàn)問題及時整改。

（3）按設(shè)計圖紙、規(guī)范以及相關(guān)技術(shù)要求進(jìn)行電氣驗收。

（4）檢查管道、閥門安裝連接是否緊密，開啟關(guān)閉情況等。

（5）編制單機(jī)及聯(lián)動調(diào)試方案、檢查和測試計劃。

（6）其它準(zhǔn)備工作。

3.2 調(diào)試內(nèi)容、步驟、方法

3.2.1 單機(jī)調(diào)試

（1）電氣系統(tǒng)設(shè)備及自控儀表調(diào)試

按照設(shè)計文件及規(guī)范要求對電氣設(shè)備、元件接地電阻與接線等進(jìn)行全面檢查、測試，并做好記錄、分析。

根據(jù)不送電和送電兩種模式分別對儀表及設(shè)備進(jìn)行系統(tǒng)檢查，之后嚴(yán)格按規(guī)程、規(guī)范以及調(diào)試方案進(jìn)行控制系統(tǒng)和用戶系統(tǒng)調(diào)試，只有該兩項系統(tǒng)正常后，方可進(jìn)行下一步生產(chǎn)聯(lián)動調(diào)試。

在壓濾機(jī)退出運(yùn)行或進(jìn)行設(shè)備維修保養(yǎng)時，對現(xiàn)場手動操作箱控制以及中控室顯示進(jìn)行檢查與調(diào)試。電氣設(shè)備控制應(yīng)采用自動防止故障原理，即如果某一電氣控制系統(tǒng)的監(jiān)控電路發(fā)生了故障，或是一臺馬達(dá)出錯，整個系統(tǒng)應(yīng)進(jìn)入自動防止故障狀態(tài)，并由PLC 發(fā)出警示信號。

（2）污泥接收和輸送設(shè)備單機(jī)調(diào)試

連接水泵和電動機(jī)的接手螺栓，馬達(dá)點(diǎn)動，確認(rèn)轉(zhuǎn)向；手動盤車，檢查有無卡阻現(xiàn)象；開啟水泵的吸入口閥門，關(guān)閉水泵的出口閥門，打開水泵的排氣口，排除泵體內(nèi)和水泵吸入口管道內(nèi)的空氣，使泵殼內(nèi)充滿介質(zhì)；關(guān)閉水泵的排氣口，啟動水泵是否正常；水泵運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)后，緩慢打開水泵的出口閥門，使水泵投入正常運(yùn)行；檢查水泵的流量、出口壓力是否滿足工藝要求；檢查水泵有無異音；水泵運(yùn)轉(zhuǎn)2 h，檢查水泵的軸承箱是否有異常溫升。

（3）污泥稀釋和調(diào)理單機(jī)調(diào)試

a. 啟動前檢查

第一次啟動污泥卸料調(diào)理池和綜合調(diào)理池前，所有潤滑工作必須完成，確認(rèn)電力、水、氣的供應(yīng)到位，并經(jīng)工藝、設(shè)備工程師檢驗后才可開啟。

b. 試車步驟

攪拌機(jī)、耙臂電機(jī)、提升電機(jī)試車步驟：檢查電動機(jī)、設(shè)備性能→進(jìn)行電動機(jī)和設(shè)備連軸→馬達(dá)試車。在確認(rèn)電動機(jī)、設(shè)備性能等指標(biāo)符合設(shè)計與規(guī)范要求后，將電動機(jī)和設(shè)備間的連軸器斷開，手動轉(zhuǎn)動電動機(jī)無卡阻現(xiàn)象，測試電動機(jī)絕緣符合要求。最后，進(jìn)行設(shè)備與電動機(jī)連軸器連接，電動機(jī)驅(qū)動設(shè)備開始試車。

（4）藥劑儲存和投加單機(jī)調(diào)試

該項調(diào)試內(nèi)容主要是驗證藥劑投加的設(shè)備穩(wěn)定性能、投加量的控制性能以及投加信號傳遞性能等。

（5）板框壓濾系統(tǒng)單機(jī)調(diào)試

開機(jī)前，按設(shè)計、規(guī)范以及調(diào)試方案進(jìn)行安全檢查和性能測試，以保證壓濾機(jī)能正常運(yùn)行并完成后續(xù)的停機(jī)、檢修等工作。

手動操作時，系統(tǒng)應(yīng)首先打在手動檔。手動模式通常用于維護(hù)、檢修時停機(jī)，或在檢查電機(jī)或機(jī)泵的運(yùn)行和轉(zhuǎn)向時防止其開啟，手動模式并非壓濾機(jī)的正常運(yùn)行模式。

系統(tǒng)自動模式是壓濾機(jī)的正常運(yùn)行模式。在濾機(jī)的自動模式下，機(jī)泵和閥門都按PLC 控制邏輯自動控制。閥門自動動作，機(jī)泵按一定的程序自動開啟和閉合，進(jìn)料泵自動進(jìn)行流速轉(zhuǎn)換。

當(dāng)過濾、卸泥、沖洗各環(huán)節(jié)的開始按鈕按下時，壓濾機(jī)按過濾、卸泥、沖洗的順序依次動作，周而復(fù)始。這時系統(tǒng)應(yīng)為自動模式。若要停止運(yùn)行，在一個周期完成之后，將系統(tǒng)開關(guān)打到手動模式或關(guān)閉。

緊急停機(jī)或設(shè)備停車可中止設(shè)備運(yùn)行，在突發(fā)狀況時選擇緊急停機(jī)，及時請專業(yè)檢修人員或必要時請專家進(jìn)行分析，找出停機(jī)的原因，進(jìn)行修復(fù)。

3.2.2 聯(lián)動調(diào)試

聯(lián)動調(diào)試前必須先檢查水、電、泥、藥劑等各項外部條件是否具備，尤其是進(jìn)泥條件、濃縮后的污泥出路以及臭氣收集去除等。污水廠當(dāng)班工人全部到位，制定完備的應(yīng)急預(yù)案等。

自動控制按照以下程序進(jìn)行：

（1）開啟污水處理系統(tǒng)設(shè)備；

（2）在手動條件下按開機(jī)順序?qū)饪s系統(tǒng)設(shè)備打開，保持正常運(yùn)行；

（3）按規(guī)范要求運(yùn)行一段時間后，確認(rèn)整個系統(tǒng)正常運(yùn)行；

（4）調(diào)節(jié)進(jìn)料污泥指標(biāo)達(dá)到設(shè)計要求；

（5）將設(shè)備控制箱旋扭由手動轉(zhuǎn)到自動；

（6）自控系統(tǒng)將控制污泥調(diào)理和脫水系統(tǒng)設(shè)備，按設(shè)定的開、關(guān)機(jī)順序運(yùn)行污泥濃縮系統(tǒng)設(shè)備；

（7）按規(guī)范要求運(yùn)行相應(yīng)時間，檢查有無異常，同時，檢測濃縮污泥是否達(dá)標(biāo)，如全部達(dá)到要求，且無異常情況，證明自控系統(tǒng)調(diào)試成功；

（8）自控系統(tǒng)調(diào)試成功后，進(jìn)行試運(yùn)行。

3.3 試運(yùn)行體系建設(shè)

在土建及設(shè)備安裝基本完工后，及時成立試運(yùn)行指揮技術(shù)組與現(xiàn)場操作班組，其中指揮技術(shù)組人員包括各單位負(fù)責(zé)人與相關(guān)工藝（管線）、土建、設(shè)備、儀表自控等技術(shù)專業(yè)人員。負(fù)責(zé)設(shè)備調(diào)試、試運(yùn)行工作的技術(shù)總工應(yīng)具備15 年以上設(shè)備調(diào)試經(jīng)驗，現(xiàn)場調(diào)試操作人員應(yīng)接受過相關(guān)崗位培訓(xùn)，同時成立設(shè)備保障、配合小組，確保調(diào)試工作順利進(jìn)行。操作班組根據(jù)運(yùn)行需要確定人數(shù)與班制，本次初步采用三班二運(yùn)制，每班12 人。

4 結(jié) 語

前期試驗確定了FeCl3、CaO 的最佳投加量以及最佳脫水性能時的污泥含水率等，為工程建設(shè)及處理工藝提供了理論數(shù)據(jù)基礎(chǔ)和技術(shù)支持；整機(jī)吊裝解決了工期緊、現(xiàn)場干擾多、設(shè)備部件組裝受限等問題；調(diào)試工作確保了系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行與自動控制的可靠性。希望以上內(nèi)容能為今后污泥深度脫水工程提供借鑒與參考。