１ 引言
在市政污水處理中， 為避免污水產(chǎn)生污泥造成二次污染， 污泥處理與處置成為了非常重要的一環(huán)［１］。隨著市政污水處理工藝的不斷改進(jìn)， 越來越多的城市污水處理廠為了節(jié)省占地面積而省去污泥濃縮池， 將城市污水經(jīng)曝氣處理后的低濃度沉淀污泥直接用螺桿泵輸入臥螺離心機(jī)進(jìn)行濃縮脫水。根據(jù)用戶需要， 針對低濃度市政污泥的特點(diǎn)， 重慶江北機(jī)械有限責(zé)任公司在消化吸收國外先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上， 成功開發(fā)了大長徑比的壓榨型臥螺離心機(jī) ＬＷＹ４３０×１８０６－ Ｎ。并于 ２００４年 ９ 月以 ＬＷＹ４３０×１８０６－ Ｎ 臥螺離心機(jī)為主體的污泥濃縮脫水一體化成套設(shè)備在 ２００ ０００ ｍ３／ｄ 城市污水處理廠中投入使用， 取得了良好的效果。
２、污泥的形成及特性
城市污水經(jīng)沉砂池去除密度較大的無機(jī)顆粒后進(jìn)入曝氣池， 在曝氣池里污水中的有機(jī)物在微生物的代謝作用下降解， 經(jīng)過充分曝氣后讓污水靜置， 含有大量菌膠團(tuán)和纖毛類原生動物的絮凝體就得以沉淀形成污泥［２］。
這種污泥具有有機(jī)物含量高， 污泥顆粒細(xì)小， 相對密度小， 持水性能強(qiáng)， 污泥含固率低（ 經(jīng)實(shí)測其污泥含固率在 ０．４２６％～０．８５４％之間）等特點(diǎn)。
3、ＬＷＹ４３０×１８０６－ Ｎ臥螺離心機(jī)特性
3.1 技術(shù)特點(diǎn)
１） 整機(jī)采用一體化結(jié)構(gòu)設(shè)計， 其傳動部分與主機(jī)實(shí)行縱向布置。體積小， 占地面積小， 操作維護(hù)方便。
２） 該機(jī)為逆流式臥螺離心機(jī)， 進(jìn)泥的固相粒子沉降后無需流經(jīng)整個機(jī)體， 就可于進(jìn)泥口附近直接被螺旋輸送器刮走。在轉(zhuǎn)鼓沉降區(qū)， 螺旋輸送器的螺旋葉片采用帶狀形式， 最大地減小了螺旋對分離液的擾動作用。提高了分離效果。
３） 螺旋輸送器上設(shè)置壓榨盤， 圓錐部分設(shè)置壓榨錐， 實(shí)現(xiàn)了離心脫水和機(jī)械擠壓脫水的有機(jī)結(jié)合， 大大地降低了脫水后污泥的含水率。經(jīng) ＬＷＹ４３０×１８０６－ Ｎ臥螺離心機(jī)脫水后的污泥， 其含水率比普通型臥螺離心機(jī)低 ３％～５％。
４） 避免物料在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)滑動磨損轉(zhuǎn)鼓， 且便于物料輸出， 在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁加工溝槽； 防止螺旋體和葉片的磨損， 在螺旋葉片刮泥部位加裝硬質(zhì)合金塊； 在螺旋進(jìn)料口和轉(zhuǎn)鼓出渣口加裝可更換硬質(zhì)合金套， 以增強(qiáng)耐磨性。整機(jī)耐磨性好， 使用壽命長。
５） 出渣口設(shè)置余液切換裝置， 可有效保證停車時轉(zhuǎn)鼓內(nèi)的余液回流到出液管而不會流入無軸螺旋輸送機(jī)浸濕泥餅。
６） 采用雙電機(jī)雙變頻器驅(qū)動， 可實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速和差轉(zhuǎn)速無級可調(diào)。在控制中采用了國外先進(jìn)的專有節(jié)能技術(shù)－ － 輔助電機(jī)能量回收系統(tǒng)（ 能量返饋裝置）， 在運(yùn)行時， 可節(jié)約電能 ２０％～２５％。 ７） 具有優(yōu)良的密封性能， 以確保污泥、水、臭味不會從機(jī)內(nèi)溢出， 操作環(huán)境衛(wèi)生條件好。
3.2 主要技術(shù)參數(shù)
轉(zhuǎn)鼓直徑： ４３０ ｍｍ
轉(zhuǎn)鼓額定工作轉(zhuǎn)速： ３ ０００ ｒ／ｍｉｎ （變頻無級調(diào)速）
長徑比： ４．２ 轉(zhuǎn)鼓最大轉(zhuǎn)速： ３ ２５０ ｒ／ｍｉｎ （變頻無級調(diào)速）
差轉(zhuǎn)速： ２～１５ ｒ／ｍｉｎ （變頻無級調(diào)速）
最大分離因數(shù)： ２ ５４３
差速器額定扭矩： ３ ８００ Ｎｍ
主電機(jī)功率： ３０ ｋＷ
4、污泥濃縮脫水成套設(shè)備工藝流程
4.1 成套設(shè)備組成
污泥濃縮脫水成套設(shè)備主要包括： 臥螺離心機(jī)、污泥切割機(jī)、污泥進(jìn)料泵、絮凝劑自動投配系統(tǒng)、電磁流量計、無軸螺旋輸送機(jī)、電控系統(tǒng)。
4.2 工藝流程
待處理污泥經(jīng)污泥切割機(jī)由污泥進(jìn)料泵輸入臥螺離心機(jī)， 絮凝劑在臥螺離心機(jī)進(jìn)料口前加入污泥管道中， 污泥量和絮凝劑用量分別由電磁流量計計量。經(jīng)臥螺離心機(jī)脫水后的泥餅由無軸螺旋輸送機(jī)輸送至泥斗或車上， 而分離液則排回原污水處理系統(tǒng)進(jìn)濃縮脫水成套設(shè)備工藝流程原理圖見圖 １。
圖 １ 工藝流程原理圖
１．絮凝劑自動投配系統(tǒng)；２．加藥泵；３．電磁流管計．４．臥螺離心機(jī)；５．無軸螺旋輸送機(jī)；６．污泥池；７．污泥切割機(jī)；８．污泥進(jìn)料泵；９．電磁流管計；１０．電控系統(tǒng)
5. 結(jié)果與討論
有關(guān) ＬＷＹ４３０×１８０６－ Ｎ 臥螺離心機(jī)用于低濃度市政污泥脫水的實(shí)測。
5.1 絮凝劑的選用
絮凝分為兩個過程［３］， 一是高分子電解質(zhì)與粒子表面的電荷中和， 二是高分子電解質(zhì)的長鏈與粒子架橋形成絮團(tuán)。絮凝的主要目的是通過加入高分子絮凝劑使污泥中細(xì)小的懸浮顆粒和膠體微粒聚結(jié)成較粗大的粒子或絮團(tuán)。根據(jù) Ｓｔｏｋｅｓ 方程， 沉降速度與粒子直徑的平方成正比， 隨著粒子的增大， 沉降速度大為增加。從而可以大大縮短污泥在臥螺離心機(jī)內(nèi)的停留時間， 這為污泥脫水的連續(xù)處理提供了有力保障。
在污泥脫水中選用合適的絮凝劑非常重要， 絮凝劑選擇要以質(zhì)優(yōu)價廉、效率高、用量少為準(zhǔn)則。一般來說， 有機(jī)污泥適宜添加陽離子型絮凝劑， 而無機(jī)污泥應(yīng)加入陰離子型絮凝劑 。市政污泥主要以有機(jī)污泥為主， 并帶有一定量的負(fù)電荷， 因此選用陽離子型絮凝劑。理論上， 絮凝劑的分子量越大， 絮凝效率越高， 但絮凝劑分子量太高， 難以溶解， 而且價格也昂貴。根據(jù)實(shí)際應(yīng)用， 絮凝劑分子量一般選用 ８００ 萬左右即可。最佳的絮凝劑用量是絮凝劑全部被吸附在固相粒子表面上， 且絮團(tuán)的沉降速度達(dá)到最大值［３］。但要找出最佳的絮凝劑用量非常困難， 結(jié)合實(shí)際應(yīng)用及借鑒以往研究成果［５］， 對于城市污泥， 絮凝劑用量一般為 ０．３％～０．５％（絕干絮凝劑與絕干污泥之比）。
5.2 臥螺離心機(jī)操作參數(shù)的確定
5.2.1 轉(zhuǎn)速
分離因數(shù)對被分離物料至關(guān)重要。因此在轉(zhuǎn)鼓直徑確定的情況下， 轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速直接影響分離效果。轉(zhuǎn)速過小達(dá)不到分離要求， 但轉(zhuǎn)速過大又影響機(jī)器壽命。經(jīng)臥螺離心機(jī)的實(shí)際使用證明， 用于市政污泥脫水的臥螺離心機(jī)最佳分離因數(shù)以２０００～２２ ００ 為宜。本次實(shí)際應(yīng)用中的ＬＷＹ４３０×１８０６－Ｎ臥螺離心機(jī)的工作轉(zhuǎn)速為 ３ ０００ ｒ／ｍｉｎ，其分離因數(shù)為 ２１６７。
5.2.2 差轉(zhuǎn)速
差轉(zhuǎn)速的大小主要取決于所需排渣量的大小。差轉(zhuǎn)速過大或過小都會影響分離效果， 由于此次處理的是低濃度市政污泥， 總固體含量較少， 所需差轉(zhuǎn)速相對較低， 在滿足用戶分離要求的前提下， 選為 ４～６ ｒ／ｍｉｎ。
5.3 差轉(zhuǎn)速對泥餅含固率的影響
在臥螺離心機(jī)轉(zhuǎn)速一定的前提下， 通過改變差轉(zhuǎn)速來分析其對泥餅含固率的影響。因為差轉(zhuǎn)速與排渣量的大小有直接關(guān)系， 故從所取料樣中選取進(jìn)機(jī)污泥固體總量比較接近的一組數(shù)據(jù)來討論比較符合實(shí)際。其結(jié)果見圖 ２。
從圖 ２ 可以看出， 隨著差轉(zhuǎn)速從 ６ ｒ／ｍｉｎ 降低到 ３ｒ／ｍｉｎ， 泥餅含固率有所提高。但是當(dāng)差轉(zhuǎn)速從 ４ ｒ／ｍｉｎ降低到 ３ ｒ／ｍｉｎ 時， 泥餅含固率的增長趨勢有所減緩。所以， 當(dāng)差轉(zhuǎn)速降低到一定時， 通過進(jìn)一步降低差轉(zhuǎn)速來增加泥餅含固率沒有實(shí)質(zhì)意義。
5.4 污泥濃度對泥餅含固率的影響
在臥螺離心機(jī)操作參數(shù)不變的情況下， 污泥濃度對泥餅含固率的影響見圖 ３、圖 ４。圖 ３、圖 ４ 分別是差轉(zhuǎn)速為 ６ ｒ／ｍｉｎ、５ ｒ／ｍｉｎ 時的情況， 從圖 ３ 和圖 ４ 均可看出， 隨著污泥濃度的降低，泥餅含固率也隨之降低。當(dāng)污泥濃度降低至 ０．４２６％時， 其泥餅含固率為 ２０．５％， 從這個趨勢來看， 如果污泥濃度降低至 ０．４％以下， 其泥餅含固率很可能就會小于 ２０％。
5.5 絮凝劑用量對固相回收率的影響
在臥螺離心機(jī)操作參數(shù)及污泥固體總含量基本不變時， 通過加入不同量的絮凝劑來考察固相回收率的情況。其結(jié)果見圖 ５。
從圖５可以看出， 隨著絮凝劑??絮凝劑用量達(dá)到一定量后， 其固相回收率反而下降。從這個趨勢線可以看出， 絮凝劑用量并不是越多越好， 它有一個最佳值。由于絮凝劑費(fèi)用占整個運(yùn)行費(fèi)用的主要部分， 所以， 在滿足分離要求的前提下， 絮凝劑用量應(yīng)盡量減少。
6. 結(jié)論
通過以 ＬＷＹ４３０×１８０６－ Ｎ 型臥螺離心機(jī)為主體的污泥濃縮脫水一體化成套設(shè)備在 ２００ ０００ｍ３／ｄ 城市污水處理廠的使用可以得出以下結(jié)論：
對于市政污泥脫水， 分子量在 ８００ 萬以上的陽離子型絮凝劑是一種比較理想的絮凝劑。
１） 在臥螺離心機(jī)操作參數(shù)及進(jìn)機(jī)污泥固體總量一定時， 泥餅含固率隨差轉(zhuǎn)速的降低而增大。
２） 在臥螺離心機(jī)操作參數(shù)一定時， 泥餅含固率隨污泥濃度的降低而降低。
３） ＬＷＹ４３０×１８０６－ Ｎ 臥螺離心機(jī)的處理量為２０．６～２７ ｍ３／ｈ； 平均絮凝劑用量為 ４．３８ ｋｇ／ｔ．ＤＳ， 最低為３．３５ ｋｇ／ｔ．ＤＳ； 平均泥餅含固率為 ２３．２８％； 平均固相回收率為 ９９．４１％。
４） 經(jīng)過一年多的使用， 設(shè)備性能穩(wěn)定、運(yùn)行良好。 成為了低濃度污泥脫水的理想設(shè)備。
