摘  要：本文介紹了循環(huán)水污泥處理系統(tǒng)的概況，重點(diǎn)論述了臥螺離心機(jī)在污泥脫水處理中的運(yùn)行管理，簡(jiǎn)要分析了試運(yùn)行期間遇到的問(wèn)題及解決方法，并討論了臥螺離心機(jī)的重要作用。

關(guān)鍵詞：臥螺離心機(jī)；循環(huán)水；污泥處理

中國(guó)鋁業(yè)山東分公司是我國(guó)最早的鋁行業(yè)基地，隨著生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大和生產(chǎn)流程的不斷革新，各生產(chǎn)工序的給排水也隨之變化。近年來(lái)通過(guò)對(duì)生產(chǎn)排水漸進(jìn)式的優(yōu)化改造，目前已發(fā)展成以污水處理和蒸發(fā)循環(huán)水系統(tǒng)為主、不同水質(zhì)獨(dú)立循環(huán)處理為輔、污泥集中處理的科學(xué)模式。其中在污泥的機(jī)械脫水處理中，主要設(shè)備為臥螺離心機(jī)，在長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行管理中，積累了可指導(dǎo)性的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，優(yōu)化臥螺離心機(jī)的運(yùn)行對(duì)企業(yè)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展具有積極意義。

1  循環(huán)水污泥系統(tǒng)概況

中國(guó)鋁業(yè)山東分公司循環(huán)水系統(tǒng)主要承擔(dān)著氧化鋁廠(chǎng)（燒結(jié)法）、化學(xué)品氧化鋁公司等生產(chǎn)單位各工序排水的沉淀處理、冷卻降溫和循環(huán)供應(yīng)任務(wù)。

循環(huán)水污水處理系統(tǒng)主要包括水處理西站、水處理東站、大泵房（蒸發(fā)循環(huán)水）三個(gè)子系統(tǒng)，處理工藝為傳統(tǒng)污水處理方法。因各生產(chǎn)崗位排水復(fù)雜，回水水質(zhì)和水量時(shí)常變化，其中水處理西站日處理污水量為2.5~3萬(wàn)m3，水處理東站日處理污水量為2.5~3萬(wàn)m3，大泵房系統(tǒng)日處理蒸發(fā)循環(huán)水量為16~20萬(wàn)m3。

循環(huán)水污泥處理系統(tǒng)包括重力濃縮處理及機(jī)械脫水處理（臥螺離心機(jī)），因來(lái)泥為各污水處理各設(shè)施排泥，污水本身水質(zhì)變化較大，所以污泥性質(zhì)不穩(wěn)定。其中重力濃縮日處理量為2500~7200m3，離心機(jī)日處理量約為360~960m3。

2  離心機(jī)在試驗(yàn)和試運(yùn)行期間的運(yùn)行情況

2.1  臥螺離心機(jī)的技術(shù)參數(shù)及工作原理

公司采用的是上海市離心機(jī)械研究所生產(chǎn)的LW530×2270NY型臥式螺旋卸料沉降離心機(jī)，它主要由轉(zhuǎn)鼓、螺旋、液壓差速器、液壓站、主軸承、液固相收集器、電機(jī)傳動(dòng)裝置、變頻器等部件組成。該離心機(jī)具有輸出扭矩大，差速自動(dòng)反饋調(diào)節(jié)，推料功率自動(dòng)補(bǔ)償，不易發(fā)生堵料情況，分離效率高的特點(diǎn)。

主要技術(shù)參數(shù)為：

轉(zhuǎn)鼓直徑530mm；轉(zhuǎn)鼓有效工作長(zhǎng)度2270mm；最大分離因素2200g；錐角2×8°；轉(zhuǎn)鼓與螺旋差轉(zhuǎn)速2~16r/min；轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速0~2700r/min無(wú)級(jí)可調(diào)；懸浮液處理能力15~40m3/h；電機(jī)功率37kW；螺旋形式：?jiǎn)晤^、左旋、超前；轉(zhuǎn)鼓形式：圓柱-圓錐型；溢流板直徑：φ283、φ288.5、φ294、φ299.5四檔可調(diào)。

工作原理是通過(guò)轉(zhuǎn)鼓與螺旋的差轉(zhuǎn)速△n實(shí)現(xiàn)固液的高效分離。

2.2  試驗(yàn)期間運(yùn)行分析

2008年10月底，公司選用上海離心機(jī)械研究所的車(chē)載LW350型臥螺離心機(jī)對(duì)循環(huán)水污泥進(jìn)行了定性試驗(yàn)，LW350型離心機(jī)的主要參數(shù)為：螺旋差速2~20r/min、轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速3700r/min、電機(jī)功率15kW。絮凝劑選用濃度為1.5‰的陰離子型聚丙烯酰胺，試驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。

從運(yùn)行數(shù)據(jù)可以得出：

①  在污泥參數(shù)基本相同的情況，差速越大，泥餅在離心機(jī)中停留時(shí)間也越短，泥餅含固率越低，相應(yīng)的固體回收率也越低。

②  對(duì)比第2組和第3組數(shù)據(jù)，在離心機(jī)參數(shù)及污泥固體總量一定時(shí)，加絮凝劑調(diào)節(jié)后，濾液濁度明顯降低，固體回收率提高了20%，脫水性能得到改善。

③  因污泥粘度小、堿性大，絮凝劑的用量較多，按進(jìn)機(jī)污泥與加藥瞬時(shí)流量的對(duì)應(yīng)關(guān)系，假設(shè)進(jìn)機(jī)污泥性質(zhì)穩(wěn)定，連續(xù)運(yùn)行下日均消耗1.5‰的絮凝劑約0.128kg/m3(泥)，加藥成本為5.1元/m3(泥)（此絮凝劑按40元/kg計(jì)）。

2.3  試運(yùn)行期間運(yùn)行分析

2009年4月24日，新建臥螺離心機(jī)項(xiàng)目投入試運(yùn)行，試運(yùn)行工藝流程大致同圖2，離心機(jī)上清濾液不經(jīng)過(guò)溢流水箱和溢流水泵到16米沉降槽，直接經(jīng)過(guò)排水管排入下水道。

因前期試驗(yàn)時(shí)加絮凝劑成本太高，且公司循環(huán)水污泥為無(wú)機(jī)污泥，成分復(fù)雜多變，泥沙含量大，同時(shí)含有鋁、鐵、鈣、鈉、鉀等金屬離子，粘性小，堿度大，懸浮物含量高，所以項(xiàng)目沒(méi)有安裝加藥系統(tǒng)。

試運(yùn)行期間，進(jìn)機(jī)污泥參數(shù)變化不大，離心機(jī)各項(xiàng)參數(shù)基本保持為：污泥流量20m3/h、差速8r/min、轉(zhuǎn)速1800r/min、主機(jī)電流30A。試運(yùn)行數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。

根據(jù)以上數(shù)據(jù)可知：

①離心機(jī)參數(shù)一定時(shí)，泥餅含固率隨污泥濃度的升高而降低。

②在不加絮凝劑的情況下，泥餅含固率均大于50%，相應(yīng)的固體回收率約為60%左右，每天外送干泥約20噸。

③脫水處理后的濾液濁度太高，因離心機(jī)的分離范圍有限，大量的小顆粒在沒(méi)有絮凝劑的作用下不能有效地脫除，溢流到下水道后進(jìn)入污水處理系統(tǒng)，直接影響了循環(huán)水的水質(zhì)（循環(huán)水供水主要控制濁度）。

3  問(wèn)題分析及優(yōu)化方案的選擇

為了確保離心機(jī)系統(tǒng)的高效安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，現(xiàn)對(duì)試驗(yàn)及試運(yùn)行存在的問(wèn)題進(jìn)行分析，并提出合理的整改方案。

①  絮凝劑的取舍

因污泥本身濁度較高、固體顆粒比重小且屬于難分離物料，絮凝劑的投加量會(huì)很大，同時(shí)形成的絮團(tuán)強(qiáng)度不夠，在重力濃縮階段加入絮凝劑可以極大的減少進(jìn)離心機(jī)的污泥量，但是進(jìn)入攪拌槽后，在連續(xù)強(qiáng)力攪拌下，絮團(tuán)極易破碎，容易造成后續(xù)投加絮凝劑過(guò)量。投加絮凝劑成本太高，不利于經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

②  改變離心機(jī)濾液排放流程

針對(duì)前期試運(yùn)行時(shí)濾液中大量微小顆粒進(jìn)入了循環(huán)水系統(tǒng)，影響了循環(huán)水供水水質(zhì)，在實(shí)際中，可以改變?yōu)V液的去路，將排入下水道的溢流水改到16米沉降槽，進(jìn)行進(jìn)一步的重力濃縮處理，再回流到離心機(jī)繼續(xù)處理。流程改造方案為：將濾液收集到溢流水箱，通過(guò)溢流水泵排至16米沉降槽。

③  優(yōu)化重力濃縮處理流程

在機(jī)械脫水前，有兩級(jí)重力濃縮處理設(shè)施，水處理西站的排泥連續(xù)且泥量較多，經(jīng)過(guò)16米沉降槽一級(jí)濃縮處理后，進(jìn)入3#、4#濃縮槽進(jìn)行二級(jí)濃縮處理，且大泵房系統(tǒng)的排泥間斷性進(jìn)入3#、4#濃縮槽。

為最大限度地利用兩級(jí)重力濃縮處理設(shè)施，改變運(yùn)行方式為：在大泵房不排泥時(shí)，16米沉降槽底流排泥量為50m3/h；大泵房排泥時(shí)，大泵房排泥量限定為20m3/h、16米沉降槽底流排泥量為30m3/h。因?yàn)榇蟊梅刻幚碚舭l(fā)循環(huán)水，水源較少，水處理西站回水復(fù)雜，外來(lái)水源較多，沉淀池中污泥量較多，所以應(yīng)壓低大泵房的排泥，壓低總排泥量，延長(zhǎng)污泥在濃縮槽內(nèi)的停留時(shí)間（12~16小時(shí)）。這樣不僅可以保證濃縮槽的溢流水質(zhì)，確保污泥的有效濃縮時(shí)間，盡可能降低污泥中的空隙水，提高進(jìn)離心機(jī)的污泥含固率。同時(shí)可以減少進(jìn)機(jī)泥沙含量，降低濾液的含固率，進(jìn)而確保離心機(jī)的機(jī)動(dòng)平衡。

④  合理化離心機(jī)運(yùn)行參數(shù)

LW530×2270NY型離心機(jī)的徑長(zhǎng)比（L/D=4.3）確定了離心機(jī)的體積流量，對(duì)于可調(diào)的運(yùn)行參數(shù)，結(jié)合進(jìn)機(jī)污泥的狀況，保持進(jìn)泥量不變，適當(dāng)增加轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速，穩(wěn)步降低差速，以提高濾液澄清效率，增加泥餅含固率。

在參數(shù)的摸索調(diào)節(jié)中，轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速過(guò)大會(huì)造成離心機(jī)本體的磨損和增加動(dòng)力消耗，轉(zhuǎn)速過(guò)小，達(dá)不到處理效果，在前期運(yùn)行轉(zhuǎn)速1800r/min的情況下，適當(dāng)調(diào)節(jié)到2100~2500r/min范圍內(nèi)；同時(shí)結(jié)合污泥含固率的減少和物料的難分離特性，將差速由前期的8r/min降低到2.5~6r/min范圍內(nèi)，延長(zhǎng)固體顆粒在離心機(jī)內(nèi)的停留時(shí)間。調(diào)節(jié)后運(yùn)行數(shù)據(jù)見(jiàn)表3（選擇上午8時(shí)數(shù)據(jù)）。

4  階段性效果及下一步運(yùn)行要點(diǎn)

4.1  階段性效果

結(jié)合表3的運(yùn)行數(shù)據(jù)可以看出，前段時(shí)間的調(diào)試取得了階段性的效果，隨著進(jìn)機(jī)污泥含固率的降低，通過(guò)適當(dāng)增加轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速和減小差速，經(jīng)過(guò)離心脫水后的濾液液固比基本保持在80:1，泥餅含固率在48%左右，但相應(yīng)的固體回收率低于50%。

現(xiàn)選取5月底每天的輸送泵外排污泥量進(jìn)行分析，見(jiàn)下表4。

從以上數(shù)據(jù)知，現(xiàn)階段日均外排泥量為103/8=12.9m3，循環(huán)水系統(tǒng)日均可減少43.98/8=5.5t干泥，從根本上可確保循環(huán)水的供水水質(zhì)。

4.2  下一步離心機(jī)的運(yùn)行要點(diǎn)

為科學(xué)合理的確保離心機(jī)的高效經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，在前一階段的基礎(chǔ)上，下一步應(yīng)重點(diǎn)做好以下幾點(diǎn)：

①  以設(shè)備安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行為出發(fā)點(diǎn)，在保證泥餅含固率的基礎(chǔ)上，調(diào)高溢流板的直徑，適度降低差速，合理控制轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速，盡量減少濾液含固率，提高固體回收率，通過(guò)有計(jì)劃的實(shí)驗(yàn)尋找離心機(jī)的最佳經(jīng)濟(jì)運(yùn)行點(diǎn)，并設(shè)計(jì)出不同條件下的差速變化曲線(xiàn)，指導(dǎo)離心機(jī)的運(yùn)行。

②  繼續(xù)摸索重力濃縮處理系統(tǒng)的運(yùn)行，結(jié)合進(jìn)機(jī)污泥含固率持續(xù)低值的現(xiàn)狀，間斷運(yùn)行排泥，即縮短排泥時(shí)間，增加排泥頻次，延長(zhǎng)污泥的濃縮時(shí)間，減少進(jìn)離心機(jī)污泥的泥沙含量，保證進(jìn)離心機(jī)的污泥具有較高濃度, 確保離心機(jī)充分發(fā)揮脫水性能。

③  加強(qiáng)離心機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)行維護(hù)，形成一套嚴(yán)格有效的管理制度，對(duì)關(guān)鍵設(shè)備或關(guān)鍵部件進(jìn)行定期維護(hù)，確保系統(tǒng)的良好運(yùn)行狀態(tài)。

5、結(jié)論

結(jié)合試驗(yàn)及試運(yùn)行期間的實(shí)際數(shù)據(jù)，通過(guò)對(duì)離心機(jī)關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行階段性調(diào)試，使脫水處理的效果不斷改善，外排干泥量趨于穩(wěn)定，反映了臥螺離心機(jī)在鋁冶金循環(huán)水污泥處理中的重要作用。在確保污泥處理成效的同時(shí)，保證了循環(huán)水的供水水質(zhì)，對(duì)公司的安全高效生產(chǎn)和落實(shí)節(jié)能減排具有重要意義。

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作者簡(jiǎn)介：于勝輝（1983-），男，山東省茌平縣，大學(xué)本科，現(xiàn)主要從事給排水調(diào)度運(yùn)行管理工作。
 

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