為了保證最終的處理效果，離心脫水機的選型應以實(shí)物試驗為基礎，工程在改造之前已進(jìn)行離心脫水機車(chē)載機現場(chǎng)試驗，試驗表明離心脫水機對第九水廠(chǎng)脫水污泥具有較強的適應性，能夠達到預定的脫水效果。改造后污泥從濃縮池到泥餅外運經(jīng)采用的工藝流程見(jiàn)圖2。
3.1 離心脫水機
改造工程選用的脫水機為臥式、螺旋卸料沉降式離心機。
離心脫水機工作時(shí)，污泥從轉鼓的一端通過(guò)布料器進(jìn)入轉鼓內，與轉鼓一起高速旋轉并產(chǎn)生較高的離心力，在此離心力的加速作用下，污泥的固液相按質(zhì)量沉降分離。其中密度較大的固體顆粒沉降在泥水環(huán)的外圈，即沿轉鼓的內壁形成泥環(huán)層，沉降污泥通過(guò)卸料螺旋與轉鼓的差速被卸料螺旋緩慢推至轉鼓錐端進(jìn)一步脫水，脫水后的泥餅經(jīng)過(guò)轉鼓的環(huán)向排泥口排出。而密度較小的液體，則在泥環(huán)內側形成濾液層，并通過(guò)轉鼓內的溢流口排出轉鼓。
離心脫水機的轉子由中心筒及布料器和卸料螺旋葉片組成。卸料螺旋葉片分為整體式和中空式兩種，整體式螺旋葉片結構簡(jiǎn)單，動(dòng)平衡易掌握。中空式螺旋葉片能使濾液排出順暢，減少了對固體層的擾動(dòng)，但葉片結構相對復雜。
離心脫水機最大特點(diǎn)是設備體積小、操作管理簡(jiǎn)單、占地面積少，由于污泥脫水過(guò)程是在全封閉的情況下進(jìn)行，大大降低了操作環(huán)境的污染，改善了操作人員的工作環(huán)境。
其主要特點(diǎn)及要求如下：
(1)進(jìn)料、分離、排出濾液和泥餅的工作過(guò)程連續不間斷。
(2)離心脫水機的主機及其框架的設計能夠承受設備靜載荷以及運轉時(shí)產(chǎn)生的動(dòng)載荷，有足夠的安全系數，設備安全可靠，在運行時(shí)無(wú)撓曲、變形及振動(dòng)等現象，大修周期不小于3年。
(3)離心脫水機具有轉筒與螺旋推料器轉速差可以自動(dòng)無(wú)級調節的性能，在進(jìn)料污泥參數發(fā)生變化時(shí)，能夠自動(dòng)調節轉速差，使分離效果仍符合技術(shù)要求。
(4)采用變頻調節差速裝置控制螺旋差速，差速調節精度≤0.1 r/min。
(5)脫水機提供足夠的離心力，使泥餅中干物質(zhì)含量較大。其轉筒的最大分離因數不小于2 100，在高速運行時(shí)自動(dòng)保持動(dòng)平衡。
(6)脫水機的轉筒結構設計符合污泥脫水要求，其轉筒長(cháng)徑比不小于4;轉筒軸整體加工成型。
(7)螺旋推料器的結構設計方便維修拆卸。
(8)轉鼓采用離心澆鑄工藝制造，使轉鼓密度均勻，剛性好，動(dòng)平衡性好。
(9)轉筒的內壁開(kāi)縱向溝槽，防止固相泥層在轉筒內壁滑動(dòng)引起的轉鼓內壁磨損，同時(shí)避免泥層隨卸料螺旋旋轉而不排出。
由于污泥中含沙量高，對設備的磨損較大，所選設備應耐磨損和耐腐蝕，因此所選離心脫水機轉子材質(zhì)為316L，葉片表面采用碳化鎢貼片保護。轉轂材質(zhì)為雙相不銹鋼，機架為碳鋼防腐處理。
隔音罩為玻璃鋼表面烤漆;進(jìn)料口、出料口采用可更換耐磨襯套，其材料為碳化鎢。
所選用的離心脫水機出泥口配套不銹鋼電動(dòng)插板閥，以保證在設備沖洗和啟動(dòng)時(shí)，不會(huì )發(fā)生液體滲漏現象。插板閥與脫水機實(shí)現聯(lián)動(dòng)，排泥時(shí)自動(dòng)打開(kāi)，沖洗時(shí)自動(dòng)關(guān)閉。
3.2 污泥破碎切割機
為防止污泥中可能出現的大塊雜質(zhì)損壞高速旋轉的離心機，在系統中設置污泥破碎切割機。
污泥破碎切割機在輸送介質(zhì)的過(guò)程中能切碎較大顆粒的固體物質(zhì)和纖維，運行平穩。其底部帶分離器，并有大的清洗窗，便于腔體內殘留物的清理和排空異物。
污泥破碎切割機為管道式結構，由殼體、軸承托架、驅動(dòng)軸、刀體、刀刃、刀盤(pán)、軸封及驅動(dòng)裝置組成，雙法蘭聯(lián)接，機械密封。其處理能力與污泥進(jìn)料泵和脫水機相匹配，并與脫水機聯(lián)動(dòng)，現場(chǎng)設手動(dòng)控制開(kāi)關(guān)。
3.3 污泥進(jìn)料泵
為使污泥保持最佳性質(zhì)，改造工程選用凸輪轉子泵作為離心泵的進(jìn)料泵。凸輪轉子泵的優(yōu)點(diǎn)是沒(méi)有湍流、攪動(dòng)、脈動(dòng)和剪切現象，特別適用于泵送濃縮污泥。
凸輪轉子泵是一種容積泵，工作原理與羅茨鼓風(fēng)機相似，兩個(gè)轉子葉輪平行設置，在兩個(gè)轉子葉輪之間和轉子與泵殼之間形成腔體，當轉子配合旋轉時(shí)，便將污泥吸入、排出，實(shí)現輸送污泥的目的。以3葉轉子泵為例，轉子葉輪每旋轉一周，完成3次吸泥和排泥過(guò)程。
凸輪轉子泵可以反向輸送介質(zhì)，干運轉時(shí)，溫度不會(huì )很快上升且不會(huì )太高，可以短時(shí)承受干運轉而泵不會(huì )被損壞。介質(zhì)在凸輪轉子泵中被傳送的距離比較短，因此顆粒通過(guò)能力大，結構尺寸小，效率高，占地小，所需維修空間小，檢修時(shí)不需要額外的場(chǎng)地，耐磨蝕性能好，檢修維護費用較低。對于較大的轉子葉輪，應采用轉子尖部可拆卸的結構，當磨損嚴重時(shí)，只需更換被磨損的轉子尖即可，減少了維修費用。當轉子葉輪較小時(shí)，可選用更換整個(gè)轉子的結構形式。
第九水廠(chǎng)污泥含砂量較高，對設備的磨損比較嚴重，因此對于輸送污泥的凸輪泵要控制轉速，通過(guò)降低轉速來(lái)減少磨損，凸輪轉子泵的轉速不宜超過(guò)150 r/min。凸輪轉子泵殼體材質(zhì)為硬質(zhì)耐磨鑄鐵噴涂耐磨涂層，轉子材質(zhì)耐磨鑄鋼，外表面丁腈橡膠包覆。
3.4 螺旋輸送機
泥餅輸送系統由2臺無(wú)軸螺旋輸送機組成。泥餅經(jīng)過(guò)2臺無(wú)軸螺旋輸送機被送到室外的運泥卡車(chē)中。
無(wú)軸螺旋輸送機由驅動(dòng)裝置、U形槽、無(wú)軸螺旋和支架等組成。螺旋輸送機工作時(shí)，落入U形槽中的泥餅通過(guò)旋轉的無(wú)軸螺旋被推至輸送機一端的出料口排出。無(wú)軸螺旋輸送機的單機輸送長(cháng)度，在水平安裝時(shí)可達30 m，傾斜安裝時(shí)可達28 m。
柔性無(wú)軸螺旋是無(wú)軸螺旋輸送機的關(guān)鍵部件，是一個(gè)連續整體部件。螺旋葉片放置在U形槽中，一端支撐與驅動(dòng)軸聯(lián)接，另一端為自由端。螺旋葉片在使用一段時(shí)間后會(huì )被拉長(cháng)變形，此時(shí)可以將螺旋葉片切去一段后繼續使用。螺旋葉片的設計保證了物料流通順利，無(wú)堵塞;螺旋槽內設置便于更換的耐磨襯體。
水平安裝的輸送機與離心脫水機的出泥口相對接，輸送距離為14 m，安裝角度為1°，便于積水排出;泥餅再由傾斜安裝的輸送機送到室外的運泥卡車(chē)，輸送距離為11 m，安裝角度為15°。
所選無(wú)軸螺旋輸送機需要耐磨損、耐腐蝕，要求其螺旋葉片材質(zhì)為特殊鋼或不銹鋼，耐磨條或襯體為耐磨防腐材料，軸頭、螺旋槽和機罩均為不銹鋼。
3.5 絮凝劑制備及投加系統
污泥脫水前需要投加絮凝劑形成絮體，便于脫水，第九水廠(chǎng)選用的藥劑為粉狀聚丙烯酰胺。
絮凝劑制備投加系統可分為3部分：絮凝劑制備裝置、加藥裝置和在線(xiàn)稀釋系統。絮凝劑制備裝置由干粉投加系統(或藥液投加系統)、溶解水系統、攪拌儲存系統和控制系統組成;加藥裝置由加藥泵、流量計和閥門(mén)組成;在線(xiàn)稀釋系統由水射器、轉子流量計、靜態(tài)混合器和閥門(mén)等組成。
絮凝劑制備裝置用于高分子絮凝劑粉劑的投入調配，將粉狀絮凝劑調配至0.2%～0.5%的溶液。工作時(shí)，粉劑經(jīng)真空吸料器吸送到料倉中備用;配藥時(shí)，粉劑通過(guò)標定的螺旋進(jìn)料器精確計量投加量，與溶解水一起加入配藥罐中;配藥罐內安裝攪拌器，適當的轉速既保證溶液的熟化，又不破壞絮體。藥劑的熟化時(shí)間控制在60 min左右，不得短于45 min，熟化好的藥劑儲于儲藥罐中備用。裝置材質(zhì)應為不銹鋼。
因螺桿泵具有泵送平穩、剪切力小等特性，所以系統中采用螺桿泵作為藥劑投加泵，并配套干運行保護器和過(guò)載保護裝置。藥液的投加含量為0.1%～0.2%，而經(jīng)絮凝劑制備裝置配置的藥液含量為0.2%～0.5%，所以需要經(jīng)過(guò)稀釋將濃度降低才能投加。投加絮凝劑時(shí)，螺桿泵從儲藥罐中抽取藥液，經(jīng)稀釋系統稀釋后，定量與污泥混合。
絮凝制備裝置的處理能力要根據脫水機的加藥量、藥液投加濃度和藥液熟化時(shí)間來(lái)核算確定，在選型時(shí)要注意核算藥劑停留時(shí)間，以免出現以縮短停留時(shí)間來(lái)提高處理能力的情況。
由于聚丙烯酰胺為粉劑，要求真空吸料裝置與進(jìn)料口配合緊密，設備在操作過(guò)程中應清潔，無(wú)粉塵泄漏;進(jìn)料斗材質(zhì)選用不銹鋼。
4 設備安裝與調試中出現的問(wèn)題及注意事項
(1)原設計加藥螺桿泵進(jìn)藥口垂直放置，藥劑從上至下流入泵中，管路在高處易存留空氣，使加藥泵運行時(shí)空氣進(jìn)入泵內造成螺桿泵干運轉，螺桿泵干運轉時(shí)溫度升高很容易使橡膠定子損壞。將進(jìn)口由垂直方向改為與出口同高度的側向進(jìn)水，防止管道窩氣，避免產(chǎn)生干運轉。螺桿泵使用時(shí)最好能保證連續進(jìn)藥，安裝位置應低于物料儲液池液位以下。
(2)設備調試初期，離心脫水機出泥較稀，分析其原因為：離心脫水機的出水堰板太高，使轉鼓中的水位升高，濾液得不到及時(shí)排出造成泥餅含水率高，不能形成泥餅?，F場(chǎng)通過(guò)調節堰板，降低了高度，使得濾液能夠及時(shí)排出，得到了符合要求的泥餅。一般來(lái)說(shuō)，堰板的高度由污泥的性質(zhì)決定，堰板過(guò)高不利于泥餅的形成，堰板過(guò)低會(huì )造成濾液回收率降低。
(3)在輸泥管路上增設壓力表，以便觀(guān)察管道壓力。由于輸送介質(zhì)為排泥水，為防止介質(zhì)進(jìn)入損壞壓力表，因此選擇隔膜式壓力表。
5 結語(yǔ)
北京市第九水廠(chǎng)污泥脫水機房改造工程于2009年10月完成設備采購，2010年9月投產(chǎn)運行，離心脫水機的處理能力為8 tDS/(d·臺)，泥餅含水率小于80%，固體回收率大于95%，運行結果達到了設計要求;污泥處理系統設備運行至今，情況良好，對降低能源消耗、減少污染物排放、建設資源節約型環(huán)境友好型社會(huì )起到了積極的作用。
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