污泥脱水用离心机的絮凝剂耗用量研究

来源：发布时间：2014-07-07 12:24:50点击率：

1·试验部分
    1.1试验用污泥与絮凝剂
    试验污泥采用净水二厂的剩余污泥。净水二厂日常接纳的污水COD约为92 mg/L，BOD约为55mg/L，SS约为45 mg/L，经对比，净水二厂的剩余污泥颜色偏黑，有机质含量为35%～39%，比一般的褐黄色污泥的有机质含量(30%～36%)略高。
    试验用絮凝剂选用该厂日常生产用的絮凝剂，包括两种进口的(型号分别为7650、7652)和一种国产的。
    1.2卧螺沉降离心机
    净水二厂有两台污泥脱水用卧螺沉降离心机，其大处理量为45 m3/h，转速为3 250 r/min，主电机功率为55 kW，变频电机功率为15 kW。卧螺沉降离心机的内部结构见图1。工作时，剩余污泥与絮凝剂混合液从空心的螺旋输送器中央的进料管直通到机器转鼓圆锥体和圆柱体的交汇部分。物料在进入转鼓后，其中的液体分布在转鼓中形成内层水环，并平稳地加速到全转速。固相物在离心力的作用下被沉降在转鼓内壁。螺旋输送器连续地将固体从转鼓的圆柱体部分通过圆锥体部分输送到圆锥体小端，形成泥饼排出。固液分离发生在转鼓的整个圆柱部分，在转鼓的大端有4块可更换/可调节的堰板，澄清的上清液通过堰板在转鼓的大端溢出。

    1.3试验方案
    影响絮凝剂耗用量的因素有污泥特性、脱水设备类型及运行参数、絮凝剂调配浓度等［1～3］。针对上述影响因素，在2010年6月10日—8月初开展了如下试验:
    ①配制不同浓度(0．16%～0．2%)的进口7650型絮凝剂2 kg，测定不同絮凝剂浓度下的污泥处理量、出泥含水率、上清液含水率，以此来确定絮凝剂的配制浓度。
    ②在相同的絮凝剂配制浓度、污泥处理量、絮凝剂投配率下，测定不同的离心机转速下的出泥含水率、上清液含水率，以此来确定转速。
    ③换用国产絮凝剂，配制2 kg，测定其在不同浓度、不同转速下的污泥处理量、出泥含水率、上清液含水率。
    ④换用进口7652型絮凝剂，配制2 kg，测定其在不同浓度、不同转速下的污泥处理量、出泥含水率、上清液含水率。
    ⑤更换离心机出水堰板，配制2 kg絮凝剂，测定不同出水堰板下的污泥处理量、出泥含水率、上清液含水率。
    ⑥在选定絮凝剂和配制浓度、出水堰板后，改变污泥处理量，调整絮凝剂投加泵速率，测定2 kg絮凝剂的大污泥处理量。
    ⑦在设定絮凝剂和配制浓度、出水堰板和污泥处理量参数后，每日处理300 m3污泥，测定出泥含水率、上清液含水率、每吨干污泥的絮凝剂耗用量。
    2·调试结果
    2.1絮凝剂配制浓度
    絮凝剂配制浓度越高，越容易达到出水清、出泥干的效果;但是当絮凝剂配制浓度过高时，絮凝剂和水完全混合所需时间很长，且达不到节省絮凝剂用量的目的。而絮凝剂配制浓度较低时，即使加大投配率，也较难达到良好的出水和出泥效果。经多次调试，发现絮凝剂浓度在0．2%时处理效果较好。
    2.2离心机转速
    实际生产过程中，发现当离心机转速下降至1 800 r/min时离心机振动较大，不适合稳定处理污泥。当离心机转速固定时，为使出水、出泥效果好，通过调节处理前污泥浓度、污泥处理量、絮凝剂投配率、离心机差速等参数，得到不同转速下的出泥含水率，如图2所示。可以看出，当离心机转速为2 100～2 300 r/min时有较好的出泥效果。

    2.3絮凝剂型号
    在相同的条件下，不同型号絮凝剂的污泥处理量会有所不同。在离心机出水堰板半径为130 mm、转速为2 200 r/min、污泥处理量为25 m3/h的条件下，当保证上清液含水率为99．98%、出泥含水率为82%～83%时，国产型、进口7650和7652型絮凝剂的污泥处理量分别为50、41和62 m3/kg，单位干污泥的絮凝剂耗用量分别为(4．4～6．3)、3．8、2．85kg/t。可以看出，进口7652型絮凝剂的污泥处理能力强。
    2.4出水堰板的半径
    选用一定半径的出水堰板对絮凝剂耗用量和污泥处理量至关重要。使用进口7652型絮凝剂，设定离心机转速为2 200 r/min、污泥处理量为25 m3/h，在保证上清液含水率为99．98%、出泥含水率为82%～83%的条件下，当出水堰板半径分别为132、130、128 mm时，单位干污泥的絮凝剂耗用量分别为3．89、2．85、2．23 kg/t，絮凝剂的污泥处理量分别为43、62、88 m3/kg。可以看出，出水堰板半径越小，则单位干污泥的絮凝剂耗用量越少，絮凝剂的污泥处理量越多。
    2.5污泥处理量
    选用半径为128 mm的出水堰板，配制2 kg进口7652型絮凝剂，改变污泥处理量和絮凝剂投配率，因该厂污泥输送泵不能相互供料，受污泥输送泵、絮凝剂投加泵本身输送能力的限制，该厂大污泥输送流量约为35 m3/h;另外，受污泥脱水系统高程的影响，实际生产时絮凝剂投配率需高于30%才有絮凝剂泵入。在保证上清液含水率为99．98%、出泥含水率为82%～83%时，采用不同的污泥输送流量，对污泥的总处理量也不同，当污泥输送流量为25 m3/h、絮凝剂投配率为35%时，絮凝剂的污泥处理量为108 m3/kg，单位干污泥的絮凝剂耗用量为1．65 kg/t;而当污泥输送流量为35 m3/h、絮凝剂投配率为65%时，絮凝剂的污泥处理量为64 m3/kg，单位干污泥的絮凝剂耗用量为2．91 kg/t。2.6 生产参数下的处理效果根据以上试验结果，确定净水二厂污泥脱水系统的参数如下:进口7652型絮凝剂、絮凝剂投配率为35%～45%、离心机出水堰板半径为128mm、污泥处理量为25 m3/h，在离心机污泥处理量约为300 m3/d的条件下，测定单位干污泥的絮凝剂耗用量及出泥含水率。结果表明，在运行参数下，该厂单位干污泥的絮凝剂耗用量可降至2．23kg/t，与调试之前相比有大幅度下降;另外，通过调节离心机转速和差速可达到上清液含水率为99．98%、出泥含水率为82%～83%的处理效果。
    3·分析与讨论
    3.1出水堰板半径的影响
    该卧螺沉降离心机分离后的上清液通过转鼓大端的圆周分布的四个圆形出水孔流出，每个出水孔外装有出水堰板，以出水堰板凹边式圆弧半径作为出水堰板的半径(如图3所示)，该离心机配有半径为126～180 mm的出水堰板。

    出水堰板半径的大小控制了转鼓内部水层的厚度，进而影响出水、出泥效果。半径越小，即出水堰板遮挡出水口的面积越大，转鼓内的水层厚度就越大;半径越大，即出水堰板遮挡出水口的面积越小，转鼓内的水层厚度就越小。待处理污泥的特性不同，则所需要的出水堰板半径也不同。设备调试时可分别采用不同半径的出水堰板处理污泥，观察出水、出泥效果以获得适用半径。
    3.2离心机其他参数的影响
    转鼓和螺旋输送器是两个单独的动平衡单元，前者的转速高于后者的，两者的转速之差叫做差速。差速是离心脱水机的一个重要操作参数，差速大则排泥速度快，差速小则排泥速度慢，其大小也会影响离心脱水机出泥的干度和上清液的澄清度。离心脱水机的污泥处理量受污泥投加系统的控制，污泥投加系统的处理量才是离心脱水机的实际处理量，当然其大污泥投加量不得超过离心机的大处理量。
    3.3待处理污泥含水率的影响
    行业内常用每吨干污泥的絮凝剂耗用量对比各污水处理厂的污泥脱水成本。每吨干污泥的絮凝剂耗用量通过以下公式计算:每吨干污泥的絮凝剂耗用量=每吨待处理污泥的絮凝剂耗用量/(1－污泥含水率)，可知，污泥含水率对每吨干污泥的絮凝剂耗用量影响很大。例如，测得某污水厂4、5、6三个月的污泥含水率分别为≥99．6%、(99．4%～99．5%)、(99．1%～99．3%)，而其单位干污泥的絮凝剂耗用量分别为＞3、2、1．5 kg/t。
    3.4絮凝剂配制操作的影响
    操作人员在配制絮凝剂时的工作态度也十分重要。因净水二厂的絮凝剂配制系统是分为四格搅拌、贮存的，其浓度由出粉速率和出水流量来控制，在配制絮凝剂过程中出粉机与出水是同步运行的，待出粉完结后需马上停止出粉与出水，否则会出现絮凝剂浓度过稀且分布不均匀的情况，直接影响污泥处理效果。所以，在配制絮凝剂时，操作人员需要密切关注出粉情况。
    4·经济效益
    净水二厂在2010年下半年的实际生产中运用了上述试验得出的生产条件。2010年全年净水二厂的污泥处理情况见表1。

    由表1可知，2010年上半年净水二厂单位干污泥的絮凝剂耗用量平均为4．49 kg/t，下半年采用运行参数后，单位干污泥的絮凝剂耗用量平均值降为2．98 kg/t。净水二厂在2010年上半年共处理95 927 m3污泥，共耗用絮凝剂为2 301 kg，单位污泥的絮凝剂耗用量为0．024 kg/m3，按这一比例计算，下半年共处理68 901．56 m3污泥，则需耗用絮凝剂为1 652．74 kg;而采用运行参数后，该厂下半年实际的絮凝剂耗用量为992．45 kg，节省了660 kg絮凝剂，共节省絮凝剂成本为27 732元。
    5·结论
    从污泥脱水耗用絮凝剂量大的生产运营实际出发，通过调整离心机参数、絮凝剂型号及配制浓度、离心机出水堰板半径等，发现离心机的出水堰板半径对污泥脱水耗用絮凝剂量有十分重要的影响。通过试验确定净水二厂污泥脱水系统的参数如下:进口7652型絮凝剂、絮凝剂投配率为35%～45%、出水堰板半径为128 mm、污泥处理量为25m3/h，将此结果运用到实际生产中，在2010年下半年共减少絮凝剂耗用量为660 kg，节约絮凝剂成本为27 732元，经济效益可观。可见，从污水厂自身设备入手开展调试研究，并把试验成果应用到生产运营中，以运营效果来验证试验成果，对污水厂改善污泥脱水效果、节约运营成本具有现实指导意义。

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