離心脫水機被忽視的擠壓作用在污泥脫水中的利用
技術(shù)支持
1 前言
目前國內(nèi)城市污水處理廠的污泥脫水采用沉降式離心脫水機已成為趨勢，而沉降式離心脫水機對污泥進行脫水主要是利用絮凝劑（PAM）的絮凝作用、脫水機的離心沉降作用和擠壓作用來完成的，其中絮凝作用和離心作用是脫水的主要方面，擠壓作用則是脫水的次要方面，這種主次作用的區(qū)分容易使操作人員在生產(chǎn)中注重前兩者而忽視后者，也就造成了在降低泥餅的含水率和降低運行成本時，主要關(guān)注絮凝和離心作用而忽視擠壓作用。但是通過試驗發(fā)現(xiàn)，利用好脫水機的擠壓作用，可以在保證泥餅質(zhì)量的前提下，有效降低絮凝劑的使用量，提高脫水機的處理能力，降低運行成本。擠壓作用可以成為新的節(jié)能降耗點。
2 沉降式離心脫水機的工作原理
需要進行固液分離的物料與絮凝劑混合絮凝后，進入脫水機的布料口、分離轉(zhuǎn)筒內(nèi)，在離心力的作用下，物料被甩到轉(zhuǎn)筒壁上，形成環(huán)狀沉淀層，再由螺旋轉(zhuǎn)子將其從沉淀區(qū)轉(zhuǎn)至干燥區(qū)，進一步擠壓脫水后，由物料排出口排出。在沉淀物形成過程中，轉(zhuǎn)筒中的液體不斷澄清并向溢流口流動，從溢流口排出，實現(xiàn)固液分離。物料的脫水分為三個階段， 階段是PAM的混凝作用，使污泥中的膠粒脫穩(wěn)凝聚，第二階段是物料在脫水機的沉降區(qū)受離心力作用進行沉降，形成沉淀層，第三階段是擠壓脫水，由螺旋轉(zhuǎn)子的擠壓作用擠出沉淀物中殘余水分，其中第二階段是主要的脫水過程。
3 利用脫水機的擠壓作用
通過沉降式離心脫水機脫水原理可以看出，PAM的絮凝作用和脫水機的沉降作用是影響脫水機脫水效果、泥餅含水率的兩個主要方面，但是不應(yīng)該忽視擠壓脫水的作用。如同擠壓作用在壓濾式脫水機中是起主要作用的，在離心式脫水機中將擠壓作用作為新的研究對象并加以利用，就可以起到降低絮凝劑的使用量，提高脫水機的處理能力，降低運行成本的作用。
3.1 降低絮凝劑耗用量
實際生產(chǎn)中往往認為提高脫水機進泥量必然提高泥餅含水率，但通過在青島市李村河污水處理廠的生產(chǎn)試驗得到的進泥量和泥餅含水率卻并非如此。試驗中試驗的脫水機型號為：CP3054離心脫水機液壓馬達驅(qū)動螺旋，分別保持PAM投加量800L/h、900L/h、1000L/h（常用投加量）不變，增加進泥量的試驗結(jié)果。脫水機差速2.4r/min，轉(zhuǎn)筒轉(zhuǎn)速2780r/min，絮凝劑濃度3.3‰，進泥含固率3.06%。
從試驗結(jié)果可以看出，前期加藥量與進泥量比例過高時，即PAM投加量過大時，使膠粒表面飽和產(chǎn)生再穩(wěn)現(xiàn)象，凝聚效果下降，出現(xiàn)了進泥量少（12m3/h）含水率高的現(xiàn)象；當達到加藥量與進泥量比例較佳時，泥餅的含水率較低；其后隨著進泥量的增加，PAM的投加量偏小，泥餅含水率升高；當達到22～24m3/h之后，含水率又呈下降趨勢，其原因就是擠壓脫水造成：由于螺旋差速是影響污泥在脫水機中停留時間的主要因素，在脫水機差速未改變時，污泥的脫水時間基本不變，但隨著進入脫水機的污泥的增加，進入沉降區(qū)的污泥增多，由此產(chǎn)生的螺旋的擠壓作用增加，更加有利于污泥中殘留的水分的擠出，使泥餅的含水率下降。當然隨著泥量的進一步增加，含水率下降趨勢變緩，直至升高，主要是由于藥量過少的原因。
在進泥量達到26m3/h以后，泥餅的含水率也可以達到較高的標準，與19m3/h左右的進泥量時的泥餅含水率相當，PAM的單耗卻可以降低1/3左右，并且泥餅含水率與起初PAM的投加量關(guān)系不大。這種現(xiàn)象的存在提供了新的思路：利用增加進泥量提高擠壓作用力的方法，在脫水機和泥餅含水率允許的前提下，提高脫水機單位時間的進泥量，降低PAM的單耗；在擠壓時發(fā)揮主要作用（隨著進泥量增加含水率降低的區(qū)間）時，可以適當降低加藥量。而在變頻控制的脫水機中可以反行之，即增加進泥量，降低加藥量，降低脫水機的差速，增加擠壓脫水的時間，提高泥餅的質(zhì)量，以節(jié)約運行成本。
3.2 提高進泥含固率
生產(chǎn)中有些操作人員認為進泥含固率不影響泥餅含水率，甚至?xí)岣吒赡鄦魏?，但是近期的一些研究結(jié)果表明這種觀點是不正確的，進泥含固率增加會使污泥易于脫水，降低泥餅含水率，降低干泥單耗。在污水處理廠的試驗結(jié)果也表明提高進泥含固率有利于降低泥餅含水率和干泥單耗，而且通過液壓馬達壓力的記錄發(fā)現(xiàn)，進泥含固率較高時不僅污泥易于脫水，同時也提高了脫水機的擠壓作用力，在進泥含固率較高的情況下可以降低加藥量來降低干泥單耗并能保證泥餅的質(zhì)量。在脫水機經(jīng)常采用的運行條件下，進泥含固率與泥餅含水率及干泥單耗的試驗結(jié)果如下表所示：
進泥含固率（%） | 進泥量（m3/h） | 加藥量（L/h） | 脫水機壓力（MPa） | 泥餅含水率（%） | 單耗（kg/m3） |
1.72 | 12 | 1100 | 6.0 | 78.14 | 17.79 |
1.91 | 12 | 1100 | 6.5 | 76.91 | 15.92 |
2.30 | 16 | 900 | 7.8 | 74.35 | 8.07 |
2.50 | 16 | 900 | 8.0 | 73.12 | 7.425 |
2.83 | 16 | 900 | 8.5 | 72.15 | 6.56 |
3.26 | 16 | 900 | 8.9 | 70.54 | 5.69 |
3.28 | 16 | 900 | 9.0 | 70.38 | 5.66 |
3.16 | 20 | 850 | 9.0 | 79.94 | 4.44 |
3.70 | 20 | 810 | 9.0 | 78.12 | 3.61 |
4.21 | 20 | 650 | 9.0 | 77.41 | 2.55 |
4.95 | 20 | 600 | 9.0 | 77.33 | 2.06 |
進泥含固率為1.72、1.91時，如果進泥量較大，加藥量由于設(shè)備的限制可加到1200L/h，泥餅含水率太高，故采用進泥量為12m3/h；進泥含固率2.30～3.28時加藥量保持不變；進泥含固率3.16～4.95時保持脫水機壓力相同。由于脫水機壓力的大小相應(yīng)地反映擠壓作用力的大小，所以通過試驗可以看出，隨著進泥含固率的增加，加藥量保持不變時，脫水機的擠壓作用在增加，并伴隨著泥餅含水率的降低和干泥單耗的降低；隨著進泥含固率的增加，降低加藥量，使擠壓作用力保持不變，可以降低泥餅含水率和干泥單耗。對這些現(xiàn)象進行分析，應(yīng)該有兩個原因，一是進泥含固率的增加，降低了脫水的難度；第二就是在離心脫水機中常被忽視的擠壓脫水在起作用。由于進泥的含固率的升高，在相同進泥量、差速不變的情況下，沉降到轉(zhuǎn)筒上的污泥增加，螺旋的擠壓作用增加，降低了泥餅的含水率，同時也降低了干泥單耗。所以在生產(chǎn)中可以通過增加進泥含固率來增加擠壓作用，實現(xiàn)少加藥劑而降低泥餅含水率。而在變頻控制的離心脫水機中，當進泥含固率增加時，可以通過降低PAM的投加量，保持轉(zhuǎn)矩和差速的穩(wěn)定來保證泥餅質(zhì)量和降低干泥單耗。在生產(chǎn)中應(yīng)該利用擠壓作用的存在，通過調(diào)節(jié)污泥在進行脫水處理前的工藝，提高進泥含固率的方法，降低藥耗，降低運行成本。
4 結(jié)論
（1）提高進泥量不一定升高泥餅的含水率，在一定條件下充分利用脫水機的擠壓作用，可以降低泥餅含水率，提高污泥處理量，降低藥耗。
（2）進泥含固率會影響泥餅的質(zhì)量，污泥含固率升高有利于降低單耗，提高泥餅質(zhì)量，降低成本。
（3）可以通過對不同脫水機的研究，發(fā)現(xiàn)其運行規(guī)律，找到適合的工作曲線，降低運行成本。
（4）重視離心脫水機的擠壓作用，在生產(chǎn)中加以利用，可以找到新的節(jié)能降耗點。
