城市污水處理廠離心式脫水機(jī)的選用
行業(yè)動(dòng)態(tài)
城市污水處理廠是削減水污染物的重要設(shè)施，在污水處理工程中，污泥作為污水處理過(guò)程的伴生物，其不僅含有豐富的氮、磷、鉀等有益物質(zhì)，而且也含有重金屬、有機(jī)物質(zhì)、病毒微生物、寄生蟲卵等有毒有害物質(zhì)。如污泥得不到及時(shí)、有效的處理，同樣也會(huì)污染環(huán)境。因此，對(duì)污泥必須進(jìn)行妥善處置，以保護(hù)環(huán)境。
目前，城市污水處理廠產(chǎn)生的污泥大多僅做到了濃縮和機(jī)械脫水處理，處置方式也主要是在垃圾填埋場(chǎng)填埋，或是簡(jiǎn)單的堆置。在污泥處理過(guò)程中，由于處理的簡(jiǎn)單化，或者不符合處置的要求，會(huì)存在“二次污染”的隱患，不僅不能充分發(fā)揮城市污水處理廠消除污染、保護(hù)環(huán)境的作用，也大大弱化了污水處理廠的水質(zhì)凈化功能。
污泥處理主要包括對(duì)污泥的濃縮、機(jī)械脫水和污泥的穩(wěn)定、干化、焚燒等。而污泥脫水是整個(gè)污泥處理工藝的一個(gè)重要步驟或環(huán)節(jié)，通過(guò)機(jī)械脫水去除空隙水、附著水和毛細(xì)水等，其目的是使固體富集、減少污泥體積，為污泥的處置創(chuàng)造條件。為使污泥液相和固相相分離，必須克服它們之間的結(jié)合力，所以，污泥脫水中所遇到的主要問(wèn)題是脫水能力的問(wèn)題。為此，應(yīng)針對(duì)結(jié)合力的不同形式，有目的地采用不同的外界措施來(lái)提高污泥的脫水效果。本文就如何選用污泥脫水中的主要設(shè)備——離心式脫水機(jī)談點(diǎn)看法。
1 離心式脫水機(jī)
1.1 現(xiàn)狀
在城市污水處理中，終點(diǎn)的一道環(huán)節(jié)就是對(duì)污泥的處理，如外運(yùn)填埋、焚燒、制肥料等，但在這道工序之前，要對(duì)污泥進(jìn)行一定程度的濃縮和（或）脫水。濃縮可以通過(guò)重力濃縮，也可以通過(guò)機(jī)械濃縮；脫水則主要是通過(guò)機(jī)械方式。鑒于對(duì)污泥的處置、人工費(fèi)用、土地使用等要求的不斷提高和污泥機(jī)械脫水技術(shù)的不斷發(fā)展，目前采用大面積土地進(jìn)行自然干化（脫水）的方式在國(guó)內(nèi)外已越來(lái)越少，機(jī)械脫水方式已占主導(dǎo)地位。
污泥機(jī)械脫水主要分為兩類：
（1）過(guò)濾式脫水機(jī)械。又分為正壓過(guò)濾機(jī)械（如帶式壓濾機(jī)、板框壓濾機(jī)）和負(fù)壓過(guò)濾機(jī)械（如真空過(guò)濾機(jī)），污泥過(guò)濾脫水是依靠過(guò)濾介質(zhì)（多孔性物質(zhì)）兩面的壓力差作為推動(dòng)力，使水分強(qiáng)制通過(guò)過(guò)濾介質(zhì)，把固體顆粒截留在介質(zhì)上，以達(dá)到脫水的目的。
（2）產(chǎn)生人工力場(chǎng)的脫水機(jī)械（離心式脫水機(jī)）。在人工力場(chǎng)的作用下，借助固體和液體的密度差，使固液分離。由于離心式污泥脫水機(jī)在運(yùn)行時(shí)處于相對(duì)封閉的狀態(tài)，異味相對(duì)較少，因此在國(guó)內(nèi)城市污水處理廠中得到了較為廣泛的使用。
1.2 分類
由于離心式脫水機(jī)工作時(shí)轉(zhuǎn)鼓內(nèi)的污泥在離心力的作用下使污泥與水分離，污泥緊貼在轉(zhuǎn)鼓的內(nèi)壁上，為了將離心分離出的污泥排出，必須使螺旋體與轉(zhuǎn)鼓之間產(chǎn)生一個(gè)相對(duì)的差速。產(chǎn)生這一差速的方式目前常用的主要有雙電機(jī)、多級(jí)行星齒輪減速和液壓電動(dòng)機(jī)等。
1.2.1 機(jī)械差速離心脫水機(jī)
機(jī)械差速起初由不可調(diào)速的機(jī)械差速器來(lái)形成差速，主要是通過(guò)帶輪，后來(lái)發(fā)展為雙電機(jī)來(lái)形成差速，目的都是形成轉(zhuǎn)鼓、螺旋體各自獨(dú)立的 轉(zhuǎn)速，差速是這兩個(gè) 轉(zhuǎn)速的差值（即它們之間的相對(duì)轉(zhuǎn)速）。目前，在污泥脫水中使用的機(jī)械差速離心式脫水機(jī)的差速裝置，已由不可調(diào)速的機(jī)械差速器發(fā)展為可調(diào)速的雙電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)械差速器。
1.2.2 液壓差速離心脫水機(jī)
液壓差速器實(shí)際是固定于轉(zhuǎn)鼓并隨之同步旋轉(zhuǎn)的液壓電動(dòng)機(jī)，當(dāng)液壓泵站通過(guò)特殊的高壓旋轉(zhuǎn)分配器向液壓電動(dòng)機(jī)供油時(shí)，螺旋體才會(huì)在液壓差速器的驅(qū)動(dòng)下產(chǎn)生疊加在轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速（螺旋體的牽連轉(zhuǎn)動(dòng)）上的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，從而形成轉(zhuǎn)鼓、螺旋體之間的差速。
1.3 液壓差速與機(jī)械差速離心脫水機(jī)的比較
1.3.1 電能消耗
脫水機(jī)在空載或輕載運(yùn)行時(shí)，機(jī)械型、雙電機(jī)型、液壓型3種機(jī)型的能耗沒(méi)有差別。但負(fù)重運(yùn)行時(shí)，由于物料的牽連作用，將給機(jī)械型、雙電機(jī)型各自獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)源造成相互抵消的額外能量損耗，而液壓型是通過(guò)增加液壓電動(dòng)機(jī)（差速低于30r/min）的扭矩來(lái)承受牽連作用的，因此不會(huì)產(chǎn)生上述的能量損耗。反映在設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行中，液壓型的能耗明顯降低。
1.3.2 脫水能力
由于液壓差速器對(duì)負(fù)載變化有良好的自適應(yīng)性，因此在轉(zhuǎn)鼓、螺旋體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中就可針對(duì)城市污泥脫水較困難的特點(diǎn)，有意識(shí)地加大對(duì)脫水污泥的擠壓度，即形成在前端螺旋體葉片對(duì)污泥的雙向擠壓效應(yīng)，以提高污泥的脫水效率。而其它機(jī)型因?yàn)閾?dān)心過(guò)載堵料，則不能采取這樣的設(shè)計(jì)。
1.3.3 設(shè)備維護(hù)成本
設(shè)備排堵是機(jī)械離心脫水機(jī)頭疼的維護(hù)工作，一旦出現(xiàn)機(jī)器堵料，只能解體整臺(tái)脫水機(jī)轉(zhuǎn)鼓，將污泥一點(diǎn)點(diǎn)地清除。不但耗工費(fèi)時(shí)，且極易損傷轉(zhuǎn)鼓。而液壓型的差轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)鼓的轉(zhuǎn)速無(wú)關(guān)，可在整機(jī)靜止的狀態(tài)下，通過(guò)低速大扭矩的液壓差速器的強(qiáng)力，極其緩慢地正反推動(dòng)，逐步將污泥排出轉(zhuǎn)鼓，由于安全扭矩可以通過(guò)設(shè)定液壓系統(tǒng)的溢流壓力來(lái)控制，因此液壓型脫水機(jī)的排堵不會(huì)損傷設(shè)備。
1.3.4 污泥脫水效果
要想得到理想的高干度脫水污泥，可通過(guò)以下兩個(gè)途徑：一是提高轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速來(lái)加大泥水分離，但這勢(shì)必增大能耗、噪聲，并縮短軸承皮帶等易損件壽命，對(duì)轉(zhuǎn)鼓材料也提出了更高的要求，同時(shí)高轉(zhuǎn)速會(huì)降低絮凝劑的效率而增加加藥量；二是減少轉(zhuǎn)筒與螺旋體輸送器間的差轉(zhuǎn)速，但這會(huì)增大輸送器的推料扭矩。
由于液壓差速器能以小差速大扭矩進(jìn)行工作，從而使污泥脫水全過(guò)程是離心力+雙向擠壓力，也就是說(shuō)，要提高污泥脫水效果的 選擇是采用液壓差速器。液壓差速驅(qū)動(dòng)是國(guó)際公認(rèn)的 技術(shù)，其特點(diǎn)是其他形式離心機(jī)所無(wú)法比擬的。
液壓式離心脫水機(jī)的主要優(yōu)點(diǎn)是：
（1）采用大扭矩液壓差速器，具有輸出扭矩大（同等體積下，推料扭矩比機(jī)械差速器大2～4倍），提高了脫水固體的輸出量。
（2）差速根據(jù)負(fù)載變化、差速自動(dòng)反饋調(diào)節(jié)、推料功率自動(dòng)補(bǔ)償?shù)?，使固渣在機(jī)內(nèi)不僅受離心壓力，而且在前期兩個(gè)螺葉間作雙向擠壓，以保證固渣的恒定干度，并在排出固渣后自動(dòng)恢復(fù)初始差速，故不易發(fā)生堵料情況，且同樣的處理能力比一般離心機(jī)藥耗和電耗均省30%，噪聲小于84dB。
（3）能在小差速下輸送，一般液壓小差速可達(dá)0.3r/min，而機(jī)械差速器較小差速為3～5r/min，相差10余倍，即污泥在分離過(guò)程中的停留時(shí)間可多增加10余倍，使物料停留時(shí)間更長(zhǎng)、出泥更干。
（4）堵料故障排除無(wú)需拆機(jī)，只要啟動(dòng)液壓裝置，便可自動(dòng)排渣和清除積料。
2 結(jié)語(yǔ)
雖然目前國(guó)內(nèi)大部分城市的污水處理廠在污水處理中已采用了濃縮、脫水的簡(jiǎn)單化處理，并采用了污泥外運(yùn)填埋處置的方式，但實(shí)際經(jīng)驗(yàn)和相關(guān)數(shù)據(jù)證明，脫水后的污泥均因力學(xué)指標(biāo)達(dá)不到要求，而不受填埋場(chǎng)的歡迎。要使脫水污泥達(dá)到填埋場(chǎng)的力學(xué)指標(biāo)要求，必須選用更加合適的污泥脫水機(jī)械和合適的調(diào)理藥劑。本文推薦的液壓式離心脫水機(jī)是目前條件下選型較為理想的污泥脫水機(jī)械。相對(duì)其它形式的離心脫水機(jī)更具優(yōu)勢(shì)。
