污泥沉淀池改造提高離心脫水機脫泥效率分析

李合友

(浙江國華余姚燃氣發電有限責任公司，浙江 余姚 315400)

某公司設有2座800 m3/h機械攪拌澄清池，主要供循環水補充水和工業冷卻水使用。澄清處理設計的年均水量約為812.9 m3/h，夏季約為1073.1 m3/h，混凝劑使用聚合氯化鋁。因為燃氣機組采用日開夜停的運行方式，所以機械攪拌澄清池也采用此方式運行。機械攪拌澄清池排出的污泥經污泥沉淀池進行自然沉淀，上部清水溢流至清水回收池，然后通過回收水泵提升至機械攪拌澄清池的入口回收利用。污泥沉淀池內部沉淀的泥渣，經污泥泵送入離心脫水機進泥口，并在離心脫水機進泥管上添加絮凝劑(陽離子聚丙烯酰胺)，增加污泥的結塊能力，從脫水機的隔離開關排出片狀污泥。而離心脫水機出來的清水則回流至污泥沉淀池，與污泥沉淀池上部的清水一起溢流至清水回收池，經過回收水泵提升至機械攪拌澄清池的入口回收利用。

離心脫水機布置在脫水機房的第2層，離心脫水機隔離開關的排泥口設置在2樓下部和1樓頂部之間，排泥口下部停放1輛泥罐車，污泥滿后，停止離心脫水機運行，泥罐車蓋好蓋子，然后汽車外運。加藥間布置在脫水機房的1層，設有1套自動加藥、配藥(陽離子聚丙烯酰胺)系統[1-4]。

離心脫水機的設備類型為逆流臥式螺旋卸料沉降離心機，主機由柱錐形轉鼓、螺旋和差速系統組成，在離心力的作用下對污泥進行每天24 h的連續脫水，離心脫水機具有優良的密封性能，確保污泥、水不會溢出機外而發生環境污染。由于污泥進料含固率可能有波動，差速扭矩控制系統能自動調節差速和扭矩以保證泥餅干度恒定和污泥固相回收率。

1 設備主要技術參數

設備主要技術參數見表1。

污泥沉淀池、離心脫水機現場模擬圖如圖1、圖2所示。

2 設備問題及處理

在澄清池、泥渣池、脫泥機及其加藥系統穩定運行一段時間后，離心脫水機的隔離開關排出的片狀污泥逐漸減少，最后排出的全是清水。針對這個問題進行了調整[5-6]。

a.立即調整進入脫水機的泥漿泵流量，無論是將其流量控制在3～5 m3/h的小流量還是15～20 m3/h的大流量，離心脫水機脫泥效果無變化。

表1 設備主要技術參數

b.立即調整進入脫水機中絮凝劑的質量濃度，將其質量濃度由0.1%升至0.5%，離心脫水機脫泥效果無變化。

c.將離心脫水機轉轂轉速提高至2000 r/min，離心脫水機脫泥效果無變化。

經過以上調整無效后，對污泥沉淀池的泥漿泵附近泥水進行取樣，化驗結果顯示，進入脫水機的污泥含水率為99.5%(即固含量從4%變成0.5%)，在污泥沉淀池內，由污泥泵提供給離心脫水機進行脫泥的污泥水基本是清水，所以無論如何調整污泥泵的流量、與絮凝劑的質量濃度，還是調整脫水機轉轂轉速，離心脫水機都無法排出片狀污泥，如圖3所示。

3 問題分析

由圖3可知，進入脫水機入口的污泥泵周圍幾乎沒有泥渣，導致離心脫水機無法排出片狀污泥。出現這種現象的原因是澄清池排出的污泥進入污泥沉淀池南側，受到污泥沉淀池底部斜度(15°)的影響，沉淀的泥渣快速流向北側(污泥泵設置在北側)，在污泥沉淀池內污泥進行自然沉淀。離心脫水機啟動運行，從隔離開關排出的片狀污泥至泥罐車，然后外運。但運行一段時間后，隨著污泥沉淀池內污泥自然沉淀，污泥和清水逐漸分層，同時污泥泵附近的泥渣已經基本被離心脫水機處理完畢，而污泥沉淀池南側沉淀的泥渣則淤積在南側，無法流至北側的污泥泵附近，導致離心脫水機無法排出片狀污泥。由圖3可知，污泥沉淀池南側淤積了大量污泥，而北側污泥泵附近則沒有污泥。為了改變這種狀況，對2臺澄清池進行大量排泥，將污泥沉淀池南側淤積的泥渣進行沖洗至北側污泥泵附近，但是由于污泥沉淀池內部污泥和上部清水減緩了沖洗效果，只有少量的污泥沖洗至污泥泵附近(污泥含水率在99%)，離心脫水機啟動后，雖然能從隔離開關排出片狀污泥，但是間隔時間長，排泥量很少，離心脫水機效率降低，污泥沉淀池有效空間快速減少，直至泥渣池全部充滿污泥，已經遠遠超出了離心脫水機的處理能力(Q=10～15 m3/h)。由于污泥沉淀池內部污泥已經處于高位，導致機械攪拌澄清池的沉降比已經無法通過排泥的方式降低，其出水水質無法得到保障，為了保證機械攪拌澄清池穩定運行，只能通過人工清理，將污泥沉淀池內部泥渣清理干凈。2011年，共清理污泥沉淀池6次，每次3萬元，共計18萬元。

4 系統優化改造

2012年，為了改變污泥沉淀池和離心脫水機被動的運行方式，嘗試對系統進行優化改造。經過現場分析，導致污泥沉淀池南側淤積大量的污泥，而北側污泥泵附近則沒有污泥的主要原因是：在機械澄清池進行排泥時，污泥沉淀池內部污泥和上部清水減緩了沖洗效果(主要是池內污泥上部清水)。找到問題所在后，設計了3個技改方案。

a.在泥渣沉淀池底部加裝工業沖洗水管路，將污泥沉淀池底部(尤其是南部淤積的泥渣)沖洗至北側污泥泵附近。

b.在泥渣沉淀池底部加裝刮泥板，將污泥沉淀池底部(尤其是南部淤積的泥渣)刮至北側污泥泵附近。

c.在污泥沉淀池北側(離心脫水機污泥泵附近)加裝可上下移動的臨時清水回收泵(為方便上下移動，其出口用軟管連接)，然后將其出水引至清水回收池，如圖4所示。

技改方案經過論證后，認為前2個方案不僅投資大、工藝復雜，而且容易出現故障，維修量大，并且維修時仍然需要人工清理污泥沉淀池。

當進入離心脫水機的污泥含水率上升達到98%或離心脫水機效率降低，排泥間隔時間長，排泥量減少的現象出現時，立即停止離心脫水機運行并暫停機械攪拌澄清池的排泥，啟動污泥沉淀池北側新安裝的臨時清水回收泵，將其出水回收至清水回收池，由清水回收泵提升后至機械攪拌澄清池的入口回收利用。當污泥沉淀池污泥上部清水液位下降時，向下移動臨時清水回收泵繼續回收污泥上部清水，直至將污泥沉淀池南側污泥全部露出，同時盡量減少北側污泥泵上部的清水，如圖5所示。停止臨時清水回收泵的運行，立即將2臺機械攪拌澄清池排污門(共計8個)全部打開，約360 m3/h(每個排污門的流量約45 m3/h)的排泥流量從污泥沉淀池的南側沖洗至北側，將南側淤積的污泥沖洗至北側(污泥泵附近)，停止機械攪拌澄清池的排污，立即啟動離心脫水機進行脫泥工作。這樣不僅將污泥沉淀池南側淤積污泥沖洗至北側，保證了離心脫水機的穩定運行，更主要的是污泥沉淀池有效空間增加，可以使機械攪拌澄清池有效降低泥渣沉降比來保證出水水質，如圖6所示。

當運行一段時間后，離心脫水機的污泥泵附近又沒有污泥時，重復以上的操作。如此反復操作，污泥沉淀池有效空間持續減少，保證了機械攪拌澄清池穩定運行。當污泥沉淀池的有效空間越來越小，通過以上的操作無法滿足機械攪拌澄清池穩定運行時，污泥沉淀池進行人工清理。

5 經濟效益

2012年，污泥沉淀池系統進行優化改造后，當年人工清理污泥沉淀池的次數下降至4次。之后幾年，根據現場實際情況，不斷優化機械攪拌澄清池的排泥時間、次數和臨時清水回收泵啟動、停止時間，同時降低進入離心脫水機的污泥含水率，從而降低絮凝劑的質量濃度(減少聚丙烯酰胺的使用量)。2015年，機械攪拌澄清池的制水量與前幾年基本持平的情況下，人工清理污泥沉淀池的次數下降至2次，費用為6萬元，為2011年的三分之一，如表2所示。

表2 經濟效益對比

6 結束語

由于污泥沉淀池設計的局限性，導致離心脫水機的效率降低。為了減少污泥沉淀池設備改造和人工清理費用，通過增加少量的設備，優化了運行方式。實施后，不僅立即取得經濟效益，同時保障了澄清池穩定運行，效果顯著。