污泥沉淀池改造提高离心脱水机脱泥效率分析

李合友

(浙江国华余姚燃气发电有限责任公司，浙江 余姚 315400)

某公司设有2座800 m3/h机械搅拌澄清池，主要供循环水补充水和工业冷却水使用。澄清处理设计的年均水量约为812.9 m3/h，夏季约为1073.1 m3/h，混凝剂使用聚合氯化铝。因为燃气机组采用日开夜停的运行方式，所以机械搅拌澄清池也采用此方式运行。机械搅拌澄清池排出的污泥经污泥沉淀池进行自然沉淀，上部清水溢流至清水回收池，然后通过回收水泵提升至机械搅拌澄清池的入口回收利用。污泥沉淀池内部沉淀的泥渣，经污泥泵送入离心脱水机进泥口，并在离心脱水机进泥管上添加絮凝剂(阳离子聚丙烯酰胺)，增加污泥的结块能力，从脱水机的隔离开关排出片状污泥。而离心脱水机出来的清水则回流至污泥沉淀池，与污泥沉淀池上部的清水一起溢流至清水回收池，经过回收水泵提升至机械搅拌澄清池的入口回收利用。

离心脱水机布置在脱水机房的第2层，离心脱水机隔离开关的排泥口设置在2楼下部和1楼顶部之间，排泥口下部停放1辆泥罐车，污泥满后，停止离心脱水机运行，泥罐车盖好盖子，然后汽车外运。加药间布置在脱水机房的1层，设有1套自动加药、配药(阳离子聚丙烯酰胺)系统[1-4]。

离心脱水机的设备类型为逆流卧式螺旋卸料沉降离心机，主机由柱锥形转鼓、螺旋和差速系统组成，在离心力的作用下对污泥进行每天24 h的连续脱水，离心脱水机具有优良的密封性能，确保污泥、水不会溢出机外而发生环境污染。由于污泥进料含固率可能有波动，差速扭矩控制系统能自动调节差速和扭矩以保证泥饼干度恒定和污泥固相回收率。

1 设备主要技术参数

设备主要技术参数见表1。

污泥沉淀池、离心脱水机现场模拟图如图1、图2所示。

2 设备问题及处理

在澄清池、泥渣池、脱泥机及其加药系统稳定运行一段时间后，离心脱水机的隔离开关排出的片状污泥逐渐减少，最后排出的全是清水。针对这个问题进行了调整[5-6]。

a.立即调整进入脱水机的泥浆泵流量，无论是将其流量控制在3～5 m3/h的小流量还是15～20 m3/h的大流量，离心脱水机脱泥效果无变化。

表1 设备主要技术参数

b.立即调整进入脱水机中絮凝剂的质量浓度，将其质量浓度由0.1%升至0.5%，离心脱水机脱泥效果无变化。

c.将离心脱水机转毂转速提高至2000 r/min，离心脱水机脱泥效果无变化。

经过以上调整无效后，对污泥沉淀池的泥浆泵附近泥水进行取样，化验结果显示，进入脱水机的污泥含水率为99.5%(即固含量从4%变成0.5%)，在污泥沉淀池内，由污泥泵提供给离心脱水机进行脱泥的污泥水基本是清水，所以无论如何调整污泥泵的流量、与絮凝剂的质量浓度，还是调整脱水机转毂转速，离心脱水机都无法排出片状污泥，如图3所示。

3 问题分析

由图3可知，进入脱水机入口的污泥泵周围几乎没有泥渣，导致离心脱水机无法排出片状污泥。出现这种现象的原因是澄清池排出的污泥进入污泥沉淀池南侧，受到污泥沉淀池底部斜度(15°)的影响，沉淀的泥渣快速流向北侧(污泥泵设置在北侧)，在污泥沉淀池内污泥进行自然沉淀。离心脱水机启动运行，从隔离开关排出的片状污泥至泥罐车，然后外运。但运行一段时间后，随着污泥沉淀池内污泥自然沉淀，污泥和清水逐渐分层，同时污泥泵附近的泥渣已经基本被离心脱水机处理完毕，而污泥沉淀池南侧沉淀的泥渣则淤积在南侧，无法流至北侧的污泥泵附近，导致离心脱水机无法排出片状污泥。由图3可知，污泥沉淀池南侧淤积了大量污泥，而北侧污泥泵附近则没有污泥。为了改变这种状况，对2台澄清池进行大量排泥，将污泥沉淀池南侧淤积的泥渣进行冲洗至北侧污泥泵附近，但是由于污泥沉淀池内部污泥和上部清水减缓了冲洗效果，只有少量的污泥冲洗至污泥泵附近(污泥含水率在99%)，离心脱水机启动后，虽然能从隔离开关排出片状污泥，但是间隔时间长，排泥量很少，离心脱水机效率降低，污泥沉淀池有效空间快速减少，直至泥渣池全部充满污泥，已经远远超出了离心脱水机的处理能力(Q=10～15 m3/h)。由于污泥沉淀池内部污泥已经处于高位，导致机械搅拌澄清池的沉降比已经无法通过排泥的方式降低，其出水水质无法得到保障，为了保证机械搅拌澄清池稳定运行，只能通过人工清理，将污泥沉淀池内部泥渣清理干净。2011年，共清理污泥沉淀池6次，每次3万元，共计18万元。

4 系统优化改造

2012年，为了改变污泥沉淀池和离心脱水机被动的运行方式，尝试对系统进行优化改造。经过现场分析，导致污泥沉淀池南侧淤积大量的污泥，而北侧污泥泵附近则没有污泥的主要原因是：在机械澄清池进行排泥时，污泥沉淀池内部污泥和上部清水减缓了冲洗效果(主要是池内污泥上部清水)。找到问题所在后，设计了3个技改方案。

a.在泥渣沉淀池底部加装工业冲洗水管路，将污泥沉淀池底部(尤其是南部淤积的泥渣)冲洗至北侧污泥泵附近。

b.在泥渣沉淀池底部加装刮泥板，将污泥沉淀池底部(尤其是南部淤积的泥渣)刮至北侧污泥泵附近。

c.在污泥沉淀池北侧(离心脱水机污泥泵附近)加装可上下移动的临时清水回收泵(为方便上下移动，其出口用软管连接)，然后将其出水引至清水回收池，如图4所示。

技改方案经过论证后，认为前2个方案不仅投资大、工艺复杂，而且容易出现故障，维修量大，并且维修时仍然需要人工清理污泥沉淀池。

当进入离心脱水机的污泥含水率上升达到98%或离心脱水机效率降低，排泥间隔时间长，排泥量减少的现象出现时，立即停止离心脱水机运行并暂停机械搅拌澄清池的排泥，启动污泥沉淀池北侧新安装的临时清水回收泵，将其出水回收至清水回收池，由清水回收泵提升后至机械搅拌澄清池的入口回收利用。当污泥沉淀池污泥上部清水液位下降时，向下移动临时清水回收泵继续回收污泥上部清水，直至将污泥沉淀池南侧污泥全部露出，同时尽量减少北侧污泥泵上部的清水，如图5所示。停止临时清水回收泵的运行，立即将2台机械搅拌澄清池排污门(共计8个)全部打开，约360 m3/h(每个排污门的流量约45 m3/h)的排泥流量从污泥沉淀池的南侧冲洗至北侧，将南侧淤积的污泥冲洗至北侧(污泥泵附近)，停止机械搅拌澄清池的排污，立即启动离心脱水机进行脱泥工作。这样不仅将污泥沉淀池南侧淤积污泥冲洗至北侧，保证了离心脱水机的稳定运行，更主要的是污泥沉淀池有效空间增加，可以使机械搅拌澄清池有效降低泥渣沉降比来保证出水水质，如图6所示。

当运行一段时间后，离心脱水机的污泥泵附近又没有污泥时，重复以上的操作。如此反复操作，污泥沉淀池有效空间持续减少，保证了机械搅拌澄清池稳定运行。当污泥沉淀池的有效空间越来越小，通过以上的操作无法满足机械搅拌澄清池稳定运行时，污泥沉淀池进行人工清理。

5 经济效益

2012年，污泥沉淀池系统进行优化改造后，当年人工清理污泥沉淀池的次数下降至4次。之后几年，根据现场实际情况，不断优化机械搅拌澄清池的排泥时间、次数和临时清水回收泵启动、停止时间，同时降低进入离心脱水机的污泥含水率，从而降低絮凝剂的质量浓度(减少聚丙烯酰胺的使用量)。2015年，机械搅拌澄清池的制水量与前几年基本持平的情况下，人工清理污泥沉淀池的次数下降至2次，费用为6万元，为2011年的三分之一，如表2所示。

表2 经济效益对比

6 结束语

由于污泥沉淀池设计的局限性，导致离心脱水机的效率降低。为了减少污泥沉淀池设备改造和人工清理费用，通过增加少量的设备，优化了运行方式。实施后，不仅立即取得经济效益，同时保障了澄清池稳定运行，效果显著。