污水处理厂污泥系统设备问题及优化

2022-09-03韦详海

大科技 2022年35期

韦详海

（广西绿城水务股份有限公司，广西南宁 530029）

0 引言

城市污水处理厂广泛运用活性污泥处理污水，污泥的培养、过程管控、剩余污泥的处理都会直接影响整个污水处理系统的正常运行。活性污泥在处理分解污水过程中，不断新陈代谢，浓度不断增高，当污泥出泥不及时，浓度达到一定程度后会使系统污泥泵等设备超载运行，故障频繁，严重则整个系统瘫痪，这就需要对污泥处理系统问题进行分析，依据分析结果，做好相应改进工作[1]。

1 污泥处理系统优化的意义

对于污水处理厂来说，污泥处理系统运行相比净水工艺复杂得多，对设备性能要求也比较高，污泥处理系统优化的意义主要体现在以下方面。

（1）通过对污水处理厂系统内污泥有效控制，减少系统设备运行负载，使系统运行最佳，可以大幅度减少水中污染物，提高出水水质，改善河流生态环境[1]。

（2）污泥处理系统涉及很多设备设施，通过系统优化，减少设备运行故障率，提高污泥处理效率，降低污水处理厂运行维护成本。

2 污水处理厂概况

某污水处理厂采取A2/O 工艺和MSBR 工艺处理系统，经过处理后的水质达标排放，污泥处理系统：剩余污泥泵——储泥池——浓缩机——调质池——脱水机。随着城市不断发展，市政管网的不断完善，该污水处理厂处理水量日益增加，处理污泥量也随着不断增多，在污水及污泥处理中出现的问题也越来越多，剩余污泥泵系统问题、脱水机出泥问题凸显，体现在以下两个方面[2]。

（1）该污水处理厂三期剩余污泥泵经常出现故障，其中体现为：停机1d 再启动，出现超载故障，重启几次后能正常运行；如停机两天，基本不能运行。污泥回流井工艺如图1 所示[3]。

图1 污泥回流井

（2）脱水机是污水处理厂污泥处理中终端处理设备，其运行是否稳定直接影响整个污泥系统处理效率，进而影响整个污水处理系统运行稳定性。该污水处理厂新的污泥处理脱水系统采用5 台板框脱水机，系统比较庞大，涉及污泥泵、阀门、脱水机等设备比较多，每个节点都会影响系统运行，进泥和出泥经常出现问题[4]。

3 污泥处理系统设备常见问题分析与优化

3.1 剩余污泥泵常见问题分析与优化

3.1.1 剩余污泥泵常见问题分析

该工艺的污泥回流泵井池底标高67.75，池顶面标高77.55，常水位74.2，选型剩余污泥泵参数：Q=120m3/h，H=16m，N=15kW，采用变频调速，剩余污泥泵出水管止回阀采用旋启式止回阀，污泥储泥池顶标高约78。该污泥回流泵井是沉淀池沉淀后回流污泥集中回流到生物池，回流污泥泵、剩余污泥泵集中安装在这个井内，便于设备统一运行管理。剩余污泥泵因夜间污泥脱水机停止运行，为避免储泥池溢流和沉积过量污泥，同时为减少能耗，相应剩余污泥泵也停止运行，停止时间超过10h。

剩余污泥泵和止回阀选型、扬程型号都满足要求，但调试运行发现剩余污泥泵经常出现超载故障，故障时对止回阀、主管道进行拆除清理，发现止回阀拆除检修盖后，止回阀出水端污泥浓度很高，几乎没有水分；清理后端污泥后启动剩余污泥泵，起始污泥浓度非常高，即使辅助提起止回阀阀瓣，污泥也很难通过止回阀。为排查止回阀问题，从污水处理厂内其他工艺剩余污泥系统更换止回阀，发现超载故障问题依然存在，拆除止回阀检修盖，同样出现类似问题。经过以上拆除检修，以及水力学和系统污泥运行情况分析，有以下3 点因素[5]。

（1）剩余污泥泵设置不合理。污泥回流井是沉淀池沉淀后回流污泥，沉淀池在生产过程中往往要加入絮凝剂，这些絮凝剂跟随污泥回流到污泥回流井内，污泥回流泵常开状态，使污泥水进入回流井后水力流向污泥回流泵内，处在剩余污泥泵位置就形成死区，污泥迅速沉淀。另外从污水管网带进很多无机污泥进入污水处理厂，经过沉淀池沉淀后集中回到回流污泥井内，同样在这个死区内沉淀，如果剩余污泥泵停止时间过长，沉积的污泥过多，底层污泥容易板结，污泥流动性差，剩余污泥泵很难将粘稠污泥抽上来。这就是拆除止回阀后发现起始抽上的污泥浓度非常高的原因。

（2）剩余污泥管设置不合理。该工艺剩余污泥管安装成∩型，止回阀安装在高点，剩余污泥泵停机后，止回阀闭合时因污泥带有杂质，阀瓣很难完全止住污水回流，停机后，污泥管∩顶处止回阀出水端的污水往低处流，或者低处污泥管局部渗漏污水，也会使高处污水往低处流，造成止回阀出水端管内污泥脱水结板顶住了止回阀阀瓣，剩余污泥泵停机较久后启动起始污泥浓度很高，污泥上升动力很小，很难顶开被污泥黏住的止回阀阀瓣，造成电机超载故障。

（3）剩余污泥泵运行管理不合理。污水处理厂比较注重运行能耗控制，降低运行成本。在实际生产过程中，一般储泥池要存有一定污泥确保污泥输送泵不干抽，一般污泥脱水机运行的时候，才会启动剩余污泥泵，如果脱水机不运行，剩余污泥泵一直运行，会使储泥池溢流，污泥又回到进水泵房泵抽进入系统内，加大了能耗，所以当储泥池达到高液位后基本就停止剩余污泥泵了。如果系统污泥浓度偏低，基本就不出泥了，如此剩余污泥泵停机时间就很长，综上第1 点、第2 点因素影响，剩余污泥泵就基本无法运行。

3.1.2 该工艺剩余污泥泵问题改进优化

剩余污泥泵虽然不像浓缩机、脱水机设备那么复杂，但却是污泥处理系统的进泥前端，运行是否稳定也是直接影响后端系统运行效率，所以对剩余污泥泵的优化很有必要，改进该工艺剩余污泥泵存在问题有以下3 点建议[6]：

（1）避免剩余污泥泵区域出现死区沉积太多污泥。通过观测和对比现有比较稳定的剩余污泥泵系统，发现这些剩余污泥泵区域的污水是有流动性，或有间断搅拌作用，使得污泥不会出现死区沉积。解决该工艺剩余污泥泵位置出现死区沉积问题，可以在该工艺剩余污泥泵区域增加潜水搅拌机或其他水力推进措施，保持污泥具有很好流动性。虽然理论是希望将比较浓的污泥抽出系统，但往往控制不好就会出现故障，对比系统稳定运行来分析，还是有必要进行改进。

（2）避免止回阀出水端污泥脱水板结。解决该工艺剩余污泥泵出泥管问题主要两点措施，一个是止回阀出水端增加冲洗措施，另一个是降低出泥管至常水位以下。增加冲洗管对于现状生产系统来说比较简单，但实际效果不理想，因为很难冲洗掉止回阀空室位置的污泥。降低出泥管至常水位以下，该措施一劳永逸，但对于该系统来说，降低出泥管存在一定难度，因为3 台剩余污泥泵是单独出泥管和止回阀才到出泥总管，需要调整工程量还是比较大。对于新建工艺，建议调整出泥管至常水位以下；对于已生产系统，使用管理单位综合评估采取何种方式。

（3）加强运行管理，避免停机过长。该工艺污泥回流井剩余污泥泵位置问题，就不能按照其他剩余污泥泵系统的运行时间来管理。比如上班时间8 点钟开机、下班时间18 点钟停机，从18 点停机到早上8 点开机，足足停机了13h，对于其他系统来说，这期间的污泥在不断流动或间隔搅拌，不会出现死区沉积，而对于该工艺来说，13h 沉淀污泥的流动性已经达不到污泥泵进污泥浓度要求，如果污泥中含有较多无机杂质，板结效果更明显；如果系统污泥量偏少，出泥时间间隔长，停机时间就更长，剩余污泥泵再次启动就比较困难。因此，合理安排生产时间，避免停机过长，保持该区域的污泥有较好的流动性。

3.2 脱水机出泥常见问题分析及优化

3.2.1 脱水机进泥和出泥常见问题分析

该污泥脱水系统5 台脱水机进泥设置不合理：每台脱水机都是独立的一套自控系统，单独设置进泥泵控制，每台进泥泵出泥管都没有联通管，如果进泥泵出现故障，对应的脱水机就运行不了，如果1#进泥泵故障、2#脱水机故障，那就是两套脱水机系统无法运行，大大降低了运行效率[7]。这5 台脱水机出泥系统也不合理：其中有2 台脱水机出泥汇总到一台皮带输送机、另外3 台出泥到另外一台皮带输送机，通过皮带输送机分别送到两台泥饼破碎机，然后装车。在实际调试过程就发现，破碎机不正常后影响皮带输送机运行，皮带输送机不正常，直接影响一组2 台或一组3 台的脱水机运行，严重5 台都无法正常出泥。皮带输送机保养不到位、纠偏不及时，就容易出现跑偏，污泥有很强粘附性，促使各定转子卡顿磨损，一旦出现问题，就直接影响了脱水机出泥了，而且泥饼破碎机系统虽然可以增加装车泥量，但这种方式集中破碎后装车，就增加了约束出泥效率不利因素，一旦故障将直接影响几台脱水机出泥。

3.2.2 脱水机出泥优化

脱水机系统是一个庞大复杂的处理系统，尽可能的使每台脱水机进泥系统连续性、出泥体系独立性，保障进泥满足运行要求，避免出泥互相干扰。对此系统改进如下。

（1）改进进泥系统连续性。对这5 台机组进泥泵增设出泥管联通管和分隔阀，通过增加自控控制模块，使各台脱水机自控系统能够切换联动控制进泥泵，达到进泥泵实现互补功能，保证脱水机进泥的连续性。

（2）改进出泥体系独立性：①建议皮带输送机、破碎机改进，使5 台脱水机单独出泥到装车。②建议皮带输送机、破碎机取消，这些系统会增加制约因素，毕竟提高出泥效率才是我们要攻克的难题，如果要增加破碎系统，建议脱水机出泥斗改进自带切碎功能，出泥直接装车，单台故障检修也不影响其他台正常运行，大大提高出泥效率[8]。