關于離心機濾液濁度的影響因素分析

何 晴

（上海友聯(lián)竹園第一污水處理投資發(fā)展有限公司，上海 200137）

1 實驗研究的目的與背景

通過調整離心機運行參數(shù)來降低離心機濾液濁度，提高污泥脫水效率。以上海某污水處理廠的離心脫水機作為研究對象。該污水處理廠主要處理城鎮(zhèn)生活污水，處理規(guī)模為1 100 000 m3/d，主體工藝為“AAO+沉淀池+反硝化深床濾池+消毒池”，出水水質達到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）一級A標準。污泥主要是從平流沉淀池內排出的剩余污泥，該污水處理廠的污泥處理工藝采用“重力濃縮+機械濃縮+離心脫水”的方式，離心處理前的污泥含水率在97.4%左右，處理后的污泥含水率≤80.0%。目前，該污水處理廠存在的主要問題是離心機濾液的懸浮物濃度較高，脫水污泥產(chǎn)量無法提高。濾液中的污泥回流導致污水處理廠內部惡性循環(huán)，生物系統(tǒng)內的污泥增多，污泥性質逐漸變差，最終影響出水水質。因此降低濾液濁度是解決問題的關鍵。該研究對其他污水處理廠解決濾液濁度、提高脫水污泥產(chǎn)量具有一定的指導作用[2]。

2 研究的方法與步驟

本實驗采用控制變量法，離心脫水的對象為經(jīng)重力濃縮和機械濃縮后含水率為97.4%的污泥，實驗時的環(huán)境溫度為15 ℃。主要影響因素有污泥進泥量；PAM脫水藥劑加藥量；離心機扭矩；離心機差速。主要研究步驟如下：

（1）在保持PAM脫水藥劑加藥量、離心機扭矩、離心機差速不變的情況下，調整污泥的進泥量，間歇性采集濾液樣本，觀察離心機的濾液濁度及沉降情況，并對其SS（懸浮物）進行檢測，找到適宜的進泥量。

（2）在找到適宜進泥量的基礎上，保持離心機扭矩、離心機差速不變，調整PAM脫水藥劑的加藥量，間歇性采集濾液樣本，觀察濾液濁度及沉降情況，并對其SS進行檢測，確定適宜加藥量。

（3）在污泥進泥量及PAM脫水藥劑加藥量不變的情況下，通過調整離心機的差速及扭矩（注：離心機采用速度控制法，調整差速來改變扭矩），間歇性采集濾液樣本，觀察離心機的濾液濁度及沉降情況，對其SS進行檢測，找到適宜的扭矩及差速。

（4）綜合污泥進泥量、PAM脫水藥劑加藥量、離心機扭矩及差速這四種變量，通過不斷試驗研究，最終確定最佳運行參數(shù)。

3 實驗設備概況

本實驗裝置為一臺D7 LLC60CHP E2臥式螺旋沉降離心機。圖1為D7 LLC60CHP E2臥式螺旋沉降離心機，圖2為該設備的控制界面。設備的主要參數(shù)：每小時的污泥干固體量=2.6 tDS/ h；主電機功率160 kW；輔電機功率30 kW；設備重量T=13 300 kg；設備尺寸5 700 mm×1 840 mm×2 000 mm；轉鼓直徑750 mm；額定轉速2 500 rpm；最高轉速為2 700 rpm。

圖1 D7 LLC60CHP E2臥式螺旋沉降離心機

圖2 D7 LLC60CHP E2臥式螺旋沉降離心機控制界面

4 實驗過程及分析

4.1 實驗一：研究污泥進泥量對濾液濁度的影響

實驗主要探究污泥進泥量對濾液濁度的影響，已知處理前污泥含水率為97.4%，離心機扭矩為38 N·m，離心機差速為4.4，PAM脫水藥劑加藥量為2.2 m3/h（濃度為4.0‰），通過調整污泥的進泥量，間歇性采集濾液，觀察離心機的濾液濁度及沉降情況，并對濾液的SS進行檢測。實驗表明：對進泥量的流量調整，可以發(fā)現(xiàn)，隨著進泥量的逐漸下調，濾液的濁度也會隨之降低。但總體來說，進泥量的調整對濾液濁度的改善只有輕微的效果。當進泥量為50 m3/h時，濾液的濁度相對較低，同時結合該污水處理廠污泥處理的實際運營情況，不適于將進泥量調整得到50 m3/h以下，否則將達不到日產(chǎn)650噸脫水污泥的指標[3]。故本實驗將50 m3/h的污泥進泥量定為最佳進泥量，相關數(shù)據(jù)見下表1。

表1 污泥進泥量-濾液濁度數(shù)據(jù)表

三次采集的濾液水樣如圖所示，圖3中污泥進泥量為60 m3/ h、圖4中污泥進泥量為55 m3/h、圖5中污泥進泥量為50 m3/h。

圖3 污泥進泥量為60 m3/h時的濾水水樣

圖4 污泥進泥量為55 m3/h時的濾水水樣

圖5 污泥進泥量為50 m3/h時的濾水水樣

4.2 實驗二：研究PAM脫水藥劑加藥量對濾液濁度的影響

在保持進泥量為50 m3/h、離心機扭矩為38 N·m、離心機差速為4.4的情況下，調整PAM脫水藥劑加藥量（濃度為4.0‰），間歇性采集濾液，觀察離心機的濾液濁度及沉降情況，并對濾液的SS進行檢測。本次實驗主要目的是通過不斷調整PAM加藥量，提高污泥的脫水效果，在保證濾液濁度相對較低的情況下尋找藥劑的最佳使用量，降低藥耗，節(jié)約成本[4]。通過實驗表明，調整PAM脫水藥劑加藥量對濾液濁度的降低有較為明顯的效果，當加藥量大于等于2.0 m3/h時，濾液的濁度較低且絮凝狀況較好；當加藥量少于2.0 m3/h時，污泥脫水效果變差，濾液變渾濁，濾液中懸浮物增多。故本實驗將加藥量2.0 m3/h定為最佳加藥量。相關數(shù)據(jù)見下表2。

表2 PAM加藥量-濾液濁度數(shù)據(jù)表

四次采集的濾液水樣如圖所示，圖6 中P A M 加藥量為2.2 m3/ h、圖7中PAM加藥量為2.1 m3/h、圖8中PAM加藥量為2.0 m3/ h、圖9中PAM加藥量為1.9 m3/h。

圖6 PAM加藥量為2.2 m3/h時的濾液水樣

圖7 PAM加藥量為2.1 m3/h時的濾液水樣

圖8 PAM加藥量為2.0 m3/h時的濾液水樣

圖9 PAM加藥量為1.9 m3/h時的濾液水樣

4.3 實驗三：研究離心機差速對濾液濁度的影響

通過實驗一和實驗二，已確定了進泥量與PAM加藥量的最佳設定值，即進泥量為50 m3/h，PAM加藥量為2.0 m3/h（濃度為4.0‰）。本次實驗主要探究離心機差速和扭矩對濾液濁度的影響。由于離心機采用速度控制法，故本次實驗主要通過調整差速來觀察離心機的濾液狀況，扭矩會隨著差速呈一定規(guī)律性變化。通過采集濾液水樣，對其SS進行檢測[5]。實驗表明，當離心機差速在4.5～5.2之間，離心機扭矩控制在32～40 N·m之間時，濾液狀況極好，濾液中絮狀物質極少，濾液幾乎呈透明狀，脫水污泥日產(chǎn)量也明顯提升。若離心機差速小于4.5，則會導致扭矩高，濾液變渾濁；若差速大于5.2，則會導致脫水后污泥的含水率太高，達不到脫水污泥后續(xù)處理的要求。相關數(shù)據(jù)見下表3。

表3 離心機差速、扭矩-濾液濁度數(shù)據(jù)表

四次采集的濾液水樣圖所示，圖10中離心機差速為3.7、圖11中離心機差速為4.9、圖12中離心機差速為5.0、圖13中離心機差速為5.5。

圖10 離心機差速為3.7時的濾水水樣

圖11 離心機差速為4.9時的濾水水樣

圖12 離心機差速為5.0時的濾水水樣

圖13 離心機差速為5.5時的濾水水樣

5 實驗總結

通過對該污水處理廠的離心機參數(shù)不斷調整及分析研究，綜合四項主要因素，本次研究最終確定D7 LLC60CHP E2臥式螺旋沉降離心機的操作參數(shù)可設定為：扭矩在32～40 N·m之間，差速在4.5～5.2之間，PAM脫水藥劑（濃度為4.0‰）加藥量在2.0 m3/h，污泥進泥量在50 m3/h。這種參數(shù)條件下的濾液狀況最佳，污泥脫水處理效率最高且穩(wěn)定[6]。