污水處理廠污泥處理系統(tǒng)技術(shù)改造及優(yōu)化

劉玉濤

（煙臺市城市排水服務(wù)中心，山東 煙臺 264000）

0 引言

山東省某污水處理廠設(shè)計規(guī)模為35×104m3/d，目前出水水質(zhì)完全達到GB 18918-2002《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準》一級A標(biāo)準。其污泥處理系統(tǒng)采用德國FLOTTWEG脫水機為主要設(shè)備，主要處理來自初沉池、二沉池和生物池剩余污泥及化學(xué)污泥。目前污泥處理情況，經(jīng)計算得出總干污泥量為 240t/d，污泥含水率為80%～85%。污泥濃液經(jīng)濃縮池濃縮和消化池污泥減量后，輸送至脫水機房進行脫水，然后將污泥經(jīng)柱塞泵輸送至污泥料倉，最后運往污泥處置單位焚燒處置。

1 污泥處理中存在的問題

污水處理主要目的是污泥的減量和無害化處理。目前，國內(nèi)污水廠的污泥含水率大致在90%～99.9%之間，由于含水率較高，污泥的體積較大，十分不利于運輸。因此，需要對污泥進行減量、縮小體積，如污泥濃縮脫水減量。通過濃縮脫水后的污泥含水率可達到75%以下，體積大量減小，對其污泥的后續(xù)處理，如干化、填埋、焚燒是十分有利的[1]。因此，污泥脫水是污泥處理的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，而提高污泥脫水性能則是重中之重。

隨著市政管網(wǎng)不斷完善，進廠的污水處理水量呈逐年上升趨勢，污泥處理量也隨之增加。在日常的污泥處理中出現(xiàn)許多問題，情況如下：

脫水機轉(zhuǎn)鼓、螺旋電機、污泥喂料泵及加藥泵的電控部分，未安裝變頻器；脫水機自控部分沒有獨立完善自控系統(tǒng)，不能進行差速自動調(diào)節(jié)、聯(lián)鎖保護和高速清洗；轉(zhuǎn)鼓不能有效準確定量清洗，脫水機易造成振動報警停機；觸摸屏不能將故障信息準確地在屏幕上顯示，故障不易識別，造成維修頻次高。

污泥濃液含有大量纖維纏繞物等，容易堵塞管道；污泥螺桿供料泵在運行過程中，定轉(zhuǎn)子容易磨損；螺桿泵備件價格比較昂貴，后期嘗試改用離心泵改造，頂替螺桿泵進行供料，效果不理想。當(dāng)管道堵塞后，需反復(fù)用自來水清洗管道，以保證污泥系統(tǒng)的正常運行。

前后濃縮池污泥濃度變化大，消化池系統(tǒng)未啟用，也影響到污泥減量的效果。穩(wěn)定優(yōu)化脫水機的正常運行，保證污泥濃度不出現(xiàn)大得變化，讓污泥減量達到設(shè)計要求，是這次改造的目的。

脫水機最容易出現(xiàn)的問題是設(shè)備開機后，發(fā)生振動報警，即振動偏大，運行聲音異常。出現(xiàn)上述情況，通過運行經(jīng)驗判斷，主要是脫水機在關(guān)機時慢、快沖洗不徹底引起。容易引發(fā)兩種情況：出口端污泥積泥多，脫水機重新啟動時，差轉(zhuǎn)數(shù)報警；脫水機轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁上殘留污泥浮渣固體，開機運轉(zhuǎn)時，轉(zhuǎn)鼓不平衡運轉(zhuǎn)，產(chǎn)生振動報警。

對脫水機兩端軸承軸溫進行檢測。當(dāng)軸溫高于120℃時，進行預(yù)報警；當(dāng)軸溫高于130℃時，引起脫水機系統(tǒng)停機。溫度高的關(guān)鍵因素是潤滑油脂對前后軸承潤滑不均勻，或者不夠充分導(dǎo)致。油脂通過泵從油脂罐中抽出，打入各個潤滑點。通過設(shè)定中心潤滑油脂潤滑系統(tǒng)的工作時間間隔來控制潤滑油脂的加入量，補給罐裝有液位開關(guān)，如果液位低于設(shè)置值，就出現(xiàn)報警。按照維護保養(yǎng)手冊進行保養(yǎng)，將潤滑油脂系統(tǒng)設(shè)置為自動，定時進行加油，可以避免軸溫報警。

在脫水機運行過程中，啟動脫水機時，在轉(zhuǎn)鼓和螺旋電機應(yīng)平滑運行，沒有振動和頻繁異響，才能準備進泥。設(shè)備沒有達到準備狀態(tài)，不能進污泥濃液，否則亦會造成脫水機系統(tǒng)的報警現(xiàn)象。脫水機的轉(zhuǎn)鼓和螺旋電機的轉(zhuǎn)速穩(wěn)定后，進泥10min后，根據(jù)扭矩的實際情況進行動態(tài)調(diào)整，以免造成固相和液相分離不理想的情況。脫水機停機過程，伴隨進行自來水對脫水機內(nèi)部的沖洗。在沖洗過程中，可能出現(xiàn)污泥堆積到出口端的情況，為避免出水管線積泥堵塞，最好有操作人員現(xiàn)場監(jiān)督。

2 技術(shù)改造及優(yōu)化運行措施

2.1 對脫水機轉(zhuǎn)鼓、螺旋電機、加藥泵和污泥泵，加裝變頻器

對脫水機的轉(zhuǎn)鼓和螺旋電機，加裝ABB580系列變頻器。脫水機改造前，滿頻運行，開機即為3500 r/min、50 Hz運行。采用變頻調(diào)速后，以2500 r/min、35 Hz運行，并同時調(diào)整上清液出水堰板口徑，絮凝劑投加量不變，同樣達到脫水出泥含水率為在75%左右。相比高轉(zhuǎn)速運行時，耗電率下降、磨損減少，同時可適當(dāng)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速并配合高速沖洗進轉(zhuǎn)鼓內(nèi)部及螺旋體上的殘渣，解決殘留污泥，影響轉(zhuǎn)鼓動平衡，造成機組啟動過程中，出現(xiàn)振動預(yù)報警問題。通過連續(xù)監(jiān)控、適當(dāng)調(diào)整各項運行參數(shù)，脫水系統(tǒng)穩(wěn)定運行，而且大大降低了生產(chǎn)成本。脫水機實現(xiàn)變頻調(diào)速后，整個脫水機系統(tǒng)啟動運行平穩(wěn)、操作方便簡潔，提高了污泥分離效果。

2.2 完善污泥切割機選型，解決管道堵料問題

改進污泥濃液中含有大量纖維纏繞物，造成污泥管路頻繁堵渣，造成脫水機停機的問題。對進入脫水機的剩余污泥進行預(yù)處理，以去除毛發(fā)、棉紗等纖維性雜物，減少人工清渣次數(shù)，使脫水機能連續(xù)穩(wěn)定運行，確保污泥處理系統(tǒng)正常運行。技術(shù)改造后，對污泥切割機和污泥供料泵進行重新選型，增加了污泥切割機的功率，污泥供料泵采用耐馳泵，大大提高了污泥處理效率。

2.3 重建脫水機自控系統(tǒng)

建立完善脫水機自控系統(tǒng)，根據(jù)工藝需求進行PLC編程，比如污泥切割機、污水泵單元、PAM單元、脫水機單元、水平螺旋系統(tǒng)、運行檢測、故障報警、維護保養(yǎng)，及參數(shù)設(shè)備等齊全的系統(tǒng)，并對PAM加藥系統(tǒng)、污泥輸送系統(tǒng)、容易造成停機問題進行了優(yōu)化。在配電柜和就定操作箱追加急停按鈕，突然出現(xiàn)故障時，可以立即斷電，保障人員和設(shè)備的安全。

2.4 解決脫水機振動問題

脫水機易出現(xiàn)振動報警停機，絕大部分問題產(chǎn)生在上次停機的沖洗水系統(tǒng)，殘留少量污泥在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁，造成振動過大。在開機時出現(xiàn)這種情況，可以將轉(zhuǎn)速調(diào)整在200r/min～300r/min之間，用少量自來水進行沖洗，10min后，將轉(zhuǎn)速升至600r/min，再進行自來水沖洗，清洗轉(zhuǎn)鼓直至干凈。在關(guān)機時出現(xiàn)這種情況下，按照自動高速清洗來清洗掉殘留在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)的大量污泥，轉(zhuǎn)速調(diào)至1500r/min，繼續(xù)清洗至濾液清澈，然后轉(zhuǎn)速調(diào)整到 500r/min左右進行低速清洗，目的是將緊貼在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁和螺旋輸送器上的殘留物清洗下來，反復(fù)2～3次即可。

判斷沖洗效果可以參考扭矩值，如果扭矩較大，說明沖洗不夠徹底，轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁有殘留物。如果扭矩值較少，則說明沖洗效果理想，轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁和螺旋輸送機內(nèi)部沖洗得比較干凈。如果脫水機在停機狀態(tài)下，檢查脫水機內(nèi)部是否有污泥殘留，或者沖洗時效果是否理想，可以用手盤動轉(zhuǎn)鼓，看其是否轉(zhuǎn)動靈活。若轉(zhuǎn)動不靈活，可以手動慢速沖洗轉(zhuǎn)鼓和螺旋，直到用水徹底沖洗干凈。

2.5 對轉(zhuǎn)速調(diào)整優(yōu)化

通過變頻器進行調(diào)頻來實現(xiàn)對轉(zhuǎn)速的調(diào)控。轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速提高，污泥沉降與分離速度加快，如果作用力太大，也可能導(dǎo)致污泥絮體分解破碎，反而影響脫水效果，并且轉(zhuǎn)速增加會導(dǎo)致設(shè)備磨損、使用壽命減少[2]。在進泥含水率97%、進泥量3m2/h、加藥量147mg/L的情況下，將轉(zhuǎn)速范圍控制在2700 r/min～ 2850 r/min，產(chǎn)泥效果比較理想。

2.6 對差速調(diào)整優(yōu)化

目前，脫水機大多采用的是機械齒輪箱式的差速調(diào)節(jié)系統(tǒng)，是由電機裝上皮帶，帶動螺旋轉(zhuǎn)動，與同樣旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)鼓形成轉(zhuǎn)速差，從而獲得扭矩力推動物料。電機上裝有變頻器調(diào)整頻率來改變轉(zhuǎn)速，從而獲得不同的扭矩力。螺旋電機與轉(zhuǎn)鼓電機是同心同向旋轉(zhuǎn)運行的，但兩者轉(zhuǎn)速存在一定轉(zhuǎn)速差，調(diào)控好轉(zhuǎn)速差有利于更好分離泥水兩相[2]。增大轉(zhuǎn)速差，有利于沉降分離；減少轉(zhuǎn)速差，有利于污泥的輸送。在脫水機運行中，人們可以觀察扭矩值來調(diào)整差速，脫泥效果為當(dāng)扭矩控制在11%～13%范圍內(nèi)比較理想；當(dāng)螺旋扭矩超過24%時，應(yīng)避免過載停機，采取加大差速將轉(zhuǎn)鼓內(nèi)的污泥排出。

2.7 溢流堰板高度調(diào)整優(yōu)化

脫水機運行時會在轉(zhuǎn)鼓螺旋外，形成固環(huán)層、液環(huán)層和脫水段[2]。一般是停機狀態(tài)下，通過手動調(diào)節(jié)溢流堰板高低以改變液環(huán)層的厚度。液環(huán)層厚度增加，沉降面積增大，物料在機內(nèi)停留時間相應(yīng)增加，濾液的質(zhì)量就有所提高。但同時，導(dǎo)致泥餅含水率也隨之增加，相反降低液環(huán)層厚度，機內(nèi)的干燥區(qū)長度增加，濾液的含固量增大，但是泥餅含水率相應(yīng)地降低[3]。因此，合理地調(diào)節(jié)溢流堰板高度能起到最佳脫泥狀態(tài)。在脫水機出廠時，廠家預(yù)先對溢流堰板進行調(diào)整。根據(jù)污水處理廠各自情況，對進行現(xiàn)場溢流堰板高度調(diào)整優(yōu)化，以滿足脫泥的實際需求。

3 實施效果

要做好設(shè)備日常保養(yǎng)和檢查，定期檢查油脂情況、振動傳感器的情況、測速探頭的情況，按周期對脫水機進行沖洗1次。脫水機實施變頻調(diào)速控制能耗有所降低，達到節(jié)能降耗目的。據(jù)統(tǒng)計，1臺脫水機通過變頻器改造后，節(jié)電5萬元/年。脫水機變頻調(diào)整轉(zhuǎn)速運行后，各主要易損件磨損有所降低。脫水機的轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速高，任何的機械部件損壞或磨損都能引起機器的失衡而引發(fā)強烈振動，降低轉(zhuǎn)速運行可避免在高轉(zhuǎn)速情況下造成的機械損壞。脫水機主要的易損件為軸承和密封件，現(xiàn)降低轉(zhuǎn)速后可保證設(shè)備長時間穩(wěn)定運行，再加上正常的保養(yǎng)可大大延長維修周期，降低了設(shè)備故障率，減少了維修成本。

4 結(jié)論

通過對污泥處理設(shè)備和運行問題分析，有針對性地進行技術(shù)改造。脫水機系統(tǒng)經(jīng)試運行后，脫泥效果穩(wěn)定。對于脫水機運行中的常見故障，需掌握其故障類型和原因，日常做好維護工作，總結(jié)經(jīng)驗，優(yōu)化工藝操作各項細節(jié)，比如轉(zhuǎn)速、進料量、轉(zhuǎn)速差控制等，以保證脫水機具備良好分離效果。