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串螺?污泥脫水機在水廠污泥處理系統中的應用

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串螺?污泥脫水機在水廠污泥處理系統中的應用

  • 分類:公司新聞
  • 作者:劉小斌
  • 來源:
  • 發布時間:2020-04-27 13:39
  • 訪問量:

【概要描述】

串螺?污泥脫水機在水廠污泥處理系統中的應用

【概要描述】

  • 分類:公司新聞
  • 作者:劉小斌
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  • 發布時間:2020-04-27 13:39
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串螺®脫水機的好,我們自己說了不算,還是來看看我們的用戶怎么說吧!我司一直相信,真正優質的產品,不單用戶贊不絕口,甚至連產品本身都在說話!

劉曉斌先生,臺州市路橋自來水有限公司廠長,深耕自來水行業多年,是一位權威的技術大咖!下面,劉廠長以一個用戶的角度,圖文并茂、客觀公道地與大家分享其專業的使用體驗!

 

摘要:排泥水的處理是前期建設未設置相關污泥處理設施的凈水廠急需解決的一大難題。以路橋自來水公司城西水廠新增污泥處理系統工程為例,介紹串螺®污泥脫水機在凈水廠污泥處理系統中的應用,探討調試及運行過程中相應問題的解決思路。

關鍵詞:污泥脫水;串螺®;凈水廠;五水共治

Abstract:The treatment of sludge water is a major problem that needs to be solved urgently in the early construction of a water purification plant that does not have related sludge treatment facilities. Taking the newly added sludge treatment system project of Chengxi Water Plant of Luqiao Water Supply Company as an example, the application of the snail sludge dewatering machine in the sludge treatment system project of the water purification plant is introduced, and the solutions to the corresponding problems in the debugging and operation process are discussed.

Keywords:Sludge dewatering;Snail;Water purification plant;Five Waters Governance

 

一、項目背景

自來水廠生產過程中反應沉淀池排泥和濾池反沖洗排出的生產廢水等自用水量,一般占水廠總凈水量的3-6%。大量的排泥水集中排出,造成下水道堵塞、淤積河床,妨礙航運和行洪。隨著我國環境保護事業的發展,特別是近年來,由浙江省先行倡導的“五水共治”,對自然水體的治理引起了空前的關注,凈水廠排放的未經處理的排泥水(特別是反應沉淀池的排泥水、氣浮池浮渣等)也越來越引起社會各界的重視,排泥水的處理是前期建設未設置相關污泥處理設施的凈水廠急需解決的一大難題,這類水廠的排泥水處理設施的建設也越來越迫切。

路橋自來水公司也同樣面臨排泥水處理的問題,路橋水司城西水廠于1995年建成投入運行,水源為長潭水庫水,經過幾次擴建,水廠規模達到8/d。城西水廠前期建設未設置完善的排泥水處理了設施,但建有濾池反沖洗排水回用水池,濾池反沖洗水全部回用。另有一座類似平流式沉砂池工藝的排泥水沉淀濃縮池。2003年開始沉淀池排泥水經過平流式沉砂池初步沉淀濃縮后由市政污水專管送至污水廠處理。最近幾年,浙江省倡導的“五水共治”逐漸深入,路橋自來水公司領導對排泥水存在超標排放的風險也非常重視,決定上污泥脫水項目。

 

 

二、排泥水處理系統工藝流程

后建排泥水處理系統的水廠,設計時應當考慮與水廠現有工藝的合理銜接,充分利用已有的排泥水收集、沉淀濃縮等設施。路橋城西水廠已建有反應沉淀池排泥提升井和沉淀濃縮池,排泥水處理設施在此基礎上新增了一些凈水構筑物及相關工藝設備。新增設施設備包括新建脫水機房一座、100mm³儲泥池一座、串螺®脫水機一套、污泥加藥螺桿泵一套、污泥螺旋輸送機一套、污泥料倉一套、進泥加藥流量計一套以及配套的管閥、儀表、控制柜及軟件,脫水機房預留低溫污泥干化系統空間。

污泥脫水車間加藥設備

脫水機進泥螺桿泵


   路橋城西水廠排泥水處理系統相關設計參數如下:

   水廠原水:常年低濁度 長潭水庫水

   水廠規模:8萬m³/d

   設計絕對干污泥量:0.6T/d

反應沉淀池排泥水進入排泥水提升井,由潛污泵提升匯集進入原有的污泥濃縮池,重力沉降后的底泥排入新建的儲泥池。污泥經螺桿泵輸送至脫水系統進行泥水分離。脫水機產生的泥餅輸送至污泥料倉儲存,定期外運,壓濾水回收到排泥池。并設計了重力直排污水廠處理的臨時應急排放管路。

 

路橋城西水廠污泥處理系統工藝流程

 

 

脫水系統的關鍵設備為污泥脫水機,城西水廠污泥脫水機選型為安尼康串螺®ACL-502-D機型,總功率2.67KW,設備整體尺寸為3855mm×1682mm×1813mm,空載重量2445Kg,運行重量3365Kg。參考處理量為120kgDS/h,上限處理量為200kgDS/h,每小時處理含水率為98%的濃縮污泥6立方,泥餅含水率控制在80%以下,系統集成委托浙江瑞拓水務科技公司完成。

系統配套閥門閥體采用德國VAG并配置AUMA電動執行器、VAG伸縮器、VAG橡膠瓣止回閥等,確保20年免維護,設備運行可靠,高品質閥門可顛覆傳統的安裝理念,甚至可以取消閥門井直接直埋安裝。

 

三、污泥脫水系統工藝流程

儲泥池的污泥通過進泥螺桿泵送入串螺®脫水機的混合裝置,同時自動泡藥機內經過熟化后的PAM絮凝劑通過加藥螺桿泵同步輸入絮凝混合裝置。污泥和絮凝劑充分混合,形成密實、穩定的絮團。含有大量絮團的泥水流入串螺®脫水機本體,從本體的濃縮部到脫水部,通過重力濃縮作用以及污泥在推進過程中受到擠壓實現充分脫水。脫水機脫出濾液匯集到收集槽,由管路排出至排泥池。濃縮脫水過程循序漸進,脫水后的泥餅從本體末端的背壓板間隙中排出,經螺旋輸送裝置輸送至密閉污泥料倉內,再通過運泥車送往消納場填埋。

污泥脫水系統工藝流程

 

串螺®污泥脫水機由高效攪凝管、低速混凝器及斜板導流口組成的高效管槽混凝器、串螺®脫水機和電控柜組成。串螺®脫水機包括脫水機本體、噴淋裝置、濾液收集槽和驅動電機。脫水本體由游動環和固定環相互層疊,形成大小穩定不堵塞的濾縫間隙,活動環在外部驅動及導向裝置的作用下其上部產生上下直線運動,下部產生左右鐘擺運動,與固定環持續錯位,保持濾縫通暢。雙螺旋軸貫穿其中在過濾腔體內并排反向運轉,相互翻卷,污泥在螺旋軸的推動和擠壓下,濾液從游動環和固定環的濾縫間隙中擠出,濃縮部到脫水部的濾縫間隙逐漸變細,依次為0.5mm、0.35mm、0.18mm,出泥背壓板的間隙根據處理量在2.5mm-6.0mm可調,最后實現污泥脫水。噴淋沖洗裝置由噴淋管及噴霧嘴組成,噴射范圍覆蓋整個脫水主體,定時工作實現自我清洗濾縫。

串螺®脫水機「版權所有,未經同意,不得轉載」

高效管槽混凝器絮體效果

 

四、串螺®污泥脫水機的特點

1.螺旋軸和游動環零磨損:串螺®單個腔體內兩根螺旋軸和游動環是由不同的電機驅動,彼此并不接觸,所以從結構上解決了碰撞磨損問題。

2.適用高含水率濃縮污泥:串螺®脫水機的螺旋軸和游動環是由單獨電機驅動,在污泥濃度變化的時候,可以通過螺旋軸及游動環的電機的獨立變頻調速,把多余的水分快速排出,使得串螺®腔體內的污泥可以充滿整個腔體實現擠壓,保證高含水率濃縮污泥處理后的泥餅含水率低又穩定。而疊螺脫水機的螺旋軸和游動環是由同一電機帶動,所以在結構上疊螺脫水機無法在污泥濃度波動的情況下保證穩定的脫水效果。高含水率進泥條件下,一些的水廠的臥式螺旋離心脫水機也無法達到含水率80%以下的處理效果。

串螺®脫水機背壓板出的泥餅

串螺®脫水機脫出的泥餅

3.污泥不板結:雙螺旋軸結構中的螺旋軸葉接近不接觸方式,在電機的驅動下相向翻轉,結構上保證螺旋軸上污泥無法板結。   

4.不抱軸:螺旋軸軸葉在翻卷轉動的時候起到了切割纖維物的效果,從而避免的螺旋軸被抱軸的發生。

5.設計緊湊、布局合理、占地空間小、環境干凈、無噪音、無振動,適用于水庫原水濁度低、一天絕對干泥量在4T以內或規模20萬噸以內的中小規??h鎮級水廠。

串螺®污泥脫水機構造模型

 

五、串螺®污泥脫水自動控制系統

  串螺®污泥脫水系統實現就地及移動端一鍵啟停:完成脫水機、自動泡藥機、進泥泵、加藥泵以及污泥料倉等設備的自動控制。

  1.通過設置在儲泥池內的液位計控制脫水系統的啟停。

  2.通過24小時時間定時器實現脫水機任意設置時間段的啟停。

  3.通過設置在絮凝混合槽的液位計控制污泥泵與加藥泵的啟停。

  4.通過電磁閥、定時器實現對串螺®本體的間歇性噴淋。

  5.通過本體延遲運行定時器控制本體停止時間。

  6.通過變頻器控制絮凝混合槽內攪拌裝置的轉速以保證良好絮團的形成。

  7.通過變頻器控制螺旋軸及游動環的轉速來調節污泥的含水率與處理量。

  8.通過觸點式反轉開關可以實現螺旋軸的反轉,起到防堵排堵功能。

  9.通過脫水車間PLC子站控制系統,實現與系統配套的閥門、排泥泵等設備聯動,本次增加了泥斗、脫水機主體二個視頻監控,實現24小時全自動無人值守運行。

 

 

六、污泥脫水系統調試及運行中相關問題的探討

1.設計日絕干污泥量偏大的問題

設計院設計城西水廠日絕對干污泥量為2.6T,系統上馬前我們與周邊水廠進行過討論并做了大量的實驗,實驗結果冬季每天只有0.3T/d干污泥量。長潭水庫取水水質常年比較穩定,高濁度情況很少,因夏季水廠需要投加石灰、高錳酸鉀等助凝劑,最后確定每日絕對干污泥量為0.6T。說明原水水質穩定、高濁情況很少(高低濁度差異很大高頻出現的除外)的水廠在設計時處理量保證率前提下,理論計算的量與實際差別較大,將嚴重影響設備配置的合理性及運行方式,需要引起高度重視。

2.濃縮污泥濃度控制的問題

城西水廠的使用早期建成的擬沉淀池工藝的濃縮池,濃縮效果不佳,實測沉淀濃縮后排出污泥含水率在99.0%~99.4%之間。通過在濃縮池前投加PAM、延長沉淀池排泥周期、延長濃縮池的重力沉降時間,效果均不理想,濃縮污泥含水率偏高是大部分水庫水處理水廠的通病。城西水廠濃縮污泥含水率降不下來,主要原因為重力濃縮池的深度不夠。唯一的補救辦法是降低系統的處理量來彌補,在新廠設計時充分論證污泥濃縮工藝及濃縮池的設計細節。

因沉淀濃縮池排泥含水率高,儲泥池停留一段時間后,上層均出現不同厚度的上清液。對于濃縮污泥含水率偏高的水廠,設計時可以考慮采取定期將上清液輸送至排泥池的措施,如采用定期溢流工藝、設置上清液專用排放管道等技術措施來實現,也能提高脫水機進泥的含水率。

3.濃縮池上清液實現季節性回用

夏季原水存在藻類,再加上污染物富集等影響因素,排泥水出現泥腥味重等水質影響因素。泥腥味為感官指標,即使是上清液,都不適合回用。冬季水質較好,泥腥味不重,可考慮回收,因此設計時考慮上清液不同流向的管線。目前大部分水廠因每天的排泥水量高達千噸級,基本上通過水處理實現回收。

4.PAM藥劑調試選型的重要性

我們在調試期間與PAM廠家對10多種的PAM藥劑進行了多輪的試驗,確保絮團能快速形成并緊密抱團,泥水分離界面清晰。不同藥劑的投加量及絮凝效果相差很大,城西水廠最后選擇具有涉水衛生批件的法國愛森牌飲用水處理劑,陽離子聚丙烯酰胺(FO 4240PWG),小試的投加量為200ml濃縮污泥(含水率99.2%)加入4.5ml千分之一PAM溶液,折算成一噸絕干泥加藥量為2.8KG。

PAM配置濃度的穩定性取決于精密給料機的正常給料,PAM料倉振動器工作正常否決定出料的均勻性,避免因配藥濃度明顯降低造成的污泥無法脫水而引發的系統生產事故。

5.PAM投加螺桿泵量程的合理選擇

因設計的絕干污泥量偏大、濃縮污泥存在含水率偏高造成串螺®脫水機的處理量達不到額定處理量等因素的影響,設計選型的濃縮污泥輸送螺桿泵、PAM投加螺桿泵量程明顯偏大,甚至會超過正常投加量的3~6倍,而設備及實際工藝運行參數的不匹配造成以下不利影響:設備長時間工作在10Hz低頻區,電機發熱嚴重,并且沒有繼續降低投加量的余地;為了能滿足運行需要,采取降低PAM配制濃度,從千分之一降低到萬分之三,偏離了正常的配比濃度區間;濃度過低的PAM藥劑投加流量明顯增加,甚至達到所處理的濃縮污泥量的20%以上,進一步稀釋了濃縮污泥的濃度,提高了濃縮污泥的含水率,增加了串螺®脫水機本體濃縮段腔體內的分離水,甚至嚴重影響了脫水段的處理效果。

6.設計階段串螺®脫水機的處理量及配套設備

脫水機設備選型為處理含固濃度為2% 的濃縮污泥6m³/h。在調試初期,采用稱重法計算其出泥數據,脫水機出泥稱重計算后為137.8Kg/h,按含水率80%計絕對干泥量為27.5Kg每小時,絕對干泥量下降到設計處理量的23%,方能達到最好的處理效果。目前脫水機實際運行最佳參數調整為每小時含水率為99.2% 的濃縮污泥6m³,設備的處理量只達到標稱值120Kg的30%以下,泥餅含水率可以小于77%,處理量降低的重要原因為濃縮污泥含水率偏高造成。

調試過程中通過調整設備參數來降低處理量,出泥背板間隙從4mm調小至2.5mm,螺旋主副軸驅動電機頻率降至12Hz,串螺®機主軸轉速從正常的2.0r/min降至0.4r/min,減速機電機均處于低頻運行狀態,造成電機發熱嚴重。原設計按一天工作8小時,為完成處理量只能延長運行時間至16小時以上。如果脫水機處理量設計為一天24h運行,可能就無法完成處理量,需要增加設備組數。

脫水機設備手冊上明確規定設備規格一覽表的處理量以脫水后泥餅含水率在85%以下為基準的參考值,在設備處理量設計時要引起高度重視,考慮水廠具體的污泥參數來選擇。

針對以上處理量明顯偏低的問題,我們及時與瑞拓集成商及安尼康設備廠家聯系,得到了各方的高度重視及大力支持,串螺®污泥脫水機設備的發明人鄭朝志親自到路橋水司現場檢查,對存在的問題進行分析。最終確定標本設備按濃縮污泥含水率98%設計,當濃縮污泥含水率偏高,造成脫水機主體內腔的濃縮部及脫水部長期充滿水,不能及時排出,嚴重影響脫水效果。最后采取對脫水機主體的二節濃縮部的動靜環間隙進行調整,濃縮部第一段的間隙從3.5毫米增加到3.95毫米,濃縮部第二段的間隙從3.5毫米增加到3.83毫米,大幅增加動靜環的縫隙的壓濾液出水量。經過一周時間的改造及調試,取得了超出預期的效果,對脫水機進行改造調整后的運行參數如下:濃縮污泥含水率99%,進泥量10~12立方;PAM濃度為6.0?,加藥量400L,出泥泥餅含水率為77~80%;串螺®機主軸頻率15~20HZ, 副軸頻率30~40HZ。每小時絕干泥處理量為:(10T~12T取10T)×(100-99)%=100KG。每噸絕干泥PAM投藥量為:400L×6.0?×(1000Kg /100 Kg)=3.0Kg。

經過改造后,濃縮污泥濃度不變的情況下,脫水機處理量在PAM投加率不變的情況下可提高3~4倍,達到理想的處理效果,因此脫水機設備的設計參數需要與水廠污泥參數作對接配套。

7.石英砂對脫水機磨損的問題

串螺®脫水機的螺旋軸、動靜環等材質表面經高強度耐磨特殊工藝處理,通過近一年的運行,水庫原水水體中的泥砂在濃縮過程中對設備磨損影響很小,屬于設備正常使用工況。

濾池石英砂在沖洗過程中會出現跑砂現象,并隨排水進入排水池,存在最終進入脫水機的可能性。城西水廠排水池設計高位潛污泵提升回用至原水總管,低位由排泥泵直接排至污水管至污水廠,否則石英砂會進入排泥池、濃縮池,最終進入脫水機內部,造成脫水機的過量磨損,影響部件壽命。對于排泥池、排水池分建,單獨處理沉淀池排泥水、濾池反沖洗水容易做到避免石英砂進入脫水機的問題。而對于一些將沉淀池排泥、濾池反沖洗排水合建為綜合池的水廠,應考慮回用水池提升泵的合適標高及池底堆積石英砂濾料的定期清理,盡量避免石英砂進入脫水系統。

8.污泥不落地料斗設計及處運處置的問題

  污泥料斗的材質建議采用304不銹鋼,污泥料斗的螺旋輸送器的下料口高度確保與料斗頂部保持1米的距離,規模稍大水廠污泥料斗的容量建議按25方設計,規模一般水廠污泥料斗的容量建議按12方設計,與運泥車輛匹配,一次一車,可降低外運成本。目前我們采用12方設計,運輸車選擇4.5T載重,一次運輸二車,增加了污泥外運的成本。污泥料斗的設備及控制應盡量簡潔,卸料閘宜采用電動控制,料斗內可無需配置專用的刮泥設備及雷達物位計,可增加視頻監控來輔助生產管理。

9.泥餅含水率的檢測

含水率測試方法:將均勻的污泥樣品放在蒸發皿中,在103~105℃的烘箱內烘至恒重,減少的重量以百分率計為污泥含水率。兩組以上泥餅含水率測試后取平均值。

10.壓濾水的處理

脫水機系統的壓濾水,這部分水的成分復雜,且含有PAM殘留成分等,匯入到排泥池或濃縮池的入口處是最適宜的去處,可明顯改善濃縮池的泥水分離效果,同時經濃縮沉淀后,壓濾水中絕大部分的成分留置在泥餅中并外運。

11.泥餅外運的解決方案

聯系本地一家城管備案的運輸公司,具備道路運輸經營許可證、建筑垃圾運輸服務資格證及其它相關合法合規資質,泥餅外運到本地消納場填埋處理。在城管大隊備案泥餅外運合同,遵章守法運輸,泥餅運出水廠后引起的一切糾紛及填埋責任由運輸公司承擔。

12.改造中的環境考慮

水廠整體環境給人的感覺是一個花園式工廠,各個車間也是窗明幾凈,員工的工作服、鞋也可以一塵不染,但是有了排泥水處理單元后,畫風瞬間改變。如果在設計初期沒有考慮周全,日常運行管理不到位,那么泥處理這個區塊可以用臟亂差來形容,尤其是PAM制備車間、脫水機車間和干泥堆場的區塊。要想將排泥水處理車間做到一個衛生達標車間,也并非一件難事,首要的一點是設計及施工時要從細節著手,踏實做好每一點。如PAM的堆場,地面材質要方便清潔,脫水機間的沖洗、取樣出液口及四周的下水排水溝的合理布置,特別是要考慮污泥料倉干泥不落地清運方式,避免泥水跑冒滴漏。

城西水廠整潔的污泥脫水車間

13.污泥脫水系統里的技術創新點

目前很多水廠因使用水庫水,濃縮工藝等客觀條件限制,造成儲泥池濃縮污泥含水率在99%左右降不下來。一些水廠已經考慮在排泥水濃縮處理上增加加藥,改造濃縮工藝等措施降低含水率,投資大,改造條件受限制。脫水機前的污泥絮凝工藝處理產生的分離水占99%,絕干泥占1%,一并進入脫水機,造成脫水機腔體里含有大量的水,造成處理效果不好,處理量降低。

針對這個問題是否可以采用投資省,簡單的技術方案將在絮凝槽的出水區增加一工藝段,將絮團與分離水進行簡單分離,使大部分的分離水不進入脫水機本體,彌補濃縮工藝排泥含水率高的先天缺陷,這樣就可以大大提高處理量及處理效果。

 

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作者簡介:劉小斌(1976-),男,浙江臺州人,本科,臺州市路橋自來水有限公司 副經理,城西水廠廠長。

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