城市污水處理廠離心式脫水機的選用
行業(yè)動態(tài)
城市污水處理廠是削減水污染物的重要設(shè)施，在污水處理工程中，污泥作為污水處理過程的伴生物，其不僅含有豐富的氮、磷、鉀等有益物質(zhì)，而且也含有重金屬、有機物質(zhì)、病毒微生物、寄生蟲卵等有毒有害物質(zhì)。如污泥得不到及時、有效的處理，同樣也會污染環(huán)境。因此，對污泥必須進行妥善處置，以保護環(huán)境。
目前，城市污水處理廠產(chǎn)生的污泥大多僅做到了濃縮和機械脫水處理，處置方式也主要是在垃圾填埋場填埋，或是簡單的堆置。在污泥處理過程中，由于處理的簡單化，或者不符合處置的要求，會存在“二次污染”的隱患，不僅不能充分發(fā)揮城市污水處理廠消除污染、保護環(huán)境的作用，也大大弱化了污水處理廠的水質(zhì)凈化功能。
污泥處理主要包括對污泥的濃縮、機械脫水和污泥的穩(wěn)定、干化、焚燒等。而污泥脫水是整個污泥處理工藝的一個重要步驟或環(huán)節(jié)，通過機械脫水去除空隙水、附著水和毛細水等，其目的是使固體富集、減少污泥體積，為污泥的處置創(chuàng)造條件。為使污泥液相和固相相分離，必須克服它們之間的結(jié)合力，所以，污泥脫水中所遇到的主要問題是脫水能力的問題。為此，應(yīng)針對結(jié)合力的不同形式，有目的地采用不同的外界措施來提高污泥的脫水效果。本文就如何選用污泥脫水中的主要設(shè)備——離心式脫水機談點看法。
1 離心式脫水機
1.1 現(xiàn)狀
在城市污水處理中，終點的一道環(huán)節(jié)就是對污泥的處理，如外運填埋、焚燒、制肥料等，但在這道工序之前，要對污泥進行一定程度的濃縮和（或）脫水。濃縮可以通過重力濃縮，也可以通過機械濃縮；脫水則主要是通過機械方式。鑒于對污泥的處置、人工費用、土地使用等要求的不斷提高和污泥機械脫水技術(shù)的不斷發(fā)展，目前采用大面積土地進行自然干化（脫水）的方式在國內(nèi)外已越來越少，機械脫水方式已占主導(dǎo)地位。
污泥機械脫水主要分為兩類：
（1）過濾式脫水機械。又分為正壓過濾機械（如帶式壓濾機、板框壓濾機）和負壓過濾機械（如真空過濾機），污泥過濾脫水是依靠過濾介質(zhì)（多孔性物質(zhì)）兩面的壓力差作為推動力，使水分強制通過過濾介質(zhì)，把固體顆粒截留在介質(zhì)上，以達到脫水的目的。
（2）產(chǎn)生人工力場的脫水機械（離心式脫水機）。在人工力場的作用下，借助固體和液體的密度差，使固液分離。由于離心式污泥脫水機在運行時處于相對封閉的狀態(tài)，異味相對較少，因此在國內(nèi)城市污水處理廠中得到了較為廣泛的使用。
1.2 分類
由于離心式脫水機工作時轉(zhuǎn)鼓內(nèi)的污泥在離心力的作用下使污泥與水分離，污泥緊貼在轉(zhuǎn)鼓的內(nèi)壁上，為了將離心分離出的污泥排出，必須使螺旋體與轉(zhuǎn)鼓之間產(chǎn)生一個相對的差速。產(chǎn)生這一差速的方式目前常用的主要有雙電機、多級行星齒輪減速和液壓電動機等。
1.2.1 機械差速離心脫水機
機械差速起初由不可調(diào)速的機械差速器來形成差速，主要是通過帶輪，后來發(fā)展為雙電機來形成差速，目的都是形成轉(zhuǎn)鼓、螺旋體各自獨立的 轉(zhuǎn)速，差速是這兩個 轉(zhuǎn)速的差值（即它們之間的相對轉(zhuǎn)速）。目前，在污泥脫水中使用的機械差速離心式脫水機的差速裝置，已由不可調(diào)速的機械差速器發(fā)展為可調(diào)速的雙電機驅(qū)動機械差速器。
1.2.2 液壓差速離心脫水機
液壓差速器實際是固定于轉(zhuǎn)鼓并隨之同步旋轉(zhuǎn)的液壓電動機，當液壓泵站通過特殊的高壓旋轉(zhuǎn)分配器向液壓電動機供油時，螺旋體才會在液壓差速器的驅(qū)動下產(chǎn)生疊加在轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速（螺旋體的牽連轉(zhuǎn)動）上的相對轉(zhuǎn)動，從而形成轉(zhuǎn)鼓、螺旋體之間的差速。
1.3 液壓差速與機械差速離心脫水機的比較
1.3.1 電能消耗
脫水機在空載或輕載運行時，機械型、雙電機型、液壓型3種機型的能耗沒有差別。但負重運行時，由于物料的牽連作用，將給機械型、雙電機型各自獨立的驅(qū)動源造成相互抵消的額外能量損耗，而液壓型是通過增加液壓電動機（差速低于30r/min）的扭矩來承受牽連作用的，因此不會產(chǎn)生上述的能量損耗。反映在設(shè)備的實際運行中，液壓型的能耗明顯降低。
1.3.2 脫水能力
由于液壓差速器對負載變化有良好的自適應(yīng)性，因此在轉(zhuǎn)鼓、螺旋體的結(jié)構(gòu)設(shè)計中就可針對城市污泥脫水較困難的特點，有意識地加大對脫水污泥的擠壓度，即形成在前端螺旋體葉片對污泥的雙向擠壓效應(yīng)，以提高污泥的脫水效率。而其它機型因為擔心過載堵料，則不能采取這樣的設(shè)計。
1.3.3 設(shè)備維護成本
設(shè)備排堵是機械離心脫水機頭疼的維護工作，一旦出現(xiàn)機器堵料，只能解體整臺脫水機轉(zhuǎn)鼓，將污泥一點點地清除。不但耗工費時，且極易損傷轉(zhuǎn)鼓。而液壓型的差轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)鼓的轉(zhuǎn)速無關(guān)，可在整機靜止的狀態(tài)下，通過低速大扭矩的液壓差速器的強力，極其緩慢地正反推動，逐步將污泥排出轉(zhuǎn)鼓，由于安全扭矩可以通過設(shè)定液壓系統(tǒng)的溢流壓力來控制，因此液壓型脫水機的排堵不會損傷設(shè)備。
1.3.4 污泥脫水效果
要想得到理想的高干度脫水污泥，可通過以下兩個途徑：一是提高轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速來加大泥水分離，但這勢必增大能耗、噪聲，并縮短軸承皮帶等易損件壽命，對轉(zhuǎn)鼓材料也提出了更高的要求，同時高轉(zhuǎn)速會降低絮凝劑的效率而增加加藥量；二是減少轉(zhuǎn)筒與螺旋體輸送器間的差轉(zhuǎn)速，但這會增大輸送器的推料扭矩。
由于液壓差速器能以小差速大扭矩進行工作，從而使污泥脫水全過程是離心力+雙向擠壓力，也就是說，要提高污泥脫水效果的 選擇是采用液壓差速器。液壓差速驅(qū)動是國際公認的 技術(shù)，其特點是其他形式離心機所無法比擬的。
液壓式離心脫水機的主要優(yōu)點是：
（1）采用大扭矩液壓差速器，具有輸出扭矩大（同等體積下，推料扭矩比機械差速器大2～4倍），提高了脫水固體的輸出量。
（2）差速根據(jù)負載變化、差速自動反饋調(diào)節(jié)、推料功率自動補償?shù)?，使固渣在機內(nèi)不僅受離心壓力，而且在前期兩個螺葉間作雙向擠壓，以保證固渣的恒定干度，并在排出固渣后自動恢復(fù)初始差速，故不易發(fā)生堵料情況，且同樣的處理能力比一般離心機藥耗和電耗均省30%，噪聲小于84dB。
（3）能在小差速下輸送，一般液壓小差速可達0.3r/min，而機械差速器較小差速為3～5r/min，相差10余倍，即污泥在分離過程中的停留時間可多增加10余倍，使物料停留時間更長、出泥更干。
（4）堵料故障排除無需拆機，只要啟動液壓裝置，便可自動排渣和清除積料。
2 結(jié)語
雖然目前國內(nèi)大部分城市的污水處理廠在污水處理中已采用了濃縮、脫水的簡單化處理，并采用了污泥外運填埋處置的方式，但實際經(jīng)驗和相關(guān)數(shù)據(jù)證明，脫水后的污泥均因力學(xué)指標達不到要求，而不受填埋場的歡迎。要使脫水污泥達到填埋場的力學(xué)指標要求，必須選用更加合適的污泥脫水機械和合適的調(diào)理藥劑。本文推薦的液壓式離心脫水機是目前條件下選型較為理想的污泥脫水機械。相對其它形式的離心脫水機更具優(yōu)勢。
