何 晴

（上海友联竹园第一污水处理投资发展有限公司，上海 200137）

1 实验研究的目的与背景

通过调整离心机运行参数来降低离心机滤液浊度，提高污泥脱水效率。以上海某污水处理厂的离心脱水机作为研究对象。该污水处理厂主要处理城镇生活污水，处理规模为1 100 000 m3/d，主体工艺为“AAO+沉淀池+反硝化深床滤池+消毒池”，出水水质达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级A标准。污泥主要是从平流沉淀池内排出的剩余污泥，该污水处理厂的污泥处理工艺采用“重力浓缩+机械浓缩+离心脱水”的方式，离心处理前的污泥含水率在97.4%左右，处理后的污泥含水率≤80.0%。目前，该污水处理厂存在的主要问题是离心机滤液的悬浮物浓度较高，脱水污泥产量无法提高。滤液中的污泥回流导致污水处理厂内部恶性循环，生物系统内的污泥增多，污泥性质逐渐变差，最终影响出水水质。因此降低滤液浊度是解决问题的关键。该研究对其他污水处理厂解决滤液浊度、提高脱水污泥产量具有一定的指导作用[2]。

2 研究的方法与步骤

本实验采用控制变量法，离心脱水的对象为经重力浓缩和机械浓缩后含水率为97.4%的污泥，实验时的环境温度为15 ℃。主要影响因素有污泥进泥量；PAM脱水药剂加药量；离心机扭矩；离心机差速。主要研究步骤如下：

（1）在保持PAM脱水药剂加药量、离心机扭矩、离心机差速不变的情况下，调整污泥的进泥量，间歇性采集滤液样本，观察离心机的滤液浊度及沉降情况，并对其SS（悬浮物）进行检测，找到适宜的进泥量。

（2）在找到适宜进泥量的基础上，保持离心机扭矩、离心机差速不变，调整PAM脱水药剂的加药量，间歇性采集滤液样本，观察滤液浊度及沉降情况，并对其SS进行检测，确定适宜加药量。

（3）在污泥进泥量及PAM脱水药剂加药量不变的情况下，通过调整离心机的差速及扭矩（注：离心机采用速度控制法，调整差速来改变扭矩），间歇性采集滤液样本，观察离心机的滤液浊度及沉降情况，对其SS进行检测，找到适宜的扭矩及差速。

（4）综合污泥进泥量、PAM脱水药剂加药量、离心机扭矩及差速这四种变量，通过不断试验研究，最终确定最佳运行参数。

3 实验设备概况

本实验装置为一台D7 LLC60CHP E2卧式螺旋沉降离心机。图1为D7 LLC60CHP E2卧式螺旋沉降离心机，图2为该设备的控制界面。设备的主要参数：每小时的污泥干固体量=2.6 tDS/ h；主电机功率160 kW；辅电机功率30 kW；设备重量T=13 300 kg；设备尺寸5 700 mm×1 840 mm×2 000 mm；转鼓直径750 mm；额定转速2 500 rpm；最高转速为2 700 rpm。

图1 D7 LLC60CHP E2卧式螺旋沉降离心机

图2 D7 LLC60CHP E2卧式螺旋沉降离心机控制界面

4 实验过程及分析

4.1 实验一：研究污泥进泥量对滤液浊度的影响

实验主要探究污泥进泥量对滤液浊度的影响，已知处理前污泥含水率为97.4%，离心机扭矩为38 N·m，离心机差速为4.4，PAM脱水药剂加药量为2.2 m3/h（浓度为4.0‰），通过调整污泥的进泥量，间歇性采集滤液，观察离心机的滤液浊度及沉降情况，并对滤液的SS进行检测。实验表明：对进泥量的流量调整，可以发现，随着进泥量的逐渐下调，滤液的浊度也会随之降低。但总体来说，进泥量的调整对滤液浊度的改善只有轻微的效果。当进泥量为50 m3/h时，滤液的浊度相对较低，同时结合该污水处理厂污泥处理的实际运营情况，不适于将进泥量调整得到50 m3/h以下，否则将达不到日产650吨脱水污泥的指标[3]。故本实验将50 m3/h的污泥进泥量定为最佳进泥量，相关数据见下表1。

表1 污泥进泥量-滤液浊度数据表

三次采集的滤液水样如图所示，图3中污泥进泥量为60 m3/ h、图4中污泥进泥量为55 m3/h、图5中污泥进泥量为50 m3/h。

图3 污泥进泥量为60 m3/h时的滤水水样

图4 污泥进泥量为55 m3/h时的滤水水样

图5 污泥进泥量为50 m3/h时的滤水水样

4.2 实验二：研究PAM脱水药剂加药量对滤液浊度的影响

在保持进泥量为50 m3/h、离心机扭矩为38 N·m、离心机差速为4.4的情况下，调整PAM脱水药剂加药量（浓度为4.0‰），间歇性采集滤液，观察离心机的滤液浊度及沉降情况，并对滤液的SS进行检测。本次实验主要目的是通过不断调整PAM加药量，提高污泥的脱水效果，在保证滤液浊度相对较低的情况下寻找药剂的最佳使用量，降低药耗，节约成本[4]。通过实验表明，调整PAM脱水药剂加药量对滤液浊度的降低有较为明显的效果，当加药量大于等于2.0 m3/h时，滤液的浊度较低且絮凝状况较好；当加药量少于2.0 m3/h时，污泥脱水效果变差，滤液变浑浊，滤液中悬浮物增多。故本实验将加药量2.0 m3/h定为最佳加药量。相关数据见下表2。

表2 PAM加药量-滤液浊度数据表

四次采集的滤液水样如图所示，图6 中P A M 加药量为2.2 m3/ h、图7中PAM加药量为2.1 m3/h、图8中PAM加药量为2.0 m3/ h、图9中PAM加药量为1.9 m3/h。

图6 PAM加药量为2.2 m3/h时的滤液水样

图7 PAM加药量为2.1 m3/h时的滤液水样

图8 PAM加药量为2.0 m3/h时的滤液水样

图9 PAM加药量为1.9 m3/h时的滤液水样

4.3 实验三：研究离心机差速对滤液浊度的影响

通过实验一和实验二，已确定了进泥量与PAM加药量的最佳设定值，即进泥量为50 m3/h，PAM加药量为2.0 m3/h（浓度为4.0‰）。本次实验主要探究离心机差速和扭矩对滤液浊度的影响。由于离心机采用速度控制法，故本次实验主要通过调整差速来观察离心机的滤液状况，扭矩会随着差速呈一定规律性变化。通过采集滤液水样，对其SS进行检测[5]。实验表明，当离心机差速在4.5～5.2之间，离心机扭矩控制在32～40 N·m之间时，滤液状况极好，滤液中絮状物质极少，滤液几乎呈透明状，脱水污泥日产量也明显提升。若离心机差速小于4.5，则会导致扭矩高，滤液变浑浊；若差速大于5.2，则会导致脱水后污泥的含水率太高，达不到脱水污泥后续处理的要求。相关数据见下表3。

表3 离心机差速、扭矩-滤液浊度数据表

四次采集的滤液水样图所示，图10中离心机差速为3.7、图11中离心机差速为4.9、图12中离心机差速为5.0、图13中离心机差速为5.5。

图10 离心机差速为3.7时的滤水水样

图11 离心机差速为4.9时的滤水水样

图12 离心机差速为5.0时的滤水水样

图13 离心机差速为5.5时的滤水水样

5 实验总结

通过对该污水处理厂的离心机参数不断调整及分析研究，综合四项主要因素，本次研究最终确定D7 LLC60CHP E2卧式螺旋沉降离心机的操作参数可设定为：扭矩在32～40 N·m之间，差速在4.5～5.2之间，PAM脱水药剂（浓度为4.0‰）加药量在2.0 m3/h，污泥进泥量在50 m3/h。这种参数条件下的滤液状况最佳，污泥脱水处理效率最高且稳定[6]。