曹洪飞

摘要：在环保意识深入人心的今天，污泥处理技术日益为人们重视，本文主要以萧山发电厂处理排泥水为例，介绍卧螺式污泥脱水机组的工作原理、技术性能，并对运行数据和卧螺式污泥脱水机运行中遇到的问题进行分析，从而找出导致问题的因素及解决办法。

关键词：污泥脱水机;转鼓;螺旋;差速度;絮凝剂;冲洗水。

前提

萧山发电厂在2014年以前未设置排泥水处理系统，排泥水在没有进行处理的情况下就排入二期雨水口直接排放，由于排泥水中悬浮物含量较高，沉降性较差，容易导致雨水口悬浮物超标，造成环境污染。为了响应浙江省政府提出的关于“五水共治”的大政方针，以及实现浙能集团提出的“零排放”目标，萧山电厂结合本厂的实际情况，建造投运一套40m3/h全厂排泥水处理系统。

Ⅰ、排泥水系统工艺流程

萧山发电厂建造的排泥水处理系统采用“浓缩+脱水”工艺，对全厂的排泥水进行处理，所有的排泥水经过脱水，形成的泥饼外运，滤液返回污泥收集池，工艺流程如下：

萧山发电厂一期排涝系统储水池，#3、#4、#5、#6、#7澄清池，#1、#2污水澄清池等各系统排泥水输送到排泥水处理系统的污泥调节池，池底污泥由吸泥机排至污泥收集池，再通过污泥输送泵加压，经投加絮凝剂（PAM）与其混合搅拌后，进入重力污泥浓缩机，排泥水在重力污泥浓缩机内进行泥水分离。泥水分离后的上清液自流补充到#3机循环水中进行再利用。为减小进泥浓度波动对后续离心脱水的影响，污泥浓缩机底部的污泥靠重力自流到污泥平衡池，污泥再通过污泥提升泵提升，并经投加絮凝剂（PAM）后，在卧螺式污泥脱水机进行脱水。这些污泥被脱去水份后形产生的泥饼进行外运集中处理。污泥在脱水后的滤液收集到污泥区集水坑，经污泥区排水泵排水至污泥收集池。

Ⅱ、卧螺式污泥脱水机的工作原理

萧山发电厂的排泥水处理系统配备2台ANDRITZ（安德里茨）生产的D3 L型号的卧式螺旋污泥脱水机，它的最大处理污泥量为10m3/h，被处理污泥浓度为固体含量≈3%。污泥经过污泥输送泵加压并加入絮凝剂（PAM）在污泥浓缩机浓缩后，排到污泥平衡池，经过浓缩后的污泥通过污泥提升泵运输，加入絮凝剂（PAM），从进料口进入污泥脱水机内高速旋转的螺旋中空转子，通过布料器进入卧螺式污泥脱水机工作回体内，污泥在污泥脱水机内随着转鼓高速旋转产生的离心力的作用下形成液环层，这些污泥液环层在离心力的作用下加速固液的沉降分离，其中比重较大的固体颗粒由于离心力的作用下沉降在环液层的外圈，沿转鼓内壁形成泥环层，然后这些被沉降后脱水的泥块通过螺旋与转鼓的旋转差速被刮泥螺旋推出脱水机体外，脱水后的滤液则通过堰池口溢流出脱水机体外。污泥利用了卧螺式污泥脱水机的转动，污泥颗粒在卧螺式污泥脱水机内的离心分离速度可达到污泥颗粒在沉淀池中沉速的1000倍以上，能在很短时间内使污泥中很小的固体颗粒和液体分离，进一步去除污泥中的空隙水和毛细水，使出口污泥固体含量≥20%～25%，减少了污泥体积，减轻污泥外运压力和处理污泥的费用。如图 1所示为ANDRITZ（安德里茨）D3 L卧式螺旋污泥脱水机基本结构原理。

Ⅲ、影响卧螺式污泥脱水机脱水效果的因素

❶、ANDRITZ（安德里茨）D3 L卧螺式污泥脱水机在运行过程中，出现污泥脱水机滤水浑浊、排泥嘴堵塞、扭矩过大导致变频器动作等异常现象。只有充分了解卧螺式污泥脱水机的运行原理，熟知卧螺式污泥脱水机本身对脱水效果的影响可分为可调节机械因素和不可调节机械因素，才能够在使用中对其进行有效的掌控。

A、不可调节的机械因素

ANDRITZ（安德里茨）D3 L卧螺式污泥脱水机运行时影响脱水效果的不可调节的机械因素有转鼓直径和有效长度、转鼓半锥角、螺距和螺旋类型等，这些因素在ANDRITZ（安德里茨）D3 L卧螺式污泥脱水机的设计之初就已经确定不可更改，它们作为卧螺式污泥脱水机的主要构件，决定了ANDRITZ（安德里茨）D3 L卧螺式污泥脱水能够适应处理的污泥浓度和污泥类型，输送泥渣的能力，和处理后的泥饼干度及滤液的清澈度。它们更影响ANDRITZ（安德里茨）D3 L卧螺式污泥脱水机的生产效率、生产能力和使用寿命。

B、可调节的机械因素

1、转鼓转速

ANDRITZ（安德里茨）D3L卧螺式污泥脱水机转鼓转速的调节通常通过变频电机来实现。转速越大，离心力越大，有助于提高泥饼含固率。但过大的转速会使污泥絮凝体被破坏，反而降低脱水效果。同时高转速不但对离心机制作材料要求高，也会加速磨损，增大动力消耗，污泥脱水机运行时的振动和噪音也会相应增大。故ANDRITZ（安德里茨）D3L卧螺式污泥脱水机设定的最大转鼓转速为4000rpm，转鼓运行时优化转速为3400～3500rpm，既保证离心机有较高的离心力来进行污泥的泥水分离，也较好地控制了离心机的磨损、振动及噪音。

2、差速度（差速比）

差速度是转鼓转速和螺旋转速间的比值，它直接影响ANDRITZ（安德里茨）D3L卧螺式污泥脱水机的排泥能力、泥饼干度和滤液质量，是污泥脱水机运行中非常重要并且需要根据运行情况进行调节的参数之一。

ANDRITZ（安德里茨）D3L卧螺式污泥脱水机在处理一定量且浓度相同的污泥水时，提高差速度，卸料扭矩相应减小，有利于提高脱水后污泥排出能力，但是污泥固液分离时间会缩短，脱水后的污泥泥饼含水率大，同时差速度过大，螺旋与转鼓的相对转速变大，螺旋会扰动脱水机内澄清区液池，使滤液质量变差（俗称“返混”）。相反，降低差速度，卸料扭矩相应提高，污泥固液分离时间会延长，污泥沉积厚度增大，污泥脱水后泥饼干燥度增加，同时较小的差速度使脱水机内澄清区液池受螺旋的扰动较小，滤液内含固体颗粒也相对较少，但是会使螺旋排泥产生的扭矩加大，减慢离心机的排泥时间，差速度过于减小，容易造成脱水机排泥不及时引起的排泥圆锥和排泥嘴堵塞的现象。所以ANDRITZ（安德里茨）D3L卧螺式污泥脱水机在運行过程中可以通过检测螺旋的排泥扭矩来判断污泥脱水后泥饼的干度，正常情况下在流量及污泥浓度变化在一定的范围内，泥饼干度与卸料扭矩成一定的函数关系（见图3），卸料扭矩越大对应的泥饼干度就越高，根据此变化规律，通过检测扭矩的大小来调节刮泥螺旋转子与转鼓之间的差速，来控制泥饼排出的速度，并以此来调节泥饼的干度。

3、螺旋转速

ANDRITZ（安德里茨）生产的D3 L型号的卧螺式污泥脱水机采用的是逆流式螺旋结构（见图1），脱水机的布料器在螺旋中部，也就是位于干燥区和沉降区之间的边界附近，用来保证有足够的污泥沉降距离，但分离后的污泥离排出脱水机的时间较短，因此要求有较高的离心力;进入污泥脱水机布料器的污泥由这里进入转鼓内会引起这个部位己经沉降的污泥颗粒因扰动再度浮起.还会产生湍流和附加涡流，使分离效果降低。因此为提高污泥分离效果，适应日益提高的污泥脱水要求，ANDRITZ（安德里茨）针对逆流式螺旋结构离心机的缺点，在离心机滤液排出口安装可调节离心机液池高度的挡板，可使离心机处于深液池状态，以增加对泥饼的压渣力，并且设计出独特结构的中空螺旋叶片（见图2），将离心机螺旋推料叶片的倾角、螺距、间距等参数优化成最佳状态，并且只输送泥环层外侧的沉降污泥，而泥环层上部含水率高的污泥保留在原来位置继续进行泥水分离，延长污泥固液分离时间，实现污泥压榨脱水，降低泥饼含水量和降低絮凝剂（PAM）的消耗量。

根据（图3）来分析，ANDRITZ（安德里茨）D3L卧螺式污泥脱水机在处理污泥水时，处理能力和处理效果存在矛盾，要提高处理能力，就要提高差速比，但可能会降低污泥脱水后泥饼干度;要提高污泥水脱水后泥饼干度，就要降低差速比，从而降低污泥脱水机处理污泥水的能力。在实际运行情况中，转鼓转速一般是固定的，要调节差速度，就会调节螺旋转速来达到要求。在实际情况下，根据污泥浓度不同，ANDRITZ（安德里茨）D3L卧螺式污泥脱水机的螺旋电机最佳转速在：2650～3000 rpm之间，差速值：>0、正常在2.0～4.5之间，扭矩控制在：10～30%之间，ANDRITZ（安德里茨）D3L卧螺式污泥脱水机运行时对污泥处理能力和处理效果均较为理想。但脱水机运行时如果螺旋电机转速高于3100 rpm，同时扭矩高于40%，或差速值<1，必须引起注意，这时的脱水机内部可能堵，应及时停运，进行手动冲洗，直至异常现象消失、设备运行参数恢复正常为止。因此，要实现脱水机最理想的运行处理能力和最优处理效果，必须凭借全面的理论知识和实际运行积累经验，针对污泥性质找到脱水机的最佳运行工况参数，并及时依照各参数变化进行具体调整。

4、液环层厚度

液环层厚度决定着ANDRITZ（安德里茨）D3L卧螺式污泥脱水机转鼓内的有效容积和干燥区长度，是ANDRITZ（安德里茨）D3L卧螺式污泥脱水机用来优化运行效果的一个重要参数，它直接影响卧螺式污泥脱水机的处理效果。调节ANDRITZ（安德里茨）D3L卧螺式污泥脱水机的液环层厚度需在污泥脱水机停机状态下通过手动调节堰池液位挡板的高低，调整时各个液位挡板的高低位置必须确保一致，否则会导致污泥脱水机运行时剧烈振动。

液环层厚度增加，会使污泥脱水机转鼓内污泥沉降面积增大，污泥在卧螺式污泥脱水机内停留的时间也会相应增加，污泥脱水机运行时滤液质量提高，但同时污泥脱水机内的干燥区长度缩短，导致脱水后的泥饼干度降低。相反，液环层厚度降低可使脱水后污泥含固率提高，但运行时的滤液质量可能会降低，滤液内含固体颗粒增加。因此，卧螺式污泥脱水机使用现场条件，合理调节液位挡板的高度与滤液质量、泥饼干度达到最佳组合极为重要。

ANDRITZ（安德里茨）D3 L卧螺式污泥脱水机在运行过程中除了污泥脱水机本身影响脱水效果的可调节机械因素和不可调节机械因素，运行的工艺也对卧螺式污泥脱水机的脱水效果有着很大影响。

由于ANDRITZ（安德里茨）D3 L卧螺式污泥脱水机是利用固液两相的密度差来实现固液分离，因此污泥水中的污泥颗粒比重越大就越容易分离。在萧山发电厂的污泥水收集系统中，雨水冲刷地面和绿化养护后产生的污泥水较易脱水，污泥澄清池排出的高有机物含量的底部排泥水等污泥水较难脱水，而混合污泥水的脱水性能介于两者之间，不同的性质污泥水在污泥脱水过程中有不同的表现，采用不同的处理工艺得到的污泥也会有较大的差异。

为了使ANDRITZ（安德里茨）D3 L卧螺式污泥脱水机有良好的污泥脱水效果，污泥水在进入卧螺式污泥脱水机转鼓内进行离心分离前需要均匀的加入适量的、能适应污泥特性的阳离子聚丙烯酰胺（PAM），加快污泥的聚凝沉降，使污泥水中的污泥和滤液加速分离和排出脱水机外。可是在实际的运行中，PAM在污泥水中的加入量达到一定程度之后，不会继续提高污泥脱水后的泥饼含固率，只对滤水质量产生较大影响，因此，D3 L卧螺式污泥脱水机运行时，在满足泥饼干度和滤水质量的要求下，继续增加PAM的加入量是完全没有必要的，反而会提高PAM的药耗，经济上得不偿失。

一般情况下，适应ANDRITZ（安德里茨）D3 L卧螺式污泥脱水机运行的污泥浓度最好是在2%～4%之间，污泥浓度过低或过高均会消耗更多的PAM，污泥脱水机在处理正常污泥浓度的污泥水时，PAM的用量和污泥的固含量是成正比的，所以，在处理一定量污泥的情况下，PAM的加入量要根据污泥浓度进行调整，否则会出现污泥脱水率异常、滤液浑浊或PAM药耗增加等情况出现。萧山发电厂根据ANDRITZ（安德里茨）D3 L卧螺式污泥脱水机实际运行得出，在处理雨水冲刷地面和绿化养护后产生的较易脱水的污泥水时，在PAM药液配置浓度为2‰ ～5‰的情况下，PAM用量为3～5kg/TDS（吨·绝干物料）;在处理污泥澄清池排出的高有机物含量的底部排泥水等较难脱水的污泥水时，PAM用量为10kg/TDS（吨·绝干物料）左右。

还有ANDRITZ（安德里茨）D3 L卧螺式污泥脱水机在启动前及停运时，要用冲洗水量为10-15 m3/h、压力为0.3～0.4MPa的无颗粒杂质冲洗水对污泥脱水机内部进行冲洗，冲洗时间15分钟以上，避免转鼓内壁、排泥嘴和管路等部位附着污泥时间过长而堵塞。在此过程中，应防止冲洗水压力低或中断，影响脱水机高、低速冲洗效果，导致D3 L卧螺式污泥脱水机转鼓内壁有污泥粘附引起运行时振动加大，排泥部位堵塞引起设备运行扭矩过大等因素造成离心机变频器跳闸、设备零件磨损加剧等现象。

影响ANDRITZ（安德里茨）D3 L卧螺式污泥脱水机脱水效果的因素有很多，并且每个因素之间相互影响脱水机的脱水效果，所以说ANDRITZ（安德里茨）D3 L卧螺式污泥脱水机的良好脱水效果是很多因素综合作用的结果，在運行中要根据污泥脱水后泥饼最佳干度、污泥回收率和经济性等实际情况，进行各参数调整，使ANDRITZ（安德里茨）D3 L卧螺式污泥脱水机运行达到最佳方式。

参考文献：

[1]卧螺离心脱水机在污泥脱水工程中的优异功效[A].贝兆桢.全国水环境污染治理设施运营管理技术交流研讨会论文集[C].2006