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串螺®污泥脱水机在水厂污泥处理系统中的应用

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串螺®污泥脱水机在水厂污泥处理系统中的应用

  • 分类:公司新闻
  • 作者:刘小斌
  • 来源:
  • 发布时间:2020-04-27 13:39
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  • 【概要描述】

    串螺®污泥脱水机在水厂污泥处理系统中的应用

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  • 分类:公司新闻
  • 作者:刘小斌
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  • 发布时间:2020-04-27 13:39
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    串螺®脱水机的好,我们自己说了不算,还是来看看我们的用户怎么说吧!我司一直相信,真正优质的产品,不单用户赞不绝口,甚至连产品本身都在说话!

    刘晓斌先生,台州市路桥自来水有限公司厂长,深耕自来水行业多年,是一位权威的技术大咖!下面,刘厂长以一个用户的角度,图文并茂、客观公道地与大家分享其专业的使用体验!

     

    摘要:排泥水的处理是前期建设未设置相关污泥处理设施的净水厂急需解决的一大难题。以路桥自来水公司城西水厂新增污泥处理系统工程为例,介绍串螺®污泥脱水机在净水厂污泥处理系统中的应用,探讨调试及运行过程中相应问题的解决思路。

    关键词:污泥脱水;串螺®;净水厂;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、项目背景

    自来水厂生产过程中反应沉淀池排泥和滤池反冲洗排出的生产废水等自用水量,一般占水厂总净水量的3-6%。大量的排泥水集中排出,造成下水道堵塞、淤积河床,妨碍航运和行洪。随着我国环境保护事业的发展,特别是近年来,由浙江省先行倡导的“五水共治”,对自然水体的治理引起了空前的关注,净水厂排放的未经处理的排泥水(特别是反应沉淀池的排泥水、气浮池浮渣等)也越来越引起社会各界的重视,排泥水的处理是前期建设未设置相关污泥处理设施的净水厂急需解决的一大难题,这类水厂的排泥水处理设施的建设也越来越迫切。

    路桥自来水公司也同样面临排泥水处理的问题,路桥水司城西水厂于1995年建成投入运行,水源为长潭水库水,经过几次扩建,水厂规模达到8/d。城西水厂前期建设未设置完善的排泥水处理了设施,但建有滤池反冲洗排水回用水池,滤池反冲洗水全部回用。另有一座类似平流式沉砂池工艺的排泥水沉淀浓缩池。2003年开始沉淀池排泥水经过平流式沉砂池初步沉淀浓缩后由市政污水专管送至污水厂处理。最近几年,浙江省倡导的“五水共治”逐渐深入,路桥自来水公司领导对排泥水存在超标排放的风险也非常重视,决定上污泥脱水项目。

     

     

    二、排泥水处理系统工艺流程

    后建排泥水处理系统的水厂,设计时应当考虑与水厂现有工艺的合理衔接,充分利用已有的排泥水收集、沉淀浓缩等设施。路桥城西水厂已建有反应沉淀池排泥提升井和沉淀浓缩池,排泥水处理设施在此基础上新增了一些净水构筑物及相关工艺设备。新增设施设备包括新建脱水机房一座、100mm³储泥池一座、串螺®脱水机一套、污泥加药螺杆泵一套、污泥螺旋输送机一套、污泥料仓一套、进泥加药流量计一套以及配套的管阀、仪表、控制柜及软件,脱水机房预留低温污泥干化系统空间。

    污泥脱水车间加药设备

    脱水机进泥螺杆泵


       路桥城西水厂排泥水处理系统相关设计参数如下:

       水厂原水:常年低浊度 长潭水库水

       水厂规模:8万m³/d

       设计绝对干污泥量:0.6T/d

    反应沉淀池排泥水进入排泥水提升井,由潜污泵提升汇集进入原有的污泥浓缩池,重力沉降后的底泥排入新建的储泥池。污泥经螺杆泵输送至脱水系统进行泥水分离。脱水机产生的泥饼输送至污泥料仓储存,定期外运,压滤水回收到排泥池。并设计了重力直排污水厂处理的临时应急排放管路。

     

    路桥城西水厂污泥处理系统工艺流程

     

     

    脱水系统的关键设备为污泥脱水机,城西水厂污泥脱水机选型为安威廉希尔下载串螺®ACL-502-D机型,总功率2.67KW,设备整体尺寸为3855mm×1682mm×1813mm,空载重量2445Kg,运行重量3365Kg。参考处理量为120kgDS/h,上限处理量为200kgDS/h,每小时处理含水率为98%的浓缩污泥6立方,泥饼含水率控制在80%以下,系统集成委托浙江瑞拓水务科技公司完成。

    系统配套阀门阀体采用德国VAG并配置AUMA电动执行器、VAG伸缩器、VAG橡胶瓣止回阀等,确保20年免维护,设备运行可靠,高品质阀门可颠覆传统的安装理念,甚至可以取消阀门井直接直埋安装。

     

    三、污泥脱水系统工艺流程

    储泥池的污泥通过进泥螺杆泵送入串螺®脱水机的混合装置,同时自动泡药机内经过熟化后的PAM絮凝剂通过加药螺杆泵同步输入絮凝混合装置。污泥和絮凝剂充分混合,形成密实、稳定的絮团。含有大量絮团的泥水流入串螺®脱水机本体,从本体的浓缩部到脱水部,通过重力浓缩作用以及污泥在推进过程中受到挤压实现充分脱水。脱水机脱出滤液汇集到收集槽,由管路排出至排泥池。浓缩脱水过程循序渐进,脱水后的泥饼从本体末端的背压板间隙中排出,经螺旋输送装置输送至密闭污泥料仓内,再通过运泥车送往消纳场填埋。

    污泥脱水系统工艺流程

     

    串螺®污泥脱水机由高效搅凝管、低速混凝器及斜板导流口组成的高效管槽混凝器、串螺®脱水机和电控柜组成。串螺®脱水机包括脱水机本体、喷淋装置、滤液收集槽和驱动电机。脱水本体由游动环和固定环相互层叠,形成大小稳定不堵塞的滤缝间隙,活动环在外部驱动及导向装置的作用下其上部产生上下直线运动,下部产生左右钟摆运动,与固定环持续错位,保持滤缝通畅。双螺旋轴贯穿其中在过滤腔体内并排反向运转,相互翻卷,污泥在螺旋轴的推动和挤压下,滤液从游动环和固定环的滤缝间隙中挤出,浓缩部到脱水部的滤缝间隙逐渐变细,依次为0.5mm0.35mm0.18mm,出泥背压板的间隙根据处理量在2.5mm-6.0mm可调,最后实现污泥脱水。喷淋冲洗装置由喷淋管及喷雾嘴组成,喷射范围覆盖整个脱水主体,定时工作实现自我清洗滤缝。

    串螺®脱水机「版权所有,未经同意,不得转载」

    高效管槽混凝器絮体效果

     

    四、串螺®污泥脱水机的特点

    1.螺旋轴和游动环零磨损:串螺®单个腔体内两根螺旋轴和游动环是由不同的电机驱动,彼此并不接触,所以从结构上解决了碰撞磨损问题。

    2.适用高含水率浓缩污泥:串螺®脱水机的螺旋轴和游动环是由单独电机驱动,在污泥浓度变化的时候,可以通过螺旋轴及游动环的电机的独立变频调速,把多余的水分快速排出,使得串螺®腔体内的污泥可以充满整个腔体实现挤压,保证高含水率浓缩污泥处理后的泥饼含水率低又稳定。而叠螺脱水机的螺旋轴和游动环是由同一电机带动,所以在结构上叠螺脱水机无法在污泥浓度波动的情况下保证稳定的脱水效果。高含水率进泥条件下,一些的水厂的卧式螺旋离心脱水机也无法达到含水率80%以下的处理效果。

    串螺®脱水机背压板出的泥饼

    串螺®脱水机脱出的泥饼

    3.污泥不板结:双螺旋轴结构中的螺旋轴叶接近不接触方式,在电机的驱动下相向翻转,结构上保证螺旋轴上污泥无法板结。   

    4.不抱轴:螺旋轴轴叶在翻卷转动的时候起到了切割纤维物的效果,从而避免的螺旋轴被抱轴的发生。

    5.设计紧凑、布局合理、占地空间小、环境干净、无噪音、无振动,适用于水库原水浊度低、一天绝对干泥量在4T以内或规模20万吨以内的中小规模县镇级水厂。

    串螺®污泥脱水机构造模型

     

    五、串螺®污泥脱水自动控制系统

      串螺®污泥脱水系统实现就地及移动端一键启停:完成脱水机、自动泡药机、进泥泵、加药泵以及污泥料仓等设备的自动控制。

      1.通过设置在储泥池内的液位计控制脱水系统的启停。

      2.通过24小时时间定时器实现脱水机任意设置时间段的启停。

      3.通过设置在絮凝混合槽的液位计控制污泥泵与加药泵的启停。

      4.通过电磁阀、定时器实现对串螺®本体的间歇性喷淋。

      5.通过本体延迟运行定时器控制本体停止时间。

      6.通过变频器控制絮凝混合槽内搅拌装置的转速以保证良好絮团的形成。

      7.通过变频器控制螺旋轴及游动环的转速来调节污泥的含水率与处理量。

      8.通过触点式反转开关可以实现螺旋轴的反转,起到防堵排堵功能。

      9.通过脱水车间PLC子站控制系统,实现与系统配套的阀门、排泥泵等设备联动,本次增加了泥斗、脱水机主体二个视频监控,实现24小时全自动无人值守运行。

     

     

    六、污泥脱水系统调试及运行中相关问题的探讨

    1.设计日绝干污泥量偏大的问题

    设计院设计城西水厂日绝对干污泥量为2.6T,系统上马前我们与周边水厂进行过讨论并做了大量的实验,实验结果冬季每天只有0.3T/d干污泥量。长潭水库取水水质常年比较稳定,高浊度情况很少,因夏季水厂需要投加石灰、高锰酸钾等助凝剂,最后确定每日绝对干污泥量为0.6T。说明原水水质稳定、高浊情况很少(高低浊度差异很大高频出现的除外)的水厂在设计时处理量保证率前提下,理论计算的量与实际差别较大,将严重影响设备配置的合理性及运行方式,需要引起高度重视。

    2.浓缩污泥浓度控制的问题

    城西水厂的使用早期建成的拟沉淀池工艺的浓缩池,浓缩效果不佳,实测沉淀浓缩后排出污泥含水率在99.0%~99.4%之间。通过在浓缩池前投加PAM、延长沉淀池排泥周期、延长浓缩池的重力沉降时间,效果均不理想,浓缩污泥含水率偏高是大部分水库水处理水厂的通病。城西水厂浓缩污泥含水率降不下来,主要原因为重力浓缩池的深度不够。唯一的补救办法是降低系统的处理量来弥补,在新厂设计时充分论证污泥浓缩工艺及浓缩池的设计细节。

    因沉淀浓缩池排泥含水率高,储泥池停留一段时间后,上层均出现不同厚度的上清液。对于浓缩污泥含水率偏高的水厂,设计时可以考虑采取定期将上清液输送至排泥池的措施,如采用定期溢流工艺、设置上清液专用排放管道等技术措施来实现,也能提高脱水机进泥的含水率。

    3.浓缩池上清液实现季节性回用

    夏季原水存在藻类,再加上污染物富集等影响因素,排泥水出现泥腥味重等水质影响因素。泥腥味为感官指标,即使是上清液,都不适合回用。冬季水质较好,泥腥味不重,可考虑回收,因此设计时考虑上清液不同流向的管线。目前大部分水厂因每天的排泥水量高达千吨级,基本上通过水处理实现回收。

    4.PAM药剂调试选型的重要性

    我们在调试期间与PAM厂家对10多种的PAM药剂进行了多轮的试验,确保絮团能快速形成并紧密抱团,泥水分离界面清晰。不同药剂的投加量及絮凝效果相差很大,城西水厂最后选择具有涉水卫生批件的法国爱森牌饮用水处理剂,阳离子聚丙烯酰胺(FO 4240PWG),小试的投加量为200ml浓缩污泥(含水率99.2%)加入4.5ml千分之一PAM溶液,折算成一吨绝干泥加药量为2.8KG。

    PAM配置浓度的稳定性取决于精密给料机的正常给料,PAM料仓振动器工作正常否决定出料的均匀性,避免因配药浓度明显降低造成的污泥无法脱水而引发的系统生产事故。

    5.PAM投加螺杆泵量程的合理选择

    因设计的绝干污泥量偏大、浓缩污泥存在含水率偏高造成串螺®脱水机的处理量达不到额定处理量等因素的影响,设计选型的浓缩污泥输送螺杆泵、PAM投加螺杆泵量程明显偏大,甚至会超过正常投加量的3~6倍,而设备及实际工艺运行参数的不匹配造成以下不利影响:设备长时间工作在10Hz低频区,电机发热严重,并且没有继续降低投加量的余地;为了能满足运行需要,采取降低PAM配制浓度,从千分之一降低到万分之三,偏离了正常的配比浓度区间;浓度过低的PAM药剂投加流量明显增加,甚至达到所处理的浓缩污泥量的20%以上,进一步稀释了浓缩污泥的浓度,提高了浓缩污泥的含水率,增加了串螺®脱水机本体浓缩段腔体内的分离水,甚至严重影响了脱水段的处理效果。

    6.设计阶段串螺®脱水机的处理量及配套设备

    脱水机设备选型为处理含固浓度为2% 的浓缩污泥6m³/h。在调试初期,采用称重法计算其出泥数据,脱水机出泥称重计算后为137.8Kg/h,按含水率80%计绝对干泥量为27.5Kg每小时,绝对干泥量下降到设计处理量的23%,方能达到最好的处理效果。目前脱水机实际运行最佳参数调整为每小时含水率为99.2% 的浓缩污泥6m³,设备的处理量只达到标称值120Kg的30%以下,泥饼含水率可以小于77%,处理量降低的重要原因为浓缩污泥含水率偏高造成。

    调试过程中通过调整设备参数来降低处理量,出泥背板间隙从4mm调小至2.5mm,螺旋主副轴驱动电机频率降至12Hz,串螺®机主轴转速从正常的2.0r/min降至0.4r/min,减速机电机均处于低频运行状态,造成电机发热严重。原设计按一天工作8小时,为完成处理量只能延长运行时间至16小时以上。如果脱水机处理量设计为一天24h运行,可能就无法完成处理量,需要增加设备组数。

    脱水机设备手册上明确规定设备规格一览表的处理量以脱水后泥饼含水率在85%以下为基准的参考值,在设备处理量设计时要引起高度重视,考虑水厂具体的污泥参数来选择。

    针对以上处理量明显偏低的问题,我们及时与瑞拓集成商及安威廉希尔下载设备厂家联系,得到了各方的高度重视及大力支持,串螺®污泥脱水机设备的发明人郑朝志亲自到路桥水司现场检查,对存在的问题进行分析。最终确定标本设备按浓缩污泥含水率98%设计,当浓缩污泥含水率偏高,造成脱水机主体内腔的浓缩部及脱水部长期充满水,不能及时排出,严重影响脱水效果。最后采取对脱水机主体的二节浓缩部的动静环间隙进行调整,浓缩部第一段的间隙从3.5毫米增加到3.95毫米,浓缩部第二段的间隙从3.5毫米增加到3.83毫米,大幅增加动静环的缝隙的压滤液出水量。经过一周时间的改造及调试,取得了超出预期的效果,对脱水机进行改造调整后的运行参数如下:浓缩污泥含水率99%,进泥量10~12立方;PAM浓度为6.0‱,加药量400L,出泥泥饼含水率为77~80%;串螺®机主轴频率15~20HZ, 副轴频率30~40HZ。每小时绝干泥处理量为:(10T~12T取10T)×(100-99)%=100KG。每吨绝干泥PAM投药量为:400L×6.0‱×(1000Kg /100 Kg)=3.0Kg。

    经过改造后,浓缩污泥浓度不变的情况下,脱水机处理量在PAM投加率不变的情况下可提高3~4倍,达到理想的处理效果,因此脱水机设备的设计参数需要与水厂污泥参数作对接配套。

    7.石英砂对脱水机磨损的问题

    串螺®脱水机的螺旋轴、动静环等材质表面经高强度耐磨特殊工艺处理,通过近一年的运行,水库原水水体中的泥砂在浓缩过程中对设备磨损影响很小,属于设备正常使用工况。

    滤池石英砂在冲洗过程中会出现跑砂现象,并随排水进入排水池,存在最终进入脱水机的可能性。城西水厂排水池设计高位潜污泵提升回用至原水总管,低位由排泥泵直接排至污水管至污水厂,否则石英砂会进入排泥池、浓缩池,最终进入脱水机内部,造成脱水机的过量磨损,影响部件寿命。对于排泥池、排水池分建,单独处理沉淀池排泥水、滤池反冲洗水容易做到避免石英砂进入脱水机的问题。而对于一些将沉淀池排泥、滤池反冲洗排水合建为综合池的水厂,应考虑回用水池提升泵的合适标高及池底堆积石英砂滤料的定期清理,尽量避免石英砂进入脱水系统。

    8.污泥不落地料斗设计及处运处置的问题

      污泥料斗的材质建议采用304不锈钢,污泥料斗的螺旋输送器的下料口高度确保与料斗顶部保持1米的距离,规模稍大水厂污泥料斗的容量建议按25方设计,规模一般水厂污泥料斗的容量建议按12方设计,与运泥车辆匹配,一次一车,可降低外运成本。目前我们采用12方设计,运输车选择4.5T载重,一次运输二车,增加了污泥外运的成本。污泥料斗的设备及控制应尽量简洁,卸料闸宜采用电动控制,料斗内可无需配置专用的刮泥设备及雷达物位计,可增加视频监控来辅助生产管理。

    9.泥饼含水率的检测

    含水率测试方法:将均匀的污泥样品放在蒸发皿中,在103~105℃的烘箱内烘至恒重,减少的重量以百分率计为污泥含水率。两组以上泥饼含水率测试后取平均值。

    10.压滤水的处理

    脱水机系统的压滤水,这部分水的成分复杂,且含有PAM残留成分等,汇入到排泥池或浓缩池的入口处是最适宜的去处,可明显改善浓缩池的泥水分离效果,同时经浓缩沉淀后,压滤水中绝大部分的成分留置在泥饼中并外运。

    11.泥饼外运的解决方案

    联系本地一家城管备案的运输公司,具备道路运输经营许可证、建筑垃圾运输服务资格证及其它相关合法合规资质,泥饼外运到本地消纳场填埋处理。在城管大队备案泥饼外运合同,遵章守法运输,泥饼运出水厂后引起的一切纠纷及填埋责任由运输公司承担。

    12.改造中的环境考虑

    水厂整体环境给人的感觉是一个花园式工厂,各个车间也是窗明几净,员工的工作服、鞋也可以一尘不染,但是有了排泥水处理单元后,画风瞬间改变。如果在设计初期没有考虑周全,日常运行管理不到位,那么泥处理这个区块可以用脏乱差来形容,尤其是PAM制备车间、脱水机车间和干泥堆场的区块。要想将排泥水处理车间做到一个卫生达标车间,也并非一件难事,首要的一点是设计及施工时要从细节着手,踏实做好每一点。如PAM的堆场,地面材质要方便清洁,脱水机间的冲洗、取样出液口及四周的下水排水沟的合理布置,特别是要考虑污泥料仓干泥不落地清运方式,避免泥水跑冒滴漏。

    城西水厂整洁的污泥脱水车间

    13.污泥脱水系统里的技术创新点

    目前很多水厂因使用水库水,浓缩工艺等客观条件限制,造成储泥池浓缩污泥含水率在99%左右降不下来。一些水厂已经考虑在排泥水浓缩处理上增加加药,改造浓缩工艺等措施降低含水率,投资大,改造条件受限制。脱水机前的污泥絮凝工艺处理产生的分离水占99%,绝干泥占1%,一并进入脱水机,造成脱水机腔体里含有大量的水,造成处理效果不好,处理量降低。

    针对这个问题是否可以采用投资省,简单的技术方案将在絮凝槽的出水区增加一工艺段,将絮团与分离水进行简单分离,使大部分的分离水不进入脱水机本体,弥补浓缩工艺排泥含水率高的先天缺陷,这样就可以大大提高处理量及处理效果。

     

    参考文献:

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    Wang Xiufang, Xiang Ning. Comparison of the application of two sludge dewatering systems in water plants [J]. Water Purification Technology, 2016 (05): 108-113(in Chinese).

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    作者简介:刘小斌(1976-),男,浙江台州人,本科,台州市路桥自来水有限公司 副经理,城西水厂厂长。

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