張 杰

（北京城市排水集團(tuán)有限責(zé)任公司，北京 100044）

0 引言

離心脫水機(jī)是污水處理行業(yè)污泥預(yù)脫水工序中的重點設(shè)備，用于處理初沉和剩余混合泥，保證其出泥含水率在83%左右、固體回收率在85%以上?，F(xiàn)場實際運行中出泥含水率較高，導(dǎo)致后端輸送系統(tǒng)壓力大，出現(xiàn)跑泥現(xiàn)象；固體回收率較低，導(dǎo)致離心機(jī)利用率降低，增加能耗，產(chǎn)生污泥外循環(huán)，不利于預(yù)脫水以及前端污水處理區(qū)域壓力增大等一系列問題。同時當(dāng)殘留的絮體沉渣以泡沫形式排出時會對轉(zhuǎn)鼓表面造成磨損，影響離心機(jī)本體使用壽命。因此，保證離心機(jī)高效、穩(wěn)定運行至關(guān)重要。

1 問題現(xiàn)狀

現(xiàn)場生產(chǎn)使用Centrisys CS26-4 型臥螺式離心機(jī)，對混合污泥進(jìn)行固液分離，其脫水階段泥質(zhì)的各項數(shù)據(jù)見表1。從表中數(shù)據(jù)看，污泥在離心機(jī)進(jìn)料階段，污泥含水率穩(wěn)定在97%左右，出料階段含水率浮動較大，在80%87%，出泥含水率勉強(qiáng)可以滿足生產(chǎn)工藝要求。但污泥固體回收率最低約25%、最高約51%，距離合格的回收率相差甚遠(yuǎn)。

從現(xiàn)場濾液排出口觀察，離心機(jī)分離后排出的濾液中含有較多泡沫，泡沫表面攜帶大量破碎絮體浮渣（圖1）。由于泡沫浮在濾液表面，離心機(jī)無法將附著在泡沫中的污泥進(jìn)行沉淀處理，導(dǎo)致這部分污泥隨著濾液被排出到廠前區(qū)，進(jìn)入外循環(huán)增加前端污水處理單元運行壓力。當(dāng)這部分污泥再次進(jìn)入預(yù)脫水工序時脫水難度增大，增加絮凝劑投配率、降低離心機(jī)利用率，造成成本、能耗升高。同時表面攜帶大量破碎絮體浮渣的泡沫也會對轉(zhuǎn)鼓造成較大磨損（圖2），產(chǎn)生高額維修費用。

表1 離心機(jī)脫水階段泥質(zhì)數(shù)據(jù)

圖1 離心機(jī)濾液狀態(tài)

圖2 轉(zhuǎn)鼓磨損

2 原因分析

Centrisys CS26-4 型臥螺式離心機(jī)工作原理為預(yù)脫水污泥從固相端進(jìn)料口處（電機(jī)端）通過進(jìn)泥管進(jìn)入中空螺旋布料腔體內(nèi)部，通過螺旋出料口后進(jìn)入高速旋轉(zhuǎn)中的轉(zhuǎn)鼓。在離心力作用下污泥懸浮液會在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁上形成環(huán)形液流—液環(huán)層，固體顆粒會快速沉降到轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁上形成固環(huán)層，并且通過轉(zhuǎn)鼓和螺旋之間的速度之差將固體沉渣推送至干燥區(qū)。在螺旋輸送器推力和沉渣離心分力的雙向擠壓下使其得到進(jìn)一步擠壓脫水后通過排泥口排出，分離后的濾液則在重力作用下通過濾液口排出。

在運行過程中，由于轉(zhuǎn)鼓的轉(zhuǎn)速相對于螺旋的轉(zhuǎn)速要快，而且轉(zhuǎn)鼓內(nèi)徑比螺旋內(nèi)徑大。通過公式=2n/60 和v=r=2nr/60，得出轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁處的線速度要比螺旋處的線速度大得多。在污泥懸浮液從線速度小的螺旋出料口至線速度大的轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁行進(jìn)過程中產(chǎn)生激烈碰撞，撞擊中的污泥懸浮液遇到空氣產(chǎn)生大量泡沫。同時離心機(jī)進(jìn)泥初期，在絮凝劑作用下，污泥懸浮液中的高分子有機(jī)物含有一些表面活性物質(zhì)，更容易產(chǎn)生表面泡沫。由于污泥懸浮液的泡沫比重相較濾液低得多，因此易于漂浮在濾液表面而難以沉降在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁上，并且與氣泡、絮體顆粒混合而成的泡沫具有穩(wěn)定、持續(xù)、較難控制的特點，因此會隨著沉降后的濾液從濾液口溢流而出，導(dǎo)致污泥二次循環(huán)。

同時，由于現(xiàn)場離心機(jī)本體裝有24 h 除臭系統(tǒng)，除臭的排風(fēng)管位置位于離心機(jī)外罩殼頂部，當(dāng)泡沫隨濾液排出時由于泡沫比重較輕，在排風(fēng)風(fēng)力作用下，大量泡沫會向上形成包裹在轉(zhuǎn)鼓外壁上的泡沫層。轉(zhuǎn)鼓在運行時的最大轉(zhuǎn)速可以達(dá)到2900 r/min，因此在高速旋轉(zhuǎn)過程中與泡沫中的絮體浮渣產(chǎn)生的摩擦?xí)觿∞D(zhuǎn)鼓自身磨損程度。

3 確定目標(biāo)

根據(jù)離心脫水機(jī)運行原理，從濾液排出口找尋問題根源，泡沫的形成和排出造成的危害較大，因此需要達(dá)到的目的是減少濾液中泡沫的排出量并進(jìn)行二次處理，保證泡沫中的該部分浮渣完成沉降，作為干固排出。

4 改進(jìn)措施及效果

為防止污泥懸浮液中產(chǎn)生的泡沫隨濾液排出，導(dǎo)致固體回收率的降低，在螺旋輸送器的尾端即離心機(jī)液相端焊接1 個環(huán)形消泡板，該消泡板的外緣可插入液環(huán)層2030 mm，從而在濾液溢流過程中大部分的表面泡沫可以被攔截在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)部。隨著泡沫量不斷增多，在螺旋輸送器作用下被推送至錐段干燥區(qū)，泡沫在該階段受到進(jìn)一步擠壓后破裂，其表面絮體浮渣在完成分離沉降后通過出渣口排出離心機(jī)。

本次改進(jìn)，解決了離心機(jī)分離后產(chǎn)生的濾液泡沫量大的問題（圖3），改進(jìn)后的離心機(jī)運行固體回收率平均水平基本穩(wěn)定在85%左右（表2），極大提升了污泥固體回收率，保障了再生水廠整體的穩(wěn)定運行。

轉(zhuǎn)鼓是離心機(jī)設(shè)備的重要組成部分，加工技術(shù)要求較高，造價昂貴，并且其整體的動平衡性能是保證離心機(jī)正常運行的關(guān)鍵因素。

濾液中的絮體浮渣泡沫通過上述措施得到一定消除，但仍會有少量泡沫隨著濾液排出。為進(jìn)一步緩解離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓的磨損，改造現(xiàn)有除臭系統(tǒng)中的排風(fēng)管。針對泡沫比重較濾液輕這一特點，將向上排風(fēng)改為向下排風(fēng)，密封原有排風(fēng)口用盲板，確保無臭氣溢出。在現(xiàn)有離心機(jī)平臺下的豎直濾液管線上開孔，用玻璃鋼管道進(jìn)行糊口連接至除臭總管，排風(fēng)管安裝角度為120，以防止異物進(jìn)入。在少量隨濾液排出的泡沫失去頂部排風(fēng)管的吸力后會在重力作用下第一時間到達(dá)濾液管，縮短了泡沫在轉(zhuǎn)鼓上的停留時間，達(dá)到減少轉(zhuǎn)鼓磨損的目的。

圖3 改進(jìn)效果1

圖4 改進(jìn)效果2

表2 改進(jìn)后離心機(jī)運行固體回收率

同時在濾液管線的另一側(cè)向上開孔焊接碳鋼管道并打盲板密封作為檢查孔，為方便后期檢查該碳鋼管安裝高度略低于除臭管線，角度為50。改進(jìn)后的離心機(jī)在后續(xù)9 個月的運行中轉(zhuǎn)鼓的磨損程度沒有出現(xiàn)進(jìn)一步惡化（圖4），保證了離心脫水機(jī)的利用率和完好率，為公司節(jié)約了維修成本。