王健

（中機(jī)國(guó)際工程設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司，湖南 長(zhǎng)沙 410000）

1 設(shè)備的組成與形式

污泥調(diào)理機(jī)械攪拌設(shè)備由攪拌容器和攪拌機(jī)組成。

攪拌容器一般采用鋼筋混凝土澆注成方形、矩形或圓形截面的污泥池，也可用鋼板、鋼型材拼焊而成，圓形截面容器有利于提高物料攪拌混合效果和抵抗變形能力，方形和矩形截面容器有利于充分利用場(chǎng)地、增大污泥貯存量。容器設(shè)置頂蓋用于防止臭氣外泄并兼作檢修操作平臺(tái)，頂蓋上設(shè)置有人孔、進(jìn)泥管口、進(jìn)藥管口、進(jìn)水管口、攪拌機(jī)安裝橋架、攪拌軸孔口、圍欄等，底部設(shè)置有出泥管口，在容器的內(nèi)外兩側(cè)或者內(nèi)側(cè)人孔下方設(shè)置爬梯方便設(shè)備清潔和維護(hù)檢修。

攪拌機(jī)包括攪拌器和傳動(dòng)裝置。攪拌器主要有槳式、開啟渦輪式、圓盤渦輪式、推進(jìn)式、錨式、框式、螺帶式、螺桿式、圓盤鋸齒式等幾種。槳式攪拌器有平直槳葉和斜槳葉，開啟渦輪式攪拌器有平直葉渦輪、斜葉渦輪、后彎葉渦輪，圓盤渦輪式攪拌器有平直槳葉圓盤渦輪、斜槳葉圓盤渦輪、后彎槳葉圓盤渦輪。傳動(dòng)裝置主要由電動(dòng)機(jī)、減速機(jī)、機(jī)架、傳動(dòng)軸、攪拌軸、傳動(dòng)軸聯(lián)軸器、攪拌軸軸封等零部件組成，電動(dòng)機(jī)按頻率是否可調(diào)分變頻、工頻，按是否防爆分防爆與非防爆，減速機(jī)有斜齒輪減速機(jī)(包括平行軸斜齒輪減速機(jī)、蝸輪減速機(jī)、錐齒輪減速機(jī)等)、行星齒輪減速機(jī)、擺線針輪減速機(jī)、蝸輪蝸桿減速機(jī)、行星摩擦式機(jī)械無級(jí)變速機(jī)等。

2 設(shè)備的選型與匹配

2.1 攪拌容器

污泥調(diào)理攪拌容器的容積大小和數(shù)量可根據(jù)后端脫水工藝的需要來確定。如果工藝需要保證脫水機(jī)械的不間斷運(yùn)行，就要保證其供泥不中斷，而在同一個(gè)容器內(nèi)污泥調(diào)理一般難以做到連續(xù)進(jìn)出料，因此，容器數(shù)量至少設(shè)置2個(gè)，調(diào)理好的污泥交替供料；如果工藝不需要脫水機(jī)械連續(xù)運(yùn)行，則可只設(shè)置1個(gè)。具體容器的容積大小需要綜合考慮污泥日處理量、脫水機(jī)械處理能力、每池污泥調(diào)理需要的時(shí)間等因素來確定。

2.2 攪拌機(jī)

（1）攪拌器。污泥調(diào)理攪拌器安裝位置一般選擇垂直安裝在攪拌容器的中心，安裝平直葉攪拌器還要在容器的側(cè)壁設(shè)置擋板以消除容器中心的攪拌死區(qū)。市政污泥機(jī)械脫水前經(jīng)過了厭氧消化處理，消化液再加藥、加水調(diào)理至含水率為92%～95%，其黏度小于2000MPa·s，上面所述所有攪拌器均能滿足使用要求，但從安裝、維護(hù)、檢修、成本等的合理性考慮，選用最常用的槳式攪拌器即可，槳葉可選平直葉或斜葉，選擇平直葉需要在攪拌容器壁上加裝均布的豎直擋板，這樣可以獲得最佳的物料攪拌流型，使污泥調(diào)理攪拌混合性能好、攪拌效率高。

（2）傳動(dòng)裝置。用于市政污泥調(diào)理時(shí)通常選用斜齒輪減速機(jī)和擺線針輪減速機(jī)，斜齒輪減速機(jī)具有運(yùn)行可靠、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、噪聲低、維護(hù)方便、使用壽命高等優(yōu)點(diǎn)，可優(yōu)先選用此類減速機(jī)。驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)需要根據(jù)其安裝空間是否密閉、消防安全上有無防爆要求，來選擇防爆型或普通型電動(dòng)機(jī)，但為了獲得較寬的攪拌轉(zhuǎn)速范圍和從節(jié)能方面考慮，采用變頻電動(dòng)機(jī)比較合適。攪拌軸的形式可選擇容器底部加防止過大擺動(dòng)的約束，也可選擇不加約束，如果不加約束需要采用雙支點(diǎn)支架，采用彈性聯(lián)軸器將減速機(jī)輸出軸與攪拌軸相連。

3 設(shè)備的設(shè)計(jì)與計(jì)算

為了更好地表述清楚污泥調(diào)理機(jī)械攪拌設(shè)備設(shè)計(jì)和計(jì)算過程，本文選擇一個(gè)成功運(yùn)行的污泥調(diào)理工程實(shí)例進(jìn)行說明。

3.1 工程概述

如圖1所示，某市政污泥集中處理項(xiàng)目采用的工藝路線是“熱水解+厭氧消化+污泥藥劑調(diào)理+板框壓濾脫水”。污泥藥劑調(diào)理系統(tǒng)主要由加藥機(jī)、水泵、潛污泵、消化污泥貯存池、污泥調(diào)理罐、污泥緩存池、機(jī)械式攪拌機(jī)及管路、電氣裝置等組成。

圖1 污泥調(diào)理系統(tǒng)簡(jiǎn)圖

污泥壓濾脫水前的藥劑調(diào)理工序是：利用潛污泵將厭氧消化后的消化液從消化污泥貯存池中通過進(jìn)泥管泵入污泥調(diào)理罐內(nèi)，同時(shí)加藥機(jī)和加水泵將藥劑和水以設(shè)定泵入的消化污泥質(zhì)量為基數(shù)，分別按一定的質(zhì)量比例通過加水、加藥管泵送到污泥調(diào)理罐內(nèi)，邊進(jìn)料邊攪拌，直至加料至規(guī)定液位并攪拌混合均勻后，再開啟出泥電動(dòng)閥門將調(diào)理好的污泥自流至污泥緩存池內(nèi)，緩存池內(nèi)污泥通過螺桿泵輸送至壓濾機(jī)進(jìn)行脫水處理，調(diào)理污泥需要根據(jù)生產(chǎn)的工藝要求不斷循環(huán)，以確保污泥緩存池內(nèi)調(diào)理好的污泥料位符合設(shè)計(jì)要求。

3.2 設(shè)計(jì)與計(jì)算

根據(jù)生產(chǎn)的需要，污泥調(diào)理設(shè)計(jì)參數(shù)設(shè)定為：污泥調(diào)理罐有效容積50m3，內(nèi)徑Di為4m，罐體高度4.5m，液位高度H1為4m。污泥調(diào)理罐采用材質(zhì)為Q235A的鋼板和型材在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)拼焊制造，罐體內(nèi)外均要求進(jìn)行防腐處理，罐體內(nèi)側(cè)因與污泥直接接觸其防腐工藝要求比外側(cè)防腐工藝要求更高。調(diào)理前消化污泥含水率為90%，調(diào)理后污泥含水率為95%，調(diào)理一罐污泥時(shí)間約1小時(shí)，其中消化污泥與稀釋水、PAC藥劑同時(shí)泵入，時(shí)間約20分鐘，PAM藥劑泵入時(shí)間15分鐘，調(diào)理時(shí)間20分鐘，出泥時(shí)間5分鐘。經(jīng)試驗(yàn)檢測(cè)調(diào)理后，污泥黏度不大于2000mPa·s。攪拌機(jī)主要部件初步選定為雙

層斜槳葉攪拌器、變頻電動(dòng)機(jī)、斜齒輪減速機(jī)、雙支點(diǎn)高支架底座、彈性聯(lián)軸器，轉(zhuǎn)速范圍20～60r/min。

3.3 攪拌器在攪拌容器中的位置尺寸關(guān)系

3.4 攪拌器主要尺寸、特性參數(shù)

3.5 攪拌功率

取Ps=12kW。

3.6 電動(dòng)機(jī)的計(jì)算功率和額定功率

3.7 攪拌器主要配置表（表1）

表1

3.8 污泥脫水效果

如圖2所示，藥劑調(diào)理后的消化污泥通過螺桿泵泵入板框壓濾機(jī)，經(jīng)過壓濾后泥餅的含水率穩(wěn)定在60%以下，脫水效果良好，整個(gè)壓濾周期為4小時(shí)/臺(tái)班，壓濾周期、含水率、進(jìn)泥量均能滿足設(shè)計(jì)要求，在同行業(yè)中處于較為領(lǐng)先的水平。

圖2 壓濾脫水后泥餅照片

4 結(jié)語

污泥脫水效果的好壞取決于物料攪拌混合是否均勻、藥劑的選用是否合適以及壓濾機(jī)的過濾脫水能力，作為前端工序的污泥機(jī)械攪拌設(shè)備顯得尤為重要。攪拌容器的容積及結(jié)構(gòu)尺寸結(jié)合脫水工藝性能指標(biāo)要求和壓濾機(jī)的技術(shù)參數(shù)來選定，攪拌機(jī)的選型要綜合考慮混合物料的黏度、攪拌器安裝和檢修的可操作性以及使用耐久性、運(yùn)行噪聲、適宜的轉(zhuǎn)速范圍等因素，選型后還需進(jìn)行詳細(xì)的理論計(jì)算來確定攪拌器的結(jié)構(gòu)尺寸、電動(dòng)機(jī)和減速機(jī)主參數(shù)等設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，按照這個(gè)思路設(shè)計(jì)出來的某項(xiàng)目污泥攪拌設(shè)備運(yùn)行正常，污泥脫水效果良好，污泥處理能力較高，對(duì)于物料混合攪拌設(shè)備的研發(fā)積累了一定的經(jīng)驗(yàn)。