李 波
(上海宏渠工程咨詢監(jiān)理有限公司,上海市 201301)
為從根本上解決上海市白龍港、竹園第一、閔行、龍華、長(zhǎng)橋和莘莊等污水處理廠的污泥出路問題,白龍港污泥預(yù)處理應(yīng)急工程- 污泥深度脫水工程,于近期被提上上海市污泥處理、處置的日程。以期減輕污泥的后續(xù)消納壓力,確保節(jié)能減排工作的有效實(shí)施,加快構(gòu)建資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì),進(jìn)一步促進(jìn)社會(huì)和諧發(fā)展。
所謂“污泥深度脫水技術(shù)”,是指對(duì)脫水污泥進(jìn)行預(yù)處理,通過物理、化學(xué)或生物作用破壞污泥絮體結(jié)構(gòu),盡可能地釋放吸附水、結(jié)合水和胞內(nèi)水,提高污泥脫水性能,并進(jìn)一步借助有效措施使污泥處理后含水率達(dá)到60%以下的脫水技術(shù)[1]。
該工程位于上海市白龍港污水處理廠東北側(cè),主要包括新建一座處置330 tDS/d、污泥含水率≤60%、采用“污泥調(diào)理+ 隔膜壓榨”處理工藝以及生物除臭工藝的應(yīng)急污泥深度脫水廠,并配套建設(shè)進(jìn)廠及廠區(qū)道路、綠化、圍墻等。本文主要對(duì)此次白龍港污泥預(yù)處理應(yīng)急工程實(shí)施中的前期試驗(yàn)、壓濾機(jī)吊裝以及調(diào)試工作進(jìn)行簡(jiǎn)單剖析。
試驗(yàn)機(jī)器選型為小型試驗(yàn)機(jī)與實(shí)體機(jī)同步試驗(yàn),采用“鐵鹽、石灰加藥調(diào)理+ 隔膜壓榨”技術(shù),對(duì)白龍港污水處理廠的污泥進(jìn)行深度脫水研究,主要驗(yàn)證工藝效果,同時(shí)分別考察工藝運(yùn)行過程中污泥泥質(zhì)、調(diào)理工藝運(yùn)行參數(shù)(FeCl3與CaO 的投加比例關(guān)系)及對(duì)后續(xù)脫水效果影響、隔膜壓榨機(jī)運(yùn)行參數(shù)(t、F)對(duì)污泥脫水性能的影響等。再對(duì)各影響因素進(jìn)行進(jìn)一步分析,確定最優(yōu)運(yùn)行工況,優(yōu)選設(shè)備型號(hào)及廠家,達(dá)到高效節(jié)能的處理效果。
在試驗(yàn)場(chǎng)地的選址上,決定試驗(yàn)與設(shè)備今后運(yùn)行有效結(jié)合,故不另行選址。采取提前平整施工場(chǎng)地、施打試驗(yàn)區(qū)PHC 管樁、提高設(shè)備承臺(tái)混凝土標(biāo)號(hào)至C50、基坑回填中粗砂以加快地基密實(shí)固結(jié)等措施,盡快開展實(shí)體機(jī)安裝與試驗(yàn),如圖1 所示。工藝流程如圖2 所示。
圖1 實(shí)體機(jī)安裝圖
圖2 工藝流程圖
(1)污泥運(yùn)送及卸料
使用專用車輛運(yùn)送污泥至試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)并倒入卸料斗,如圖3 所示。污泥的含水率現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè),污泥的重量采用運(yùn)泥車輛地磅稱量。
圖3 污泥進(jìn)料
(2)污泥稀釋及調(diào)理劑加藥操作
通過卸料斗底部的卸料螺旋輸送機(jī)輸送污泥至稀釋池,在稀釋池加回用水或自來水并攪拌稀釋,加入鐵鹽。鐵鹽在水解的過程中發(fā)生聚合反應(yīng),進(jìn)而產(chǎn)生具有長(zhǎng)線性結(jié)構(gòu)的多聚合物,在電中和作用下,最終形成具有高聚合度的氫氧化鐵凝膠[2]。采用儲(chǔ)藥罐標(biāo)高方式確定每次FeCl3的投加量。稀釋后污泥溢流至調(diào)理池,再投加石灰。姜惠民等[3]分別研究了石灰、粉煤灰,結(jié)果表明,單獨(dú)投加脫水效果最好的是石灰。采用秒表計(jì)時(shí)和磅秤稱量的方式實(shí)測(cè)螺旋輸送機(jī)的加藥速率,以時(shí)間確定每次CaO 的投加量。藥劑加入調(diào)理池后攪拌一定時(shí)間,觀察污泥情況,并記錄試驗(yàn)數(shù)據(jù)。
(3)壓濾機(jī)進(jìn)泥及壓榨操作
將調(diào)理后污泥泵入壓濾機(jī)(如圖4 所示),觀察濾液出液情況以及進(jìn)料壓力上升值。當(dāng)壓力達(dá)到0.60 MPa 時(shí)(約45 min),啟動(dòng)高壓進(jìn)料泵≤1.0 MPa,維持壓力直至出液呈滴狀狀態(tài),即可停止進(jìn)料。當(dāng)進(jìn)料結(jié)束后,通過調(diào)理池液面下降值計(jì)算進(jìn)入壓濾機(jī)的污泥量,并記錄總進(jìn)料時(shí)間。
圖4 實(shí)體壓濾機(jī)
啟動(dòng)壓榨水泵,壓榨濾餅,觀察濾液出液情況以及壓榨壓力上升值。當(dāng)壓榨壓力達(dá)到平衡時(shí),關(guān)停壓榨泵,并記錄壓榨總時(shí)間和壓力值。
(4)濾餅及清潔操作
松開壓濾機(jī)濾板,觀察污泥成形情況。若污泥已經(jīng)形成濾餅,取各個(gè)不同位置的濾餅樣品,并測(cè)量濾餅厚度,測(cè)定濾餅含水率、比重。
如圖5 所示,脫水后的泥餅集中收集在壓濾機(jī)下部的儲(chǔ)泥斗中,通過螺旋輸送機(jī)輸送并使用運(yùn)輸車外運(yùn)處置。脫水后濾液進(jìn)入濾液池,用作稀釋水。
圖5 壓榨后泥餅圖
重復(fù)上述步驟,根據(jù)試驗(yàn)情況不斷調(diào)整試驗(yàn)參數(shù)(包括加藥量、進(jìn)料壓力、壓榨壓力、濾布型號(hào)等),直至達(dá)到最佳過濾脫水效果。
通過對(duì)污泥加藥調(diào)理- 隔膜壓榨過程的研究發(fā)現(xiàn),壓榨壓力由1.5 MPa 降至1.2 MPa 對(duì)出泥含水率影響不大,可適當(dāng)降低壓力以降低能耗和設(shè)備損耗;CaO 和FeCl3的投加量對(duì)出泥含水率均影響非常顯著;濾液池濾液由于長(zhǎng)時(shí)間重復(fù)使用,成分復(fù)雜,堿性較強(qiáng),對(duì)調(diào)理有較大影響。當(dāng)FeCl3投加量為8%,CaO 投加量為20%,污泥含水率為92%時(shí),經(jīng)過約60 min 的調(diào)理,隔膜壓榨(1.2 MPa)30 min 處理后污泥的含水率能夠穩(wěn)定下降至60%以下,污泥的脫水性能最佳。
實(shí)體機(jī)試驗(yàn)表明,相同加藥調(diào)理的污泥隔膜壓榨過程中的脫水效果相當(dāng),其主要區(qū)別表現(xiàn)在處理規(guī)模上的差異。興源隔膜壓榨機(jī)和景津隔膜壓榨機(jī)處理規(guī)模分別為1.1 t/h 和1.4 t/h,而卜力斯隔膜壓榨機(jī)處理規(guī)模為0.72 t/h。而興源、景津?yàn)V布面積約為800 m2,卜力斯濾布面積為400 m2,故壓榨效率分別為1.375 kg/(h·m2),1.75 kg/(h·m2),1.79 kg/(h·m2)。在污泥隔膜壓榨過程中產(chǎn)生的濾液含有較高的可生化碳源,其BOD5/COD 比值較高,可以適當(dāng)進(jìn)行預(yù)處理后返回污水處理生化系統(tǒng)進(jìn)一步處理凈化。
本次試驗(yàn)為污泥調(diào)理壓榨提供了真實(shí)且可供參考的試驗(yàn)數(shù)據(jù),然而在實(shí)際運(yùn)營(yíng)前仍需注意:污泥來源廣泛,性質(zhì)各異,調(diào)理參數(shù)可能有所改變,需進(jìn)一步研究;濾液稀釋污泥對(duì)出泥含水率有較明顯影響,最好采用較潔凈水源;試驗(yàn)時(shí)間較短(僅兩個(gè)多月),對(duì)壓濾機(jī)設(shè)備的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行難以考察。
前期試驗(yàn)作為該項(xiàng)目實(shí)施的重要步驟與運(yùn)營(yíng)保障,為污泥調(diào)理壓榨參數(shù)、指標(biāo)的確定以及設(shè)備選型、適應(yīng)性優(yōu)化等方面提供了理論數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。其后續(xù)施工或同期實(shí)施的土建、設(shè)備安裝、道路等,只有做到精心組織、科學(xué)布局與安排,施工中充分顯現(xiàn)出“比、學(xué)、趕、超”的拼搏精神,方能確保該應(yīng)急工程順利實(shí)施與按期完工。而在實(shí)際施工中,工期異常緊迫、梅雨季節(jié)影響、工作面有限以及各作業(yè)隊(duì)伍間配合不暢等,多種因素交織一起。總包單位統(tǒng)籌安排一再協(xié)調(diào);分包單位充分利用有效作業(yè)時(shí)間與作業(yè)空間,時(shí)間上夜晚不停工、雨雪不停工,空間上平面分區(qū)、立體分塊、減小干擾,提高用工效率。在采取這一系列措施后,依然發(fā)現(xiàn)如果不優(yōu)化、調(diào)整施工方案與工藝,壓濾機(jī)安裝時(shí)間節(jié)點(diǎn)仍將比計(jì)劃滯后,主要因?yàn)槭S?3 臺(tái)壓濾機(jī)(不包括前期試驗(yàn)已就位的3 臺(tái)壓濾機(jī))的吊裝工序占據(jù)進(jìn)度控制的關(guān)鍵線路,何時(shí)吊裝、如何吊裝以及后續(xù)工作的安排成為進(jìn)度控制的關(guān)鍵(如圖6 所示)。
圖6 壓濾機(jī)布置效果圖
按照常規(guī)施工工藝是待廠房完工再進(jìn)行設(shè)備安裝、調(diào)試等工作,若按此方案實(shí)施則剩余23 臺(tái)壓濾機(jī)的設(shè)備安裝將至少延期2 個(gè)月,無法保證6 月初調(diào)試以及試運(yùn)行的節(jié)點(diǎn)要求。導(dǎo)致延期的因素還有牛腿柱(吊車梁基座)混凝土強(qiáng)度受齡期影響,該齡期在設(shè)備安裝的關(guān)鍵線路上;廠房?jī)?nèi)吊機(jī)數(shù)量有限(2 臺(tái)),無法高效、高強(qiáng)度地展開設(shè)備吊裝工作;壓濾機(jī)房室內(nèi)室外滿堂腳手架,設(shè)備安裝障礙重重等。
基于上述原因,只有在土建施工進(jìn)展到封頂節(jié)點(diǎn)前,壓濾機(jī)設(shè)備承臺(tái)混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求,穿插實(shí)施23 臺(tái)設(shè)備整體吊裝與后續(xù)工作,按照設(shè)備安裝在軸線上有序推進(jìn)、結(jié)構(gòu)封頂有序跟進(jìn)、道路管線有序漸進(jìn)的施工方案。即:在壓濾機(jī)房封頂前,先開展整機(jī)吊裝再進(jìn)行結(jié)構(gòu)封頂、管線鋪設(shè)、道路施工等后續(xù)工作,這樣既避免土建與大件設(shè)備安裝之間的干擾,又有效減少設(shè)備安裝調(diào)試的工作量(包括設(shè)備細(xì)部拼裝、接線、液壓試壓等),節(jié)點(diǎn)工期基本不受影響,此為最優(yōu)方案。
為避免土建、道路施工產(chǎn)生干擾與影響,此次壓濾機(jī)整機(jī)吊裝時(shí)間安排在晚上,并做好相關(guān)照明以及內(nèi)頁報(bào)審、現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備等工作。
(1)內(nèi)頁資料報(bào)審、交底
完成吊機(jī)操作工、指揮人員等特種作業(yè)人員的資格證書以及吊機(jī)的年檢證書等資料的報(bào)審;完成吊機(jī)、設(shè)備安裝以及輔助等施工人員的安全、技術(shù)交底與簽認(rèn)手續(xù);吊裝專項(xiàng)方案的審批與交底;應(yīng)急預(yù)案的編制與審批;及時(shí)召開土建、設(shè)備、道路各單位協(xié)調(diào)溝通、配合專題會(huì)等。
(2)現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備
經(jīng)過對(duì)壓濾機(jī)墩柱及承臺(tái)混凝土試塊報(bào)告核實(shí),混凝土齡期與強(qiáng)度(C30)均達(dá)到設(shè)計(jì)要求;壓濾機(jī)房墻體砌筑至10 m 高程以上,結(jié)構(gòu)尚未封頂;吊裝入口部位的腳手架已經(jīng)預(yù)留并進(jìn)行了加固處理;吊機(jī)安裝位置地基基礎(chǔ)提前夯實(shí)、加固,起吊回轉(zhuǎn)半徑及設(shè)備進(jìn)場(chǎng)順序等合理布局;現(xiàn)場(chǎng)吊機(jī)定位及移位路線、步驟已經(jīng)劃示;450 T 吊機(jī)進(jìn)場(chǎng),在第一起吊點(diǎn)進(jìn)行配重、調(diào)試、試吊;23 臺(tái)壓濾機(jī)位置定位,預(yù)埋件、管線等提前安裝與標(biāo)示;晚上照明設(shè)備數(shù)量、安放位置以及指揮人員等已經(jīng)落實(shí)。
(3)設(shè)備吊裝
經(jīng)過對(duì)現(xiàn)場(chǎng)受控條件與內(nèi)頁資料再次核實(shí)無誤后,壓濾機(jī)吊裝工作于2012 年3 月21 日晚開始,歷時(shí)36 小時(shí)全部結(jié)束,為后續(xù)電氣設(shè)備安裝、調(diào)試等工作奠定了基礎(chǔ)。
調(diào)試是指設(shè)備的試運(yùn)行(單機(jī)試運(yùn)行和負(fù)荷試運(yùn)行),目的是檢驗(yàn)單臺(tái)設(shè)備的制造、安裝質(zhì)量、機(jī)械性能或系統(tǒng)綜合性能是否達(dá)到生產(chǎn)要求[4]。
(1)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況配備調(diào)試人員,并對(duì)管理與操作人員進(jìn)行理論培訓(xùn)。
(2)根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙,按工藝流程逐一檢查,發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)整改。
(3)按設(shè)計(jì)圖紙、規(guī)范以及相關(guān)技術(shù)要求進(jìn)行電氣驗(yàn)收。
(4)檢查管道、閥門安裝連接是否緊密,開啟關(guān)閉情況等。
(5)編制單機(jī)及聯(lián)動(dòng)調(diào)試方案、檢查和測(cè)試計(jì)劃。
(6)其它準(zhǔn)備工作。
3.2.1 單機(jī)調(diào)試
(1)電氣系統(tǒng)設(shè)備及自控儀表調(diào)試
按照設(shè)計(jì)文件及規(guī)范要求對(duì)電氣設(shè)備、元件接地電阻與接線等進(jìn)行全面檢查、測(cè)試,并做好記錄、分析。
根據(jù)不送電和送電兩種模式分別對(duì)儀表及設(shè)備進(jìn)行系統(tǒng)檢查,之后嚴(yán)格按規(guī)程、規(guī)范以及調(diào)試方案進(jìn)行控制系統(tǒng)和用戶系統(tǒng)調(diào)試,只有該兩項(xiàng)系統(tǒng)正常后,方可進(jìn)行下一步生產(chǎn)聯(lián)動(dòng)調(diào)試。
在壓濾機(jī)退出運(yùn)行或進(jìn)行設(shè)備維修保養(yǎng)時(shí),對(duì)現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)操作箱控制以及中控室顯示進(jìn)行檢查與調(diào)試。電氣設(shè)備控制應(yīng)采用自動(dòng)防止故障原理,即如果某一電氣控制系統(tǒng)的監(jiān)控電路發(fā)生了故障,或是一臺(tái)馬達(dá)出錯(cuò),整個(gè)系統(tǒng)應(yīng)進(jìn)入自動(dòng)防止故障狀態(tài),并由PLC 發(fā)出警示信號(hào)。
(2)污泥接收和輸送設(shè)備單機(jī)調(diào)試
連接水泵和電動(dòng)機(jī)的接手螺栓,馬達(dá)點(diǎn)動(dòng),確認(rèn)轉(zhuǎn)向;手動(dòng)盤車,檢查有無卡阻現(xiàn)象;開啟水泵的吸入口閥門,關(guān)閉水泵的出口閥門,打開水泵的排氣口,排除泵體內(nèi)和水泵吸入口管道內(nèi)的空氣,使泵殼內(nèi)充滿介質(zhì);關(guān)閉水泵的排氣口,啟動(dòng)水泵是否正常;水泵運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)后,緩慢打開水泵的出口閥門,使水泵投入正常運(yùn)行;檢查水泵的流量、出口壓力是否滿足工藝要求;檢查水泵有無異音;水泵運(yùn)轉(zhuǎn)2 h,檢查水泵的軸承箱是否有異常溫升。
(3)污泥稀釋和調(diào)理單機(jī)調(diào)試
a. 啟動(dòng)前檢查
第一次啟動(dòng)污泥卸料調(diào)理池和綜合調(diào)理池前,所有潤(rùn)滑工作必須完成,確認(rèn)電力、水、氣的供應(yīng)到位,并經(jīng)工藝、設(shè)備工程師檢驗(yàn)后才可開啟。
b. 試車步驟
攪拌機(jī)、耙臂電機(jī)、提升電機(jī)試車步驟:檢查電動(dòng)機(jī)、設(shè)備性能→進(jìn)行電動(dòng)機(jī)和設(shè)備連軸→馬達(dá)試車。在確認(rèn)電動(dòng)機(jī)、設(shè)備性能等指標(biāo)符合設(shè)計(jì)與規(guī)范要求后,將電動(dòng)機(jī)和設(shè)備間的連軸器斷開,手動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)電動(dòng)機(jī)無卡阻現(xiàn)象,測(cè)試電動(dòng)機(jī)絕緣符合要求。最后,進(jìn)行設(shè)備與電動(dòng)機(jī)連軸器連接,電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)設(shè)備開始試車。
(4)藥劑儲(chǔ)存和投加單機(jī)調(diào)試
該項(xiàng)調(diào)試內(nèi)容主要是驗(yàn)證藥劑投加的設(shè)備穩(wěn)定性能、投加量的控制性能以及投加信號(hào)傳遞性能等。
(5)板框壓濾系統(tǒng)單機(jī)調(diào)試
開機(jī)前,按設(shè)計(jì)、規(guī)范以及調(diào)試方案進(jìn)行安全檢查和性能測(cè)試,以保證壓濾機(jī)能正常運(yùn)行并完成后續(xù)的停機(jī)、檢修等工作。
手動(dòng)操作時(shí),系統(tǒng)應(yīng)首先打在手動(dòng)檔。手動(dòng)模式通常用于維護(hù)、檢修時(shí)停機(jī),或在檢查電機(jī)或機(jī)泵的運(yùn)行和轉(zhuǎn)向時(shí)防止其開啟,手動(dòng)模式并非壓濾機(jī)的正常運(yùn)行模式。
系統(tǒng)自動(dòng)模式是壓濾機(jī)的正常運(yùn)行模式。在濾機(jī)的自動(dòng)模式下,機(jī)泵和閥門都按PLC 控制邏輯自動(dòng)控制。閥門自動(dòng)動(dòng)作,機(jī)泵按一定的程序自動(dòng)開啟和閉合,進(jìn)料泵自動(dòng)進(jìn)行流速轉(zhuǎn)換。
當(dāng)過濾、卸泥、沖洗各環(huán)節(jié)的開始按鈕按下時(shí),壓濾機(jī)按過濾、卸泥、沖洗的順序依次動(dòng)作,周而復(fù)始。這時(shí)系統(tǒng)應(yīng)為自動(dòng)模式。若要停止運(yùn)行,在一個(gè)周期完成之后,將系統(tǒng)開關(guān)打到手動(dòng)模式或關(guān)閉。
緊急停機(jī)或設(shè)備停車可中止設(shè)備運(yùn)行,在突發(fā)狀況時(shí)選擇緊急停機(jī),及時(shí)請(qǐng)專業(yè)檢修人員或必要時(shí)請(qǐng)專家進(jìn)行分析,找出停機(jī)的原因,進(jìn)行修復(fù)。
3.2.2 聯(lián)動(dòng)調(diào)試
聯(lián)動(dòng)調(diào)試前必須先檢查水、電、泥、藥劑等各項(xiàng)外部條件是否具備,尤其是進(jìn)泥條件、濃縮后的污泥出路以及臭氣收集去除等。污水廠當(dāng)班工人全部到位,制定完備的應(yīng)急預(yù)案等。
自動(dòng)控制按照以下程序進(jìn)行:
(1)開啟污水處理系統(tǒng)設(shè)備;
(2)在手動(dòng)條件下按開機(jī)順序?qū)饪s系統(tǒng)設(shè)備打開,保持正常運(yùn)行;
(3)按規(guī)范要求運(yùn)行一段時(shí)間后,確認(rèn)整個(gè)系統(tǒng)正常運(yùn)行;
(4)調(diào)節(jié)進(jìn)料污泥指標(biāo)達(dá)到設(shè)計(jì)要求;
(5)將設(shè)備控制箱旋扭由手動(dòng)轉(zhuǎn)到自動(dòng);
(6)自控系統(tǒng)將控制污泥調(diào)理和脫水系統(tǒng)設(shè)備,按設(shè)定的開、關(guān)機(jī)順序運(yùn)行污泥濃縮系統(tǒng)設(shè)備;
(7)按規(guī)范要求運(yùn)行相應(yīng)時(shí)間,檢查有無異常,同時(shí),檢測(cè)濃縮污泥是否達(dá)標(biāo),如全部達(dá)到要求,且無異常情況,證明自控系統(tǒng)調(diào)試成功;
(8)自控系統(tǒng)調(diào)試成功后,進(jìn)行試運(yùn)行。
在土建及設(shè)備安裝基本完工后,及時(shí)成立試運(yùn)行指揮技術(shù)組與現(xiàn)場(chǎng)操作班組,其中指揮技術(shù)組人員包括各單位負(fù)責(zé)人與相關(guān)工藝(管線)、土建、設(shè)備、儀表自控等技術(shù)專業(yè)人員。負(fù)責(zé)設(shè)備調(diào)試、試運(yùn)行工作的技術(shù)總工應(yīng)具備15 年以上設(shè)備調(diào)試經(jīng)驗(yàn),現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試操作人員應(yīng)接受過相關(guān)崗位培訓(xùn),同時(shí)成立設(shè)備保障、配合小組,確保調(diào)試工作順利進(jìn)行。操作班組根據(jù)運(yùn)行需要確定人數(shù)與班制,本次初步采用三班二運(yùn)制,每班12 人。
前期試驗(yàn)確定了FeCl3、CaO 的最佳投加量以及最佳脫水性能時(shí)的污泥含水率等,為工程建設(shè)及處理工藝提供了理論數(shù)據(jù)基礎(chǔ)和技術(shù)支持;整機(jī)吊裝解決了工期緊、現(xiàn)場(chǎng)干擾多、設(shè)備部件組裝受限等問題;調(diào)試工作確保了系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行與自動(dòng)控制的可靠性。希望以上內(nèi)容能為今后污泥深度脫水工程提供借鑒與參考。