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    臥螺離心機在鋁冶金循環水污泥脫水中的應用

    作者:  來源:  添加時間:2011-10-22 9:29:29
    摘  要:本文介紹了循環水污泥處理系統的概況,重點論述了臥螺離心機污泥脫水處理中的運行管理,簡要分析了試運行期間遇到的問題及解決方法,并討論了臥螺離心機的重要作用。
    關鍵詞:臥螺離心機;循環水;污泥處理
    山東某鋁業公司是我國最早的鋁行業基地,隨著生產規模的不斷擴大和生產流程的不斷革新,各生產工序的給排水也隨之變化。近年來通過對生產排水漸進式的優化改造,目前已發展成以污水處理和蒸發循環水系統為主、不同水質獨立循環處理為輔、污泥集中處理的科學模式。其中在污泥的機械脫水處理中,主要設備為臥螺離心機,在長時間的運行管理中,積累了可指導性的運行經驗,優化臥螺離心機的運行對企業實現可持續發展具有積極意義。
    循環水污泥系統概況
    山東某鋁業公司循環水系統主要承擔著氧化鋁廠(燒結法)、化學品氧化鋁公司等生產單位各工序排水的沉淀處理、冷卻降溫和循環供應任務。
    循環水污水處理系統主要包括水處理西站、水處理東站、大泵房(蒸發循環水)三個子系統,處理工藝為傳統污水處理方法。因各生產崗位排水復雜,回水水質和水量時常變化,其中水處理西站日處理污水量為2.5~3萬m3,水處理東站日處理污水量為2.5~3萬m3,大泵房系統日處理蒸發循環水量為16~20萬m3。
    循環水污泥處理系統包括重力濃縮處理及機械脫水處理(臥螺離心機),因來泥為各污水處理各設施排泥,污水本身水質變化較大,所以污泥性質不穩定。其中重力濃縮日處理量為2500~7200m3,離心機日處理量約為360~960m3。
    離心機在試驗和試運行期間的運行情況
    2.1  臥螺離心機的技術參數及工作原理
    公司采用的是麗水市恒力離心機械設備有限公司生產的LW530A×2230NY型臥式螺旋卸料沉降離心機,它主要由轉鼓、螺旋、液壓差速器、液壓站、主軸承、液固相收集器、電機傳動裝置、變頻器等部件組成。該離心機具有輸出扭矩大,差速自動反饋調節,推料功率自動補償,不易發生堵料情況,分離效率高的特點。
    主要技術參數為:
    轉鼓直徑530mm;轉鼓有效工作長度2230mm;最大分離因素2327g;轉鼓與螺旋差轉速10~30r/min;轉鼓轉速0~2800r/min無級可調;懸浮液處理能力20~70m3/h;電機功率55kW;螺旋形式:單頭、左旋、超前;轉鼓形式:圓柱-圓錐型。
    工作原理是通過轉鼓與螺旋的差轉速△n實現固液的高效分離。
    2.2  試驗期間運行分析
    2010年10月底,公司選用麗水市恒力離心機械設備有限公司的LW350A型臥螺離心機對循環水污泥進行了定性試驗,LW350A型離心機的主要參數為:螺旋差速10~30r/min、轉鼓轉速2800r/min、電機功率55kW。絮凝劑選用濃度為1.5‰的陰離子型聚丙烯酰胺,試驗數據見表1。
    從運行數據可以得出:
    ①  在污泥參數基本相同的情況,差速越大,泥餅在離心機中停留時間也越短,泥餅含固率越低,相應的固體回收率也越低。
    ②  對比第2組和第3組數據,在離心機參數及污泥固體總量一定時,加絮凝劑調節后,濾液濁度明顯降低,固體回收率提高了20%,脫水性能得到改善。
    ③  因污泥粘度小、堿性大,絮凝劑的用量較多,按進機污泥與加藥瞬時流量的對應關系,假設進機污泥性質穩定,連續運行下日均消耗1.5‰的絮凝劑約0.128kg/m3(泥),加藥成本為5.1元/m3(泥)(此絮凝劑按40元/kg計)。
    2.3  試運行期間運行分析
    2009年4月24日,新建臥螺離心機項目投入試運行,試運行工藝流程大致同圖2,離心機上清濾液不經過溢流水箱和溢流水泵到16米沉降槽,直接經過排水管排入下水道。
    因前期試驗時加絮凝劑成本太高,且公司循環水污泥為無機污泥,成分復雜多變,泥沙含量大,同時含有鋁、鐵、鈣、鈉、鉀等金屬離子,粘性小,堿度大,懸浮物含量高,所以項目沒有安裝加藥系統。
    試運行期間,進機污泥參數變化不大,離心機各項參數基本保持為:污泥流量20m3/h、差速8r/min、轉速1800r/min、主機電流30A。試運行數據見表2。
    根據以上數據可知:
    ①離心機參數一定時,泥餅含固率隨污泥濃度的升高而降低。
    ②在不加絮凝劑的情況下,泥餅含固率均大于50%,相應的固體回收率約為60%左右,每天外送干泥約20噸。
    ③脫水處理后的濾液濁度太高,因離心機的分離范圍有限,大量的小顆粒在沒有絮凝劑的作用下不能有效地脫除,溢流到下水道后進入污水處理系統,直接影響了循環水的水質(循環水供水主要控制濁度)。
    問題分析及優化方案的選擇
    為了確保離心機系統的高效安全經濟運行,現對試驗及試運行存在的問題進行分析,并提出合理的整改方案。
    ①  絮凝劑的取舍
    因污泥本身濁度較高、固體顆粒比重小且屬于難分離物料,絮凝劑的投加量會很大,同時形成的絮團強度不夠,在重力濃縮階段加入絮凝劑可以極大的減少進離心機的污泥量,但是進入攪拌槽后,在連續強力攪拌下,絮團極易破碎,容易造成后續投加絮凝劑過量。投加絮凝劑成本太高,不利于經濟運行。
    ②  改變離心機濾液排放流程
    針對前期試運行時濾液中大量微小顆粒進入了循環水系統,影響了循環水供水水質,在實際中,可以改變濾液的去路,將排入下水道的溢流水改到16米沉降槽,進行進一步的重力濃縮處理,再回流到離心機繼續處理。流程改造方案為:將濾液收集到溢流水箱,通過溢流水泵排至16米沉降槽。
    ③  優化重力濃縮處理流程
    在機械脫水前,有兩級重力濃縮處理設施,水處理西站的排泥連續且泥量較多,經過16米沉降槽一級濃縮處理后,進入3#、4#濃縮槽進行二級濃縮處理,且大泵房系統的排泥間斷性進入3#、4#濃縮槽。
    為最大限度地利用兩級重力濃縮處理設施,改變運行方式為:在大泵房不排泥時,16米沉降槽底流排泥量為50m3/h;大泵房排泥時,大泵房排泥量限定為20m3/h、16米沉降槽底流排泥量為30m3/h。因為大泵房處理蒸發循環水,水源較少,水處理西站回水復雜,外來水源較多,沉淀池中污泥量較多,所以應壓低大泵房的排泥,壓低總排泥量,延長污泥在濃縮槽內的停留時間(12~16小時)。這樣不僅可以保證濃縮槽的溢流水質,確保污泥的有效濃縮時間,盡可能降低污泥中的空隙水,提高進離心機的污泥含固率。同時可以減少進機泥沙含量,降低濾液的含固率,進而確保離心機的機動平衡。
    ④  合理化離心機運行參數
    LW530A×2230NY型離心機的徑長比(L/D=4.3)確定了離心機的體積流量,對于可調的運行參數,結合進機污泥的狀況,保持進泥量不變,適當增加轉鼓轉速,穩步降低差速,以提高濾液澄清效率,增加泥餅含固率。
    在參數的摸索調節中,轉鼓轉速過大會造成離心機本體的磨損和增加動力消耗,轉速過小,達不到處理效果,在前期運行轉速1800r/min的情況下,適當調節到2100~2500r/min范圍內;同時結合污泥含固率的減少和物料的難分離特性,將差速由前期的8r/min降低到2.5~6r/min范圍內,延長固體顆粒在離心機內的停留時間。調節后運行數據見表3(選擇上午8時數據)。
    階段性效果及下一步運行要點
    4.1  階段性效果
    結合表3的運行數據可以看出,前段時間的調試取得了階段性的效果,隨著進機污泥含固率的降低,通過適當增加轉鼓轉速和減小差速,經過離心脫水后的濾液液固比基本保持在80:1,泥餅含固率在48%左右,但相應的固體回收率低于50%。
    現選取5月底每天的輸送泵外排污泥量進行分析,見下表4。
    從以上數據知,現階段日均外排泥量為103/8=12.9m3,循環水系統日均可減少43.98/8=5.5t干泥,從根本上可確保循環水的供水水質。
    4.2  下一步離心機的運行要點
    為科學合理的確保離心機的高效經濟運行,在前一階段的基礎上,下一步應重點做好以下幾點:
    ①  以設備安全經濟運行為出發點,在保證泥餅含固率的基礎上,調高溢流板的直徑,適度降低差速,合理控制轉鼓轉速,盡量減少濾液含固率,提高固體回收率,通過有計劃的實驗尋找離心機的最佳經濟運行點,并設計出不同條件下的差速變化曲線,指導離心機的運行。
    ②  繼續摸索重力濃縮處理系統的運行,結合進機污泥含固率持續低值的現狀,間斷運行排泥,即縮短排泥時間,增加排泥頻次,延長污泥的濃縮時間,減少進離心機污泥的泥沙含量,保證進離心機的污泥具有較高濃度, 確保離心機充分發揮脫水性能。
    ③  加強離心機系統的運行維護,形成一套嚴格有效的管理制度,對關鍵設備或關鍵部件進行定期維護,確保系統的良好運行狀態。
    5、結論
    結合試驗及試運行期間的實際數據,通過對離心機關鍵參數進行階段性調試,使脫水處理的效果不斷改善,外排干泥量趨于穩定,反映了臥螺離心機在鋁冶金循環水污泥處理中的重要作用。在確保污泥處理成效的同時,保證了循環水的供水水質,對公司的安全高效生產和落實節能減排具有重要意義。
    污泥離心脫水處理成套裝置(臥螺離心機),全稱:臥式螺旋卸料沉降離心機,是城市生活污水處理、自來水生產過程中的污泥處理、工農業污水處理工程中的重要設備。
    “臥式螺旋卸料沉降離心機(簡稱臥螺離心機)是利用離心沉降原理分離懸浮液的設備。對固相顆粒當量直徑=3um、重量濃度比:10%或體積濃度比=70%、液固比重差:0.05g/cm3的各種懸浮液均適合采用該類離心機進行液固分離或顆粒分級。
    獨一無二的焚燒裝置結構和干燥裝置設計,可使含水率40%的污泥完全燃燒,燃燒溫度高達850~1100℃。