臥螺離心機在鋁冶金循環(huán)列污泥處理中的應用
行業(yè)動態(tài)
1 循環(huán)水污泥系統(tǒng)概況
中國鋁業(yè)山東分公司循環(huán)水系統(tǒng)主要承擔著氧化鋁廠（燒結法）、化學品氧化鋁公司等生產(chǎn)單位各工序排水的沉淀處理、冷卻降溫和循環(huán)供應任務。
循環(huán)水污水處理系統(tǒng)主要包括水處理西站、水處理東站、大泵房（蒸發(fā)循環(huán)水）三個子系統(tǒng)，處理工藝為傳統(tǒng)污水處理方法。因各生產(chǎn)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2.5萬m3～3萬m3，水處理東站日處理污水量為2.5萬m3～3萬m3，大泵房系統(tǒng)日處理蒸發(fā)循環(huán)水量為16萬m3～20萬m3。
循環(huán)水污泥處理系統(tǒng)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設施排泥，污水本身水質變化較大，所以污泥性質不穩(wěn)定。其中，重力濃縮日處理量為2500m3～7200m3，離心機日處理量約為360m3～960m3。
2 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(shù)及工作原理
該公司采用的是LW530×2270NY型臥式螺旋卸料沉降離心機。該離心機具有輸出扭矩大，差速自動反饋調節(jié)，推料功率自動補償，不易發(fā)生堵料情況，分離效率高的特點。
主要技術參數(shù)為轉鼓直徑530mm；轉鼓有效工作長度2270mm；分離因數(shù)2200g；錐角2×8°；轉鼓與螺旋差轉速2～16r/min；轉鼓轉速0～2700r/min無級可調；懸浮液處理能力15～40m3/h；電機功率37kW；螺旋形式為單頭、左旋、超前；轉鼓形式：圓柱-圓錐形；溢流板直徑為Φ283、Φ288.5、Φ294、Φ299.5四檔可調。
工作原理是通過轉鼓與螺旋的差轉速△n實現(xiàn)固液的高效分離。
2.2 試驗期間運行分析
2008年10月底，該公司選用LW350型臥螺離心機對循環(huán)水污泥進行了定性試驗，LW350型離心機的主要參數(shù)為螺旋差速2～20r/min，轉鼓轉速3700r/min、電機功率15kW。絮凝劑選用濃度為1.5‰的陰離子型聚丙烯酰胺，試驗數(shù)據(jù)如下：
試樣 | 離心機參數(shù) | 污泥參數(shù) | 分離效果參數(shù) | |||||||||
總電流/A | 差速/r/min | 轉速/r/min | 液壓扭矩/kg | 流量/m3/h | 含固率/% | 濁度/mg/l | 液固比 | 加藥量/m3/h | 濾液液固比 | 濾液濁度/mg/l | 泥餅含固率/% | |
1 | 23 | 16.4 | 2940 | 24 | 4.2 | 16.76 | 6556.67 | 17:1 | 0 | 156:1 | 969.32 | 59.97 |
2 | 22 | 7.1 | 2690 | 27 | 5.7 | 9.27 | 9776.17 | 12:1 | 0.3 | 348:1 | 94.21 | 42.56 |
3 | 22 | 7.1 | 2690 | 27 | 5.7 | 9.27 | 9776.17 | 12:1 | 0 | 54:1 | 5979.9 | 31.48 |
4 | 22 | 9.5 | 2690 | 13 | 6 | 1.96 | 655.38 | 152:1 | 0.7 | 394:1 | 23.8 | 44.68 |
5 | 22 | 7.0 | 2690 | 18 | 5.5 | 3.01 | 7458.8 | 17:1 | 0.5 | 941:1 | 37.87 | 30.20 |
6 | 22 | 8.3 | 2690 | 39 | 7.0 | 9.27 | 7749.76 | 12:1 | 0.6 | 334:1 | 103.01 | 43.16 |
（1）在污泥參數(shù)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(shù)據(jù)，在離心機參數(shù)及污泥固體總量一定時，加絮凝劑調節(jié)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）因污泥黏度小、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(wěn)定，連續(xù)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）（絮凝劑按40元/kg計）。
2.3 試運行分析
2009年4月24日，新建臥螺離心機項目投入試運行。
因前期試驗時加絮凝劑成本太高，且公司循環(huán)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，黏性小，堿度大，懸浮物含量高，所有項目沒有安裝加藥系統(tǒng)。
試運行期間，進機污泥參數(shù)變化不大，離心機的各項參數(shù)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(shù)據(jù)如下：
試樣 | 進機污泥參數(shù) | 濾液參數(shù) | 泥餅參數(shù) | |||||
液固比 | 濁度/mg/l | 含固率/% | 液固比 | 濁度/mg/l | 含固率/% | 液固比 | 含固率/% | |
1 | 13:1 | 16535.71 | 7.38 | 31:1 | 6866.03 | 3.09 | 0.8:1 | 55.63 |
2 | 23:1 | 10990.85 | 4.16 | 55:1 | 5706.19 | 1.80 | 0.9:1 | 53.57 |
3 | 10:1 | 18558.77 | 8.75 | 31:1 | 8706.29 | 3.17 | 0.7:1 | 58.36 |
4 | 14:1 | 13894.68 | 6.55 | 52:1 | 8857.21 | 1.90 | 0.6:1 | 62.17 |
5 | 20:1 | 12916.33 | 4.68 | 42:1 | 9246.21 | 2.33 | 0.8:1 | 55.14 |
6 | 19:1 | 9371.10 | 4.91 | 39:1 | 8982.10 | 2.51 | 0.8:1 | 54.41 |
7 | 13:1 | 15755.11 | 7.31 | 30:1 | 10614.73 | 3.27 | 0.9:1 | 51.80 |
8 | 27:1 | 9580.56 | 3.52 | 55:1 | 4647.17 | 1.79 | 0.9:1 | 52.65 |
9 | 15:1 | 15072.09 | 6.44 | 36:1 | 11849.51 | 2.70 | 0.7:1 | 62.72 |
10 | 26:1 | 7076.14 | 3.67 | 66:1 | 5110.33 | 1.49 | 0.9:1 | 51.53 |
根據(jù)上表數(shù)據(jù)可知，離心機參數(shù)一定時，泥餅含固率隨污泥濃度的升高而降低，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；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(tǒng)，直接影響了循環(huán)水的水質（循環(huán)水供水主要控制濁度）。
3 問題分析及優(yōu)化方案的選擇
3.1 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地減少進離心機的污泥量，但是進入攪拌槽后，在連續(xù)強力攪拌下，絮團極易破碎，容易造成后續(xù)投加絮凝劑過量。投加絮凝劑成本太高，不利于經(jīng)濟運行。
3.2 改變離心機濾液排放流程
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。
3.3 優(yōu)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(xù)且泥量較多，經(jīng)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(tǒng)的排泥間斷性進入3#、4#濃縮槽。
為較大限度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(fā)循環(huán)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。
3.4 合理化離心機運行參數(shù)
在參數(shù)的摸索調節(jié)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(jié)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(jié)后運行數(shù)據(jù)如下：
日期 | 離心機參數(shù) | 污泥參數(shù) | 分離效果參數(shù) | |||||||||
總電流/A | 差速/r/min | 轉速/r/min | 液壓扭矩/kg | 流量/m3/h | 含固率/% | 濁度/mg/l | 液固比 | 加藥量/m3/h | 濾液液固比 | 濾液濁度/mg/l | 泥餅含固率/% | |
5-18 | 32 | 6.4 | 2180 | 22 | 24 | 3.07 | 7954.31 | 32:1 | 0 | 50:1 | 6796.42 | 50.14 |
5-21 | 35 | 6.4 | 2180 | 23 | 24 | 2.20 | 6355.39 | 44:1 | 0 | 65:1 | 7054.67 | 46.01 |
5-24 | 46 | 6.4 | 2180 | 23 | 29 | 1.74 | 5431.02 | 57:1 | 0 | 69:1 | 5077.80 | 52.77 |
5-27 | 46 | 6.4 | 2180 | 25 | 30 | 1.54 | 4322.57 | 64:1 | 0 | 86:1 | 4812.40 | 41.73 |
5-30 | 46 | 4.1 | 2440 | 36 | 30 | 1.69 | 5889.63 | 58:1 | 0 | 74:1 | 6377.50 | 41.59 |
6-2 | 50 | 2.6 | 2440 | 54 | 30 | 1.52 | 5495.42 | 65:1 | 0 | 83:1 | 5567.63 | 48.32 |
4 階段性效果及下一步運行要點
4.1 階段性效果
結合上表的數(shù)據(jù)可以看出，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(jīng)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%。
下表為5月底每天的輸送泵外排污泥量：
日期 | 5-23 | 5-24 | 5-25 | 5-26 | 5-27 | 5-28 | 5-29 | 5-30 | 累積量 |
外排泥m3/d | 8 | 9 | 15 | 31 | 8 | 11 | 12 | 9 | 103 |
干泥量t/d | 3.22 | 4.62 | 3.59 | 12.53 | 2.81 | 6.91 | 5.96 | 4.34 | 43.98 |
由上表數(shù)據(jù)可知，現(xiàn)階段日均外排泥量為103/8=12.9m3，循環(huán)水系統(tǒng)日均可減少43.98/8=5.5t干泥，從根本上可確保循環(huán)水的供水水質。
4.2 下一步離心機的運行要點
（1）以設備安全經(jīng)濟運行為出發(fā)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較佳經(jīng)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(xù)摸索重力濃縮處理系統(tǒng)的運行，結合進機污泥含固率持續(xù)低值的現(xiàn)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(fā)揮脫水性能。
（3）加強離心機系統(tǒng)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(tǒng)的良好運行狀態(tài)。
