十年經(jīng)驗：北京第九水廠污泥脫水系統(tǒng)改造設(shè)備選型

北京市第九水廠排泥水處理系統(tǒng)脫水設(shè)備自2009年正式運行已十余年，在運行中發(fā)現(xiàn)了一些需要改進的地方，針對運行中存在問題，提出了設(shè)備改造方案并總結(jié)了設(shè)備選擇及安裝調(diào)試時應(yīng)注意的一些問題。

1 改造前脫水系統(tǒng)概況

北京市第九水廠位于北京市清河以南的花虎溝，建設(shè)初期以密云水庫為水源，總凈水規(guī)模為150萬m3/d，分三期建成。其污泥處理設(shè)施主體工程與第九水廠二期工程同步建設(shè)，于1997年6月建成投產(chǎn)。第九水廠三期工程于1999年7月正式通水，與三期工程配套的污泥處理設(shè)備于2000年5月安裝完工，從而實現(xiàn)了與供水量150萬m3/d相適應(yīng)的污泥處理規(guī)模。

第九水廠污泥脫水系統(tǒng)處理對象為凈水廠機械攪拌澄清池、絮凝沉淀池和濾池反沖洗回流水池在工藝處理中排出的污泥。污泥經(jīng)排泥池和濃縮池的重力濃縮后進入脫水系統(tǒng)進行污泥脫水處理。污泥從濃縮池到脫水設(shè)備的工藝流程見圖1。

2 設(shè)備運行存在的問題及改造的必要性

第九水廠污泥脫水系統(tǒng)經(jīng)10多年的運行后，存在如下問題：

(1)板框脫水機行走機構(gòu)、機體框架出現(xiàn)變形，影響了設(shè)備整體的正常制泥工作，這種變形在設(shè)備使用現(xiàn)場無法用常規(guī)工具進行修復(fù)。

(2)板框脫水機的沖洗裝置、液壓裝置也經(jīng)常出現(xiàn)不規(guī)律的故障，嚴重影響了污泥處理系統(tǒng)的正常運行。

(3)板框脫水機配套的進口濾布報廢后更換了國產(chǎn)濾布，更換后的濾布易堵塞，使用壽命短，更換頻率高，使得濾布的維修費用大大增加。

(4)板框脫水機附屬設(shè)備較多，故障點多，故障率高。

(5)進泥采用的柱塞泵噪聲大，體積龐大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，使用時間長后磨損嚴重，造成泄漏，需定期更換密封圈。

(6)售后服務(wù)差，系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備多采用國外設(shè)備，設(shè)備廠家已被轉(zhuǎn)讓收購，使設(shè)備維護得不到完整的售后技術(shù)支持，售后服務(wù)難，在設(shè)備出現(xiàn)質(zhì)量問題時，無法對生產(chǎn)廠家進行索賠。一些國外設(shè)備很難在國內(nèi)買到原裝零配件，使用國內(nèi)類似產(chǎn)品替代，效果不佳。

綜上所述，第九水廠污泥處理系統(tǒng)設(shè)備存在的問題致使污泥脫水系統(tǒng)不能正常運行，污泥得不到及時脫水排出，達不到排放要求，造成環(huán)境污染，所以需對系統(tǒng)進行改進，以期達到環(huán)保要求和實現(xiàn)節(jié)能減排目標。改造在系統(tǒng)中增設(shè)污泥平衡池以保證脫水機進泥濃度，重點是改造板框脫水機和進泥泵等系統(tǒng)設(shè)備。

3 污泥脫水系統(tǒng)設(shè)備的技術(shù)特點與選型

應(yīng)用于給水污泥脫水的設(shè)備較多采用板框脫水機和離心脫水機。兩種脫水機的機械性能比較見表1。

離心脫水機在很多給水工程中得到應(yīng)用，運行情況良好，且占地面積小，由于受第九水廠脫水機房場地限制，本改造工程選用離心脫水機。

為了保證最終的處理效果，離心脫水機的選型應(yīng)以實物試驗為基礎(chǔ)，工程在改造之前已進行離心脫水機車載機現(xiàn)場試驗，試驗表明離心脫水機對第九水廠脫水污泥具有較強的適應(yīng)性，能夠達到預(yù)定的脫水效果。改造后污泥從濃縮池到泥餅外運經(jīng)采用的工藝流程見圖2。

3.1 離心脫水機

改造工程選用的脫水機為臥式、螺旋卸料沉降式離心機。

離心脫水機工作時，污泥從轉(zhuǎn)鼓的一端通過布料器進入轉(zhuǎn)鼓內(nèi)，與轉(zhuǎn)鼓一起高速旋轉(zhuǎn)并產(chǎn)生較高的離心力，在此離心力的加速作用下，污泥的固液相按質(zhì)量沉降分離。其中密度較大的固體顆粒沉降在泥水環(huán)的外圈，即沿轉(zhuǎn)鼓的內(nèi)壁形成泥環(huán)層，沉降污泥通過卸料螺旋與轉(zhuǎn)鼓的差速被卸料螺旋緩慢推至轉(zhuǎn)鼓錐端進一步脫水，脫水后的泥餅經(jīng)過轉(zhuǎn)鼓的環(huán)向排泥口排出。而密度較小的液體，則在泥環(huán)內(nèi)側(cè)形成濾液層，并通過轉(zhuǎn)鼓內(nèi)的溢流口排出轉(zhuǎn)鼓。

離心脫水機的轉(zhuǎn)子由中心筒及布料器和卸料螺旋葉片組成。卸料螺旋葉片分為整體式和中空式兩種，整體式螺旋葉片結(jié)構(gòu)簡單，動平衡易掌握。中空式螺旋葉片能使濾液排出順暢，減少了對固體層的擾動，但葉片結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜。

離心脫水機最大特點是設(shè)備體積小、操作管理簡單、占地面積少，由于污泥脫水過程是在全封閉的情況下進行，大大降低了操作環(huán)境的污染，改善了操作人員的工作環(huán)境。

其主要特點及要求如下：

(1)進料、分離、排出濾液和泥餅的工作過程連續(xù)不間斷。

(2)離心脫水機的主機及其框架的設(shè)計能夠承受設(shè)備靜載荷以及運轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的動載荷，有足夠的安全系數(shù)，設(shè)備安全可靠，在運行時無撓曲、變形及振動等現(xiàn)象，大修周期不小于3年。

(3)離心脫水機具有轉(zhuǎn)筒與螺旋推料器轉(zhuǎn)速差可以自動無級調(diào)節(jié)的性能，在進料污泥參數(shù)發(fā)生變化時，能夠自動調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速差，使分離效果仍符合技術(shù)要求。

(4)采用變頻調(diào)節(jié)差速裝置控制螺旋差速，差速調(diào)節(jié)精度≤0.1 r/min。

(5)脫水機提供足夠的離心力，使泥餅中干物質(zhì)含量較大。其轉(zhuǎn)筒的最大分離因數(shù)不小于2 100，在高速運行時自動保持動平衡。

(6)脫水機的轉(zhuǎn)筒結(jié)構(gòu)設(shè)計符合污泥脫水要求，其轉(zhuǎn)筒長徑比不小于4;轉(zhuǎn)筒軸整體加工成型。

(7)螺旋推料器的結(jié)構(gòu)設(shè)計方便維修拆卸。

(8)轉(zhuǎn)鼓采用離心澆鑄工藝制造，使轉(zhuǎn)鼓密度均勻，剛性好，動平衡性好。

(9)轉(zhuǎn)筒的內(nèi)壁開縱向溝槽，防止固相泥層在轉(zhuǎn)筒內(nèi)壁滑動引起的轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁磨損，同時避免泥層隨卸料螺旋旋轉(zhuǎn)而不排出。

編輯：王媛媛