污水处理厂污泥处理系统技术改造及优化

刘玉涛

（烟台市城市排水服务中心，山东 烟台 264000）

0 引言

山东省某污水处理厂设计规模为35×104m3/d，目前出水水质完全达到GB 18918-2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A标准。其污泥处理系统采用德国FLOTTWEG脱水机为主要设备，主要处理来自初沉池、二沉池和生物池剩余污泥及化学污泥。目前污泥处理情况，经计算得出总干污泥量为 240t/d，污泥含水率为80%～85%。污泥浓液经浓缩池浓缩和消化池污泥减量后，输送至脱水机房进行脱水，然后将污泥经柱塞泵输送至污泥料仓，最后运往污泥处置单位焚烧处置。

1 污泥处理中存在的问题

污水处理主要目的是污泥的减量和无害化处理。目前，国内污水厂的污泥含水率大致在90%～99.9%之间，由于含水率较高，污泥的体积较大，十分不利于运输。因此，需要对污泥进行减量、缩小体积，如污泥浓缩脱水减量。通过浓缩脱水后的污泥含水率可达到75%以下，体积大量减小，对其污泥的后续处理，如干化、填埋、焚烧是十分有利的[1]。因此，污泥脱水是污泥处理的关键环节，而提高污泥脱水性能则是重中之重。

随着市政管网不断完善，进厂的污水处理水量呈逐年上升趋势，污泥处理量也随之增加。在日常的污泥处理中出现许多问题，情况如下：

脱水机转鼓、螺旋电机、污泥喂料泵及加药泵的电控部分，未安装变频器；脱水机自控部分没有独立完善自控系统，不能进行差速自动调节、联锁保护和高速清洗；转鼓不能有效准确定量清洗，脱水机易造成振动报警停机；触摸屏不能将故障信息准确地在屏幕上显示，故障不易识别，造成维修频次高。

污泥浓液含有大量纤维缠绕物等，容易堵塞管道；污泥螺杆供料泵在运行过程中，定转子容易磨损；螺杆泵备件价格比较昂贵，后期尝试改用离心泵改造，顶替螺杆泵进行供料，效果不理想。当管道堵塞后，需反复用自来水清洗管道，以保证污泥系统的正常运行。

前后浓缩池污泥浓度变化大，消化池系统未启用，也影响到污泥减量的效果。稳定优化脱水机的正常运行，保证污泥浓度不出现大得变化，让污泥减量达到设计要求，是这次改造的目的。

脱水机最容易出现的问题是设备开机后，发生振动报警，即振动偏大，运行声音异常。出现上述情况，通过运行经验判断，主要是脱水机在关机时慢、快冲洗不彻底引起。容易引发两种情况：出口端污泥积泥多，脱水机重新启动时，差转数报警；脱水机转鼓内壁上残留污泥浮渣固体，开机运转时，转鼓不平衡运转，产生振动报警。

对脱水机两端轴承轴温进行检测。当轴温高于120℃时，进行预报警；当轴温高于130℃时，引起脱水机系统停机。温度高的关键因素是润滑油脂对前后轴承润滑不均匀，或者不够充分导致。油脂通过泵从油脂罐中抽出，打入各个润滑点。通过设定中心润滑油脂润滑系统的工作时间间隔来控制润滑油脂的加入量，补给罐装有液位开关，如果液位低于设置值，就出现报警。按照维护保养手册进行保养，将润滑油脂系统设置为自动，定时进行加油，可以避免轴温报警。

在脱水机运行过程中，启动脱水机时，在转鼓和螺旋电机应平滑运行，没有振动和频繁异响，才能准备进泥。设备没有达到准备状态，不能进污泥浓液，否则亦会造成脱水机系统的报警现象。脱水机的转鼓和螺旋电机的转速稳定后，进泥10min后，根据扭矩的实际情况进行动态调整，以免造成固相和液相分离不理想的情况。脱水机停机过程，伴随进行自来水对脱水机内部的冲洗。在冲洗过程中，可能出现污泥堆积到出口端的情况，为避免出水管线积泥堵塞，最好有操作人员现场监督。

2 技术改造及优化运行措施

2.1 对脱水机转鼓、螺旋电机、加药泵和污泥泵，加装变频器

对脱水机的转鼓和螺旋电机，加装ABB580系列变频器。脱水机改造前，满频运行，开机即为3500 r/min、50 Hz运行。采用变频调速后，以2500 r/min、35 Hz运行，并同时调整上清液出水堰板口径，絮凝剂投加量不变，同样达到脱水出泥含水率为在75%左右。相比高转速运行时，耗电率下降、磨损减少，同时可适当调节转速并配合高速冲洗进转鼓内部及螺旋体上的残渣，解决残留污泥，影响转鼓动平衡，造成机组启动过程中，出现振动预报警问题。通过连续监控、适当调整各项运行参数，脱水系统稳定运行，而且大大降低了生产成本。脱水机实现变频调速后，整个脱水机系统启动运行平稳、操作方便简洁，提高了污泥分离效果。

2.2 完善污泥切割机选型，解决管道堵料问题

改进污泥浓液中含有大量纤维缠绕物，造成污泥管路频繁堵渣，造成脱水机停机的问题。对进入脱水机的剩余污泥进行预处理，以去除毛发、棉纱等纤维性杂物，减少人工清渣次数，使脱水机能连续稳定运行，确保污泥处理系统正常运行。技术改造后，对污泥切割机和污泥供料泵进行重新选型，增加了污泥切割机的功率，污泥供料泵采用耐驰泵，大大提高了污泥处理效率。

2.3 重建脱水机自控系统

建立完善脱水机自控系统，根据工艺需求进行PLC编程，比如污泥切割机、污水泵单元、PAM单元、脱水机单元、水平螺旋系统、运行检测、故障报警、维护保养，及参数设备等齐全的系统，并对PAM加药系统、污泥输送系统、容易造成停机问题进行了优化。在配电柜和就定操作箱追加急停按钮，突然出现故障时，可以立即断电，保障人员和设备的安全。

2.4 解决脱水机振动问题

脱水机易出现振动报警停机，绝大部分问题产生在上次停机的冲洗水系统，残留少量污泥在转鼓内壁，造成振动过大。在开机时出现这种情况，可以将转速调整在200r/min～300r/min之间，用少量自来水进行冲洗，10min后，将转速升至600r/min，再进行自来水冲洗，清洗转鼓直至干净。在关机时出现这种情况下，按照自动高速清洗来清洗掉残留在转鼓内的大量污泥，转速调至1500r/min，继续清洗至滤液清澈，然后转速调整到 500r/min左右进行低速清洗，目的是将紧贴在转鼓内壁和螺旋输送器上的残留物清洗下来，反复2～3次即可。

判断冲洗效果可以参考扭矩值，如果扭矩较大，说明冲洗不够彻底，转鼓内壁有残留物。如果扭矩值较少，则说明冲洗效果理想，转鼓内壁和螺旋输送机内部冲洗得比较干净。如果脱水机在停机状态下，检查脱水机内部是否有污泥残留，或者冲洗时效果是否理想，可以用手盘动转鼓，看其是否转动灵活。若转动不灵活，可以手动慢速冲洗转鼓和螺旋，直到用水彻底冲洗干净。

2.5 对转速调整优化

通过变频器进行调频来实现对转速的调控。转鼓转速提高，污泥沉降与分离速度加快，如果作用力太大，也可能导致污泥絮体分解破碎，反而影响脱水效果，并且转速增加会导致设备磨损、使用寿命减少[2]。在进泥含水率97%、进泥量3m2/h、加药量147mg/L的情况下，将转速范围控制在2700 r/min～ 2850 r/min，产泥效果比较理想。

2.6 对差速调整优化

目前，脱水机大多采用的是机械齿轮箱式的差速调节系统，是由电机装上皮带，带动螺旋转动，与同样旋转的转鼓形成转速差，从而获得扭矩力推动物料。电机上装有变频器调整频率来改变转速，从而获得不同的扭矩力。螺旋电机与转鼓电机是同心同向旋转运行的，但两者转速存在一定转速差，调控好转速差有利于更好分离泥水两相[2]。增大转速差，有利于沉降分离；减少转速差，有利于污泥的输送。在脱水机运行中，人们可以观察扭矩值来调整差速，脱泥效果为当扭矩控制在11%～13%范围内比较理想；当螺旋扭矩超过24%时，应避免过载停机，采取加大差速将转鼓内的污泥排出。

2.7 溢流堰板高度调整优化

脱水机运行时会在转鼓螺旋外，形成固环层、液环层和脱水段[2]。一般是停机状态下，通过手动调节溢流堰板高低以改变液环层的厚度。液环层厚度增加，沉降面积增大，物料在机内停留时间相应增加，滤液的质量就有所提高。但同时，导致泥饼含水率也随之增加，相反降低液环层厚度，机内的干燥区长度增加，滤液的含固量增大，但是泥饼含水率相应地降低[3]。因此，合理地调节溢流堰板高度能起到最佳脱泥状态。在脱水机出厂时，厂家预先对溢流堰板进行调整。根据污水处理厂各自情况，对进行现场溢流堰板高度调整优化，以满足脱泥的实际需求。

3 实施效果

要做好设备日常保养和检查，定期检查油脂情况、振动传感器的情况、测速探头的情况，按周期对脱水机进行冲洗1次。脱水机实施变频调速控制能耗有所降低，达到节能降耗目的。据统计，1台脱水机通过变频器改造后，节电5万元/年。脱水机变频调整转速运行后，各主要易损件磨损有所降低。脱水机的转鼓转速高，任何的机械部件损坏或磨损都能引起机器的失衡而引发强烈振动，降低转速运行可避免在高转速情况下造成的机械损坏。脱水机主要的易损件为轴承和密封件，现降低转速后可保证设备长时间稳定运行，再加上正常的保养可大大延长维修周期，降低了设备故障率，减少了维修成本。

4 结论

通过对污泥处理设备和运行问题分析，有针对性地进行技术改造。脱水机系统经试运行后，脱泥效果稳定。对于脱水机运行中的常见故障，需掌握其故障类型和原因，日常做好维护工作，总结经验，优化工艺操作各项细节，比如转速、进料量、转速差控制等，以保证脱水机具备良好分离效果。