污泥处理设备

6.1 污泥储存以及输送

在平均旱季流量情况下，化学强化一级处理每天将产生1,655m3的污泥。污泥的固体含有量为4%，其中包括入流污水中的悬浮颗粒物产生的污泥，化学药品产生的污泥以及1%的盐度产生的污泥。除此之外，化学强化一级处理每天还产生150m3的浮渣。浮渣的固体含有量为0.4%。总体而言，化学强化一级处理每天将产生1,805m3的污泥，污泥的固体含有量为3.7%。这些污泥将会输送至4个污泥储存缸中。根据业主要求，污泥储存缸的容积可以满足在平均旱季流量下三日的污泥储存需求。污泥储存缸将用做峰值流量和高悬浮颗粒物时候的缓冲储存容器，以及在紧急情况，例如污泥脱水或者后续污泥处置过程不能正常运行时，污泥储存缸可以暂时投入使用并保持水厂的正常运营。在正常的运营过程中，只有在污泥连续脱水时，为了保持污泥的新鲜，污泥储存缸才会投入使用。

为防止污泥的退化以及在储存缸中的均匀状态，每个储存缸都配备有一个浸没式的搅拌器。1号污泥输送泵负责1号及2号污泥储存缸之间的污泥输送；2号污泥输送泵负责3号及4号污泥储存缸之间的污泥输送。 6.2 污泥离心泵

在污泥脱水大楼中，共有3部污泥离心泵（两作一备）。根据设计要求，离心机需要将化学强化一级处理中提取的污泥脱水至平均固体含量34%（最差可达到32%）的泥饼。

储存在污泥储存缸中的污泥和浮渣将由3台污泥进料泵（两作一备）输送至离心泵。污泥进料泵位于污泥脱水大楼的地下室中，靠近污泥储存缸的位置。污泥进料泵与离心泵是一一对应的配置，每一个进料泵都以预设的投料速率运作。进料泵的投料速率是根据在化学强化一级处理阶段的污泥产量计算的，同时进料泵的进料速率需满足至少一部离心泵的运作。每一个污泥进料泵的入口处都会安装密度计，用以测量每一个污泥储存缸中的污泥溶液中的固体含量。

高聚物也将被作为混凝剂加入污泥溶液中，帮助脱水过程。比重为0.3%的高聚物溶液首先被回用水/饮用水稀释至0.1%的比重，在由三台高聚物溶液进料泵输送至离心机。高聚物溶液进料泵与污泥脱水离心机是一一对应的配置。

当污泥脱水离心泵发出接收污泥和高聚物溶液的信号后，每个高聚物溶液进料泵将以4.01m3/小时的速率输送0.1%比重的高聚物溶液。在高聚物溶液与污泥混合后，经由污泥进料泵输送至污泥脱水离心泵。高聚物溶液的剂量将随着污泥溶液的浓度而调整。

一般在污水处理厂中，污泥处理费用一般占总运行费用的一半左右。污泥脱水时的能耗巨大，并且需要将泥饼中含水量尽可能降低，以减少后续泥饼处置的费用。因此污泥脱水离心泵的选型至关重要。

根据设计，在平均旱季流量时，污泥的日产量为1805立方米/天。其中固体比重为3.7%，最大总悬浮颗粒物浓度为1000mg/L。经过脱水之后的泥饼中固体比重约为34%。虽然雨季流量大雨旱季流量，但是由于污泥的产量取决于排污中的固体颗粒物，降雨对总固体颗粒物的增加作用并不显著。污泥的产量主要取决于污水中固体颗粒物的含量以及在化学强化一级处理中的沉降效果。加上污水处理单元对水力停留时间的控制，污泥将基本稳定在平均旱季流量时的产量。为了方便泵的日常操作及定期维护，两作一备的配置，因此，每台泵的流量为：

Q=V t 2=1086 24 2=37.6 m3/d

图3.16 – 污泥脱水离心泵

污泥脱水离心泵的组件包含水平的圆柱形泵壳，螺旋传送机，主驱动电机，副驱动电机。离心泵的一切包括测压传感器，温度传感器，速度传感器以及震动传感器。离心力将导致泵壳内壁上附着污泥沉积物。污泥溶液中的固体成分将在离心泵中被压缩，并移动至泵壳尾端的锥状腔中，最后以污泥饼的形式排出离心机。污泥饼的固体含量比重最小为32%，平均为34%。泥饼通过螺旋式污泥传送及排放系统，最终排放到位于泥饼装载区15m3的污泥斗中。

图3.17– 污泥斗

操作人员可以根据污泥储存缸中污泥量决定污泥脱水设备的运作数量。至少一套污泥脱水设备将维持运作。当启动脱水设备时，首先将污泥脱水离心泵开启，当其运行至设计要求速度后，控制器将发送信号至SCADA系统，要求输入污泥以及高聚物溶液。比重为0.3%的高聚物溶液将由高聚物溶液进料泵稀释至0.1%比重，并输送至固体含量为3.7%污泥溶液中，最后由污泥尽量泵输送至污泥脱水离心机中。当终止脱水设备时，操作人员从离心泵的控制面板发送信号给SCADA，相应的高聚物进料泵以及污泥溶液进料泵将会停止运作。污泥脱水离心泵将持续运作，直至该单元内的污泥全部排出离心机。最后，操作人员将从系离心机，保持设备的清洁卫生。

离心泵作为泥水分离的主要设备，其工作负载较大。在脱水过程中，离心泵的震动将对泵的使用寿命产生极大的影响。离心泵的震动主要有转动轴心的偏向、基础及支架抗震能力、驱动装置与基础之间的固定、叶轮质量的偏心、零部件的配合和润滑以及离心泵变工况运行时的动力学稳定性。

为了减小离心泵的震动，在泵的选取、安装以及使用中采取了以下两种措施： 减震垫

减震垫采用瑞典Novibra “超软”型。每个离心机配备四个减震垫，每个减震垫的载荷3400kg。单部离心机的重量约为4500kg。

图3.18 –

垫

在考虑离心机自重及运行时污泥重量，减震垫选择RAEM2500。

减震

表3.12 – 减震垫的选型

在每个减震垫的的载荷为1,400kg,根据供应商提供的技术指标，减震垫的形变将不超过6mm。

图3.19 – 减震垫的工作范围

确定离心泵的最优工况

最优工况的确定是根据一系列的实验，挑选出工作时震动最小的工况作为日后运行参考。实验主要调整了污泥输送泵的进料速率、离心机的转速以及扭矩。由于污泥的密度及固体颗粒物比重将影响离心机旋转时的偏心震动，实验时采用污水处理厂90日试运行期间的实际运行产生的污泥作为采样样品。

为提高脱水的效果，污泥在进入离心机脱水前已经在污泥储存缸中和聚合物搅拌混合，形成更大体积和致密的污泥悬浮液。同时搅拌也将污泥悬浮液均匀地混合，保持污泥进料时候的均质性，在离心机中不会由于附着在转鼓上的泥渣的不均匀产生偏心力，增大离心机的震动。

根据污泥储存缸设计的最大水力停留时间，在污泥输送泵可以选取运行的工况中选取了27、32、38、42 m3/hr作为污泥进料速率。泵的转速选取2750及3050rpm，扭矩5.2、5.1、5.0 kNm。

在实验选取的90日试运行期间，离心机运行在2750rpm的转速时，其具体表现如下面所示：

表3.13 – 离心机2750rpm转速下的部分代表性脱水效果

日期2014/3/312014/4/192014/5/4污泥固体含量比重 (%)5.084.564.20转股转速运行扭矩(rpm)(kNm)27504.527504.427504.8离心上清液总悬浮物浓度 (mg/l)10908151290污泥泥饼固体比重 (%)32.5032.5433.30 由于在此转速下，污泥脱水后固体比重略微超过处理要求标准32%，所以决定采用更大的3050rpm转速作为将来的运行参数，以保证更良好的脱水效果。实验结果表明，在3050rpm的转速下，扭矩5.2kNm时可以达到最好的效果。详见下表：

表3.14– 不同扭矩时污泥脱水效果

测试日期转股转速污泥固体含设置扭矩(rpm)量比重 (%)(kNm)30505.45.1脱水效果比较进料率及混凝剂27@2.5(进料率@混凝剂剂量)泥饼固体比重 (%)33.5离心上清液浓度(mg/L)720进料率及混凝剂27@2.3(进料率@混凝剂剂量)泥饼固体比重 (%)36.7离心上清液浓度(mg/L)669进料率及混凝剂27@2.1(进料率@混凝剂剂量)泥饼固体比重 (%)34.0离心上清液浓度(mg/L)694进料率及混凝剂27@2.0(进料率@混凝剂剂量)泥饼固体比重 (%)37.3离心上清液浓度(mg/L)483进料率及混凝剂247@1.9(进料率@混凝剂剂量)泥饼固体比重 (%)32.8离心上清液浓度(mg/L)36432@2.733.673232@2.535.862432@2.334.473632@2.236.756232@2.132.334038@2.934.460438@2.734.767938@2.535.277438@2.437.475638@2.332.235842@3.334.772242@3.334.068742@2.934.371742@2.736.0102042@2.535.38702014/9/232014/6/10305055.12014/6/630504.65.12014/6/330504.25.22014/5/2630503.85 在不同的污泥进料率以及絮凝物添加剂剂量时，会产生不同的污泥固相液相密度差、絮凝物均匀程度的分布。理论上一般污泥进料率越小，絮凝剂添加率越大，污泥的脱水效果越好。下图为在不同污泥进料率时，添加了絮凝剂的污泥样品及脱水后的泥饼样品。根据实验室的测试结果，所有的污泥脱水效果均可达到设计要求的平均值34%，以及最小值32%。

图3.20 – 实验中不同的进料

确定了离心机转速，扭矩、污泥进料率及絮凝剂剂量后，须进一步检查、不同情况下的离心机运作情况。虽然在污泥进料率小，絮凝剂剂量大时，污泥的脱水效果最好，但是离心机运行时，实测的离心机震动有超标（不得大于6mm/s）。下图与下表为试验时实测震动的记录表。

图3.21 – 震动传感器位置

表3.15– 不同进料率时离心机震动记录表

离心机运转状态日期2014/6/102014/6/102014/6/102014/6/10时间14:0514:4815:2316:05空转xxxx水xxxx污泥√√√√流量转速31(m/h)(rpm)4230473.553832273048304930487.656.387.97震动测量 (mm/s)测量部位234NANANANANANANANANANANANA51.872.602.163.56轴承温度 (℃)1243.2045.5043.1043.2042.9045.5045.5045.20 实验结果表明，在进料速率为42m3/hr的时候，纵向震动及轴向震动将达到最小值。纵向震动为3.55mm/s，轴向震动为1.97mm/s。

因此，通过一系列的实验最终确定的运行参数为转速3050rpm，扭矩5.2kNm以及进料速率42m3/hr。离心机在实验中达到的最小纵向震动为3.55mm/s以及轴向震动为1.97mm/s。

6.3 回流液泵以及回流液储存缸

根据业主要求，污泥脱水大楼以及除臭单元B中的过程排水将被收集于回流液缸中。回流液缸的尺寸为9.3m（长）x7m（宽）x3.85m（高）。每个回流液缸中设置有两个集水井（一作一备）以及一台潜水泵。根据制造商的数据，污泥脱水离心泵将会产生93m3/小时的回流液；除臭单元B将排放出27m3/小时的排量至回流缸；污泥脱水大楼也将产生18m3/小时的排量。由于只有离心泵产生的回流液可看做持续不断的，除臭单元B以及脱水大楼的排量为非恒定的流量。因此，回流液泵的设计容量为100m3/小时。回流液泵的开启将由回流液缸中的液位触发的，当液位达到3.5mPD时，回流泵将开始运作。当水位下降至一半的液位高度时，回流液泵停止工作，储存在回流液缸里的液体将用来稀释除臭单元B中排放的回流液。每个回流液泵的工作循环大约为2.6小时。

回流液泵的静压头为2.1m，管线总沿程阻力损失为6.36m，所以总的水压要求为9.1m。从设计的不确定性考虑，10%的安全系数将考虑在水泵的选型中。 6.4 回流液泵的选型

图3.22 – 回流液泵概要图

系统静压头计算： 回流液缸底标高： 高液位： 低液位： 静压头：

1.2mPD 3.7mPD 1.6mPD 2.1m

根据hazen-williams公式，以及管线的长度，材料，转弯，阀门，管径以及流速计算出整个系统的沿程阻力。

总沿程阻力：

6.362m 10% 9.1m

沿程阻力安全系数： 因此总水头要求：

图3.23- 回流液泵的特性曲线