LW-430EH型臥式離心機(jī)在中水深度處理中的應(yīng)用

郝樹榮

海申機(jī)電總廠（象山）（浙江寧波 315718）

某公司2×350 MW超臨界熱電機(jī)組工程配套的城市中水深度處理島供水水源采用林州市污水處理廠的一級B出水（達(dá)到GB 8978—1996《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》中的I級B標(biāo)準(zhǔn)），中水經(jīng)深度處理后，作為全廠用水水源，以紅旗渠渠水為備用水源。

中水深度處理設(shè)計(jì)產(chǎn)水量2 000 m3/h。設(shè)有污泥脫水自動處理系統(tǒng)，配置貝亞雷斯FP600型離心脫泥機(jī)2臺，泥餅外運(yùn)。

由于脫泥機(jī)配置與實(shí)際污泥參數(shù)不匹配，脫泥系統(tǒng)存在處理量不足、污泥固相（泥餅）含水量高等長期困擾中水處理系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的難題。

1 系統(tǒng)簡介

中水深度處理系統(tǒng)包括水處理系統(tǒng)和脫泥系統(tǒng)，處理流程如下：

（1）水處理系統(tǒng)流程

紅旗渠水+污水廠來水—原水池—提升泵—澄清池—推流溝—變孔隙濾池—清水池—循環(huán)水塔、化學(xué)制水、工業(yè)用水。

（2）脫泥系統(tǒng)流程

澄清池排污—濃縮池—污泥輸送泵—離心脫泥機(jī)—泥餅外運(yùn)（固相）+脫泥排水回原水池（液相）。

2 運(yùn)行現(xiàn)狀分析

兩臺貝亞雷斯FP600型離心脫泥機(jī)，單臺額定處理量為10 m3/h，進(jìn)料含固量不大于1.5%，液相含固率不大于0.1%，脫泥機(jī)不同負(fù)荷下的運(yùn)行參數(shù)如表1所示。

表1 FP600型離心脫泥機(jī)不同負(fù)荷下運(yùn)行參數(shù)

兩臺離心脫泥機(jī)滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)脫泥效率不能滿足要求：固相（泥餅）含水率85%～90%，液相（排液）含固率大于0.5%，回流原水池造成水源濁度超標(biāo)。如果采取降負(fù)荷運(yùn)行，降至50%負(fù)荷方能基本達(dá)到脫泥效果，但液相含固率仍高于0.3%，無法進(jìn)行回用，只能選擇臨時(shí)外排。長期通過減少澄清池排泥維持脫泥系統(tǒng)運(yùn)行，致使澄清池泥層太高，導(dǎo)致出水品質(zhì)惡化。

因紅旗渠來水泥沙含量高，澄清池排泥含固量平均達(dá)到2.0%～3.0%，排泥水量15～25 m3/h。FP600型脫泥機(jī)為定差速、液力耦合高速離心式脫泥機(jī)，額定處理量為10 m3/h，設(shè)計(jì)值偏小，導(dǎo)致機(jī)器參數(shù)與實(shí)際進(jìn)料參數(shù)不匹配（設(shè)備選型不當(dāng)），無法滿足中水脫泥要求。

3 解決方案

為滿足脫泥系統(tǒng)處理量要求、提高脫泥效率，根據(jù)系統(tǒng)處理量和進(jìn)料參數(shù)選型、安裝，完成離心脫泥機(jī)技術(shù)改造。新增LW430EH型臥式離心脫泥機(jī)2臺套，可增加脫泥量20～30 m3/h，滿足澄清池排泥、脫泥需要。

LW430EH型離心脫泥機(jī)性能指標(biāo)與運(yùn)行參數(shù)如表2所示。

表2 LW430EH型脫泥機(jī)性能指標(biāo)與運(yùn)行參數(shù)

3.1 LW430EH型離心脫泥機(jī)技術(shù)特點(diǎn)

LW430EH型離心機(jī)為臥式螺旋卸料沉降離心機(jī)，采用逆流式結(jié)構(gòu)，主要由轉(zhuǎn)鼓、螺旋、軸承座、機(jī)罩、機(jī)座、差速器、主電機(jī)、副電機(jī)等組成，設(shè)計(jì)使用壽命為25年。

3.1.1 工作原理

主電機(jī)通過三角皮帶傳動，帶動轉(zhuǎn)鼓高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生強(qiáng)大的離心力，從而使轉(zhuǎn)鼓內(nèi)腔物料分離或脫水，密度較大的固相顆粒沉積在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁上；副電機(jī)通過帶動二級行星齒輪差速器的輸入軸轉(zhuǎn)動，螺旋與轉(zhuǎn)鼓之間作相對運(yùn)動并產(chǎn)生一個(gè)中心速差，螺旋葉片不斷地將沉積在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁上的固相顆粒刮下并推出排渣口，分離后的清液經(jīng)液層調(diào)節(jié)板開口流出轉(zhuǎn)鼓。懸浮液通過螺旋小端中心軸的進(jìn)料管進(jìn)入轉(zhuǎn)鼓內(nèi)腔,從而實(shí)現(xiàn)連續(xù)進(jìn)料、連續(xù)分離、連續(xù)排渣的功能。

3.1.2 雙電機(jī)雙變頻驅(qū)動的節(jié)能技術(shù)

獨(dú)有雙變頻連接模式使離心脫水機(jī)在整個(gè)分離運(yùn)行工況中，和差速器小軸相連的副電動機(jī)從離心機(jī)處接受機(jī)械能，長期運(yùn)行在第二象限而產(chǎn)生再生狀態(tài)能量。該能量通過變頻器之間的直流母線連接反饋到主變頻器的直流電橋上，經(jīng)過主變頻器被主電機(jī)利用，從而減少從電網(wǎng)上獲取能量而達(dá)到節(jié)能的目的。

3.1.3 恒力矩控制處理效果

可編程邏輯控制器（PLC）控制系統(tǒng)采用恒力矩控制，力矩值設(shè)為恒定值，當(dāng)污泥含固率和進(jìn)泥量在一定范圍內(nèi)變化時(shí)，自動調(diào)節(jié)差速：當(dāng)進(jìn)泥含固率變小時(shí)，會自動降低差速；當(dāng)進(jìn)泥含固率變大時(shí)，則自動提高差速。如此可保持力矩恒定，從而確保泥餅干度恒定。

3.1.4 耐磨技術(shù)

螺旋推料葉片和轉(zhuǎn)鼓出渣口與物料直接接觸，在高轉(zhuǎn)速工況下對耐磨性能要求很高。螺旋推料葉片上鑲耐磨硬質(zhì)合金塊，轉(zhuǎn)鼓出渣口鑲耐磨硬質(zhì)合金瓦。

3.1.5 密封技術(shù)

離心機(jī)采用系統(tǒng)設(shè)計(jì)，保證了優(yōu)良的密封性能，污泥脫水處于全密封狀態(tài)下，無氣味、無泥液泄漏，保持環(huán)境清潔。

3.1.6 沖洗功能

臥螺離心脫泥機(jī)具有自動清洗裝置，在停機(jī)時(shí)能自動對轉(zhuǎn)筒進(jìn)行清洗，清除轉(zhuǎn)鼓內(nèi)的泥餅，確保不積料，在下次開機(jī)時(shí)能夠正常運(yùn)行。

3.2 離心脫泥機(jī)主要部件及材質(zhì)

3.2.1 轉(zhuǎn)鼓

采用AISI321不銹鋼，固溶化處理，使離析的金屬元素回到晶間結(jié)構(gòu)中去，保證了材料的耐晶間腐蝕性能。轉(zhuǎn)鼓內(nèi)表面，按物流方向縱向拉槽或筋條，防止內(nèi)表面磨損。出渣口采用耐磨損的碳化鎢硬質(zhì)合金瓦保護(hù)。

3.2.2 螺旋

采用AISI321不銹鋼，焊接后熱處理，以消除內(nèi)應(yīng)力，保證運(yùn)行的穩(wěn)定性。出料口和葉片澄清段采用碳化鎢硬質(zhì)合金堆焊保護(hù)。葉片推料面采用可更換的碳化鎢硬質(zhì)合金鑲塊保護(hù)。

3.2.3 差速器

采用高效的二級行星齒輪結(jié)構(gòu)，可承受的扭矩為5 000 N·m。

雙變頻控制、轉(zhuǎn)鼓和螺旋的差速在2～30 r/min間為無級可調(diào)。差速自動反饋調(diào)節(jié)，推料功率自動補(bǔ)償。差速調(diào)節(jié)精度值為0.1 r/min。離心機(jī)根據(jù)轉(zhuǎn)鼓內(nèi)泥層的厚度需要自動調(diào)節(jié)差速，達(dá)到自動調(diào)節(jié)扭矩的效果，以保證泥餅干度和污泥固相回收率。

3.2.4 絮凝劑自動配置/投加裝置

全自動的藥劑配置、溶解和投加系統(tǒng)，采用溶解、熟化、儲存三腔統(tǒng)一體結(jié)構(gòu)。藥劑投加系統(tǒng)由真空吸料器、干粉儲料倉、螺旋給料電機(jī)、電動密封裝置、震動器、物位開關(guān)和混合器組成。配投裝置采用PLC綜合控制柜集中控制，變頻器控制供粉電動機(jī)，設(shè)有啟動、停車和缺相、過載等保護(hù)。系統(tǒng)設(shè)計(jì)按1‰的配制標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)水流量的變化自動調(diào)節(jié)干粉量的精確投加。

LW430EH型離心脫泥機(jī)采用的雙變頻連接模式、恒力矩控制、差速2～30 r/min無級可調(diào)、全自動精確配制投加系統(tǒng)等先進(jìn)技術(shù)，使設(shè)備運(yùn)行更穩(wěn)定、調(diào)整手段更加豐富。在確保助凝劑精確投加的情況下，通過調(diào)整差速和力矩保證脫泥效果。

4 效果對比

4.1 改造前后脫泥效果對比

改造前后脫泥效果如表3所示。

表3 改造前后脫泥效果對比

LW430EH型離心脫泥機(jī)單機(jī)處理量、泥餅含水率和液相含固量全部達(dá)標(biāo)。泥餅含水率小于80%，外運(yùn)可直接用于覆土；液相含固量小于0.05%，排出液澄清，滿足來水回用要求。

4.2 污泥外運(yùn)量

2臺LW430EH型離心脫泥機(jī)投入運(yùn)行后，日排泥餅16 m3，較之前泥餅量增加300%～350%。

4.3 原水池清淤量

由于LW430EH型離心脫泥機(jī)排水液相含固量小于0.05%，滿足來水回用要求，排水可直接入原水池循環(huán)利用；原水池清淤周期大幅度延長，由原來的每季度一次降至每年一次，大幅度減少人工清淤工作量。

5 效益分析

液相排出液回量為78 840 t，原水按1.05元/t計(jì)，每年的液相排出液回用費(fèi)用8.278 2萬元（進(jìn)料量為10 m3/h，進(jìn)料含固率為2%，液相含水率為80%，液相含固率為0.05%）。

減少泥水外排量為78 840 t/a，排污費(fèi)按1.0元/t計(jì)，則年外排水排污費(fèi)用7.884萬元。

原水池清淤量減少6臺次，以日工資300元計(jì)，每年的原水池清淤費(fèi)用可減少5.4萬元。

排污池清淤施工參考排污池清淤合同，費(fèi)用為3.5萬元。

年節(jié)省費(fèi)用合計(jì)26.49萬元。

6 結(jié)語

LW430EH離心脫泥機(jī)在中水脫泥系統(tǒng)中的應(yīng)用，徹底解決某公司中水脫泥系統(tǒng)處理量不足、效果不佳的技術(shù)難題，消除系統(tǒng)制約因素；年節(jié)水約7.9萬t，減少泥水外排造成的環(huán)保壓力；使中水設(shè)備整體水平大幅提高，滿足機(jī)組保質(zhì)保量供水的需要。LW430EH離心脫泥機(jī)在中水深度處理澄清池排泥、脫泥系統(tǒng)中的應(yīng)用，效果明顯，在大型火電廠中具有全面推廣意義。