催化劑污泥離心脫水機優(yōu)化運行研究
技術(shù)支持
某石化公司污水處理廠催化劑污水處理裝置主要負責處理上游催化劑廠生產(chǎn)過程中排放的高懸浮物廢水。由于催化劑廢水來水懸浮物年均值為4000mg/L左右，裝置泥系統(tǒng)處理污泥量極大。該裝置共使用了3臺德國福樂偉公司生產(chǎn)的Z53-4/455型臥螺離心脫水機，離心機作為配置泥系統(tǒng)處理的核心設(shè)備，其穩(wěn)定高效的運行對裝置生產(chǎn)至關(guān)重要。因此，有必要對離心機的優(yōu)化運行狀況進行研究，使其達到較佳運行狀態(tài)。
1 離心機的基本情況
1.1 離心機基本結(jié)構(gòu)及工作原理
臥螺離心機主要由轉(zhuǎn)鼓、輸料螺旋及差速器等部件組成。工作時，需要離心脫水的污泥和絮凝劑藥液經(jīng)進料管線被送入轉(zhuǎn)鼓內(nèi)，在高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力的作用下，密度較大的固體顆粒被甩貼到轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁上，形成固體層。水分由于離心力小，在固體層的內(nèi)側(cè)形成液體層。再利用轉(zhuǎn)鼓與螺旋之間的查轉(zhuǎn)速（以下簡稱差速）把固體層的污泥推向轉(zhuǎn)鼓錐端，經(jīng)排渣口連續(xù)排出，澄清液從轉(zhuǎn)鼓溢流堰板處排出，實現(xiàn)固液分離。
1.2 Z53-4/455型臥螺離心脫水機工藝及技術(shù)參數(shù)
設(shè)備型式：臥螺沉降式離心機，分離物料：含有細微石英砂的膠狀催化劑顆粒和少量含有硫、酚等離子有機物的工業(yè)污泥。
單機處理量：25m3/h；轉(zhuǎn)鼓直徑（內(nèi)徑）：530mm；直徑/長度比：1：4；錐角：10°；容積：219L；轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速（可調(diào)）：3500r/min；分離因數(shù)：3600g；轉(zhuǎn)鼓和螺旋的差轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍：0.5～10.0r/min；轉(zhuǎn)鼓和螺旋的差轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)精度：0.1r/min；噪音：≤85dB；振動強度：≤7.0mm/s（主軸承位置）。
2 優(yōu)化運行的調(diào)整方法及要求
（1）在催化劑污泥進料性質(zhì)穩(wěn)定的情況下，分別調(diào)整溢流堰板直徑、轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速、差速等離心機的主要運行參數(shù)，在調(diào)整一個參數(shù)時，其他參數(shù)保持不變。同時采集經(jīng)離心分離后的干泥和澄清液樣品，分析干泥及澄清液的含水率，用來比較離心脫水效果，以獲得離心機的較佳運行參數(shù)設(shè)定值。
（2）在離心機較佳運行參數(shù)下，研究催化劑污泥含水率對離心脫水效果的影響。
（3）經(jīng)離心機處理后的干泥含水率要求小于80%，固體回收率要求大于85%，設(shè)備主軸承振動強度不超過7.0mm/s。
3 優(yōu)化運行的結(jié)果分析
3.1 離心機運行參數(shù)對脫水效果的影響
（1）溢流堰板直徑
試驗條件：催化劑污泥進泥含水率96.8%，pH值7.5，轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速2600r/min，差速5.5r/min，離心機進泥量15m3/h，絮凝劑藥量500L/h。從325mm開始，隨著溢流堰板直徑的增大，固體回收率逐漸增大，干泥含水率液逐漸增大，這是因為增大溢流堰板直徑，會增大離心機轉(zhuǎn)鼓沉降區(qū)的容積，因此固體回收率增加，但同時轉(zhuǎn)鼓錐端的干燥區(qū)縮短，干泥干燥時間隨之縮短，故干泥含水率增大。當溢流堰板直徑超過335mm后，干泥含水率已接近控制指標要求，因此，調(diào)大溢流堰板直徑雖然可線性增大固體回收率，但不能過大，否則會使干泥含水率超標。綜合考慮，溢流堰板直徑設(shè)定在335mm比較合適。
（2）轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速
試驗條件：催化劑污泥進泥含水率96.8%，pH值7.5，溢流堰板直徑335mm，差速5.5r/min，離心機進泥量15m3/h，絮凝劑藥量500L/h。從2000r/min開始，隨著離心機轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速的增大，干泥含水率逐漸下降，但固體回收率也有所下降，當轉(zhuǎn)速達到2400r/min后，干泥含水率和固體回收率變化趨于平緩；當轉(zhuǎn)速超過2800r/min后，盡管轉(zhuǎn)速繼續(xù)增大，但干泥含水率和固體回收率基本不變。這是因為轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速越大，離心機的分離因數(shù)越大，固體顆粒的離心沉降速度越快，脫水效果就越好，干泥含水率越低。但轉(zhuǎn)速過高會導致已沉降的污泥顆粒再次被打碎而影響離心分離效果，同時，由于轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速的增大，設(shè)備主軸承振動明顯增大，在2800r/min時已到達6.8mm/s，繼續(xù)提高轉(zhuǎn)速對設(shè)備的長周期運行不利，因此轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速設(shè)定在2400～2800r/min之間比較合適。
（3）差速
試驗條件：催化劑污泥進泥含水率96.8%，pH值7.5，溢流堰板直徑335mm，轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速2600r/min，離心機進泥量15m3/h，絮凝劑藥量500L/h。從3.5r/min開始，隨著離心機差速的增大，固體回收率變化不大，說明差速的變化對固體回收率的影響不大，但干泥含水率逐漸增大。這是因為在離心機轉(zhuǎn)鼓錐角一定的情況下，增大差速會提高固體的推送速度，造成沉渣在轉(zhuǎn)鼓錐端的脫水干燥時間縮短，脫水后的干泥含水率增大，在差速達到7.5r/min時，干泥含水率已上升到79.3%，已接近控制指標。因此在保證沉降在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁上的固體顆粒能夠及時排出的前提下，差速設(shè)定在4～7r/min之間比較合適。
3.2 污泥含水率對脫水效果的影響
實驗條件：離心機轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速2600r/min，差速5.5r/min，溢流堰板直徑335mm，進泥量15m3/h，pH值7.5。
一方面隨著進料污泥含水率的線性降低，經(jīng)離心機處理后的干泥含水率對應也呈線性降低。另一方面隨著進料污泥含水率的線性降低，固體回收率在污泥含水率大于97%時，對應呈線性增大，但當污泥含水率小于97%時，固體回收率反而會減小，這是因為污泥含水率的降低意味著污泥含固量的增加，污泥含固量增加會使固體回收率相應增大，但當污泥含固量增大到一定程度時，會造成離心機轉(zhuǎn)鼓內(nèi)的固體層過大，固液分層不穩(wěn)定，固體顆粒隨澄清液的流失也會增加，反而導致固體回收率下降。再一方面隨著進料污泥含水率的線性降低，含固量的增大，絮凝劑藥液的投加量也隨之線性增加。因此，綜合分析后可以得出：在離心機較佳運行參數(shù)下，將進料污泥含水率控制在97%左右，離心機處理后的干泥含水率、固體回收率以及絮凝劑藥量指標均在較佳狀態(tài)。
4 結(jié)論
（1）臥螺離心機的轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速設(shè)定在2400～2800r/min，差速設(shè)定在4～7r/min，溢流堰板直徑設(shè)定在335mm，催化劑污泥離心脫水效果較佳。
（2）離心機設(shè)定在較佳運行參數(shù)下運行，將進料污泥含水率控制在97%左右時，離心機處理后的干泥含水率及固體回收率指標較佳，絮凝劑藥量較為合理。
