十年經(jīng)驗：北京第九水廠污泥脫水系統(tǒng)改造設備選型

北京市第九水廠排泥水處理系統(tǒng)脫水設備自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，提出了設備改造方案并總結了設備選擇及安裝調試時應注意的一些問題。

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。其污泥處理設施主體工程與第九水廠二期工程同步建設，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備的工藝流程見圖1。

2 設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、機體框架出現(xiàn)變形，影響了設備整體的正常制泥工作，這種變形在設備使用現(xiàn)場無法用常規(guī)工具進行修復。

(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，結構復雜，使用時間長后磨損嚴重，造成泄漏，需定期更換密封圈。

(6)售后服務差，系統(tǒng)的關鍵設備多采用國外設備，設備廠家已被轉讓收購，使設備維護得不到完整的售后技術支持，售后服務難，在設備出現(xiàn)質量問題時，無法對生產(chǎn)廠家進行索賠。一些國外設備很難在國內買到原裝零配件，使用國內類似產(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)設備。

3 污泥脫水系統(tǒng)設備的技術特點與選型

應用于給水污泥脫水的設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以實物試驗為基礎，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性，能夠達到預定的脫水效果。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，污泥從轉鼓的一端通過布料器進入轉鼓內，與轉鼓一起高速旋轉并產(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，即沿轉鼓的內壁形成泥環(huán)層，沉降污泥通過卸料螺旋與轉鼓的差速被卸料螺旋緩慢推至轉鼓錐端進一步脫水，脫水后的泥餅經(jīng)過轉鼓的環(huán)向排泥口排出。而密度較小的液體，則在泥環(huán)內側形成濾液層，并通過轉鼓內的溢流口排出轉鼓。

離心脫水機的轉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，整體式螺旋葉片結構簡單，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，但葉片結構相對復雜。

離心脫水機最大特點是設備體積小、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計能夠承受設備靜載荷以及運轉時產(chǎn)生的動載荷，有足夠的安全系數(shù)，設備安全可靠，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)離心脫水機具有轉筒與螺旋推料器轉速差可以自動無級調節(jié)的性能，在進料污泥參數(shù)發(fā)生變化時，能夠自動調節(jié)轉速差，使分離效果仍符合技術要求。

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

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

(6)脫水機的轉筒結構設計符合污泥脫水要求，其轉筒長徑比不小于4;轉筒軸整體加工成型。

(7)螺旋推料器的結構設計方便維修拆卸。

(8)轉鼓采用離心澆鑄工藝制造，使轉鼓密度均勻，剛性好，動平衡性好。

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

編輯：王媛媛