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脱水污泥输送系统技术特点及设计探讨

来 源:中华水网   发布时间:2013-11-28 移动版

  城镇污水处理厂脱水污泥含水率一般在80%左右,污泥处置的主要方法有填埋、焚烧、资源化利用等。无论采用何种处置方法,首先需要解决的一个问题是脱水污泥如何储存及输送

  1脱水污泥的物理特性

  脱水污泥的物理特性决定了其储存及输送方式的选择,通常情况下采用污泥含水率来判断污泥的物理状态和流动性l1l。目前,国内大多数城镇污水处理厂的污泥采用离心脱水系统或带式脱水系统进行脱水,脱水后污泥含水率在80%左右,具有一定的黏滞性,常温常压下呈胶状,无流动性。

  2常用脱水污泥输送系统工作原理

  介绍脱水污泥输送系统按压力形式的不同可分为无压输送系统和有压输送系统。无压输送系统主要有螺旋输送机皮带输送机、抓斗、挖掘机等。有压输送系统即泵加管道输送系统。

  2.1螺旋输送系统

  螺旋输送属无压输送,是最常用的污泥输送方式之一,其通过旋转的螺旋叶片将污泥向前推移,维持污泥不随螺旋叶片一起旋转的力是污泥的自重及污泥与机壳之间的摩擦力。螺旋输送机根据有无螺旋轴,可以分为有轴螺旋输送机和无轴螺旋输送机;根据螺旋数量多少,可以分为单螺旋输送机和双螺旋输送机。污泥输送中较多采用无轴螺旋输送机。螺旋输送设备结构简单、工作可靠,装料、卸料方便,在物料输送过程中可实现物料的搅拌、混合等作业,适用于连续均匀地输送较松散的、黏性适中的、不易结块的物料。

  2.2皮带输送系统

  皮带输送属无压输送,也是最常用的污泥输送方式之一。皮带输送机的工作原理是:由驱动装置拉紧输送带,中部构架和托辊作为承载构件,利用物料与皮带之间的摩擦力,通过皮带传输来连续输送散碎物料。皮带输送机种类较多,在污泥输送中,一般采用直行皮带机和爬坡皮带机。皮带输送设备结构简单、工作可靠,装料、卸料简单方便。

  2.3抓斗输送系统

  在大中型集中式污泥处理项目中,当后续系统对进料的连续性没有要求时.污泥的前端进料亦可考虑采用抓斗或挖掘机输送方式。抓斗是起重机下的取物装置。含水率为80%的污泥流动性较差。可在污泥储仓上部设置抓斗起重机,通过抓斗的起降和大车、小车的移动.将污泥从污泥储仓运至下一级处理系统中。采用抓斗输送方式,需配备相应的起吊装置,常用的起吊装置有双梁桥式起重机、悬臂吊车等,亦可采用汽车吊等活动式起吊装置。含水率小于85%、较松散的污泥均可采用抓斗或挖掘机输送方式.且单位时间内的输送能力大.尤其适合污泥的就地短距离输送。抓斗和挖掘机设备成熟、结构简单、工作可靠,但需配备专门的操作人员,且操作强度大。

  2.4污泥泵送系统

  污泥泵送系统属有压输送,由污泥泵、辅助进料系统及管道系统等组成,多用于含水率为80%的污泥的输送,尚处于工程应用初期,一般用于大中型污泥处理系统。目前,泵送污泥含水率最小可达60%。

  2.4.1污泥泵污泥泵在构造上需满足不易堵塞、腐蚀和耐磨损等基本要求。常用污泥泵的形式有螺杆泵和柱塞泵。1)螺杆泵。在污泥泵送系统中通常采用偏心螺杆泵,其主要工作部件是偏心螺杆(转子)和螺杆衬套(定子)。当电动机带动泵轴转动时.螺杆一方面绕自身的轴线旋转,另一方面又沿衬套内表面滚动.于是形成泵的密封腔,螺杆每旋转1周。密封腔内的污泥就向前推进1个螺距,随着螺杆的连续转动,被输送的污泥以螺旋形式从一个密封腔压向另一个密封腔。最后挤出泵体。泵的易损件定子和转子通常每0.5~2年更换1次。偏心螺杆泵适用于短距离、小流量、输送压力低、连续输送污泥的场合。螺杆泵输送污泥不产生湍流脉动现象,对介质基本无剪切力。螺杆泵结构简单、工程投资低。在工程应用中,螺杆泵工作压力应控制在额定压力的1/2~1/3,泵的转速应控制在定、转子相对滑动速度为0.5 m/s以下,水平临界输送距离为500 m,垂直临界高度为50 m,压力可达到4.8 MPa。2)柱塞泵。柱塞泵由进料口、输送缸及活塞驱动缸、外壳等构成,其借助工作腔容积的周期性变化实现污泥的输送。柱塞泵可采用电动驱动或液压驱动。采用液压驱动的柱塞泵适用于长距离、大流量、输送压力高、连续精确输送污泥的场合。柱塞泵输送污泥会产生湍流脉动现象,对介质的挤压剪切力小。柱塞泵结构复杂,占地面积较大,价格和维护成本高。目前,液压柱塞泵最大流量可达120 m3/h,输送距离为1 200 m,压力为24 MPa,工程上应用最多的是S摆型柱塞泵。

  2.4.2辅助进料系统脱水污泥流动性差,内部存在空隙,仅靠污泥泵的吸入冲程无法吸入足够的污泥。一般情况下,污泥泵的污泥吸入率为60%~9O%。实际工程中,为实现较高的污泥吸入率。常采用双螺旋进料系统将污泥压人处于吸程状态的缸体。以保证污泥泵填充率不低于80%(部分国外品牌的柱塞泵填充率可达9O%)。

  2.4.3管道系统根据工程经验.与污泥泵配套的污泥输送管管材可采用高压无缝钢管、超低摩阻耐磨复合管,必要时可设置管道润滑系统。污泥有压输送过程中的管道水头损失与污泥含固率、流态以及管道特性等有关,目前,国内尚缺少该方面的资料。根据《给水排水设计手册》(城镇排水)可知,初沉加二沉混合污泥的脱水泥饼,以O.06 m/s流速通过DN 150管路的水头损失为:离心脱水,泥饼含水率70%~80%,水力坡度为0.45~0.68;压滤脱水.泥饼含水率50%~75%。水力坡度为3.39~4.5。在工程设计中,水力坡度根据污泥性质试验确定。

  3常用污泥输送系统设计探讨

  3.1螺旋输送系统

  1)适用场合:①输送含水率为60%~85%、结构较松散、黏性中等的污泥;②短距离(小于25 m)、低扬程(小于8 m)污泥的输送,常用于中小城镇污水处理厂污泥脱水机房中,将脱水后的污泥输送到污泥储仓或汽车槽车。

  2)输送方向及角度的要求:单台设备只能实现水平或倾斜方向上的输送,当输送方向、输送角度变化时,需增设一级输送设备。当输送含水率为80%左右的污泥时,螺旋的输送倾角不宜大于25。。

  3) 输送能力:目前.单螺旋的最大输送能力为40 m3/h,双螺旋的输送能力可达120 m。

  4) 出料方式:当进料连续时,可以做到连续均匀出料。

  5)输送环境:当采用半封闭式设计时(仅进料口、卸料口为开放式),输送环境较好。

  6) 能耗:输送过程需克服污泥与设备之间的摩擦力,能耗较高。对于含水率为80%的污泥,单位能耗为0.1~0.2 kW/m·t)。

  7) 工程投资:设备投资省;长度方向上需较大的距离,占地面积大。

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