十年经验：北京第九水厂污泥脱水系统改造设备选型
北京市第九水厂排泥水处理系统脱水设备自2009年正式运行已十余年，在运行中发现了一些需要改进的地方，针对运行中存在问题，提出了设备改造方案并总结了设备选择及安装调试时应注意的一些问题。
1 改造前脱水系统概况
北京市第九水厂位于北京市清河以南的花虎沟，建设初期以密云水库为水源，总净水规模为150万m³/d，分三期建成。其污泥处理设施主体工程与第九水厂二期工程同步建设，于1997年6月建成投产。第九水厂三期工程于1999年7月正式通水，与三期工程配套的污泥处理设备于2000年5月安装完工，从而实现了与供水量150万m³/d相适应的污泥处理规模。
第九水厂污泥脱水系统处理对象为净水厂机械搅拌澄清池、絮凝沉淀池和滤池反冲洗回流水池在工艺处理中排出的污泥。污泥经排泥池和浓缩池的重力浓缩后进入脱水系统进行污泥脱水处理。污泥从浓缩池到脱水设备的工艺流程见图1。
2 设备运行存在的问题及改造的必要性
第九水厂污泥脱水系统经10多年的运行后，存在如下问题：
(1)板框脱水机行走机构、机体框架出现变形，影响了设备整体的正常制泥工作，这种变形在设备使用现场无法用常规工具进行修复。
(2)板框脱水机的冲洗装置、液压装置也经常出现不规律的故障，严重影响了污泥处理系统的正常运行。
(3)板框脱水机配套的进口滤布报废后更换了国产滤布，更换后的滤布易堵塞，使用寿命短，更换频率高，使得滤布的维修费用大大增加。
(4)板框脱水机附属设备较多，故障点多，故障率高。
(5)进泥采用的柱塞泵噪声大，体积庞大，结构复杂，使用时间长后磨损严重，造成泄漏，需定期更换密封圈。
(6)售后服务差，系统的关键设备多采用国外设备，设备厂家已被转让收购，使设备维护得不到完整的售后技术支持，售后服务难，在设备出现质量问题时，无法对生产厂家进行索赔。一些国外设备很难在国内买到原装零配件，使用国内类似产品替代，效果不佳。
综上所述，第九水厂污泥处理系统设备存在的问题致使污泥脱水系统不能正常运行，污泥得不到及时脱水排出，达不到排放要求，造成环境污染，所以需对系统进行改进，以期达到环保要求和实现节能减排目标。改造在系统中增设污泥平衡池以保证脱水机进泥浓度，重点是改造板框脱水机和进泥泵等系统设备。
3 污泥脱水系统设备的技术特点与选型
应用于给水污泥脱水的设备较多采用板框脱水机和离心脱水机。两种脱水机的机械性能比较见表1。
离心脱水机在很多给水工程中得到应用，运行情况良好，且占地面积小，由于受第九水厂脱水机房场地限制，本改造工程选用离心脱水机。
为了保证最终的处理效果，离心脱水机的选型应以实物试验为基础，工程在改造之前已进行离心脱水机车载机现场试验，试验表明离心脱水机对第九水厂脱水污泥具有较强的适应性，能够达到预定的脱水效果。改造后污泥从浓缩池到泥饼外运经采用的工艺流程见图2。
3.1 离心脱水机
改造工程选用的脱水机为卧式、螺旋卸料沉降式离心机。
离心脱水机工作时，污泥从转鼓的一端通过布料器进入转鼓内，与转鼓一起高速旋转并产生较高的离心力，在此离心力的加速作用下，污泥的固液相按质量沉降分离。其中密度较大的固体颗粒沉降在泥水环的外圈，即沿转鼓的内壁形成泥环层，沉降污泥通过卸料螺旋与转鼓的差速被卸料螺旋缓慢推至转鼓锥端进一步脱水，脱水后的泥饼经过转鼓的环向排泥口排出。而密度较小的液体，则在泥环内侧形成滤液层，并通过转鼓内的溢流口排出转鼓。
离心脱水机的转子由中心筒及布料器和卸料螺旋叶片组成。卸料螺旋叶片分为整体式和中空式两种，整体式螺旋叶片结构简单，动平衡易掌握。中空式螺旋叶片能使滤液排出顺畅，减少了对固体层的扰动，但叶片结构相对复杂。
离心脱水机最大特点是设备体积小、操作管理简单、占地面积少，由于污泥脱水过程是在全封闭的情况下进行，大大降低了操作环境的污染，改善了操作人员的工作环境。
其主要特点及要求如下：
(1)进料、分离、排出滤液和泥饼的工作过程连续不间断。
(2)离心脱水机的主机及其框架的设计能够承受设备静载荷以及运转时产生的动载荷，有足够的安全系数，设备安全可靠，在运行时无挠曲、变形及振动等现象，大修周期不小于3年。
(3)离心脱水机具有转筒与螺旋推料器转速差可以自动无级调节的性能，在进料污泥参数发生变化时，能够自动调节转速差，使分离效果仍符合技术要求。
(4)采用变频调节差速装置控制螺旋差速，差速调节精度≤0.1 r/min。
(5)脱水机提供足够的离心力，使泥饼中干物质含量较大。其转筒的最大分离因数不小于2 100，在高速运行时自动保持动平衡。
(6)脱水机的转筒结构设计符合污泥脱水要求，其转筒长径比不小于4;转筒轴整体加工成型。
(7)螺旋推料器的结构设计方便维修拆卸。
(8)转鼓采用离心浇铸工艺制造，使转鼓密度均匀，刚性好，动平衡性好。
(9)转筒的内壁开纵向沟槽，防止固相泥层在转筒内壁滑动引起的转鼓内壁磨损，同时避免泥层随卸料螺旋旋转而不排出。
1 2 3编辑：王媛媛
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