延安石油化工厂污泥处理系统运行优化

　　第四章 延安石油化工厂污泥处理系统运行优化

　　为了解决延安石油化工厂"三泥"处理系统运行中出现的脱水效果不稳定、出泥含水率高、分离液浑浊等问题，我们决定从优化离心机操作参数和优化工艺条件两方面入手对系统进行调整。

　　4.1 离心机操作参数的优化。

　　4.1.1 转速差的优化设计。

　　如果一台离心机的转速差为△n,那么可以认为这台离心机的螺旋相对于转鼓以△n的速度将污泥中的固相输送出离心机。

　　在进泥量相同的情况下，转速差越大，则污泥中固相在离心机中的停留时间越短，离心机的处理能力越大。但是过大的转速差会使液环层对环固层的扰动增大，环固层中的固相可能重新被泛至液环层，导致离心机的固体收率及泥饼固含量降低；反之，转速差越小，离心机的固体收率及泥饼固含量都将提高，但是降低转速差会使离心机的处理能力下降，而且当转速差小于一定值时，会使离心机中的环固层大于液环层，增加了离心机的阻力，严重时会因扭矩过大造成离心机的损坏。因此，应当根据不同污泥的浓度对转速差进行调节。

　　在设定处理量 6m?/h、进泥含固率为 4%、离心机转速在 3400r/min、液位挡板高度148mm、絮凝剂加量 150ml/m3污泥的条件下，我们研究了离心机转速差、扭矩与干泥含水量之间的变化。

　　扭矩是反映离心机工作负荷的数据，当扭矩超过极限值时，很容易造成系统连锁停车。根据贝亚雷斯公司离心机产品说明中的要求，离心机在日常运行过程中的最佳扭矩为最大扭矩的 25%~45%之间。离心机的转速差在 6r/min~10r/min 之间时，离心机的扭矩在最大扭矩25%~45%的范围内波动，因此离心机的转速差在 6~10r/m之间比较合适。

　　在确定转速差操作范围后，我们在处理量为 6m?/h、进泥含固率为 4%、离心机转速在 3400r/min、液位挡板高度 148mm、絮凝剂加量 150ml/m3污泥的条件下，我们通过现场实验考察了转速差与污泥处理效果之间的关系。

　　当处理量为 6m?/h、进泥含固率为 4%、离心机转速在3400r/min、液位挡板高度 148mm、絮凝剂加量 150ml/m3污泥的条件下，干泥的含水率随着转速差的增大而增大，当转速差大于 10r/min 以后时，干泥的含水率大于 80%,超出设计标准。综合考虑到离心机扭矩、能耗、运行安全等问题，我们认为实际操作中的转速差设定在 9r/min 左右比较合适。

　　4.1.2 转速。

　　离心机转鼓转速由变频器控制，而转速直接决定了离心机的分离因数。一般来说，污泥中固相颗粒密度越大、颗粒越大，需要的分离因素越低；固相密度越小、颗粒越小，需要的分离因数越高。离心机分离因数计算方法可由下式表示：

　　式中：Fr 为分离因数；w 为转鼓的角速度，弧度/s;n 为转鼓的转速，r/min;r 为转鼓半径。

　　由式 4-1 和式 4-2 我们可以看出，分离因数与转鼓的半径成正比，与转鼓转速的二次方成正比。在转鼓转速一定的情况下，提高转鼓转速是控制分离因数的关键方法。

　　通常来说，离心机的转速越大，其分离效果越好；但是过高的转速会使离心机扭矩增加，缩短其使用寿命，而且高转速会使离心机的振动和噪声也随之增大。

　　我们在设定处理量 6m?/h、进泥含固率为 4%、离心机转速差在 9r/min、液位挡板高度 148mm、絮凝剂加量 150ml/m3污泥的条件下，通过现场实验研究了离心机转速与干泥含水量之间的变化。

　　当进泥含固率为 4%、进泥量 6m3/h、加药量 150mg/L、卧螺离心机转差速 9r/min 的条件下，脱水后干泥含水率随着转鼓转速的增加而减少。当转鼓转速达到 3200r/min 时，干泥的含水率达到 75%左右，满足设计要求。当转鼓转速进一步提高时，干泥含水率开始增加，这可能是应为转速过高而导致污泥中絮凝体系破坏。另一方面，转速设定在 3200r/min 时分离液固含量为 0.208%,分离液较为清澈，说明可以进一步调整环液层高度。所以，系统运行过程中，可以将卧螺离心机转鼓转速从之前 3400r/min 降低为 3200r/min 左右，在此基础上可进一步调节环液层高度来降低干泥含水率。

　　4.1.3 液环层厚度。

　　优化前卧螺离心机挡泥板高度为 148mm.在确定离心机转速为 3200r/min、转速差为 9r/min 以后，我们在处理量为 6m?/h、进泥含固率为 4%、絮凝剂加量 150ml/m3污泥的条件下，通过现场实验研究对挡泥板高度对脱水效果的关系进行了研究。

　　在进泥含固率为 4%、进泥量 6m3/h、加药量 150mg/L、卧螺离心机转差速 9r/min、转速 3200 r/min 的条件下，脱水后干泥的含水率随着挡泥板高度的降低而降低；分离液含固率随着挡泥板高度的降低而升高。当挡泥板高度为 144mm时，干泥含水率为 70.6%,但是分离液含固率达到了 0.310%,超过设计要求，所以对两项指标进行综合考虑后我们认为，挡泥板高度设定在 146mm 比较合适。

　　4.2 工艺参数。

　　最大进泥量及最大流入固体量是离心机的两项重要参数，当进泥量超过设定极限值时，固相和液相的动态平衡将被打破。这将导致离心机扭矩过大，严重时会对离心机造成损害，导致超载停车。因此，应当严格控制离心机的进泥量及固体流入量，并选择合适的进料方法。

　　4.2.1 进泥含固率。

　　进泥含固率直接影响着离心机的分离效果，其值是由污泥浓缩时间决定的。我们研究了离心机转速 3200 r/min、速差 9 r/min、挡泥板高度 146mm、进泥量为 6m?/h 时，进泥含固率与分离效果之间的关系。

　　当污泥含固率升高时，产泥含水率也在不断降低，而且效果显着，在不影响生产的前提下可以达到的最高进泥含固率为 4.4%.但当进泥浓度过高时可能导致螺杆泵损坏，并导致离心机扭矩过载，因此干泥的含固率应保持在 4%左右。

　　4.2.2 进泥量。

　　一般来说，在进泥浓度一定的情况下，进泥量越大，离心机的负荷越大，脱水效果越差。本系统进泥量的设计值在 5~10m?/h 之间，在确定进泥含固率在 4%以后，我们需要进一步研究进泥量与脱水效果之间的关系。因此，我们在进泥含固率为 4%、转速差为 9r/min、转速为 3200 r/min、液位挡板高度为 146mm 的条件下，通过现场实验考察了进泥量与脱水效果之间的关系。

　　在进泥含固率为 4%的条件下，干泥含水率随着进泥量的增大而增加。当进泥量在 5~7 m?/h 时，脱水后干泥含水率变化不大；当进泥量超过 7 m?/h后，脱水后干泥的含水率增加较大。综合考虑固体负荷等因素，我们认为在进泥含固率为 4%的条件下，进泥量应保持在 6m?/h 左右。

　　4.2.3 絮凝剂浓度。

　　在进泥含固率为 4%、进泥量为 6m?/h 的条件下，我们通过现场实验研究了絮凝剂浓度与脱水效果之间的关系。

　　在进泥含固率为 4%、进泥量为 6m?/h 的情况下，随着絮凝剂加量的增加，干泥含固率有下降的趋势。当絮凝剂加药量大于 150 ml/m3以后，下降的趋势不太明显。综合考虑运行成本问题，我们认为絮凝剂的加药量控制在 150ml/m3较为合适。

　　4.3 小结。

　　通过对石油化工厂"三泥"处理系统运行参数和工艺参数进行优化调整后我们得出以下结论：当系统进泥含固率为 4%、进泥量 6m3/h、絮凝剂加入量为 150mL/m3的条件下，将离心机转速调整至 3200r/min、转速差调整至 9 r/min、挡泥板高度调整至 146mm时，脱水后干泥含水率可以达到 73%左右，完全满足设计指标，且经济性最好。