污水处理厂污泥管道输送系统设计与研究 4页

污水处理厂污泥管道输送系统设计与研究朱敏（中国市政工程西南设计研究总院深圳分院，深圳５１８００３）摘要污水处理厂脱水污泥含水率通常在８０％左右，自然状态下无流动性。污泥输送系统分无压输送和有压输送。传统输送常采用无压输送，有压输送是泵加管道输送系统。随着脱水污泥后续处理处置需求的增多，污泥管道输送技术应用越来越广泛。通过对工程实例、相关规范及文献的研究，建议污泥输送管道设计流速采用０．１６～０．０６ｍ／ｓ；管道材料可选用高压无缝钢管或超低摩阻耐磨复合管；当系统的污泥流量、输送压力和距离不超过临界值时优先选用偏心螺杆泵，超过临界值则采用液压柱塞泵。关键词脱水污泥管道输送系统设计截至２０１１年底，全国已建成投入运行的城镇污城市污水处理厂脱水污泥含水率一般在８０％左水处理厂共３１３５座，污水处理能力达到１．３６亿右，它既不是理想粘滞性流体，也不是牛顿流体，在常３／ｄ，按处理率７０％计，约合产生干泥量１２５００～温常压下无流动性，在高压管道输送时呈“不沉降似ｍ１５２００ｔ／ｄ，折合为含水率７８％的湿污泥有５６８１８～均质浓密膏体”。３［１］２污泥输送方式６９０９０ｍ／ｄ。“十二五”环境保护规划中明确指出处理能力１０万ｍ３／ｄ以上污水处理厂需实现污经过浓缩脱水减量化后的污泥采用的运输方式主要有以下三种：泥安全处理；《生活垃圾填埋污染物控制标准》要求：（１）脱水污泥经螺旋输送机输送至污泥堆棚后生活污水处理厂污泥经处理后含水率小于６０％，可汽车外运。该法用于小型污水厂，二次污染严重，运以进入生活垃圾填埋场填埋处置。可见，现行规划输量有限，现已很少采用。和标准给污水处理厂污泥脱水处理提出了更高的要（２）脱水污泥经螺旋输送机输送至脱水机下的求，目前，大多数污泥有待深度脱水或后续干化处缓冲料斗进入污泥泵提升至料仓，再由汽车外运。这理，采用管道输送系统将污泥安全、快捷、高效地输种污泥经一级提升后外运是当前污泥输送的主要送至处理（或处置）地点，是必不可少的环节。方式。１污泥的流动性（３）脱水污泥经螺旋输送机输送至脱水机下的流动性是污泥在管道内的流动阻力和可泵性。缓冲料斗，进入一级污泥泵提升至料仓储存，料仓内工程中常用污泥的含水率（或含固率、污泥浓度）判污泥再进入二级污泥泵，经管道或由汽车输送至下一断污泥在管道中流动的水力特征。各种含水率污泥步处理处置地点。随着污泥后续处理工艺的实施，这呈现不同的物理状态和流动性见表１。种输送方式应用将逐步增多。表１各种含水率污泥的物理状态和流动性３污泥输送系统项目含水率／％物理状态流动性污泥输送系统按照压力形式分为无压、有压输送１＞９９近似液态基本与污水一致２９９～９４近似液态接近污水系统。３９４～９０近似液态流动性较差无压输送主要有无轴螺旋输送机、皮带输送机或４８０～９０粥状流动性差汽车槽车输送。输送机适合于短距离直线输送，临界５７０～８０柔软状无流动性６６０～７０近似固态无流动性距离为２０ｍ；由于输送量、距离和高度有限，所以能７５０～６０粘土状无流动性耗较小。无压输送缺点有：①水平方向转角处必须增２２给水排水Ｖｏｌ．３８增刊２０１２\n设传送设施，分两级或多级传送；②输送机倾斜角度表２污泥输送系统参数一般不宜大于２５°，将污泥输送至高处时需要较长的实际输输送距管道直平均流含水水平距离；③系统密闭性不好，会对周边环境造成项目送量离（高度）径／ｍｍ速／ｍ／ｓ率／％／ｍ３／ｈ／ｍ二次污染；④输送量固定，不可随意调整。这种输深圳某污水处理厂１８．０６００ＤＮ２０００．１６８０～７５送方式常用于脱水机房内将脱水机排出的污泥输深圳某污水处理厂１５．０５０（１０）ＤＮ３０００．０６８０～７５送到料斗进口处。汽车槽车适用于远距离输送，某试验项目７．５１５０ＤＮ１２５０．１７８０其运输成本较高。绍兴污水处理厂８．０５０ＤＮ２０００．０７８０有压输送是泵加管道输送系统，通常采用螺杆（流量－扬程）、管道长度、管道布置、介质特性等因素泵或柱塞泵进行管道输送。在一定距离内，传统的综合考虑。流速过高，管路系统磨损大，系统能耗高输送机和汽车运输方式已不能提供安全、环保、快捷且易发生故障；流速过低，污泥在管道内停留时间长的污泥输送。设计应优先选用安全、高效、封闭式易产生气体造成不良影响，同时存泥多停机放空清的污泥管道输送系统，减少敞开式运输方式，防止洗不便，且管径大造价高。综上所述，建议污泥输送因暴露、洒落、漏滴、臭气外逸而造成的二次污染。管道设计流速采用０．１６～０．０６ｍ／ｓ，含水率高流速有压输送系统适应性强，主要优点有：①输送距离取高值，含水率低流速取低值。长，可达１２００ｍ；②采用弯头实现多转角多曲度输送功能；③系统密闭性好，不会对周边环境造成４．２管材及管件二次污染；④输送量可调，但是由于脱水污泥流动脱水污泥输送管道管材主要有两种形式：高压性差，沿程水头损失较大，所以输送系统能耗高。无缝钢管和超低摩阻耐磨复合管。同时污泥泵造价高，该方式常用于将脱水污泥一高压无缝钢管连接采用焊接，管件数量少。级提升至料仓，以及二级得升至后续处理单元的发生问题时切断故障管段，维修好后重新焊接。场合。管件连接为内扣式法兰连接。高压无缝钢管输送污泥时，还可选用管道润滑系统向管道内注入４污泥输送管道设计润滑剂，可减少约３０％～５０％的水头损失。润滑４．１管道设计流速剂可采用水、废油或高分子聚合物溶液。管道润污泥含固率大于１８％时，是一种高浓度粘稠物料，流动需要依靠外界压力。有关脱水污泥管道设滑系统由高压隔膜计量泵和润滑环组成。在污计流速的资料很少，以下是相关设计手册和工程实泥输送系统，润滑剂常采用中水。中水经润滑环例分析。注入，均匀分布在管内壁和污泥之间形成润滑（１）《给水排水设计手册》（城镇排水）：“表９－６膜，有效的降低管路水头损失。润滑膜的厚度约泥饼通过ＤＮ１５０管道的水头损失”中，采用的流速０．２０～０．２５ｍｍ，由于注入的水量有限，一般仅［２］２％污泥的含水率会升高，其余污泥的含水率基为０．０６ｍ／ｓ。（２）美国ＷＥＦ（水环境联合会）和ＡＳＣＥ（土木本不受影响。工程师协会）《ＤｅｓｉｇｎｏｆＭｕｎｉｃｉｐａｌＷａｓｔｅｗａｔｅｒ超低摩阻耐磨复合管是一种具有特殊内涂层、ＴｒｅａｔｍｅｎｔＰｌａｎｔｓ》：输送污水处理厂脱水污泥管道粘稠物料在管道内进行高压低摩阻输送的管道。它平均流速不得超过０．１５ｍ／ｓ，特别是污泥含固率摩擦系数小，是普通钢管的１／７，具有耐磨损、耐腐［３］蚀、耐冲击的特点。管道和管件采用耐振快装法兰３０％以上时，最大流速不宜超过０．０８ｍ／ｓ。（３）国内污泥输送工程中采用的具体参数详见连接。因管道是法兰连接，管件数量多，发生故障时表２。便于检修。可见，实际工程中管道最大设计流速均未超过污泥输送管道设计应注意以下几点：管道选线０．３０ｍ／ｓ，多数在０．１７ｍ／ｓ以下。应本着最短距离最少弯头的原则布线，管道尽量平输送管道设计流速应根据输送泵形式及型号直；转弯时应优先采用４５°弯头；转弯半径不低于５Ｄ给水排水Ｖｏｌ．３８增刊２０１２２３\n（直径）；在管段适当位置应考虑清通、清洗、排气设确控制的作用。施；与污泥泵连接段应预留设备的检修空间，必要时目前，液压柱塞泵最大流量可达１２０ｍ３／ｈ，输设置高压伸缩节连接阀件。送距离１２００ｍ，压力为２４ＭＰａ。５污泥输送泵５．３污泥泵填充率污泥输送泵在构造上必须满足不易堵塞、不易由于脱水污泥流动性差，并且内部存在空隙、溶腐蚀和耐磨损等基本条件。输送泵的形式有偏心螺解气体和生物体，仅靠柱塞泵的吸入冲程是无法吸杆泵和液压柱塞泵。入足够的污泥。根据资料：污泥泵吸入效率一般为５．１偏心螺杆泵６０％～９０％；含固率为２０％～３０％的污泥，建议吸［３］偏心螺杆泵适用于短距离、小流量、输送压力入效率取７０％。实际工程中，为了实现较高的低连续输送污泥物料的场合。输送污泥的含水率物料吸入率，常采用螺旋进料系统进行预压，将污不宜小于７６％，否则需要投加适当润滑剂。输送泥压入处于吸程状态缸体，保证污泥泵填充率不无湍流脉动，对介质基本无剪切力，设备结构简低于８０％。部分国外品牌液压柱塞泵填充率可单，体积小。达９０％。它主要工作部件是偏心螺旋体的螺杆（称转子）设计应考虑污泥泵填充率对输送流量的影响，和内表面呈双线螺旋面的螺杆衬套（称定子）。当电确定合理的最大额定流量和实际输送流量关系，在动机带动泵轴转动时，螺杆一方面绕本身的轴线旋污泥泵选型时留有一定余量。转，另一方面它又沿衬套内表面滚动，于是形成泵的６管道水头损失密封腔室，螺杆每转一周，密封腔内的流体向前推进城市污水处理厂脱水污泥成分、流态复杂，管道一个螺距，随着螺杆的连续转动，被输送的物料以螺输送系统水头损失计算资料匮乏，暂没有合适的经旋形方式从一个密封腔压向另一个密封腔，最后挤验公式。以下列举出手册和工程实例中采纳的出泵体。泵的易损件定子和转子通常０．５～２年需数据。要更换。《给水排水设计手册》（城镇排水）：“表９－６泥饼螺杆泵工作压力应控制在额定压力的１／２～１／３；通过ＤＮ１５０管道的水头损失”提供了流速０．０６ｍ／泵的转速应控制在定、转子相对滑动速度为０．５ｍ／ｓｓ，初沉加二沉混合污泥的管路水头损失参考值。采以下；螺杆泵水平临界输送距离５００ｍ；垂直临界高用离心脱水污泥含水率７０％～８０％时，水头损失／［４］［２］度为５０ｍ，压力可达到４．８ＭＰａ。长度值为０．４５～０．６８ｍ／ｍ。５．２液压柱塞泵深圳某污水处理厂管道输送系统设计输送流量液压柱塞泵适用于长距离、大流量、输送压力高３／ｈ，采用ＤＮ２００高压无缝钢管，污泥含水率１８ｍ连续精确输送污泥物料的场合，对介质的挤压剪切８０％～７５％，水头损失／长度值为２．５ｍ／ｍ。力小，设备占地面积较大，价格和维护成本较高。７结论及建议柱塞泵由进料口、输送缸及活塞、驱动缸和外污水处理厂污泥管道输送系统由污泥输送泵壳等构成。驱动缸内的活塞杆由一个、两个或四和输送管道组成。输送管道设计流速宜在０．１６～个活塞组成，泵体和驱动单元通过高压液压管连０．０６ｍ／ｓ；管材可采用高压无缝钢管或超低摩阻接。柱塞泵通过缓冲料斗下方的螺旋进料系统接耐磨复合管，必要时可设置管道润滑系统。短距收污泥，在进料机和泵体进料口的连接处，配备了离、小流量、输送压力低的输送系统首选偏心螺杆压力测量仪式压力传感器。传感器控制螺旋进料泵；长距离、大流量、输送压力高时应采用液压柱机的进料速度，以最佳的污泥泵填充率进料。柱塞泵。塞泵配备液压驱动装置，驱动装置包括柱塞泵液国内污泥管道输送技术尚处于起步阶段，建议压泵、螺旋进料机液压泵、油箱、油过滤器、控制器针对污泥性质、介质流速、输送距离、管道特性等关等，控制器可安装在液压包或污泥泵体上，起到精键因素进行研究并制定相关标准。２４给水排水Ｖｏｌ．３８增刊２０１２\n中空纤维超滤膜化学清洗工艺的研究分析姜威赵春青张麟唐福生（天津中水有限公司，天津３００２２１）摘要对中空纤维超滤膜系统工艺及超滤膜的清洗判断做了简单介绍，根据超滤膜在运行生产中污染程度及类型不同，应因地制宜地选则适宜的清洗方式，并通过生产研究对化学清洗做了详细分析。关键词中空纤维超滤膜条件判断化学清洗方式在线清洗单台最大过滤量为１００～１２０ｍ３／ｈ，如图１超滤是一种将溶液进行净化、分离或浓缩的膜透过法分离技术。２０多年来发展迅速，已成为膜分所示。离领域中应用最为广泛的品种之一，小至家用净水系统由膜组件、循环泵、管路、流量计、压力表、器，大到现代工业生产，从普通民用到高新技术领域清洗水箱，以及清洗水泵组成最基本的流程。根据都有不同规模的应用，甚至于在环境保护方面也有不同的处理要求，实际清洗工艺流程有很大差别，主极大的使用潜力，超滤是一种最有发展前途的膜法要有外压型与内压型工艺流程。分离技术。２膜的清洗判断１中空纤维超滤膜系统工艺流程判断超滤膜是否需要清洗的依据有以下几个膜过滤过程是以膜两侧压力差为驱动力，以方面。机械筛分原理为基础的一种溶液分离过程；使用压２．１分析系统压力力通常为０．０５～０．２ＭＰａ，筛分孔径０．０３～０．２μｍ，根据超滤装置进出口压力降的变化，多数情况截留相对分子质量为５万～５００万。中空纤维膜是下，压力降超过初始值０．０５ＭＰａ时，说明流体阻力膜过滤的最主要形式之一，呈毛细管状。其表面为致密层，或称活性层，内部为多孔支撑体。致密层上密布微孔，溶液就是以其组分能否通过这些微孔来达到分离的目的。根据致密层位置不同，中空纤维滤膜又可以分为内压膜、外压膜。天津某再生水厂连续膜系统（ＣＭＦ）采用的是外压错流式过滤膜，孔径０．０３μｍ，共８组膜组件，单台组件５０只膜柱，国家水体污染控制与治理科技重大专项（２０１１ＺＸ０７３１７－００１）。图１天津某再生水厂连续微滤膜工艺流程檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿Ｐｌａｎｔｓ，１９９８参考文献４蔡芝斌，李再澄，杨平昌，等单螺杆泵输送脱水污泥的运用探讨．给水排水，２０１１，３７（１）：９３～９６１关于全国城镇污水处理设施２０１１年第四季度建设和运行情况的通报２北京市市政工程设计研究总院．给水排水工程设计手册（第５册：城镇排水）．北京：中国建筑工业出版社，２００７⊙电话：（０７５５）２５７９４８２４３ＭａｎｕａｌｓＯｆＰｒａｃｔｉｃｅ（ＭＯＰ）７６．ＷＥＦＭａｎｕａｌＯｆＰｒａｃｔｉｃｅＮｏ．８，Ｅ－ｍａｉｌ：ｚｙｏ１００３＠ｓｉｎａ．ｃｏｍＦｏｕｒｔｈＥｄｉｔｉｏｎ，ＤｅｓｉｇｎＯｆＭｕｎｉｃｉｐａｌＷａｓｔｅｗａｔｅｒＴｒｅａｔｍｅｎｔ收稿日期：２０１２－０７－１８给水排水Ｖｏｌ．３８增刊２０１２２５