城市污水處理廠污泥輸送設(shè)備探討

在當(dāng)前的城市污水處理流程中，污泥的處理與輸送是一個(gè)至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。根據(jù)污泥的含水率，通常將其分為三個(gè)等級(jí)：大部分污泥的含水率高達(dá)80%，部分經(jīng)過(guò)深度處理的污泥含水率降至50%-60%，而極少數(shù)經(jīng)過(guò)干化處理后的污泥含水率可低于40%。針對(duì)這些不同含水率的污泥，選擇合適的輸送設(shè)備顯得尤為重要。本文將針對(duì)國(guó)內(nèi)常見(jiàn)的幾種污泥輸送設(shè)備進(jìn)行探討，從技術(shù)性能和實(shí)用性等角度進(jìn)行詳細(xì)分析比較。

一、帶式輸送機(jī)

帶式輸送機(jī)是一種利用摩擦力驅(qū)動(dòng)、以連續(xù)方式運(yùn)輸物料的機(jī)械。它既可以輸送碎散物料，也可以輸送成件物品，適用于水平或傾斜角度較小的輸送場(chǎng)景。帶式輸送機(jī)具有輸送量大、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維修方便、成本低以及通用性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。然而，在輸送污泥時(shí)，由于其含水率較高、粘度大且易粘帶，傳送帶容易出現(xiàn)跑偏、打滑等問(wèn)題，這嚴(yán)重影響了皮帶的使用壽命。

此外，帶式輸送機(jī)的布置受到場(chǎng)地條件的較大限制。它通常需要建設(shè)較長(zhǎng)的皮帶走廊，且提升高度有限，一般傾斜角度不超過(guò)20度。因此，選擇這種輸送方式往往需要較高的土建費(fèi)用和較大的場(chǎng)地空間。在污泥輸送方面，帶式輸送機(jī)更適用于含水率40%以下的干化后污泥的短距離（小于50米）、低揚(yáng)程（小于20米）輸送，常用于將熱干化后的污泥輸送到指定位置。通過(guò)設(shè)置轉(zhuǎn)向裝置，單臺(tái)皮帶輸送機(jī)可以實(shí)現(xiàn)輸送傾角的變化，但當(dāng)平面上輸送方向發(fā)生轉(zhuǎn)向時(shí)，一般需要增設(shè)一級(jí)輸送設(shè)備。

二、螺旋輸送機(jī)

螺旋輸送機(jī)是一種無(wú)壓輸送設(shè)備，也是污泥輸送中最常用的方式之一。它通過(guò)旋轉(zhuǎn)的螺旋葉片將污泥向前推移，污泥的自重及污泥與機(jī)殼之間的摩擦力是維持污泥不隨螺旋葉片一起旋轉(zhuǎn)的主要力量。螺旋輸送機(jī)根據(jù)有無(wú)螺旋軸可以分為有軸螺旋輸送機(jī)和無(wú)軸螺旋輸送機(jī)；根據(jù)螺旋數(shù)量可以分為單螺旋輸送機(jī)和雙螺旋輸送機(jī)。

螺旋輸送機(jī)可以在水平、傾斜或垂直方向上輸送物料，并在輸送過(guò)程中完成混合、攪拌和冷卻等作業(yè)。對(duì)于污泥而言，螺旋輸送機(jī)更適合輸送含水率在60%-85%之間、結(jié)構(gòu)松散、黏性中等的污泥。它適用于短距離（小于25米）、低揚(yáng)程（小于8米）的污泥輸送，常用于中小城鎮(zhèn)污水處理廠污泥脫水機(jī)房中，將脫水后的污泥輸送到污泥儲(chǔ)倉(cāng)或汽車槽車。

然而，螺旋輸送機(jī)單臺(tái)設(shè)備只能實(shí)現(xiàn)水平或傾斜方向上的輸送。當(dāng)輸送方向或輸送角度發(fā)生變化時(shí)，需要增設(shè)一級(jí)輸送設(shè)備。此外，當(dāng)輸送含水率為80%左右的污泥時(shí)，螺旋的輸送傾角不宜大于25度。螺旋輸送機(jī)槽是封閉的，便于短距離輸送易飛揚(yáng)的、連續(xù)均勻的、較松散的、黏性適中的、不易結(jié)塊的物料。但它也存在單位功率消耗大、物料易破碎及磨損、對(duì)超載敏感等缺點(diǎn)，因此一般只能短距離輸送磨琢性粉末狀、顆粒狀及小塊狀的散粒物料。

三、螺桿泵

在污泥泵送系統(tǒng)中，偏心螺桿泵是常用的設(shè)備之一。其主要工作部件是偏心螺桿（轉(zhuǎn)子）和螺桿襯套（定子）。當(dāng)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)泵軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，螺桿一方面繞自身的軸線旋轉(zhuǎn)，另一方面又沿襯套內(nèi)表面滾動(dòng)，從而形成泵的密封腔。螺桿每旋轉(zhuǎn)一周，密封腔內(nèi)的污泥就向前推進(jìn)一個(gè)螺距。隨著螺桿的連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，被輸送的污泥以螺旋形式從一個(gè)密封腔壓向另一個(gè)密封腔，最后擠出泵體。

偏心螺桿泵適用于短距離、小流量、輸送壓力低、連續(xù)輸送污泥的場(chǎng)合。它輸送污泥時(shí)不產(chǎn)生湍流脈動(dòng)現(xiàn)象，對(duì)介質(zhì)基本無(wú)剪切力。螺桿泵結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、一次性投資低，在物料潔凈單一的情況下穩(wěn)定運(yùn)行沒(méi)有問(wèn)題。但在工程應(yīng)用中，需要注意控制工作壓力和轉(zhuǎn)速，以避免過(guò)度磨損。

然而，螺桿泵自身存在較大的缺陷。其定子和轉(zhuǎn)子依靠滑動(dòng)摩擦形成移動(dòng)封閉腔輸送介質(zhì)，因此極易磨損。特別是在我國(guó)污水廠污泥含沙量較大的情況下，會(huì)加劇定子和轉(zhuǎn)子的磨損速率，增加維護(hù)費(fèi)用，并影響污泥輸送系統(tǒng)的正常運(yùn)行。此外，污泥中的含沙量還會(huì)直接影響螺桿泵的使用壽命。

螺桿泵對(duì)污泥含水率的適應(yīng)范圍也較小。很多污水廠污泥的含水率最低可達(dá)75%左右，如此低的含水率會(huì)降低泵送能力20%-40%。隨著泵送能力的降低，螺桿泵的輸送量也會(huì)隨之降低，無(wú)法保證連續(xù)按設(shè)計(jì)流量穩(wěn)定工作。同時(shí)，污泥的粘度也是影響輸送的重要參數(shù)，粘度與濃度成正比關(guān)系。在高粘度情況下，螺桿泵的工作效率會(huì)大幅降低，運(yùn)行能耗則大幅提高。

如果污泥中含有柔性纖維狀物質(zhì)（如毛發(fā)、植物莖、桿及塑料袋等），經(jīng)過(guò)泵體前端破碎裝置后仍然可能纏繞轉(zhuǎn)子，導(dǎo)致密封腔泄漏，系統(tǒng)工作壓力下降。由于污泥中不可避免會(huì)含有一定量的柔性纖維狀物質(zhì)，而螺桿泵自身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)決定了其無(wú)法保證連續(xù)穩(wěn)定輸送。

四、柱塞泵

柱塞泵是一種依靠柱塞在缸體中往復(fù)運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)污泥輸送的設(shè)備。它具有額定壓力高、結(jié)構(gòu)緊湊、效率高和流量調(diào)節(jié)方便等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于高壓、大流量、高含固率、雜物較多物料輸送場(chǎng)合。

針對(duì)80%含水率的污泥，采用液壓雙缸柱塞泵具有更優(yōu)特性。該泵針對(duì)含固量高的粘稠物料設(shè)計(jì)，系統(tǒng)輸送壓力高（0-24MPa）、輸送流量大（0-80m3）、輸送距離遠(yuǎn)（0-1000m）、雜物容忍度大（可以輸送外徑不超過(guò)管道直徑1/2的雜物）且運(yùn)行成本低（易損件數(shù)量少、壽命長(zhǎng)、價(jià)格低）。

柱塞泵的瞬時(shí)流量是脈動(dòng)的，因?yàn)槲勰嗟奈牒团懦鲞^(guò)程是交替進(jìn)行的，而且活塞在位移過(guò)程中速度不斷變化。然而，雙缸柱塞泵由于兩個(gè)缸交替運(yùn)行，所以在管道中污泥的流動(dòng)是連續(xù)的，平均流量是恒定的。理論上，泵的流量只取決于泵的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)（如每分鐘往復(fù)次數(shù)、活塞行程、活塞直徑），與排出壓力無(wú)關(guān)，且與輸送介質(zhì)的溫度、粘度等物理、化學(xué)性質(zhì)無(wú)關(guān)。

柱塞泵的排出壓力不能由泵本身限定，而是取決于泵裝置的管道特性，并且與流量無(wú)關(guān)。也就是說(shuō)，如果認(rèn)為輸送液體是不可壓縮的，那么理論上可以認(rèn)為往復(fù)泵的排出壓力將不受任何限制。當(dāng)然，由于原動(dòng)機(jī)額定功率和泵本身的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的限制，不允許在超出規(guī)定排出壓力下使用。

柱塞泵原則上可以輸送任何介質(zhì)，幾乎不受介質(zhì)的物理性能和化學(xué)性能的限制。通過(guò)對(duì)泵液壓系統(tǒng)的配置及泵體部分結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，以及制作材質(zhì)的選擇以及加強(qiáng)密封技術(shù)，用柱塞泵輸送污泥沒(méi)有技術(shù)問(wèn)題。因此，在污泥輸送方面，柱塞泵具有更廣泛的應(yīng)用前景和更高的性能優(yōu)勢(shì)。

綜上所述，針對(duì)城市污水處理廠所產(chǎn)污泥的不同含水率和特性，選擇合適的輸送設(shè)備至關(guān)重要。帶式輸送機(jī)適用于干化后污泥的短距離、低揚(yáng)程輸送；螺旋輸送機(jī)適用于含水率較高、結(jié)構(gòu)松散、黏性中等的污泥的短距離輸送；螺桿泵雖然結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、投資低，但對(duì)污泥含水率和含沙量要求較高，且易磨損；而柱塞泵則具有更高的性能優(yōu)勢(shì)，適用于高壓、大流量、高含固率、雜物較多的污泥輸送場(chǎng)合。在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)根據(jù)污泥的具體特性和輸送要求綜合考慮選擇合適的輸送設(shè)備。