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，通常將其分為三個等級：大部分污泥的含水率高達(dá)80%，部分經(jīng)過深度處理的污泥含水率降至50%-60%，而極少數(shù)經(jīng)過干化處理后的污泥含水率可低于40%。針對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。本文將針對國內(nèi)常見的幾種污泥輸送設(shè)備進行探討，從技術(shù)性能和實用性等角度進行詳細(xì)分析比較。

一、帶式輸送機

帶式輸送機是一種利用摩擦力驅(qū)動、以連續(xù)方式運輸物料的機械。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景。帶式輸送機具有輸送量大、結(jié)構(gòu)簡單、維修方便、成本低以及通用性強等優(yōu)點。然而，在輸送污泥時，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、打滑等問題，這嚴(yán)重影響了皮帶的使用壽命。

此外，帶式輸送機的布置受到場地條件的較大限制。它通常需要建設(shè)較長的皮帶走廊，且提升高度有限，一般傾斜角度不超過20度。因此，選擇這種輸送方式往往需要較高的土建費用和較大的場地空間。在污泥輸送方面，帶式輸送機更適用于含水率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。通過設(shè)置轉(zhuǎn)向裝置，單臺皮帶輸送機可以實現(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，一般需要增設(shè)一級輸送設(shè)備。

二、螺旋輸送機

螺旋輸送機是一種無壓輸送設(shè)備，也是污泥輸送中最常用的方式之一。它通過旋轉(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。螺旋輸送機根據(jù)有無螺旋軸可以分為有軸螺旋輸送機和無軸螺旋輸送機；根據(jù)螺旋數(shù)量可以分為單螺旋輸送機和雙螺旋輸送機。

螺旋輸送機可以在水平、傾斜或垂直方向上輸送物料，并在輸送過程中完成混合、攪拌和冷卻等作業(yè)。對于污泥而言，螺旋輸送機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房中，將脫水后的污泥輸送到污泥儲倉或汽車槽車。

然而，螺旋輸送機單臺設(shè)備只能實現(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，需要增設(shè)一級輸送設(shè)備。此外，當(dāng)輸送含水率為80%左右的污泥時，螺旋的輸送傾角不宜大于25度。螺旋輸送機槽是封閉的，便于短距離輸送易飛揚的、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、對超載敏感等缺點，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)電動機帶動泵軸轉(zhuǎn)動時，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，從而形成泵的密封腔。螺桿每旋轉(zhuǎn)一周，密封腔內(nèi)的污泥就向前推進一個螺距。隨著螺桿的連續(xù)轉(zhuǎn)動，被輸送的污泥以螺旋形式從一個密封腔壓向另一個密封腔，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)輸送污泥的場合。它輸送污泥時不產(chǎn)生湍流脈動現(xiàn)象，對介質(zhì)基本無剪切力。螺桿泵結(jié)構(gòu)簡單、一次性投資低，在物料潔凈單一的情況下穩(wěn)定運行沒有問題。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)子依靠滑動摩擦形成移動封閉腔輸送介質(zhì)，因此極易磨損。特別是在我國污水廠污泥含沙量較大的情況下，會加劇定子和轉(zhuǎn)子的磨損速率，增加維護費用，并影響污泥輸送系統(tǒng)的正常運行。此外，污泥中的含沙量還會直接影響螺桿泵的使用壽命。

螺桿泵對污泥含水率的適應(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隨之降低，無法保證連續(xù)按設(shè)計流量穩(wěn)定工作。同時，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大幅降低，運行能耗則大幅提高。

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)特點決定了其無法保證連續(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)運動來實現(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，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合。

針對80%含水率的污泥，采用液壓雙缸柱塞泵具有更優(yōu)特性。該泵針對含固量高的粘稠物料設(shè)計，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管道直徑1/2的雜物）且運行成本低（易損件數(shù)量少、壽命長、價格低）。

柱塞泵的瞬時流量是脈動的，因為污泥的吸入和排出過程是交替進行的，而且活塞在位移過程中速度不斷變化。然而，雙缸柱塞泵由于兩個缸交替運行，所以在管道中污泥的流動是連續(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），與排出壓力無關(guān)，且與輸送介質(zhì)的溫度、粘度等物理、化學(xué)性質(zhì)無關(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，并且與流量無關(guān)。也就是說，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，由于原動機額定功率和泵本身的結(jié)構(gòu)強度的限制，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。通過對泵液壓系統(tǒng)的配置及泵體部分結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，以及制作材質(zhì)的選擇以及加強密封技術(shù)，用柱塞泵輸送污泥沒有技術(shù)問題。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。

綜上所述，針對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。帶式輸送機適用于干化后污泥的短距離、低揚程輸送；螺旋輸送機適用于含水率較高、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)簡單、投資低，但對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，適用于高壓、大流量、高含固率、雜物較多的污泥輸送場合。在實際應(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。