离心机系统可减少人力需求，提高污泥质量

对于为美国西弗吉尼亚州五个大型化工厂提供服务的大型污水处理厂而言，污泥每天都在变化。 难以形成持续稳定的污泥。 Solvay的污水处理厂数十年来一直使用箱式压滤机，现在改用了福乐伟离心机系统，生产时间从7天24小时减少到每天只需运行12小时。 这套系统还提高了污泥的质量，降低了成本，减少了垃圾填埋量，为污水厂提供了高效、易用的自动化设备，每年可节省约21.4万美元。

挑战

化工厂排出的污水中所含纤维量较少，因此很难对污泥进行脱水。

维护负责人和污水处理厂主管 Brian Smith 表示，“我们要处理不同批次的污水。它们的成分每月每日都在变化 ， 很难保持生物质的稳定。 生物质在不断变化。 污水中夹杂了许多不同种类的食物。 食物快速摇晃，很难形成均匀、稳定的污泥。 每天早上启动离心机时，根本不知道我们要处理的将是怎样的污水。 每天都不一样。"

来自不同源头、不同批次的污水以及稳流设施的严重缺乏（如有），是处理厂常常需要面临的挑战。 制造厂的污水将在完成排污后的一小时内到达处理厂，而Smith却表示他的工厂未配备大型的稳流池。

要产生质地均匀的污泥，需要成分稳定的污水。 Smith 说：" 如果所有排污企业排出的污水成分都很稳定，那么微生物就会适应这些污水中的成分。 污水厂则可以培养出能够适应这类生物质的有益微生物。 但如果污水的 pH 值和化学成分不断变化，那么就会有部分微生物难以生存，而其他微生物则加速繁衍。 而这类污泥则非常难脱水。"

Solvay以前使用两台箱式压滤机，但它们经常无法完成产能目标。 为此Smith不得不额外再租用一台箱式压滤机，每年需要租用六个月，每周7天每天24小时不间断运转。 这也需要额外的操作人员。

Smith说：" 这给我们的人力资源造成了巨大的压力。 我们需要安排操作员专门负责压滤机。 由于污泥非常难处理，因此我们每处理一吨污泥都需要添加一吨粉煤灰。 这大大增加了我们送往垃圾填埋场的垃圾重量。 它是一种非常干燥的材料。 我们可以获得接近50%的固渣，但如果考虑到我们自己添加的大量粉煤灰，就会发现固体中的很大一部分来自粉煤灰。"

压滤机安装于20世纪80年代末期。 那段时间，工厂曾使用危险废物焚烧炉。 在 20 世纪 90 年代，工厂关闭了焚烧炉并对生产流程进行了多处调整。 

" 我们无法足够快地脱水，所以基本上无法处理污泥。 这会使所有污泥重新流入污水处理厂，造成问题，" Smith说道。 " 每六个月我们就需要租赁一台压滤机，帮我们减少污泥量。 这相当于在污水处理厂内部形成了额外的污泥循环处理系统。 所以，不但我们的进料不断变化，而且我们需要循环处理污水处理厂内的生物质。 一切都不稳定。"

当污水处理厂的固渣产量上升时，成本也会随之上升。 Smith说，他的工厂通过添加絮凝剂，使污泥在二次澄清池中沉淀。 为了防止固渣进入河流，他们会使用更多的絮凝剂来增稠，而增稠的成本非常高。

解决方案

Smith和他的团队开始研究各种技术，包括旋转滤网，但这些设备的效果都无法接受。 公司租用了一台离心机系统，但在设备发生故障时，制造商无法提供高效的服务。 于是Smith又回到起点。

2017年冬季，Smith联系了福乐伟分离技术公司，采用了后者的试验计划，达成一项离心机设备租赁协议和服务协议。

“试验设备最初装有一个实心螺旋体，后来换成了一个开放式螺旋体。”Smith说。 “我们看到了巨大的提升。 通过这台试验设备，固渣干度达到了19% - 20%。 设备易于使用。 只需按下启动按钮，就立刻开始工作。 4月到8月我们使用了开放式螺旋体，提升很大。 生产出的产品是薄片状的，而且清液更容易澄清。 至少21%的固渣干度。 这1%或2%能使污泥物质的外观和性质发生改变。 去除了游离水分，污泥看上去一点也不湿。”

从一开始，福乐伟与Solvay达成了长期租赁的合作，新的螺旋体设计完成后就安装在设备上。

“现在，这已不是问题。”Smith说。 “自从安装新螺旋以来，我们从未遇到过任何问题。 8小时内安装完成。 就装在与之前相同的轴承座中。 固渣干度提高了约1% - 1.5%。 操作人员没有碰到任何问题。 由于我们的污泥变化很大，所以我们只以絮凝剂使用量为准，以最大强度送入污泥，直至离心液体变脏。 然后我们再减少一点进料。”

Smith说，白天以每分钟约50加仑（gpm）的速度开始运行设备，当浓缩机刮下污泥，处理过程中污泥变稀，就再增加10gpm。 

“例如，我们将污泥处理速度设为每分钟35加仑。 污泥被送入浓缩机进行脱水，设备全天运行。”Smith说。 “操作人员早上来的时候，浓缩机中可能有10英尺的原料。 他们启动离心机，让它运行8到12个小时。 然后在夜间把它关掉。 第二天早上又有6英尺、8英尺或10英尺原料。 变化很常见，因为浓缩机在批量运行。 早晨开始的时候，固体含量可能是3%。 快下班的时候，固体含量可能是1%到1.5%。”

福乐伟卧螺离心机安装在集装箱中

工作原理

不同规模的污水处理厂可能会使用不同的工艺。 虽然Solvay只使用离心机进行脱水，但卧螺离心机也可以用于浓缩。

所有污水处理厂都有浓缩工艺。 也就是将生物阶段产生的剩余泥浆的固渣干度从每升5-10克浓缩到5%至8%，然后将其泵入污水消化罐中。 在这个过程中，泥浆体积减少90%到95%。 Solvay目前使用沉淀澄清器，但也可以使用离心机完成这个步骤，然后进行脱水。

脱水后的固渣无论是被运走、作为肥料重复使用、填埋还是焚烧，最大干燥度都是最重要的因素。 其他关键因素包括絮凝剂、能耗、水、备件消耗的成本效益，以及以最低成本确保连续自动运行。

卧螺离心机可以被看作是一个围绕着轴的沉淀池。 在这个沉淀池中，比液体重的固体颗粒在重力作用下沉降到底部，在池底形成一个沉淀层。 在离心机的转鼓中，比液体重的固体颗粒在离心力作用下移至转鼓内径，在离心机转鼓的内表面上形成一个环形沉淀层。 由于卧螺离心机的离心力约为3000g，而不是沉淀池中的1g，因此离心机中的固体颗粒与液体分离得更快、更有效。

卧螺离心机的转鼓为圆柱形和锥形。 它高速旋转，产生分离所需的离心力。 转鼓中有一个螺旋输送机，可将沉淀在转鼓内壁上的沉淀物连续排出。 螺旋输送器的旋转速度与转鼓速度不同。 这一差速由转鼓驱动端的旋转齿轮箱产生。 待分离的污泥通过一根静止的进料管进入转鼓， 然后从进料管进入螺旋体中的分离区， 在分离区中分离成沉淀层和液体层。 沉淀物被螺旋输送机从转鼓内壁上刮下来，离开离心机锥形端的液池，然后通过转鼓锥形端的排渣口被排出。 分离出的液体流入转鼓的圆柱形末端，然后在重力作用下通过溢流堰板排出。

福乐伟从20世纪70年代初就开始设计这些关键重点。 如今，这项持续研发完善了福乐伟HTS高干度污泥脱水机的产品阵容，包括每分钟能处理40到800加仑的设备。

离心机系统使Solvay污水处理厂减少了原料填埋

效果

该离心机系统使Solvay污水处理厂减少了脱水设备所需的工时数，减少了运行时间和成吨的填埋原料，提高了污泥质量稳定性，节约了能源。

“我们现在使用的是租赁设备，但我们希望有一天能把它买下来。”Smith说。 “我取笑他们这是一台租赁设备，但如果我把它拿走，他们一定会跟我急。 他们会在门口守着它。 使用福乐伟离心机后，他们再也不想使用以前的方式了。 这项技术已至少经过15年的实践验证，我们很高兴终于发现了它。”

该系统使Solvay能够将全职专业操作人员7天24小时运行减少到每天只需12小时运行。 Smith说，箱式压滤机需要很多体力工作，必须刮擦和搬运滤板。 这会导致工人肩部受伤和上半身肌肉劳损。 离心机系统减少了额外的人力需求，同时降低了操作人员受伤的风险。

“不用再加班，真是太棒了。”他说 “我们省下的工时用到污水处理厂其他地方，改善我们的运营和污水质量。 只需启动设备运行，一切就非常简单。 Solvay和Willow Island希望继续发展。 我们想扩大规模。 以前，我们担心污水处理厂无法承担更大处理量。 现在，这不再是问题。 离心机的使用以及污水处理厂的运营可控，保障了工厂的增长。”

工厂不再需要为离心机添加粉煤灰，这节省了粉煤灰成本、运输成本和处理费用。 总的来说，工厂在几个月内就实现了投资回报。 运行第一年后，该设备为Solvay节省超过21.4万美元，充分证明了其价值。 这个数字包括了飞灰、飞灰运输、垃圾填埋场运输、废弃处理、絮凝剂、租赁费、租用劳动力、滚落式垃圾箱、料斗后翻式卡车、塑料衬套、维护和电气费用。

“最大的好处是我能够高效管理污水处理厂。”Smith说。 “这些固渣含量不能够过高。 我们在需要的地方进行设置。 絮凝剂成本确实降低了。 我们的操作人员只需在早晨启动离心机，并在移动废料箱时做一些微调。”

关于作者

Daniel Lakovic

Daniel Lakovic是福乐伟分离技术公司的业务开发经理。