單螺桿泵輸送脫水干污泥的應用研究
摘要：脫水后干污泥，用單螺桿泵通過內襯塑料的鋼管，從脫水機房送到運輸車船、填埋場或其他處理裝置中，不失為一種既方便可靠，又較為經濟合理且能有效避免二次污染的輸送方法。
關鍵詞：脫水干污泥;單螺桿泵；管道輸送
脫水干污泥的最終處理已逐漸引起各方面重視，但不管采用何種處理方式，如何將干泥從脫水機房送到處理地點或運輸工具上，始終是一個要解決的問題。最早普遍采用的是皮帶運輸機將脫水干污泥送到脫水機房外，堆在地上，再用人工或其他機械輸送出去。由于皮帶運輸機是敞開的，到處濺撒，遍地狼藉，造成二次污染。用無軸螺旋可以較好解決二次污染問題，但其一是輸送距離有限，一般不超過20m，二是提升高度或者轉彎較為困難。從2002年起，杭州興龍泵業有限公司和有關使用單位配合，用單螺桿泵通過管道輸送脫水干污泥，取得較好效果。
1 兩個工程實例
1.1紹興污水處理廠一期工程
由6臺帶式脫水機進行脫水，分2組由無軸螺旋將脫水后干污泥送入GN105-2A單螺桿泵，每臺最大輸送量為8m3/h，通過直徑φ200的管道直接將污泥排放到填埋場[1]，其布置如圖1。
從2002年至今已運行5年多，共已輸送干污泥85000m3，目前正在填埋場邊上建造烘干焚燒爐，屆時將干污泥直接送入爐內處理。
1.2杭州水務集團祥符水廠（供水能力25萬t/d）
由于水源地距水廠距離15km，在廠內設置干化裝置，沉淀后的污泥，由2臺離心機進行脫水，原用2臺無軸螺旋送到脫水機房外堆泥場再裝車外運。2臺無軸螺旋串聯布置（見圖2）。
其中任何一臺發生故障均會造成整個系統停止運行。2005年趁無軸螺旋需要更新機會，改用2臺GN85-2A單螺桿泵，以單元布置形式通過管道，各自負擔1臺離心機干泥外輸任務，單臺最大輸送量4m3/h（見圖3），設備性能可靠，迄今已運行一年多。泥排入堆場后，目前仍用鏟車裝車外運，但保留了高位料倉的提升能力，將來可以通過料倉裝車，省去1臺裝載鏟車，進一步節約運行費用，也改善了環境條件。自來水廠的污泥由于沒有經過生化處理，其黏稠度較污水廠污泥高，輸送更為困難，經過對其進料系統進行改進才解決了順利輸送。
2 泵的選用
2.1泵的結構及材質
泵應采用帶有喂料裝置的結構，如圖4所示。一般不需要加破橋裝置。但泵的定、轉子及軸封應充分考慮耐磨要求。
2.2流量及轉速
由于輸送介質基本上處于半干狀態，從過濾機進入泵的過程中不可避免會摻入空氣，因此其容積效率較低，一般只有50%～70%左右；因介質含固量大，泵的轉速應控制在定、轉子相對滑動速度Vgm=0.5m/s以下，以免泵早期磨損，此外，應具備轉速調節裝置，以便在不同負荷時輸送量可以調節。
2.3工作壓力和電動機功率
（1）工作壓力：實際需要工作壓力應控制在泵的額定工作壓力1/2～2/3為宜，留有一定余量。
（2）電動機功率要留有余量。考慮停泵一段時間后管道內干泥局部結塊，再次啟動時阻力大大增加。
（3）泵內部要有加注潤滑劑接口，以便必要時可以加注潤滑劑；筆者認為位置在靠定子進口料腔比做在出口段有利于潤滑劑注入。
3 輸送管道
（1）管道材質以內襯塑料的鋼管為好。既有足夠的耐壓強度，又能降低摩擦阻力。每根管道之間用法蘭連接，萬一阻塞時可拆開清理。
（2）管道直徑要適當。一般按最大流量時的流速0.08～0.12m/s選擇管道直徑。管道直徑過小，流速過大，流速引起的阻力增加，管道直徑過大，內壁圓周面積增加，引起管壁阻力增加。只有選擇合適的管徑才能有最小的摩擦阻力（如圖5）。
（3）需要提升高度或轉彎時，盡量采用135°彎頭代替90°彎頭，以減少阻力。不可避免出現90°彎頭時，其曲率半徑R≥3-5D（管道內徑）。
（4）對于距離很遠，最終仍需用車船運輸的工況可以在脫泥機房外適當位置設置一個料倉，進行中間儲存。料倉容量應大于一臺輸送工具的容量，底部空間應能通過運輸工具。當料倉內干泥達到一定容量時，打開料倉底部弧門卸料。可以很快裝滿外運，也節省了運輸工具等待時間，提高運輸效率。
4 壽命與經濟性
4.1按上述條件選用的泵有較長的壽命
紹興污水處理廠一期工程整機已運行五年半，轉子壽命平均兩年，定子壽命一年左右。
祥符水廠已運行一年多，因泥的黏度特別高，初期調試時用各種轉速對比試驗，更換過一個定子其余部件均無磨損。
4.2經濟性
紹興污水處理廠一期工程，用戶曾對汽車運輸和用螺桿泵管道輸送進行過比較(見表1)
祥符水廠這次改造工程由興龍泵業公司承包，包括原來的無軸螺旋拆除，螺桿泵及管道安裝，控制設備，總費用為96000元，平均每臺48000元，與無軸螺旋費用基本相當。如果輸送距離再進一步增加，無軸螺旋費用是按長度成比例增加的，螺桿泵則只增加管道費用，更顯出優越性。螺桿泵及其備品備件參數及價格如表2
如上所述，用螺桿泵輸送脫水污泥在使用壽命及經濟性上均有一定優越性，并不像某些資料上介紹的：定子價格600～1500美元，轉子價格2000～3000美元，壽命只有2～3個月[2]。
5 前景瞻望
隨著對脫水干污泥進行后處理日益提到議事日程，其輸送問題也更顯突出。根據目前技術水平和生產能力，單螺桿泵已能達到工作壓力2.4MPa和4.8MPa。可以在0.5km范圍內把干污泥從脫水機房直接送到需要的場所，基本可以滿足各個處理方式的需要。可供有關方面選用。
參考文獻
[1]李再澄.紹興污水處理廠（一期工程）脫水污泥管道排放.中國水污染防治技術裝備論文集，218.
[2]于東.市政污泥后續處理中的設備與技術[M].污泥處理處置技術研究進展，化學工業出版社，302.
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