活性污泥的输送之道

良好的气动输送管道是未来技术突破的关键

作者:Stephan Mottyll 文章来源:PROCESS《流程工业》 发布时间:2019-03-20
量身定制的系统解决方案将泵送和密流气动的输送技术优点结合到了一起,气动输送管道的最大长度达1 000 m,能够将污水净化处理后产生的活性污泥压缩起来并利用压缩空气输送到目的地,这一技术在整个欧洲都有应用实例,给废物处理公司带来了收益。

从技术的角度来看,管道长并不是一个缺点。在处理脱水的活性污泥时,长的管道系统是非常重要的运输工具。每年在德国境内产生的活性污泥就多达180万t,这些活性污泥最终被烧掉或是利用在农业领域中。在2017年最新版的污水处理厂污泥法AbfKlärV生效之后,利用较长的输送渠道来运送脱水活性污泥的需求日益强烈,例如输送到磷酸盐回收设备中。对于德国上万家城市污水净化处理厂来讲,使用新的Seepex智能空气喷射输送系统(SAI)十分有效。SAI系统适用于长达1 km的远距离输送,并且这一系统的总投资成本以及后续的维护保养和运营成本也比较低廉。

价廉的技术方案

智能空气喷射输送系统将偏心螺杆泵的泵送与气动密相输送结合到一起,这一系统使用的塑料管道成本低廉,这在新建项目时有经济优势,在使用运行过程中也有优势,因为它所需的设备运行和维护保养成本低廉。因其能源消耗很低,螺杆泵维护的保养周期为2年之久,以及与其他类型泵相比配件更加价廉。系统的维护保养时间也非常短,一般只需单个人就可以在几小时内,不使用任何辅助起重设备地完成工作。这就使它能够实现设备的现场维护保养,同时不必再拆卸管道。由于输送时需要的压力较低,因此可以使用占地面积更小的设备,零部件的使用寿命也可以延长。包括过程监控在内的自动化系统解决方案,可以通过公共的总线接口集成到污水净化处理厂现有的自动化控制系统中去。所有的功能组件以及传感器和执行器都可以作为供货时的标准配置,并和SAI技术中的完整套件一起提供给用户使用。

具有聚合物溶液和气动密相输送装置的SAI智能空气输送过程示意图。

Seepex公司已经在国际市场上有了第一家代理供应商。从2018年秋季起,SAI系统已被整合到欧洲最大的水资源公司的销售网络中。这样一来,最新的研发成果就能够迅速地转化为污水净化处理厂节能高效的替代解决方案。从工程设计方面来讲,它满足了污水处理设备领域中的要求,在能源技术方面它能够在设备使用现场进行参数优化。

污泥运输的挑战

脱水活性污泥的长距离运输问题对城市污水处理企业来说是一个严峻的挑战。由于被输送的活性污泥有着很高的粘度,因此在输送过程中,克服输送管道的摩擦力会有相当大的压力损失。在解决压力损失问题时,一种方法是利用多个驱动装置顺序驱动,例如用多台输送带或者螺旋输送机不断补充动力。但这种解决方案使用的驱动装置多,能源消耗高,维护保养需求也大。另外,这一解决方案因其难闻的异味,雨后重新受潮、变湿等情况,也常给周围环境带来不利影响,在垂直输送或者弯曲管道输送时的效率很低。另一种解决方案就是使用封闭式的管道结合,利用多级螺杆泵或者柱塞泵来输送脱水的活性污泥。这类泵适用于在利用高压输送高粘度介质中使用。但这种替代解决方案需要很高的背压,同时要求管道系统具有稳定的耐高压性能,这会提高管道系统的投资成本(在某些情况下甚至要超过100 MPa的压力)。而且使用柱塞泵时的维护保养费用很高,停机维修时间也长,要求有相对较高的驱动功率,产生的能源消耗也较高。

创新的输送解决方案

最新的SAI智能空气喷射输送系统则避免了这些缺点。在SAI系统中,污泥干燥塔中的活性污泥经料斗泵压缩后送入压力管道中,随后由脉冲式的压缩空气进行输送。脉冲空气的喷射时间是由压力控制系统利用其算法语言来控制调节的。在SAI气动输送时,柱状污泥首先要被聚合物溶液包裹起来,这就减少了脱水污泥在管道输送时的摩擦力,能够提高整个系统的能效。

具有聚合物溶液和气动密相输送装置的SAI智能空气输送过程示意图。
具有聚合物溶液和气动密相输送装置的SAI智能空气输送过程示意图

泵送与密流气动输送相结合之后,就可以将整个输送管道中的压力永久性降低到小于10 MPa的水平,而两者的相互结合也产生了直接输送污泥柱所需的初始动力。一旦初始动力克服了摩擦阻力,管道中的污泥柱就会在不断喷射进来的压缩空气气流的推动和膨胀作用下加速运动,从而使管道内的压力水平进一步降低。通过对聚合物量和空气量等系统参数的调整匹配,可以将设备的工作状态调整到最佳。

系统配置及维护

SAI系统的核心部件是一个调节整个系统所有功能的集成式控制器。污泥泵充填污泥料斗时的充填量是由激光测距仪或者称重装置测量控制的,并能自适应地根据污泥输送量来调节聚合物溶液的用量,保证聚合物溶液消耗量最小化。另外,温度监控、压力监控和FU监控实现了三重安全保障,确保了SAI系统能够平稳地、安全无风险地工作运行。根据具体情况,压缩空气和聚合物溶液可以在管道系统的几个不同点处进入管道系统。压缩空气喷射用的控制阀可以手动控制,也可以用供货单中的控制器来自动控制。在长时间停机之后,清空堵塞管道的杂物对于保持管道系统的清洁尤为重要。

通常有两种方式来配置系统的参数。一种方法是利用现场总线从中央控制室进行远程控制;另一种是在设备使用现场修改操作控制元器件的工作参数。这一系统保证了管道系统的畅通无阻,同时SAI智能空气喷射系统也申请了专利保护。

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