江蘇省某水處理公司成立于2001年初，主要負(fù)責(zé)處理市區(qū)及所屬區(qū)縣的城市污水及工業(yè)廢水，其三期工程主要用于處理周邊工廠排出的印染廢水。產(chǎn)生的印染污泥主要分兩線進行處理：一線為直接通入后道焚燒工序，用于生產(chǎn)建筑磚塊；另一線為通入泥倉后進行填埋。排水進入生化池再處理或回用。

一、工藝選型

三期工程的原水為混合污水，其色度大、濁度高、化學(xué)組成復(fù)雜、絮凝要求高、脫水難度大。

離心機在正常脫水過程中，液相分離區(qū)間會有一個剪切力很大的離心場。在這樣一個環(huán)境下，柔性蓬松的物體結(jié)構(gòu)容易被破壞。印染廢水經(jīng)絮凝后形成的絮團就是柔性蓬松的，因此選用的PAM需要擁有比較好的鍵鏈強度才能維持該絮團在離心場里有著良好的抗剪切能力。

印染廢水如果只考慮固液完全分離，保證液相的SS達標(biāo)，其實離心機脫水對PAM的抗剪切強度要求并不高。但是如果經(jīng)離心機脫水后，需要保證出泥達到一定的含固率（例如達到19%以上），這就需要離心機提供相對較高的離心力，或者降低出泥速度（較小螺旋與轉(zhuǎn)鼓的相對轉(zhuǎn)差速）來提高擠壓力和持續(xù)時間。但是這些動作都會加大對絮團的破壞程度，而能否在離心場中維持絮團的原有形狀將直接影響到分離效果。

由試驗數(shù)據(jù)可知，在不增加絮凝劑投加量的情況下，無論調(diào)高離心力還是減小轉(zhuǎn)差速，雖可一定程度地提高出泥的含固率，但都使得分離液的SS濃度變高。

如果既要達到一定的出泥含固率又要保證分離液達標(biāo)，則需要在增加擠壓力的同時加大對絮團的修補力度，即增加PAM的用量。而增加PAM的用量則會將一定量的水帶入固相中，這就需要更大的擠壓力把水從固相中擠出。而后更大的擠壓力有需要更多PAM來維持絮團的形狀。因而在確保出泥含固率達到19%以上且分離液達標(biāo)的情況下，PAM投加量將非常大，污水處理的成本明顯增大。

試驗數(shù)據(jù)表明，要使出泥含固率達到或超過19%，臥螺離心機必須在相對高轉(zhuǎn)速、低轉(zhuǎn)差速的運行狀態(tài)下才能達到。絮團能否在這個狀態(tài)下維持良好的形狀就成為了分離的關(guān)鍵。針對在離心脫水過程中所遇到的絮團容易被破壞的問題，應(yīng)考慮選用超大分子質(zhì)量的PAM，以抵抗離心場中的強剪切力和擠壓力。

二、結(jié)構(gòu)改進

針對此次供應(yīng)的離心機存在著臺數(shù)多、運行參數(shù)要求高、時間長、處理量大、交貨周期短的特點，主要對機器結(jié)構(gòu)進行了三方面的優(yōu)化：

①細(xì)部結(jié)構(gòu)調(diào)整。

②改換主軸承潤滑方式，采用油潤滑系統(tǒng)代替?zhèn)鹘y(tǒng)離心機脂潤滑。

③控制系統(tǒng)。

2.1 細(xì)部結(jié)構(gòu)調(diào)整

臥式螺旋卸料沉降離心機是依靠固液兩相的密度差，在離心力的作用下，加快固相顆粒的沉降速度來實現(xiàn)固液分離的機械。

污泥由污泥進料管送入轉(zhuǎn)鼓后，在高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力作用下，立即被轉(zhuǎn)入轉(zhuǎn)鼓腔內(nèi)。污泥顆粒由于密度較大，離心力也大，因此被甩貼在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁上，形成固環(huán)層；由于水的密度較小，離心力小，因此只能在固環(huán)層內(nèi)側(cè)形成液體層（又可稱為液環(huán)層）。固環(huán)層的污泥在螺旋輸送器的緩慢推動下，被輸送到轉(zhuǎn)鼓小端法蘭的出渣口連續(xù)排出，液相層的液體通過大端法蘭上的出液口排出。

分離后的液體在從出液口排出時，由于離心力和重力的影響，會對大端法蘭端面表面反復(fù)沖刷，造成大端法蘭圓周端面及螺栓孔的磨損，在運行一段時間后經(jīng)常發(fā)生螺栓頭銹蝕無法拆卸的現(xiàn)象，不但影響設(shè)備維護拆裝，還直接影響到轉(zhuǎn)子的動平衡。針對該項目中離心機臺數(shù)多、污泥腐蝕性強的特性，在大端法蘭端面位置增加一個可拆卸的金屬保護環(huán)，可有效地保護大端法蘭圓周端面的螺栓及螺栓孔，在保護環(huán)磨損后可方便拆下調(diào)換。當(dāng)金屬圓環(huán)上的螺栓頭也因腐蝕不能拆卸時，可以采用將金屬圓環(huán)磨或割的方式將其去除后再更換，不影響大端法蘭的整體結(jié)構(gòu)和質(zhì)量。

由于金屬圓環(huán)只起保護作用，受力較小，因此連接螺栓的數(shù)量不必很多，既不影響原大端法蘭的結(jié)構(gòu)及緊固螺栓的排布、位置及強度，也便于經(jīng)常拆卸、維護、更換，使得大端法蘭始終處于高質(zhì)量狀態(tài)，有利于整個離心機的正常運行和維護維修保養(yǎng)。

同時，為防止污泥進入內(nèi)軸承，設(shè)計了一種用于臥螺離心機的密封裝置。離心機運行時，使污水緊貼轉(zhuǎn)鼓壁，在沒有發(fā)生堵料以及出水口堵塞的情況下，污水是不會與軸承旋轉(zhuǎn)工作部件表面即頂蓋與轉(zhuǎn)鼓的結(jié)合面處接觸，更不可能滲透到軸承工作腔體。但在停機過程中，隨著機器轉(zhuǎn)速降低，離心力也降低，可能導(dǎo)致緊貼轉(zhuǎn)鼓壁的未處理污水殘留以及清洗水混合液由于重力影響向下掉落，與頂蓋與轉(zhuǎn)鼓的結(jié)合面處接觸。由于頂蓋與轉(zhuǎn)鼓的配合面在加工過程中存在加工誤差，使兩接觸面不能完全吻合，如果與混合液接觸，可能使混合液依靠重力滲漏進入軸承工作腔體中；另外，由于油封的固定端也是旋轉(zhuǎn)件，在機器停止工作前，由旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的離心力也可能使密封唇向外擴張，使唇與軸之間產(chǎn)生間隙，混合液從間隙處進入軸承工作腔體內(nèi)，從而造成軸承的損壞。

采用此種組合型密封結(jié)構(gòu)，在原有的基礎(chǔ)上增加了該處的密封性，這樣就達到了保持軸承工作環(huán)境穩(wěn)定的效果。

2.2 主軸承潤滑系統(tǒng)

該系統(tǒng)主要組成部件有：油缸、柱塞泵、驅(qū)動電機、冷卻系統(tǒng)、過濾系統(tǒng)、集成閥塊、噴淋裝置、監(jiān)測系統(tǒng)。

驅(qū)動電機帶動柱塞泵工作將油缸內(nèi)的油泵出，油液經(jīng)過集成閥塊調(diào)配將油按設(shè)定值泵入離心機的左右兩軸承座內(nèi)，通過噴頭對兩軸承進行噴淋潤滑，潤滑油通過軸承座回油口在重力作用下回落到潤滑系統(tǒng)的過濾系統(tǒng)，經(jīng)過濾后通過冷卻系統(tǒng)返回油缸。監(jiān)測系統(tǒng)通過對潤滑油溫度、兩潤滑點口的壓力、油缸內(nèi)油位的起伏來反饋信息于離心機控制柜，以確保離心機的安全運行。在該潤滑系統(tǒng)中，依據(jù)現(xiàn)場離心機與潤滑系統(tǒng)落差不大，采用雙油缸虹吸方式，加大落差壓力使?jié)櫥透焖俚鼗厝胗拖洌乐馆S承座內(nèi)油位過高而產(chǎn)生溢流。

在現(xiàn)場運行的過程中，在設(shè)定值內(nèi)，機器運行平穩(wěn)，且左右兩主軸承座溫度較同類機型溫度升高低于25℃，而采用油脂潤滑溫度升高為35℃。

2.3 控制系統(tǒng)

離心機控制面板主要分為2塊，第一塊為脫水機系統(tǒng)的控制面板即參數(shù)調(diào)節(jié)面板，第二塊為閉環(huán)系統(tǒng)，即參數(shù)調(diào)定后，進行系統(tǒng)切換，使機器運行于調(diào)定參數(shù)環(huán)境下，依靠電信號主動反饋，對機器進行自動控制。

其中控制面板分自動、手動、停機、遠(yuǎn)控四種控制方式。

自動控制方式：按“自動”控制按鈕，該按鈕由藍(lán)色轉(zhuǎn)變?yōu)榧t色。脫水系統(tǒng)根據(jù)PLC程序自動完成開機操作（加藥泵開啟后整個開機過程結(jié)束）。

手動控制方式：按“手動”控制按鈕，該按鈕由藍(lán)色轉(zhuǎn)變?yōu)榧t色。此時用戶可以根據(jù)實際需要對單個設(shè)備進行啟/停操作。此時上方會出現(xiàn)操作說明，可以查看簡單的手動操作流程。

停機控制方式：按“停機”控制按鈕，該按鈕由藍(lán)色轉(zhuǎn)變?yōu)榧t色。脫水系統(tǒng)根據(jù)PLC程序自動完成停機操作（刀閘閥關(guān)閉后整個停機過程結(jié)束，如果進料超過1min后系統(tǒng)還將進行自動沖洗操作）。

遠(yuǎn)控控制方式：按“遠(yuǎn)控”控制按鈕，該按鈕由藍(lán)色轉(zhuǎn)變?yōu)榧t色，此時系統(tǒng)控制權(quán)交由上位機控制。

當(dāng)控制面板參數(shù)設(shè)定完成，切換至閉環(huán)系統(tǒng)，智能控制系統(tǒng)將接管機器控制權(quán)限改為自適應(yīng)反饋控制，此時系統(tǒng)保持恒扭矩運行，用戶在平時監(jiān)控時可以在這個界面查看各個環(huán)節(jié)參數(shù)，根據(jù)數(shù)據(jù)可以對設(shè)備進行微調(diào)控制。在這個界面，還可以看到溫度、轉(zhuǎn)差速、扭矩等數(shù)據(jù)的變化，如果接近報警點，可以提前對這些數(shù)據(jù)進行調(diào)整控制。同時，系統(tǒng)具備報警檢測功能，所有機器運行中出現(xiàn)的問題都會記錄，系統(tǒng)根據(jù)設(shè)定進行自我調(diào)節(jié)，當(dāng)問題無法調(diào)節(jié)時，通過報警系統(tǒng)將控制權(quán)移交，改為手動操作。

三、結(jié)語

通過對通用性中心離心機機械結(jié)構(gòu)及多臺機組連續(xù)運行控制系統(tǒng)的改進，能夠滿足污泥深度脫水的處理要求。工程運行結(jié)果表明，分離效果達到設(shè)計要求，機組運行穩(wěn)定，實現(xiàn)了更高效的自動化控制。