一、前言

螺旋卸料沉降離心機(jī)在很早之前就被應(yīng)用于污泥脫水中，近年來，由于其有很好的脫水性能，又能節(jié)省能源及運(yùn)行成本費(fèi)用等優(yōu)點(diǎn)，被迅速地應(yīng)用。如今的螺旋卸料沉降離心機(jī)大部分都在濾餅出口處裝有圓錐式背壓裝置，來應(yīng)對(duì)每天處理污泥的變化而進(jìn)行復(fù)雜的變化，從而達(dá)到較佳的分離效果。

二、臥螺離心機(jī)的構(gòu)造及工作原理

臥螺離心機(jī)主要由轉(zhuǎn)鼓、螺旋葉片、差速系統(tǒng)、液位擋板、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)及控制系統(tǒng)等組成。臥螺離心機(jī)是利用固液兩相的密度差，在離心力的作用下，加快固相顆粒的沉降速度來實(shí)現(xiàn)固液分離的。具體分離過程為污泥和絮凝劑藥劑經(jīng)入口管道被送入轉(zhuǎn)鼓內(nèi)混合腔，在此進(jìn)行混合絮凝（若為污泥泵前加藥或泵后管道加藥，則已提前絮凝反應(yīng)），由于轉(zhuǎn)子（螺旋和轉(zhuǎn)鼓）的高速旋轉(zhuǎn)和摩擦阻力，污泥在轉(zhuǎn)子內(nèi)部被加速并形成一個(gè)圓柱液環(huán)層（液環(huán)區(qū)），在離心力的作用下，密度較大固體顆粒沉降到轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁形成泥層（固環(huán)層），再利用螺旋和轉(zhuǎn)鼓的相對(duì)速度差把固相推向轉(zhuǎn)鼓錐端，推出液面之后（岸區(qū)或稱干燥區(qū)）泥渣得以脫水干燥，推向排渣口排出，上清液從轉(zhuǎn)鼓大端排出，實(shí)現(xiàn)固液分離。此次試驗(yàn)用螺旋卸料沉降離心機(jī)上部附有滾筒式濃縮離心機(jī)。污泥在濃縮滾筒內(nèi)進(jìn)行第一次濃縮，然后通過卸料輸送管將初步濃縮的污泥傳輸?shù)铰菪读铣两惦x心機(jī)內(nèi)部。這樣設(shè)計(jì)的目的是能夠?qū)ξ勰嗵幚碛懈玫姆蛛x效果。

此次試驗(yàn)機(jī)的基本參數(shù)如下：

滾筒式濃縮離心機(jī)：轉(zhuǎn)鼓內(nèi)徑600mm，轉(zhuǎn)鼓長(zhǎng)度1000mm，差轉(zhuǎn)速25r/min。

螺旋卸料沉降離心機(jī)：轉(zhuǎn)鼓內(nèi)徑400mm，轉(zhuǎn)鼓長(zhǎng)度2000mm，差轉(zhuǎn)速1.35～2.43r/min。

三、螺旋卸料沉降離心機(jī)性能

螺旋卸料沉降離心機(jī)的主要性能體現(xiàn)在轉(zhuǎn)鼓的長(zhǎng)徑比和差轉(zhuǎn)速上。長(zhǎng)徑比是指轉(zhuǎn)鼓的長(zhǎng)度和轉(zhuǎn)鼓直徑的比值。差轉(zhuǎn)速是指離心機(jī)內(nèi)部轉(zhuǎn)鼓和螺旋葉片通過差速器的作用，在每分鐘內(nèi)的轉(zhuǎn)速之差。在轉(zhuǎn)鼓速度一定的情況下，長(zhǎng)徑比越大，差轉(zhuǎn)速越小，固體物料在離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓內(nèi)部相對(duì)沉降的時(shí)間越長(zhǎng)，分離出的固體物質(zhì)中含水率越低，分離效果越好；反之分離效果則越差。

通過對(duì)應(yīng)用于污水處理的螺旋卸料沉降離心機(jī)的效果來看，轉(zhuǎn)鼓長(zhǎng)徑比應(yīng)小于5。

四、試驗(yàn)結(jié)果

此次試驗(yàn)于某污水處理廠進(jìn)行。離心機(jī)為裝有滾筒濃縮離心機(jī)的螺旋卸料沉降離心機(jī)作為試驗(yàn)機(jī)。在固體物料出口處安裝背壓測(cè)量裝置，用于對(duì)濾餅出口處的壓力進(jìn)行自動(dòng)化控制運(yùn)轉(zhuǎn)，通過出口背壓測(cè)量裝置壓力的變化，來控制離心機(jī)的差轉(zhuǎn)速速度。下面是螺旋卸料沉降離心機(jī)自動(dòng)控制特性、滾筒式濃縮離心機(jī)運(yùn)行結(jié)果、螺旋卸料沉降離心機(jī)運(yùn)行結(jié)果、污水濃度和出渣口濾餅含水率的關(guān)系、物料濃度和絮凝劑加入量的關(guān)系的試驗(yàn)結(jié)果。

此次試驗(yàn)用污水為排放到污水處理廠的生活污水及干泥沙混合污水，混合干泥沙的目的是用來調(diào)配污水濃度，從而達(dá)到在多種濃度下的處理效果。

4.1 自動(dòng)控制特性試驗(yàn)運(yùn)行結(jié)果

此次試驗(yàn)的目的是為了了解差轉(zhuǎn)速對(duì)螺旋卸料沉降離心機(jī)內(nèi)部壓力變化的影響。在物料出口處螺旋葉片上安裝了背壓裝置傳感器。通過離心機(jī)差轉(zhuǎn)速的變化來觀察內(nèi)部壓力的變化。

試驗(yàn)記錄是在機(jī)器運(yùn)行平穩(wěn)時(shí)進(jìn)行記錄的。在3h中記錄了兩個(gè)循環(huán)試驗(yàn)的數(shù)據(jù)。

首先差速器的差轉(zhuǎn)速在1.43r/min，進(jìn)行了30min的試驗(yàn)。在差轉(zhuǎn)速不變情況下，內(nèi)部壓力由0.197MPa逐漸增大到0.2MPa，然后在30min內(nèi)，當(dāng)差轉(zhuǎn)速逐漸增加到2.43r/min后，轉(zhuǎn)鼓的內(nèi)部壓力逐漸降低到0.187MPa。再經(jīng)過30min，差轉(zhuǎn)速從2.43r/min逐漸降低到1.43r/min后，轉(zhuǎn)鼓的內(nèi)部壓力逐漸增加，但變化不大。兩個(gè)循環(huán)基本一致。

由此可以得到下面的結(jié)論：

（1）當(dāng)差速器在低差速恒定的情況運(yùn)行下，轉(zhuǎn)鼓葉片上的壓力逐漸變大，說明固體物料在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)的運(yùn)行速度慢，沉降和脫水的時(shí)間較長(zhǎng)，因此分離的效果較好。

（2）當(dāng)差速器的差轉(zhuǎn)速逐漸上升的情況運(yùn)行下，轉(zhuǎn)鼓葉片上的壓力逐漸變小，說明固體物料在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)的運(yùn)行速度相對(duì)加快，沉降和脫水的時(shí)間相對(duì)較短，因此分離的效果相對(duì)較差。

（3）當(dāng)差速器的差轉(zhuǎn)速逐漸下降的情況運(yùn)行下，轉(zhuǎn)鼓葉片上的壓力逐漸增大，但是幅度并不大，說明固體物料在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)的運(yùn)行沉降和脫水時(shí)間相對(duì)逐漸變長(zhǎng)，但差轉(zhuǎn)速的變化比較緩慢，相對(duì)處在一個(gè)比較平衡的位置，因此分離的效果變化不大。

（4）由此可以看出，差轉(zhuǎn)速對(duì)螺旋卸料沉降離心機(jī)的沉降脫水時(shí)間、物料的分離效果都有著很大的影響。

4.2 滾筒式濃縮離心機(jī)試驗(yàn)運(yùn)行結(jié)果

此次試驗(yàn)使用的絮凝劑為聚丙烯酰胺和聚乙烯亞胺兩種陽離子系絮凝劑，溶液濃度均為0.2%。固體顆粒通過絮凝劑的作用分子間就會(huì)產(chǎn)生分子間的黏著力使分子團(tuán)加大，固體顆粒變大在離心機(jī)內(nèi)的分離效果就越好。因此絮凝劑選擇的好壞直接影響離心機(jī)處理污水的量。

此次試驗(yàn)共選用了3種濃度的污水，加入了兩種絮凝劑，然后通過離心機(jī)處理污水量、污水濃度、絮凝劑及加入絮凝劑的百分比的變化，來觀察濃縮污水濃度的變化。

通過滾筒式濃縮離心機(jī)試驗(yàn)運(yùn)行后取樣的數(shù)據(jù)，可以得到如下結(jié)論：

（1）在離心機(jī)處理污水量和污水濃度一定的情況下，加入絮凝劑的效果要好。

（2）相同的污水濃度、絮凝劑相同及加入絮凝劑的百分率相同情況下，離心機(jī)處理污水量越大，濃縮污水濃度越低。

（3）在離心機(jī)處理污水量、污水濃度和絮凝劑相同情況下，加入絮凝劑的百分率越大，濃縮污水濃度越好。

（4）在離心機(jī)處理污水量、絮凝劑和加入絮凝劑的百分率相同的情況下，如果污水濃度小，濃縮污水濃度大，但是變化不大。

4.3 螺旋卸料沉降離心機(jī)試驗(yàn)運(yùn)行結(jié)果

此次試驗(yàn)是和滾筒式濃縮離心機(jī)試驗(yàn)同時(shí)取樣進(jìn)行的，但螺旋卸料沉降離心機(jī)內(nèi)的污水是滾筒濃縮離心機(jī)出液口的濃縮污水。因此在離心機(jī)處理污水量、污水濃度、絮凝劑名稱、加入絮凝劑的百分率的數(shù)據(jù)是一一對(duì)應(yīng)的。通過它們之間變化，來觀察出渣口含水率的變化。

通過螺旋卸料沉降離心機(jī)試驗(yàn)運(yùn)行后取樣的數(shù)據(jù)，可以得到如下結(jié)論：

（1）在離心機(jī)處理污水量和污水濃度一定的情況下，加入絮凝劑的效果要比未加入絮凝劑的出渣口含水率低10.9個(gè)百分點(diǎn)。

（2）相同的污水濃度、絮凝劑相同及加入絮凝劑的百分率相同情況下，離心機(jī)處理污水量越大，出渣口含水率越高。

（3）在離心機(jī)處理污水量、污水濃度和絮凝劑相同情況下，加入絮凝劑的百分率越大，出渣口含水率越低。

（4）在離心機(jī)處理污水量、絮凝劑和加入絮凝劑的百分率相同的情況下，離心機(jī)內(nèi)加入的污水濃度低，在出渣口含水率就越低。

五、結(jié)論

由濃縮臥式螺旋卸料沉降離心機(jī)的污泥脫水試驗(yàn)得出如下結(jié)論：

（1）可通過控制離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓的差轉(zhuǎn)速來控制其內(nèi)部的壓力，通過控制其內(nèi)部的壓力來調(diào)節(jié)物料在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)部沉降脫水的時(shí)間，來控制其分離效果。

（2）絮凝劑在分離效果中起到了很重要的作用，因此選擇合適的絮凝劑是至關(guān)重要的。

（3）加入絮凝劑的量也是很重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，控制好調(diào)配比的百分率對(duì)分離效果也是很關(guān)鍵的因素。