LW450×1810N型臥式螺旋卸料沉降離心機(jī)在市政污水中的應(yīng)用
行業(yè)動態(tài)
1 前言
隨著人們對環(huán)境的日益重視，對污水排放作了嚴(yán)格的規(guī)定，以降低或消除排放的污水對水體水質(zhì)產(chǎn)生的不利影響。 有關(guān)部門也為此制定了各種排放標(biāo)準(zhǔn)，如：《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978-88）以及各行業(yè)排放標(biāo)準(zhǔn)等。在此情況下，全國各大中小城市加大了對市政及小區(qū)污水的處理。市政污水主要是人們在日常生活中所產(chǎn)生的廢水，包括廚房洗滌、沖洗廁所和沐浴等污水，而對污泥的處理是市政污水處理中的一個關(guān)鍵問題。因為污泥中含有大量有害有毒物質(zhì)，如寄生蟲卵、病原微生物、細(xì)菌、合成有機(jī)物及重金屬離子等，且污泥量大，約占處理水量的0.3%～0.5%（體積），如進(jìn)行深度處理，污泥量還可能增加0.5～1.0倍。對于一個污水處理廠而言，用于處理污泥的費(fèi)用在設(shè)備總費(fèi)用中會占很大比例。只有對污泥及時的處理，才能確保污水處理效果，防止二次污染；使容易腐化發(fā)臭的有機(jī)物得到穩(wěn)定的處理；使有害有毒物質(zhì)得到妥善處理或利用；使有用物質(zhì)得到利用，變害為利。污泥特性可用以下幾個技術(shù)指標(biāo)來表征：污泥含水率、污泥相對密度、揮發(fā)性物質(zhì)和灰分等。不同含水率的污泥狀態(tài)如表1所示。
表1：不同含水率污泥狀態(tài)對比表
含水率 | 污泥狀態(tài) |
90%以上 | 幾乎為液體 |
80%～90% | 粥狀物 |
70%～80% | 柔軟狀 |
60%～70% | 幾乎為固體 |
50% | 粘土狀 |
影響污泥脫水效果的關(guān)鍵因素是固體顆粒的大小。市政污水因為所含固體顆粒較細(xì)較粘，所以顆粒的比表面積很大，非常難處理。目前，城市污泥脫水常用方法有真空過濾法、壓濾法、離心法，這三種均采用機(jī)械脫水。真空過濾法主要采用轉(zhuǎn)鼓真空過濾機(jī)，壓濾法主要采用板框壓濾機(jī)和帶式壓榨過濾機(jī)，離心法主要采用臥式螺旋卸料沉降離心機(jī)。下面對此三種方法所使用的設(shè)備的優(yōu)、缺點作一簡單比較。
表2：污泥處理用設(shè)備優(yōu)缺點對比表
處理方法 | 脫水后含水率（%） | 脫水后狀態(tài) | 優(yōu)點 | 缺點 |
真空過濾機(jī) | 60～80 | 泥餅狀 | 1.連續(xù)運(yùn)行、操作平穩(wěn) 2.處理量較大 3.能實現(xiàn)過程操作自動化 | 1.脫水前必須預(yù)處理，附屬設(shè)備多 2.運(yùn)行費(fèi)用高，再生清洗不充分，易堵塞 |
板框壓濾機(jī) | 60～75 | 泥餅狀 | 1.結(jié)構(gòu)簡單，便于維護(hù)，運(yùn)行成本低 2.對污泥的適應(yīng)性較好 3.較適合小型污水處理 | 1.處理量較小 2.操作麻煩，濾布容易損壞 3.不能連續(xù)運(yùn)行，自動化程度不高 |
帶式壓榨過濾機(jī) | 78～84 | 泥餅狀 | 1.可連續(xù)生產(chǎn)，設(shè)備較簡單，處理效果較好 2.處理量大 3.耗能較低 4.設(shè)備便于維護(hù)，結(jié)構(gòu)可靠 | 1.占地面積大 2.難以密閉，氣味外漏嚴(yán)重，對環(huán)境二次污染 3.對濾布性能要求較高 |
臥式螺旋卸料沉降離心機(jī) | 70～80 | 泥餅狀 | 1.處理效果好 2.處理量大 3.占地面積小 4.對污泥的適應(yīng)性較好 5.結(jié)構(gòu)上密閉，對環(huán)境不產(chǎn)生二次污染 | 1.耗能較大 2.結(jié)構(gòu)較復(fù)雜 |
從表2可知，臥式螺旋卸料沉降離心機(jī)在污泥處理中有著明顯的優(yōu)點，正是因為如此，在歐美一些發(fā)達(dá) 和地區(qū)，臥式螺旋卸料沉降離心機(jī)在市政污水行業(yè)被廣泛采用。
LW450×1810-N型臥式螺旋卸料沉降離心機(jī)是專門為市政污水中的污泥進(jìn)行脫水處理而設(shè)計的。下面就對該機(jī)作一詳細(xì)介紹。
2 主要技術(shù)參數(shù)
轉(zhuǎn)鼓直徑：D=450mm（大端）
轉(zhuǎn)鼓長度：L=1810mm
長徑比：L/D=4.02
轉(zhuǎn)鼓設(shè)計轉(zhuǎn)速：3200r/min
差轉(zhuǎn)速：0～15r/min（無級調(diào)速）
溢流口直徑：擋板調(diào)節(jié)
按懸浮液計的處理量：13～18m3/h
機(jī)器總重：3000kg
外形尺寸：3365mm×1530mm×880mm
3 工作機(jī)理
污泥懸浮液經(jīng)絮凝后從進(jìn)料機(jī)構(gòu)連續(xù)輸入螺旋輸送器的內(nèi)筒，由出料口進(jìn)入高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)鼓內(nèi)，在離心力的作用下，懸浮液在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)形成一環(huán)液流，固體顆粒在離心力的作用下沉降到轉(zhuǎn)鼓的內(nèi)壁上，由于差速器的差動作用使螺旋輸送器與轉(zhuǎn)鼓之間形成相對運(yùn)動，沉渣被螺旋輸送器向轉(zhuǎn)鼓小端推送，經(jīng)過擠壓機(jī)構(gòu)的擠壓，沉渣中大部分水分被去除，然后沉渣被推送到轉(zhuǎn)鼓小端的干燥區(qū)進(jìn)一步脫水，然后經(jīng)出渣口卸出機(jī)外，液相形成一個內(nèi)環(huán)，環(huán)形液層深度是通過轉(zhuǎn)鼓大端的溢流板進(jìn)行調(diào)節(jié)的，分離后的液體經(jīng)溢流孔由出液口排出。
4 結(jié)構(gòu)特點
4.1 轉(zhuǎn)鼓部件
由大小端蓋、錐形轉(zhuǎn)鼓、柱形轉(zhuǎn)鼓等裝配而成。大端蓋裝有可以調(diào)換的溢流擋板，以此獲得不同的溢流直徑，從而改變轉(zhuǎn)鼓內(nèi)的液體容積和沉降區(qū)與干燥區(qū)的長度。轉(zhuǎn)鼓小端均布八個出渣口，出渣通道內(nèi)襯以硬質(zhì)合金套筒，便于磨損后快速更換，更渣在離心力作用下從出渣口甩出。轉(zhuǎn)鼓內(nèi)襯有筋條，以減少沉渣對轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁的磨損。轉(zhuǎn)鼓筒體表面上有環(huán)狀凸緣與機(jī)殼擋板組成迷宮密封，以阻止分離液在高速運(yùn)動下形成的水霧滲入排渣室內(nèi)。
4.2 螺旋輸送器
該部件是由螺旋葉片、筒體、小端軸等組成。螺旋葉片按設(shè)計的螺距焊在筒體上，表面噴有硬質(zhì)合金層或鑲有耐磨塊，以防止螺旋葉片過快磨損，提高了螺旋整體的使用壽命。在螺旋筒體適當(dāng)部位均布開有圓形出料口，出料口位置呈螺旋線排列，與物料接觸處都噴有硬質(zhì)合金層。進(jìn)料通道根據(jù)進(jìn)料實際情況設(shè)計，使物料能均勻進(jìn)入轉(zhuǎn)鼓內(nèi)部，不會產(chǎn)生死區(qū)，并且能減少對轉(zhuǎn)鼓內(nèi)已沉降沉渣的沖刷。
4.3 擠壓結(jié)構(gòu)
擠壓結(jié)構(gòu)是LW450×1810-N型螺旋卸料沉降離心機(jī)的獨(dú)特之處，該結(jié)構(gòu)的設(shè)計使機(jī)器分離效果有了明顯的改進(jìn)。因為市政污水中所含顆粒比較粘稠、細(xì)小，所以污泥脫水比較困難。一般螺旋離心機(jī)為了改善處理效果，降低沉渣含水率，不得不加長干燥區(qū)長度，增加沉渣在機(jī)內(nèi)停留的時間，從而影響了機(jī)器處理量。使用擠壓結(jié)構(gòu)可以在干燥區(qū)很短的情況下，利用擠壓作用進(jìn)一步脫水，可取得良好的分離效果，并且縮短了沉渣在機(jī)器內(nèi)的停留時間，從而大大增加了機(jī)器的處理量。
4.4 差速調(diào)節(jié)
市政污水的波動性較大，進(jìn)料濃度時常變化，為了保證分離效果，螺旋離心機(jī)的差速應(yīng)能根據(jù)這種變化作出相應(yīng)的調(diào)節(jié)。為此，LW450×1810-N型螺旋離心機(jī)輔傳動部分裝有扭矩傳感器，設(shè)定好扭矩傳感器，即可實現(xiàn)機(jī)器在恒扭矩或恒差速下工作。當(dāng)進(jìn)料發(fā)生波動時，輸料扭矩發(fā)生變化，該變化由扭矩傳感器傳遞給控制器，改變輔助電機(jī)輸入速度，從而達(dá)到改變差轉(zhuǎn)速的功能。
差速器采用擺線針輪差速器，轉(zhuǎn)鼓與差速器外殼相連，螺旋輸送器通過花鍵與差速器輸出軸相連。螺旋輸送器與轉(zhuǎn)鼓同向，但轉(zhuǎn)速超前轉(zhuǎn)鼓。
4.5 電氣系統(tǒng)
電氣系統(tǒng)主要從安全、操作方便等角度考慮，具有以下特點：
（1）電氣聯(lián)鎖裝置：主電機(jī)、輔電機(jī)及進(jìn)料泵三者之間實現(xiàn)了電氣聯(lián)鎖，可自動防止誤動作引起的嚴(yán)重后果。主電機(jī)、輔電機(jī)及進(jìn)料泵三者之間開、關(guān)具有先后次序，不能隨意更改。
（2）從電氣柜上可方便讀出工作轉(zhuǎn)速、差轉(zhuǎn)速、扭矩、工作電流、流量等有關(guān)參數(shù)，使操作者非常清楚機(jī)器的工作情況。
（3）扭矩過載自動報警，從而實現(xiàn)緊急停車。當(dāng)發(fā)生異常情況時，扭矩急劇變化，達(dá)到設(shè)定的危險極限時，發(fā)出報警信號，實現(xiàn)緊急停車。
（4）該機(jī)從安全角度考慮，安裝有振動傳感器。當(dāng)工作中出現(xiàn)異常情況導(dǎo)致振動劇烈時，振動傳感器給出信號，實現(xiàn)緊急狀態(tài)停車。
（5）設(shè)計有聯(lián)鎖控制開關(guān)，當(dāng)機(jī)器機(jī)殼打開時，離心機(jī)不能啟動。
（6）設(shè)計有緊急停車開關(guān)，可實現(xiàn)緊急狀態(tài)停車。
5 試驗情況
該機(jī)曾在某大型污水處理廠進(jìn)行了現(xiàn)場試驗，當(dāng)時是北方隆冬季節(jié)，室溫4℃。下面就試驗情況作一介紹。
（1）試驗情況：絮凝劑濃度1‰，絮凝劑添加量3～5kg/t·d，進(jìn)料量13.5～16m3/h，進(jìn)料含水率約98～97%。根據(jù)試驗結(jié)果，當(dāng)轉(zhuǎn)速在2300～2500r/min，差轉(zhuǎn)速在4～6r/min左右時，分離效果較好，上清液含固率小于0.2%，出渣含水率穩(wěn)定在78%～80%左右，分離后的沉渣呈泥餅狀，非松散態(tài)，容易堆積和運(yùn)送。
（2）檢測結(jié)果：空運(yùn)轉(zhuǎn)：主軸承溫度25℃，溫升13℃；差速器溫度32℃，溫升20℃；振動烈度6.3；噪聲78dB（A）。
負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)：主軸承溫度29℃，溫升17℃；差速器溫度38℃，溫升26℃；振動烈度6.9；噪聲81dB（A）。
（3）結(jié)論：經(jīng)實踐證實，該機(jī)設(shè)計合理，結(jié)構(gòu)緊湊，技術(shù)參數(shù)選擇正確，操作簡單，運(yùn)行可靠，分離效果理想，電氣系統(tǒng)設(shè)計極具人性化，控制方便，操作容易，與帶式壓榨過濾機(jī)相比，除能耗較大外，其他優(yōu)點突出。
6 結(jié)束語
據(jù)國外資料顯示，臥式螺旋卸料沉降離心機(jī)因其獨(dú)特優(yōu)點在污水行業(yè)應(yīng)用越來越廣。而面向污水行業(yè)應(yīng)用該類機(jī)型還較少，LW450×1810-N型臥式螺旋卸料沉降離心機(jī)的試驗成功，為大長徑比螺旋離心機(jī)在污水處理行業(yè)的應(yīng)用提供了廣闊的前景。
