LW400臥式螺旋沉降離心機定向改制研究
技術(shù)支持
截至2000年，我國年產(chǎn)酒精約300～400萬噸，工廠1050家，年排放高濃度有機廢水達45萬m3，盡管已有100余家酒精廠（或酒精車間）建造了污水處理工程，但有些關(guān)鍵設(shè)備，特別是固液分離設(shè)備，存在不少技術(shù)質(zhì)量問題，影響污水處理工程的推廣和發(fā)展。
因此，對LW400臥式螺旋沉降離心機進行定向改制，使之在原有通用性基礎(chǔ)上具備較強的專用性，以便能成為以酒精廢液原料為代表的大中型沼氣工程原料前處理、消化液（污泥）后處理的專業(yè)化設(shè)備。
1 LW400臥式螺旋沉降離心機結(jié)構(gòu)及原理
LW400臥式螺旋沉降離心機主要由無孔的轉(zhuǎn)鼓、螺旋推料器、差轉(zhuǎn)速器、機身、機殼和電控柜等部分組成。轉(zhuǎn)鼓與螺旋推料器同心安裝，兩者之間借助于差速器以一定的差轉(zhuǎn)速同向高速旋轉(zhuǎn)。由于差速器產(chǎn)生轉(zhuǎn)速差，螺旋推料器的轉(zhuǎn)速比轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速每分鐘快3%。被分離的物料由進料管引入機中，在離心力的作用下，比重較大的固相顆粒沉積在轉(zhuǎn)鼓壁上，由螺旋葉片將其推向轉(zhuǎn)鼓小端的排渣孔推出；比重較小的澄清液是通過螺旋葉片的縫隙，在水壓下由大端溢流口流出。這是一種連續(xù)進料、連續(xù)分離的高效分離設(shè)備。
在酒精廢醪處理過程中，分離效果主要取決于分離機的分離因數(shù)、差轉(zhuǎn)速和處理量。
（1）分離因數(shù)表示離心力場的強弱。提高分離因數(shù)，使生產(chǎn)能力和分離效果提高，但也增大了功率消耗及轉(zhuǎn)鼓和螺旋的磨損。應(yīng)在較低的分離因數(shù)下滿足生產(chǎn)能力和分離要求。經(jīng)試驗，對酒精廢醪固液分離而言，離心機的分離因數(shù)為1500左右。
（2）差轉(zhuǎn)速大小，取決于排渣大小。提高差轉(zhuǎn)速，排渣迅速，但出渣含水率高，回收率低；降低差轉(zhuǎn)速，推料螺旋扭矩阻力大，排渣能力降低，轉(zhuǎn)鼓易堵塞。經(jīng)試驗差轉(zhuǎn)速選擇25～30r/min。
（3）分離機的處理量大小，對分離效果影響較大。處理量大，使分離渣（固相）回收率低，含水率大；處理量小，提高固相回收率，但降低離心機的使用價值。處理量大小由進料泵和進料閥控制。經(jīng)過改制該機由原來的處理量6～8m3/h，提高到8～10m3/h。
分離機對物料分離效果的好壞，是各種參數(shù)相互制約的結(jié)果，只有選擇適當(dāng)?shù)膮?shù)，才能獲得較佳分離效果。
2 改制方案的確定
根據(jù)酒糟原料粘度、粒度、比重等特性，確定從以下兩方面對LW型離心機進行改進。
（1）在螺旋推料葉片上增設(shè)若干縱向葉片。為了提高機器的分離性能和固相的回收率，應(yīng)使分離液在不影響處理能力的基礎(chǔ)上，在分離機內(nèi)盡量多停留些時間。故此，在螺旋推料葉片上面，增加了幾十片縱向葉片，將機內(nèi)液池中的液體，分隔成幾十個相對獨立的小區(qū)間，增加液體在分離機中的行程路線，使得被澄清的液體有秩序地沿著縱向葉片向轉(zhuǎn)鼓大端的溢流口溢出，不會因為螺旋在分離時的攪動而使得已澄清的液體重新被攪亂，這樣，減小了清液的渾濁度，提高整機處理能力，清液更澄清，固相回收率提高。
（2）對螺旋推料葉片工作面噴涂硬質(zhì)合金。由于分離機的螺旋推料器是以3000r/min左右的速度旋轉(zhuǎn)，螺旋葉片與轉(zhuǎn)鼓間隙小于0.5mm，在酒精廢醪中，往往存在一定量的砂子和較硬的雜物，這些雜物和砂子進入高速旋轉(zhuǎn)的離心機后，勢必會像磨砂機磨削金屬一樣，將螺旋推料葉片的工作表面磨掉，當(dāng)螺旋葉片與轉(zhuǎn)鼓間隙大于0.5mm時，將嚴(yán)重影響離心機的正常使用，不能完成分離工作。為了改變這種狀況，除盡可能在物料進入離心機前清除掉雜物以外，在螺旋推料葉片的工作表面噴涂鎳基碳化鎢硬質(zhì)材料，以提高螺旋推料葉片的抗耐磨性，延長了機器的使用壽命。
3 樣機特點及改制效果
3.1 樣機基本參數(shù)
LW400臥式沉降離心機與物料接觸的部分均采用1Cr18Ni9Ti不銹鋼材料制成。其主要技術(shù)參數(shù)如下：轉(zhuǎn)鼓直徑400mm；轉(zhuǎn)鼓長度1200mm；轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速2000～3200r/min；螺旋差轉(zhuǎn)速30r/min；整機處理量8r/min；螺旋差轉(zhuǎn)速30r/min；整機處理量8～10m3/h；分離形式：逆行；裝機容量18.5kW；外形尺寸（長×寬×高）：2423×1650×742mm；主機總重量2500kg。
3.2 改制后固液分離效果
分離機改制前后進行對比試驗，從結(jié)果可以看出，改制后的LW400型離心機其分離效果較改制前有一定的提高。渣回收率提高8.1%～8.6%，COD去除率提高9.3%以上，這樣既有利于減輕后續(xù)污水處理的負(fù)擔(dān)，又有利于增加生產(chǎn)蛋白飼料的產(chǎn)量。
長期以來，處理厭氧消化污泥基本采用絮凝劑加帶式壓濾機，設(shè)備投資和運行成本比較高。上海星火農(nóng)場大型沼氣工程 應(yīng)用了改進后的LW400臥式螺旋沉降離心機，獲得了滿意的效果。經(jīng)過對工程出水的多次測試，其COD含量均在100mg/L以下，達到了市環(huán)保部門的排放標(biāo)準(zhǔn)。
TS（固形物）的去除率與處理量有關(guān)，處理量小，去除率高；處理量大，去除率低。分離后的厭氧污泥是高效有機肥料，使用了固液分離機，可以減少工程中干化場的面積。
4 結(jié)論
（1）以酒精廢液為代表的高濃度工業(yè)有機廢水濃度高、粘度大、含沙量大、固形顆粒軟，因此疏水性較差。用帶式壓濾、真空過濾、螺旋擠壓等多種固液分離方式，均不能收到滿意的效果，有的甚至根本分離不出。對通用型臥式沉降離心機進行改制，利用其高速離心沉降和無孔轉(zhuǎn)鼓的特點，有效地解決了這個問題，固液分離機選型較為合理。
（2）在LW400臥式螺旋沉降離心機中的螺旋推料葉片上增設(shè)若干縱向葉片，大幅度提高了SS去除率，使分離后液相中的SS含量在9000～10000mg/L范圍內(nèi)。又由于在內(nèi)螺旋表面噴涂硬質(zhì)合金，提高了工作面的耐磨性。
（3）從改制后的運行效果看，該機不僅適用于酒精廢液、溶劑廢液、檸檬酸等高濃度工業(yè)有機廢水的固液分離，同時亦適用于豬糞水、雞糞水的固液分離，但后者應(yīng)用時，應(yīng)事先去除糞水內(nèi)雜物。
