螺旋卸料沉降離心機(jī)及污泥脫水性能研究
技術(shù)支持
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)省能源及運行成本費用等優(yōu)點，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，實現(xiàn)固液分離。此次試驗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)計的目的是能夠?qū)ξ勰嗵幚碛懈玫姆蛛x效果。
此次試驗機(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)鼓的長徑比和差轉(zhuǎn)速上。長徑比是指轉(zhuǎn)鼓的長度和轉(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)部相對沉降的時間越長，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)鼓長徑比應(yīng)小于5。
四、試驗結(jié)果
此次試驗于某污水處理廠進(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)作為試驗機(jī)。在固體物料出口處安裝背壓測量裝置，用于對濾餅出口處的壓力進(jìn)行自動化控制運轉(zhuǎn)，通過出口背壓測量裝置壓力的變化，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)自動控制特性、滾筒式濃縮離心機(jī)運行結(jié)果、螺旋卸料沉降離心機(jī)運行結(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)系的試驗結(jié)果。
此次試驗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 自動控制特性試驗運行結(jié)果
此次試驗的目的是為了了解差轉(zhuǎn)速對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。
試驗記錄是在機(jī)器運行平穩(wěn)時進(jìn)行記錄的。在3h中記錄了兩個循環(huán)試驗的數(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。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)的運行速度慢，沉降和脫水的時間較長，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)的運行速度相對加快，沉降和脫水的時間相對較短，因此分離的效果相對較差。
（3）當(dāng)差速器的差轉(zhuǎn)速逐漸下降的情況運行下，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)的運行沉降和脫水時間相對逐漸變長，但差轉(zhuǎn)速的變化比較緩慢，相對處在一個比較平衡的位置，因此分離的效果變化不大。
（4）由此可以看出，差轉(zhuǎn)速對螺旋卸料沉降離心機(jī)的沉降脫水時間、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)試驗運行結(jié)果
此次試驗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)試驗運行后取樣的數(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)試驗運行結(jié)果
此次試驗是和滾筒式濃縮離心機(jī)試驗同時取樣進(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)試驗運行后取樣的數(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個百分點。
（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環(huán)節(jié)，控制好調(diào)配比的百分率對分離效果也是很關(guān)鍵的因素。
