臥螺離心機在汙泥脫水中的應用
1.構成及工作原理
1.1機組構成
臥螺離心汙泥脫水機組主要由臥螺離心機、全自動絮凝劑製備投加裝置、汙泥粉碎切割機、進泥泵、加藥泵、單螺杆汙泥輸送泵、流量計和全自動控製係統等構成。
1.2工藝流程
1.3工作原理
臥螺離心機是臥式螺旋卸料離心機的簡稱，主要由高速旋轉的轉鼓，與轉鼓轉向相同轉速略低的螺旋和差速器等部件組成。
當汙泥進入離心機轉鼓腔後，高速旋轉的轉鼓產生強大的離心力，汙泥顆粒由於密度大，離心力也大，因此汙泥被甩貼在轉鼓內壁上，形成固環層;而水的密度較小，離心力也小，隻能在固環層內側形成液環層。由於螺旋和轉鼓的轉速不同，二者存在相對運動(即差轉速)，把沉積在轉鼓內壁的汙泥推向轉鼓小端出口處排出，分離出的水從轉鼓的另一端排出。差速器的作用是使轉鼓和螺旋之間形成一定的轉差速。汙泥中投加絮凝劑，以產生絮凝作用，使分散的汙泥顆粒聚集產生較大的絮凝體，加速泥水分離。
2.臥螺離心機運行參數的調整及處理效果
2.1轉鼓轉速的選擇
轉鼓的轉速可在1000 rpm～2800 rpm之間進行調節，增加離心機的轉速，作用在汙泥上的離心力也相應增加，可以使汙泥進一步脫水。但如果作用力太大，可能導致汙泥絮體分解破碎，反而影響脫水效果;並且，隨著轉速的增加，設備的機械磨損也大大增加。綜合上述因素考慮，在實際應用中，轉鼓轉速設定在2200rpm～2400rpm之間。
2.2幹固體負荷的確定
幹固體負荷是指每小時處理的不揮發固體重量，以KgDS(幹汙泥)/h表示。調整離心機的幹固體負荷，對汙泥脫水效果有很大影響，當進泥流量(即“水力負荷”)達到一定程度，所帶入的懸浮物含量超過了離心機所能承受的最大幹固體負荷時，會造成泥餅含水率增加，上清液帶泥增多，此時應該減少進泥流量，使離心機脫出的上清液清澈。在實際運行中，必須通過調整水力負荷，來保證進入離心機幹固體負荷不超過離心機的最大承受能力，否則，多餘的幹固體將從上清液中排出，上清液的懸浮物會急劇增多，但脫水泥餅的產量並沒有增加。當離心機磚鼓轉速增加時，幹固體負荷也會相應增加。
2.3絮凝劑投加位置的確定
離心機的絮凝劑有兩個投加位置可供選擇，一個是在汙泥螺杆泵的入口處，另一個位於離心機轉鼓的入口處。一般在離心機轉鼓的入口處加入，反應時間為7～10秒。
2.4液環層厚度的確定(設定液位擋板高度)
臥螺離心機在進行汙泥脫水時，在離心力的作用下在轉股內會形成固環層、液環層和岸區(岸區：指汙泥離開液環層至排出口的距離)，為轉鼓錐體的一部分。
當進泥量一定時，如果液環層厚度較大，汙泥在離心機內的停留時間長，汙泥在液環層內進行分離的時間越長，會有更多的汙泥被分離出來，並能夠降低某些小顆粒受擾動而隨分離液流失的可能性，但液環層厚度過大，會造成水隨脫水後的汙泥從汙泥出口溢出;如果離心機內的液環層厚度較小，汙泥在離心機內的停留時間短，工作壓力不容易提高，但脫水後的汙泥含水率也較低。
綜合以上兩方麵的作用，液環層增厚一般會提高脫水的固體回收率(上清液清)，但液環層增厚，相應會使岸區縮短，如上圖所示，使脫離液環層的汙泥沒有充足的時間被甩幹，因此泥餅含固率將下降。在控製液環層厚度時間應在高固體回收率與泥餅含固率之間權衡。除汙泥脫水後進行焚燒處置外，一般情況下無需追求過高的泥餅含固率，而固體回收率則越高越好，因此液環層厚度應盡可能調大一些。
通過改變液位擋板的位置來調整離心機的液環層厚度。離心機的液位擋板調整十分重要，直接影響脫水效果和離心機的震動程度。調整液位擋板的高度時，應注意必須確保所有的液位擋板都在相同的高度上，否則將會導致離心機產生很大的不平衡，產生劇烈振動，並應保證液位擋板高度的公差為±0.25 mm。
2.5差速
“差速”是轉鼓轉速與螺旋轉速之差，即兩者之間的相對轉速，增加或減小“差速”，汙泥在轉鼓內的停留時間也就發生改變，對處理效果有著十分重要的影響。
“差速”應按下列原則進行選擇：當進泥量一定時，如果差速比較低，汙泥在離心機中停留時間較長，脫水後的汙泥會更幹，上清液渾濁，處理能力也比較低;如果差速比較高，汙泥在離心機中停留時間較短，脫水後的汙泥會更濕，但處理能力也比較高;同時，經離心機甩幹的汙泥及時被螺旋推出，不會因停留時間過長再返回到上清液中，固體回收率也大幅度增加，上清液清。但差速過大，轉鼓與螺旋之間的相對運動越大，會增加對液環層的擾動程度，固環層內被分離出來的汙泥會被重新泛至液環層，並有可能隨分離液流失(上清液渾濁)。
如果上清液含固量較多，表明在此差速離心機的幹固體負荷較大，因此要相應增大差速，差速增大後，減少汙泥在離心集中的停留時間，將已經脫水的幹汙泥快速的從離心機中推出來，使其沒有機會回到液相中，這樣會增加幹汙泥產量，也會使上清液的含固量降低。一些型號的設備具有自動加快排渣的功能，既當設定扭矩達到某一限定值後，設備會自動降低進泥量和進藥量，增加差速度，將堆積的泥環層快速推出，待扭矩降低到某一數值後，流量和差數度再自動恢複正常。因此，應根據物料性質、處理量大小、處理要求及離心機結構參數來確定差速度大小。就是說，在現場要根據情況尋找到最佳的處理量、處理效果需求的差速值範圍，以實現滿足泥餅幹度的情況下盡可能高的處理能力。差速調整幅度，一般按照每次增加或減少1來變化，幅度不宜過大。
簡單地說就是：處理能力和處理效果存在矛盾，要提高處理能力，就要增加差速比，但可能會降低泥餅幹度;要提高泥餅幹度，就要降低差數度，從而降低了處理能力，所以，現場的調試工作就是要尋找到符合各自現場實際汙泥性質條件時最佳的設備運行工況參數，以實現最高設備運行效率和最佳處理效果雙重目的。這沒有簡單的數據可以計算，隻有依靠長期的實際調試積累經驗，並及時依照變化進行調整。
2.6長徑比
在轉鼓速度一定的情況下，長徑比越大，處理能力越大，固體物料在離心機轉鼓內部相對沉降時間越長，分理處的固體物質中含水率越低，分離效果越好;反之，分離效果越差。
2.7離心機運行工況的綜合調整
離心機的調整原則是：在固定一個參數(進泥流量或者絮凝劑投加量)的情況下，調整差速和另外一個工作參數(絮凝劑投加量或者進泥流量)。具體操作時，初始階段，按每公斤幹汙泥投加6克PAM的投藥量，在保持絮凝劑投加量固定不變的前提下，通過調整汙泥螺杆泵的轉速，按最大流量進泥，從低到高逐漸提高差速，直至上清也完全清澈，如果差速已經提高到7 r/min以上，上清液的懸浮物含量仍然較多，說明進泥量已超過離心機的最大幹固體負荷，此時按100%、90%、80%、70%、60%、50%、40%的梯度逐漸降低進泥流量，直到出現良好的上清夜;經過上述調整，待離心機運行穩定後，逐漸降低絮凝劑的投加量，直至在最少的PAM的投藥量情況下，都能獲得良好的泥餅含固率和上清液含固率為止。
3.機組運行中遇到的問題
(1) 排泥和排水不暢,造成分離出的泥和水在轉鼓和罩殼之間相互串通。由於轉鼓高速旋轉,臥螺離心機分離出的泥和水也以比較高的流速從排泥口和排水口向外“噴射”。因轉鼓與罩殼之間存在間隙,排泥口和排水口之間是相通的,如果排泥和排水不暢,會造成離心機分離出的泥和水相互“串通”,使泥變稀或水中帶泥,嚴重影響分離效果。特別是排泥不暢,轉鼓和罩殼之間堵滿泥,會使主電機過載,而致離心機組不能正常運行。因此,離心機的排泥設備和排水係統,必須有足夠的能力,才能保證離心機正常運行。
(2) 當汙泥中含有比水密度小的有機顆粒時,其高速旋轉產生的離心力也小,這些有機顆粒無法沉積到轉鼓壁上,隻能懸浮在水中,隨水排出機外。臥螺離心汙泥脫水機無法將密度較小的有機汙泥顆粒分離出。
(3) 汙泥不宜提前絮凝。在離心機的進料口處汙泥和絮凝劑同時進入轉鼓腔,瞬間絮凝並通過離心力的作用使泥水快速分離。如果汙泥中提前加入絮凝劑,在進入轉鼓腔之前絮凝,形成大的絮團,絮團進入離心機後,將被打碎,使泥水不易分離,分離效果變差。
4.其他
4.1是否設有濃縮池對汙泥含水率及用藥量
濃縮一體的情況下，用藥量略少，因為在濃縮池濃縮過程中，需要加藥，整體來說，濃縮一體設計要比設置二沉池——濃縮池的情況下加藥量要偏低。
4.2汙泥含水率
對於不同的汙泥，經離心脫水後，含水率一般不同。一般說來，初沉池汙泥由於含泥沙等無機物較多，經離心脫水後，含水率一般為70%;二沉池汙泥含有機物成分較多，脫水後含水率一般為80%。
對於含有機物成分較多的汙泥比如二沉池汙泥，經離心機加藥脫水後，含水率很難降到80%以下。
現在正在研究的剛化脫水一體機其原理是將離心脫水後的汙泥通過加熱進一步降低其含水率，含水率可降低到60%。
二沉池汙泥含水分布：
(1)間隙水，占70%，可通過重力濃縮分離。
(2)毛細水，占20%，施加離心力，負壓力，以破壞毛細表麵的張力，凝聚力。
(3)表麵吸附水，占7%，混凝，通過膠體顆粒相互絮凝，排除附著表麵的水。
(4)內部水，占3%，存在於汙泥顆粒內部或微生物細胞內的水，采用生物法破壞細胞膜除去細胞內的水，或采用高溫加熱法。