這一周，我們接著來聊聊在城市污水廠中越來越多的采用的脫水機(jī)，臥式螺旋離心脫水機(jī)。臥螺機(jī)在使用中比前面兩周介紹的脫水機(jī)，工作環(huán)境更好，操作更多的程序自動(dòng)化，因此越來越多的污水廠愿意采用臥螺機(jī)，那么臥螺機(jī)究竟是怎么工作的呢?今天我們就從臥螺機(jī)的內(nèi)部講起，看看臥螺機(jī)在污泥脫水中的使用。

在了解臥螺機(jī)之前，我們先來了解一個(gè)常見的力，那就是離心力。在我們坐在一輛高速行駛的汽車?yán)锏臅r(shí)候，在轉(zhuǎn)彎的時(shí)候，我們會(huì)感到有一種力把我們向車廂外甩出去，這種力就是離心力，是物體在非直線運(yùn)動(dòng)中存在的一種現(xiàn)象。在微分幾何中的斯托克斯定理計(jì)算了在旋轉(zhuǎn)的力場中這種力的大小，在臥螺機(jī)的設(shè)計(jì)中，利用斯托克斯定理計(jì)算出污泥懸浮固體顆粒在液體中的沉降速度，從而設(shè)計(jì)出臥式螺旋離心機(jī)進(jìn)行污泥脫水，所以說臥螺機(jī)的基本原理就是采用離心力來實(shí)現(xiàn)加入絮凝劑后的污泥固液分離的。

斯托克斯定律：如果在離心力場中，則顆粒的沉降速度為：

V=[D2 (P1-P2)]×rω2 /18η

V：顆粒在液相中的沉降速度，m/s;

D：顆粒直徑，m;

P1：顆粒密度，kg/m3 ;

P2：液體密度，kg/m3 ;

η：液體粘度，Pa.S;

rω2:重力加速度，m/s2;

從公式中可以看出來，顆粒的沉降速度與顆粒的直徑成平方關(guān)系，與顆粒和液體的密度差成正比，與液體粘度成反比。在分離過程中，顆粒的沉降速度越快，分離效果就越顯著，斯托克斯定律表明了分離效果與物性參數(shù)的基本關(guān)系。這個(gè)公式也說明離心機(jī)分離效果是和與顆粒尺寸, 粘度及進(jìn)料量有關(guān)的，可以從下面的幾個(gè)曲線看到在離心旋轉(zhuǎn)分離中，各項(xiàng)參數(shù)對分離效果的影響。這些參數(shù)也就反映了我們在運(yùn)行管理中，通過合理的投加PAM，泥水分離的效果明顯，藥劑完全和污泥顆粒反應(yīng)結(jié)合成更大的顆粒，上清液中藥劑的含量很低，上清液的粘度不受藥劑的影響，這樣離心機(jī)的作用也就發(fā)揮的越好，也是脫水后污泥的含水率更低的調(diào)整方式，所以藥劑的選擇在離心機(jī)的使用中使很重要的一項(xiàng)工作。

臥螺離心機(jī)就是利用斯托克斯定理的離心力作用下的一種螺旋卸料沉降離心機(jī)。主要由高轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)鼓、與轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)向相同且轉(zhuǎn)速比轉(zhuǎn)鼓略低的帶空心轉(zhuǎn)軸的螺旋輸送器和差速器等部件組成。當(dāng)要分離的污泥由空心轉(zhuǎn)軸送入轉(zhuǎn)筒后,在高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力作用下，立即被甩入轉(zhuǎn)鼓腔內(nèi)。高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)鼓產(chǎn)生強(qiáng)大的離心力把比污泥的上清液(主要是水)密度大的污泥中的固體顆粒甩貼在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁上，形成固體層(因?yàn)榄h(huán)狀，稱為固環(huán)層);水分由于密度較小，離心力小，因此只能在固環(huán)層內(nèi)側(cè)形成液體層，稱為液環(huán)層。由于螺旋和轉(zhuǎn)鼓的轉(zhuǎn)速不同，二者存在有相對運(yùn)動(dòng)(即轉(zhuǎn)速差)，利用螺旋和轉(zhuǎn)鼓的相對運(yùn)動(dòng)把固環(huán)層的污泥緩慢地推動(dòng)到轉(zhuǎn)鼓的錐端，并經(jīng)過干燥區(qū)后，由轉(zhuǎn)鼓圓周分布的出口連續(xù)排出;液環(huán)層的液體則靠重力由堰口連續(xù)“溢流”排至轉(zhuǎn)鼓外，形成分離液。通過這樣完成了污泥的離心脫水過程。

在污水廠的實(shí)際脫泥的運(yùn)行過程中，每天的污泥的泥質(zhì)和泥量都會(huì)在一定得范圍內(nèi)發(fā)生變化，為保證離心機(jī)最佳的脫水效果，污泥車間的運(yùn)行人員，要根據(jù)進(jìn)入污泥的性質(zhì)(生化污泥為主還是初沉的無機(jī)污泥為主)，加藥后的分離后液體清澈度與泥餅含水率的要求，以及臥螺機(jī)設(shè)計(jì)處理能力等因素，合理地選擇離心機(jī)有關(guān)參數(shù)，如：處理量Q，溢流板直徑D，差轉(zhuǎn)速等，以獲得較滿意的分離效果。

從斯托克斯公式中我們知道，轉(zhuǎn)鼓的轉(zhuǎn)速是和分離效果是有關(guān)系的。隨著轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速的上升，分離效果提高，螺旋與轉(zhuǎn)鼓之間的差轉(zhuǎn)速隨之增大，處理能力加大，但離心機(jī)的振動(dòng)、噪聲也隨之增加，使用壽命會(huì)有所下降，因此一般在能滿足分離要求的前提下，選用合適的轉(zhuǎn)速是十分重要的。

當(dāng)進(jìn)泥量一定時(shí)，液環(huán)層越厚，污泥在液環(huán)層內(nèi)進(jìn)行分離的時(shí)間越長，會(huì)有更多的污泥被分離出來;另一方面，液環(huán)層變厚，會(huì)降低某些受擾動(dòng)的小顆粒隨分離液流失的可能性。綜合以上兩方面的作用，液環(huán)層增厚一般會(huì)提高脫水的固體回收率。但液環(huán)層增厚，相應(yīng)會(huì)使干燥區(qū)縮短，使脫離液環(huán)層的污泥沒有充足的時(shí)間被“摔干”，因此泥餅含水率就會(huì)升高。在實(shí)際運(yùn)行中，運(yùn)行人員控制液環(huán)層厚度時(shí)應(yīng)在高固體回收率與泥餅水率之間權(quán)衡?，F(xiàn)在的污水廠采用臥螺機(jī)只是完成污泥脫水過程，達(dá)到80%的含水率就行，所以固體回收率則越高越好，因此液環(huán)層厚度應(yīng)盡可能調(diào)大一些。通過調(diào)整溢流板，控制液環(huán)層的厚度，來達(dá)到運(yùn)行的預(yù)期目標(biāo)。

離心脫水一般采用高效的人工合成高分子絮凝劑，而不采用無機(jī)鹽類混凝劑。其原因是添加無機(jī)類混凝劑的橋接作用會(huì)使得污泥體積膨脹，而離心機(jī)為封閉式強(qiáng)制脫水，對進(jìn)泥量有較嚴(yán)格的要求，因此如果采用無機(jī)鹽類混凝劑會(huì)使離心機(jī)的脫水能力大大降低。特別是現(xiàn)階段除磷藥劑的大量使用，化學(xué)污泥中殘留的混凝劑可能會(huì)影響臥螺機(jī)的運(yùn)行效果。

在允許的范圍內(nèi)，當(dāng)進(jìn)泥的泥質(zhì)及絮凝劑的化學(xué)調(diào)質(zhì)效果一定時(shí)，進(jìn)泥量越大，固體回收率和泥餅含固量越低;反之，進(jìn)泥量降低，則固體回收率和泥餅含固量將提高。另外，每臺(tái)臥螺機(jī)都有一個(gè)極限最大入流固體量。如果當(dāng)由于進(jìn)泥含固量升高等原因?qū)е氯肓鞴腆w量超過極限值，將由于扭矩過大，使離心機(jī)超載而停車。

在實(shí)際運(yùn)行中，運(yùn)行人員選擇適當(dāng)?shù)奈勰嗔髁康姆椒?首先將污泥流量調(diào)到較小值，然后啟動(dòng)臥螺機(jī)并工作一段時(shí)間，至泥餅出料的速度一定。觀察泥餅量及出料速度是否合適，如果不合適，則相應(yīng)改變進(jìn)泥流量，直到泥餅出料量及出料速度合適。此時(shí)的進(jìn)泥流量通常為適當(dāng)?shù)闹怠Ｓ袝r(shí)候該值可能很小。例如一臺(tái)10m3/h處理量的臥螺機(jī)，由于進(jìn)料懸浮液的含固量很高，實(shí)際合適的進(jìn)料流量可能只有2m3/h左右。

今天我們通過臥螺機(jī)的原理和運(yùn)行調(diào)整，介紹了臥螺機(jī)的運(yùn)行。臥螺機(jī)由于在運(yùn)行中，污泥全部封閉在臥螺機(jī)內(nèi)部，污泥物料流動(dòng)全部自動(dòng)化，控制更容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化精準(zhǔn)控制，因此在越來越多的污水廠開始把臥螺機(jī)作為常規(guī)的脫水機(jī)使用。但是臥螺機(jī)也有其缺陷，由于高速旋轉(zhuǎn)，需要消耗大量的電力;北方地區(qū)無機(jī)顆粒很多的初沉污泥在高速離心旋轉(zhuǎn)中，對離心機(jī)內(nèi)部的腔體的磨損非常大，縮短了離心機(jī)的使用壽命;離心機(jī)的控制相對帶式壓濾機(jī)的管理又復(fù)雜一些，對運(yùn)行員工的技能水平，知識(shí)水平都有較高的要求，在一些技術(shù)薄弱的污水廠內(nèi)，脫水效果也受到很大的制約。因此在脫水機(jī)的選擇上，需要根據(jù)各地污水廠的實(shí)際運(yùn)行情況進(jìn)行合理的選型。

 來源:治污者說  作者:魚

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