污水廠的污泥處理-臥式螺旋離心脫水機

　　污水廠的污泥處理-臥式螺旋離心脫水機

　　今天我們來聊聊在城市污水廠中越來越多的采用的脫水機，臥式螺旋離心脫水機。臥螺機在使用中比前面兩周介紹的脫水機，工作環境更好，操作更多的程序自動化，因此越來越多的污水廠愿意采用臥螺機，那么臥螺機究竟是怎么工作的呢？

　　今天我們就從臥螺機的內部講起，看看臥螺機在污泥脫水中的使用。

　　在了解臥螺機之前，我們先來了解一個常見的力，那就是離心力。在我們坐在一輛高速行駛的汽車里的時候，在轉彎的時候，我們會感到有一種力把我們向車廂外甩出去，這種力就是離心力，是物體在非直線運動中存在的一種現象。

　　在微分幾何中的斯托克斯定理計算了在旋轉的力場中這種力的大小，在臥螺機的設計中，利用斯托克斯定理計算出污泥懸浮固體顆粒在液體中的沉降速度，從而設計出臥式螺旋離心機進行污泥脫水，所以說臥螺機的基本原理就是采用離心力來實現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的基本關系。

　　這個公式也說明離心機分離效果是和與顆粒尺寸, 粘度及進料量有關的，可以從下面的幾個曲線看到在離心旋轉分離中，各項參數對分離效果的影響。

　　這些參數也就反映了我們在運行管理中，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結合成更大的顆粒，上清液中藥劑的含量很低，上清液的粘度不受藥劑的影響，這樣離心機的作用也就發揮的越好，也是脫水后污泥的含水率更低的調整方式，所以藥劑的選擇在離心機的使用中使很重要的一項工作。

　　臥螺離心機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。主要由高轉速的轉鼓、與轉鼓轉向相同且轉速比轉鼓略低的帶空心轉軸的螺旋輸送器和差速器等部件組成。

　　當要分離的污泥由空心轉軸送入轉筒后,在高速旋轉產生的離心力作用下，立即被甩入轉鼓腔內。高速旋轉的轉鼓產生強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鼓內壁上，形成固體層(因為環狀，稱為固環層)；水分由于密度較小，離心力小，因此只能在固環層內側形成液體層，稱為液環層。

　　由于螺旋和轉鼓的轉速不同，二者存在有相對運動（即轉速差），利用螺旋和轉鼓的相對運動把固環層的污泥緩慢地推動到轉鼓的錐端，并經過干燥區后，由轉鼓圓周分布的出口連續排出；液環層的液體則靠重力由堰口連續“溢流”排至轉鼓外，形成分離液。通過這樣完成了污泥的離心脫水過程。

　　在污水廠的實際脫泥的運行過程中，每天的污泥的泥質和泥量都會在一定得范圍內發生變化，為保證離心機最佳的脫水效果，污泥車間的運行人員，要根據進入污泥的性質（生化污泥為主還是初沉的無機污泥為主），加藥后的分離后液體清澈度與泥餅含水率的要求，以及臥螺機設計處理能力等因素，合理地選擇離心機有關參數，如：處理量Q，溢流板直徑D，差轉速等，以獲得較滿意的分離效果。

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

　　當進泥量一定時，液環層越厚，污泥在液環層內進行分離的時間越長，會有更多的污泥被分離出來；另一方面，液環層變厚，會降低某些受擾動的小顆粒隨分離液流失的可能性。綜合以上兩方面的作用，液環層增厚一般會提高脫水的固體回收率。

　　但液環層增厚，相應會使干燥區縮短，使脫離液環層的污泥沒有充足的時間被“摔干”，因此泥餅含水率就會升高。在實際運行中，運行人員控制液環層厚度時應在高固體回收率與泥餅水率之間權衡。

　　現在的污水廠采用臥螺機只是完成污泥脫水過程，達到80%的含水率就行，所以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。通過調整溢流板，控制液環層的厚度，來達到運行的預期目標。

　　離心脫水一般采用高效的人工合成高分子絮凝劑，而不采用無機鹽類混凝劑。

　　其原因是添加無機類混凝劑的橋接作用會使得污泥體積膨脹，而離心機為封閉式強制脫水，對進泥量有較嚴格的要求，因此如果采用無機鹽類混凝劑會使離心機的脫水能力大大降低。

　　特別是現階段除磷藥劑的大量使用，化學污泥中殘留的混凝劑可能會影響臥螺機的運行效果。

　　在允許的范圍內，當進泥的泥質及絮凝劑的化學調質效果一定時，進泥量越大，固體回收率和泥餅含固量越低；反之，進泥量降低，則固體回收率和泥餅含固量將提高。

　　另外，每臺臥螺機都有一個極限最大入流固體量。如果當由于進泥含固量升高等原因導致入流固體量超過極限值，將由于扭矩過大，使離心機超載而停車。

　　在實際運行中，運行人員選擇適當的污泥流量的方法:首先將污泥流量調到較小值，然后啟動臥螺機并工作一段時間，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，則相應改變進泥流量，直到泥餅出料量及出料速度合適。

　　此時的進泥流量通常為適當的值。有時候該值可能很小。

　　例如一臺10m3/h處理量的臥螺機，由于進料懸浮液的含固量很高，實際合適的進料流量可能只有2m3/h左右。

　　今天我們通過臥螺機的原理和運行調整，介紹了臥螺機的運行。臥螺機由于在運行中，污泥全部封閉在臥螺機內部，污泥物料流動全部自動化，控制更容易實現自動化精準控制，因此在越來越多的污水廠開始把臥螺機作為常規的脫水機使用。

　　但是臥螺機也有其缺陷，由于高速旋轉，需要消耗大量的電力；北方地區無機顆粒很多的初沉污泥在高速離心旋轉中，對離心機內部的腔體的磨損非常大，縮短了離心機的使用壽命；離心機的控制相對帶式壓濾機的管理又復雜一些，對運行員工的技能水平，知識水平都有較高的要求，在一些技術薄弱的污水廠內，脫水效果也受到很大的制約。因此在脫水機的選擇上，需要根據各地污水廠的實際運行情況進行合理的選型。