1結(jié)構(gòu)及脫水原理
臥螺離心機(jī)主要由轉(zhuǎn)鼓、螺旋、差速系統(tǒng)、液位擋板、驅(qū)動(dòng)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(lái)實(shí)現(xiàn)固液分離的。具體分離過(guò)程為污泥和絮凝劑藥液經(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(gè)圓柱液環(huán)層（液環(huán)區(qū)），在離心力的作用下，比重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(duì)速度差把固相推向轉(zhuǎn)鼓錐端，推出液面之后（岸區(qū)或稱(chēng)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(shí)現(xiàn)固液分離。
2影響臥螺離心機(jī)使用效果的因素
臥螺離心機(jī)的使用效果，其機(jī)械部分帶來(lái)的影響分為可調(diào)節(jié)因素和不可調(diào)節(jié)因素，現(xiàn)分別進(jìn)行說(shuō)明，首先了解了其作用原理，就能夠在使用中對(duì)其進(jìn)行有效的掌控。
2.1不可調(diào)節(jié)的機(jī)械因素
A轉(zhuǎn)鼓直徑和有效長(zhǎng)度
轉(zhuǎn)鼓直徑越大，有效長(zhǎng)度越長(zhǎng)，其有效沉降面積越大，處理能力也越大，物料在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)的停留時(shí)間也越長(zhǎng)，在相同的轉(zhuǎn)速下，其分離因數(shù)就越大，分離效果越好。但受到材料的限制，離心機(jī)的轉(zhuǎn)鼓直徑不可能無(wú)限制地增加，因?yàn)殡S著直徑的增加可允許的最大速度會(huì)隨材料堅(jiān)固性的降低而降低，從而離心力也相應(yīng)降低。通常轉(zhuǎn)鼓直徑在200～1000mm之間，長(zhǎng)徑比在3～4之間。現(xiàn)在的臥螺離心機(jī)的發(fā)展有傾向于高轉(zhuǎn)速的大長(zhǎng)徑比的趨勢(shì)，這種設(shè)備更加能夠適應(yīng)低濃度污泥的處理，泥餅干度更好。
另外，在相同處理量的情況下，大轉(zhuǎn)鼓直徑的離心機(jī)可以以較低的差速度運(yùn)行，原因是大轉(zhuǎn)鼓直徑的螺旋輸渣能力較大，要達(dá)到相同的輸渣能力，小轉(zhuǎn)鼓直徑的離心機(jī)必須靠提高差速度來(lái)實(shí)現(xiàn)。
B轉(zhuǎn)鼓半錐角
沉降在離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓內(nèi)側(cè)的沉渣沿轉(zhuǎn)鼓錐端被推向出料口時(shí)，由于離心力的作用而受到向下滑移的回流力作用。轉(zhuǎn)鼓半錐角是離心機(jī)設(shè)計(jì)中較為重要的參數(shù)。從澄清效果來(lái)講，要求錐角盡可能大一些；而從輸渣和脫水效果來(lái)講，要求錐角盡可能小些。由于輸渣是離心機(jī)正常工作的必要條件，因此最佳設(shè)計(jì)必須首先滿(mǎn)足輸渣條件。對(duì)于難分離的物料如活性污泥半錐角一般在6度以?xún)?nèi)，以便降低沉渣的回流速度。對(duì)普通一般物料半錐角在10度以?xún)?nèi)就能保證沉渣的順利輸送。
C螺距
螺距即相鄰兩螺旋葉片的間距，是一項(xiàng)很重要的結(jié)構(gòu)參數(shù)，直接影響輸渣的成敗。在螺旋直徑一定時(shí)，螺距越大，螺旋升角越大，物料在螺旋葉片間堵塞的機(jī)會(huì)就越大。同時(shí)大螺距會(huì)減小螺旋葉片的圈數(shù)，致使轉(zhuǎn)鼓錐端物料分布不均勻而引起機(jī)器振動(dòng)加大。因此對(duì)于難分離物料如活性污泥，輸渣較困難，螺距應(yīng)小些，一般是轉(zhuǎn)鼓直徑的1／5～1／6，以利于輸送。對(duì)于易分離物料，螺距應(yīng)大些，一般為轉(zhuǎn)鼓直徑的1／2～1／5，以提高沉渣的輸送能力。
D螺旋類(lèi)型
螺旋是臥螺離心機(jī)的主要構(gòu)件，它的作用是輸送沉降在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)側(cè)的沉渣和順利排掉沉渣，它不僅是卸料裝置，也決定了生產(chǎn)能力、使用壽命和分離效果。
螺旋的類(lèi)型根據(jù)液體和固體在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)相對(duì)移動(dòng)方式的不同分為逆流式和順流式。逆流式離心機(jī)的加料腔在螺旋中部，也就是位于干燥區(qū)和沉降區(qū)之間的邊界附近，以保證液相有足夠的沉降距離，但固相僅能停留其通過(guò)圓錐部位所需的時(shí)間，因此要求有較高的離心力；物料由這里進(jìn)入轉(zhuǎn)鼓內(nèi)會(huì)引起此區(qū)已沉降的固體顆粒因擾動(dòng)再度浮起，還會(huì)產(chǎn)生湍流和附加渦流，使分離效果降低。
順流式離心機(jī)由于進(jìn)料口在轉(zhuǎn)鼓端部，避免了逆流式的湍流，保證沉渣不受干擾，離心機(jī)全長(zhǎng)都起到了沉降作用，擴(kuò)大了沉降面積，懸浮液在機(jī)內(nèi)停留時(shí)間增長(zhǎng)，從而使分離效果得到提高。由于延長(zhǎng)和沒(méi)有干擾的沉降可有效地減少絮凝劑的使用量，使機(jī)內(nèi)流體的流動(dòng)狀態(tài)得到很大改善，并且可通過(guò)加大轉(zhuǎn)鼓直徑來(lái)提高離心力，因此可顯著降低轉(zhuǎn)速，節(jié)省電力消耗，同時(shí)減少噪聲，延長(zhǎng)機(jī)器的壽命。
順流式螺旋結(jié)構(gòu)的離心機(jī)特別適用于固液密度差小，固相沉降性能差，固相含量低的難分離物料。但順流式離心機(jī)的濾液是靠撇液管排出，濾液通過(guò)撇液管時(shí)未分離出的固相顆粒會(huì)再分離沉積在撇液管內(nèi)，日久會(huì)堵塞撇液管通道，需定期沖洗。
近年來(lái)，隨著對(duì)污泥脫水要求的日益提高，出現(xiàn)了高效型螺旋結(jié)構(gòu)。如瑞典AlfaLaval公司的BD擋板技術(shù)，即在離心機(jī)錐段的螺旋出料端設(shè)置一個(gè)特殊擋板，可使離心機(jī)處于超深液池狀態(tài)，以增加對(duì)泥餅的壓渣力，并且只輸送下部沉渣，而將上部含水率高的污泥截留在壓榨錐段外側(cè)，實(shí)現(xiàn)壓榨脫水，使出泥更干。瑞典N(xiāo)OXON公司采用斜板沉淀原理的Lamella專(zhuān)利技術(shù)，則將離心機(jī)螺旋推料器葉片設(shè)計(jì)成最佳傾斜狀態(tài)，其葉片傾角、螺距、葉片間距等參數(shù)均經(jīng)過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)，處理能力提高，降低了絮凝劑的消耗量及泥餅含水率。
2.2可調(diào)節(jié)的機(jī)械因素
A轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速
轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)通常通過(guò)變頻電機(jī)或液壓馬達(dá)來(lái)實(shí)現(xiàn)。轉(zhuǎn)速越大，離心力越大，有助于提高泥餅含固率。但轉(zhuǎn)速過(guò)大會(huì)使污泥絮凝體被破壞，反而降低脫水效果。同時(shí)較高轉(zhuǎn)速對(duì)材料的要求高，對(duì)機(jī)器的磨損增大，動(dòng)力消耗、振動(dòng)及噪聲水平也會(huì)相應(yīng)增加。
B差速度（差數(shù)比）
差速度直接影響排渣能力、泥餅干度和濾液質(zhì)量，是臥螺離心機(jī)運(yùn)行中重要的需要根據(jù)運(yùn)行情況進(jìn)行調(diào)節(jié)的參數(shù)之一。提高差速度，有利于提高排渣能力，但沉渣脫水時(shí)間會(huì)縮短，脫水后泥餅含水率大，同時(shí)過(guò)大差速度會(huì)使螺旋對(duì)澄清區(qū)液池的擾動(dòng)加大，濾液質(zhì)量相對(duì)差一些（俗稱(chēng)“返混”）。降低差速度，會(huì)加大沉渣厚度，沉渣脫水時(shí)間增長(zhǎng)，脫水后泥餅含水率降低，同時(shí)螺旋對(duì)澄清區(qū)物料的擾動(dòng)小，濾液質(zhì)量也相對(duì)好些，但會(huì)增大螺旋推料的負(fù)荷，應(yīng)防止排渣量減小造成離心機(jī)內(nèi)沉渣不能及時(shí)排出而引起的堵料現(xiàn)象，防止濾液大量帶泥，這時(shí)就必須減小進(jìn)料量或提高差速度，一些型號(hào)的設(shè)備具有自動(dòng)加快排渣的功能，既當(dāng)設(shè)定扭矩達(dá)到某一限定值后，設(shè)備會(huì)自動(dòng)降低進(jìn)泥量和進(jìn)藥量，增加差速度，將堆積的泥環(huán)層快速推出，待扭矩降低到某一數(shù)值后，流量和差數(shù)度再自動(dòng)恢復(fù)正常。
這是一種有效保護(hù)設(shè)備的措施，但是，在長(zhǎng)期運(yùn)行中，應(yīng)避免頻繁出現(xiàn)這種情況，因?yàn)檫@樣容易使設(shè)備經(jīng)常處于不穩(wěn)定流量和不穩(wěn)定差數(shù)度狀況，過(guò)程中的波動(dòng)會(huì)影響處理效果和使處理能力下降。因此，應(yīng)根據(jù)物料性質(zhì)、處理量大小、處理要求及離心機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)來(lái)確定差速度大小。就是說(shuō)，在現(xiàn)場(chǎng)要根據(jù)情況尋找到最佳的處理量、處理效果需求的差速值范圍，以實(shí)現(xiàn)滿(mǎn)足泥餅干度的情況下盡可能高的處理能力。
簡(jiǎn)單地說(shuō)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(huì)降低泥餅干度；要提高泥餅干度，就要降低差數(shù)度，從而降低了處理能力，所以，現(xiàn)場(chǎng)的調(diào)試工作就是要尋找到符合各自現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際污泥性質(zhì)條件時(shí)最佳的設(shè)備運(yùn)行工況參數(shù)，以實(shí)現(xiàn)最高設(shè)備運(yùn)行效率和最佳處理效果雙重目的。這沒(méi)有簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)可以計(jì)算，只有依靠長(zhǎng)期的實(shí)際調(diào)試積累經(jīng)驗(yàn)，并及時(shí)依照變化進(jìn)行調(diào)整。
同時(shí)，在一定范圍內(nèi)，差數(shù)度的控制和絮凝劑投加量的控制互為補(bǔ)充，在要求達(dá)到一定泥餅干度情況下，當(dāng)差數(shù)度降低時(shí)，可同時(shí)節(jié)省絮凝劑投加量。簡(jiǎn)單講就是增加了設(shè)備處理壓力也就減少了絮凝劑使用壓力。所以說(shuō)，適當(dāng)?shù)夭捎帽M可能低的差數(shù)度可以在一定程度上減少絮凝劑的消耗，俗話講叫做“設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)好就省藥、設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)不好就費(fèi)藥”，設(shè)備的好壞不僅僅取決于設(shè)備本身的設(shè)計(jì)和加工精度問(wèn)題，同時(shí)也涉及對(duì)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)工況參數(shù)的控制。對(duì)于具有差數(shù)度自動(dòng)調(diào)節(jié)功能的離心機(jī)，差數(shù)度的參數(shù)設(shè)定要結(jié)合長(zhǎng)期的使用情況確定，并根據(jù)可能發(fā)生的各種變化隨時(shí)修正。
C液環(huán)層厚度
液環(huán)層厚度是設(shè)備優(yōu)化的一個(gè)重要參數(shù)，直接影響離心機(jī)的有效沉降容積和干燥區(qū)（岸區(qū)）長(zhǎng)度，進(jìn)而影響污泥脫水的處理效果。一般在停機(jī)狀態(tài)下通過(guò)手動(dòng)調(diào)節(jié)液位擋板的高低來(lái)實(shí)現(xiàn)，調(diào)整時(shí)必須確保各個(gè)液位擋板的高低一致，否則會(huì)導(dǎo)致離心機(jī)運(yùn)行時(shí)劇烈振動(dòng)，也有部分國(guó)外廠商的產(chǎn)品可以實(shí)現(xiàn)液環(huán)層厚度的自動(dòng)調(diào)節(jié)。
液環(huán)層厚度增加，會(huì)使沉降面積增大，物料在機(jī)內(nèi)停留時(shí)間也會(huì)相應(yīng)增加，濾液質(zhì)量提高，但同時(shí)機(jī)內(nèi)的干燥區(qū)（岸區(qū)）長(zhǎng)度縮短，導(dǎo)致泥餅干度降低。相反，調(diào)低液環(huán)層厚度可獲得較高的泥餅含固率，但要以犧牲濾液質(zhì)量為代價(jià)。
因此應(yīng)合理地調(diào)節(jié)液位擋板的高低使泥餅干度與濾液質(zhì)量達(dá)到最佳組合。一般情況下，很多設(shè)備供應(yīng)商將液位擋板在設(shè)備出廠時(shí)預(yù)先進(jìn)行了調(diào)節(jié)，但因不同的使用現(xiàn)場(chǎng)條件存在差異，若運(yùn)行狀態(tài)不理想，可請(qǐng)?jiān)O(shè)備廠家工程師配合進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)液位擋板的調(diào)整，使其更加滿(mǎn)足實(shí)際需求。
2.3工藝因素
由于離心機(jī)是利用固液兩相的密度差來(lái)實(shí)現(xiàn)固液分離的，因此污泥顆粒比重越大越易于分離。一般情況下，城市污水處理廠的初沉污泥較易脫水，剩余污泥較難脫水，而混合污泥的脫水性能介于兩者之間，不同污水水質(zhì)產(chǎn)生的污泥和采用不同水處理工藝得到的污泥會(huì)有較大的差異，因此在污泥脫水中會(huì)有不同的表現(xiàn)。
為改善污泥脫水性能，進(jìn)行機(jī)械脫水前一般應(yīng)均勻加入適量的有機(jī)高分子絮凝劑，如聚丙烯酰胺(PAM)，來(lái)降低污泥的比阻，使污泥固相和液相分離后更易于脫水，絮凝劑的種類(lèi)必須和污泥特性相適應(yīng)及與設(shè)備類(lèi)型和運(yùn)行工況相適應(yīng)。很多情況下，在絮凝劑選型燒杯試驗(yàn)中表現(xiàn)較好的藥劑，并沒(méi)有在實(shí)際應(yīng)用中有更好的表現(xiàn)，很重要的原因就是藥劑特性雖然在一定程度上滿(mǎn)足污泥特性，但是與設(shè)備的運(yùn)行工況并不能完全滿(mǎn)足。
根據(jù)實(shí)際運(yùn)行情況表明，在絮凝劑（污泥脫水劑）投加量達(dá)到一定程度后，投加絮凝劑的多少對(duì)離心脫水的泥餅含固率的影響很小，對(duì)濾液的質(zhì)量影響較大。因此進(jìn)行污泥脫水時(shí)，在滿(mǎn)足泥餅干度要求和上清液質(zhì)量要求情況下，繼續(xù)增加絮凝劑的使用量是完全沒(méi)有必要的，也是現(xiàn)場(chǎng)造成絮凝劑浪費(fèi)的主要原因。另外，隨著絮凝劑用量的增加，上清液質(zhì)量更好，但是，很多情況下過(guò)分追求上清液質(zhì)量而多投加絮凝劑是得不償失的，僅僅多增加了數(shù)個(gè)百分點(diǎn)的污泥回收率而消耗了更多的絮凝劑消耗是劃不來(lái)的（就好像花費(fèi)了10元購(gòu)買(mǎi)了5元的商品）。只要將上清液固含量控制在某一指標(biāo)范圍內(nèi)即可。
在一般情況下，設(shè)備能夠適合的污泥濃度有一定的范圍要求，污泥濃度過(guò)低或過(guò)高均會(huì)消耗更多的絮凝劑。在設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)的污泥濃度情況下，絮凝劑的用量和待處理污泥的固含量近似成正比例關(guān)系，所以，在一定污泥流量的情況下，絮凝劑的投加量要根據(jù)污泥的濃度進(jìn)行調(diào)整，很多時(shí)候，由于污泥濃度發(fā)生變化，而絮凝劑投加量沒(méi)有及時(shí)調(diào)整而使現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行表現(xiàn)不佳或產(chǎn)生藥耗增加。
若污泥濃度增加了而絮凝劑投加量并沒(méi)有增加就會(huì)影響了處理效果，會(huì)表現(xiàn)出泥餅干度降低，上清液渾濁；反之，若污泥濃度降低了，絮凝劑投加量沒(méi)有降低就形成了絮凝劑的浪費(fèi)，而處理效果增加并不明顯。
另外，若絮凝劑溶解狀況不好導(dǎo)致實(shí)際用量不足或絮凝劑配置濃度過(guò)低使藥液有效成分供應(yīng)不足，則難以形成相應(yīng)干度的泥餅，影響上清液質(zhì)量；而絮凝劑濃度太大，絮凝劑高分子鏈上的活性基團(tuán)則會(huì)由于相互屏蔽、包裹而使有效成分難以充分發(fā)揮功效，從而造成藥劑的浪費(fèi)；由于絮凝劑投加量過(guò)量較多，絮凝體的再分散作用也會(huì)破壞絮體穩(wěn)定性，絮凝效果同樣不好。
絮凝劑用量太大，不僅造成浪費(fèi)，而且處理效果沒(méi)有顯著提高。市政污泥處理中，有機(jī)高分子絮凝劑藥液的配置濃度一般為1‰～5‰，絮凝劑用量一般3～5kg／TDS，某些工業(yè)污泥絮凝劑用量可能會(huì)達(dá)到或超過(guò)10kg／TDS，這取決于污泥性質(zhì)和污泥脫水機(jī)性能。由于脫水機(jī)設(shè)備性能差異，同樣性質(zhì)的污泥在使用相同型號(hào)絮凝劑的情況下也會(huì)有不同的絮凝劑消耗表現(xiàn)。
影響臥螺離心機(jī)脫水效果的因素很多，并且各個(gè)因素又互相影響，因此處理效果是以上所述各個(gè)因素綜合作用的結(jié)果，離心機(jī)的選型應(yīng)結(jié)合工程項(xiàng)目的實(shí)際情況進(jìn)行，運(yùn)行參數(shù)的調(diào)整應(yīng)從脫水后泥餅最終處置方法所要求最佳泥餅含水率、固體回收率和經(jīng)濟(jì)性等因素綜合考慮。
