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 　　臥螺離心機(jī)用于污泥濃縮及脫水已有幾十年的歷史，經(jīng)過幾次更新?lián)Q代，目前普遍采用的是臥螺離心機(jī)。這種離心機(jī)有很多英交名字，例如Solid -bowl Centrifuge、Conveyor Centrifuge、Scroll Centrfuge、Decanter Centrifuge等，相應(yīng)的中文名字有轉(zhuǎn)筒式離心機(jī)，固—碗式離心機(jī)、臥螺式離心機(jī)、渦轉(zhuǎn)式離心機(jī)、螺旋輸送式離心機(jī)等。以下介紹中統(tǒng)一簡(jiǎn)稱為離心脫水機(jī)。

　　1.工作原理及構(gòu)造

　　離心脫水機(jī)主要由轉(zhuǎn)鼓和帶空心轉(zhuǎn)軸的螺旋輸送器組成，如圖8所示。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，立即被甩人轉(zhuǎn)鼓腔內(nèi)。污泥顆粒由于比重較大，離心力也大，因此被甩貼在轉(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。固環(huán)層的污泥在螺旋輸送器的緩慢推動(dòng)下，被輸送到轉(zhuǎn)鼓的錐端，經(jīng)轉(zhuǎn)鼓 周圍的出口連續(xù)排出;液環(huán)層的液體則由堰口連續(xù)“溢流”排至轉(zhuǎn)鼓外，形成分離液， 然后匯集起來，靠重力排出脫水機(jī)外。進(jìn)泥方向與污泥固體的輸送方向一致，即進(jìn)泥口和出泥口分別在轉(zhuǎn)鼓的兩端時(shí)，它稱為順流式離心脫水機(jī)，如圖8所示;當(dāng)進(jìn) 泥方向與污泥固體的輸送方向相反，即進(jìn)泥口和排泥口在轉(zhuǎn)鼓的同一端時(shí)，它稱為逆流式離心脫水機(jī)，如圖9所示。

　　轉(zhuǎn)鼓是離心機(jī)的關(guān)鍵部件。轉(zhuǎn)鼓的直徑越大，離心機(jī)處理能力也越大。轉(zhuǎn)鼓的長(zhǎng)度一般為直徑的2.5～3.5倍，越長(zhǎng)，污泥在機(jī)內(nèi)停留的時(shí)間也越長(zhǎng)，分離效果也越好。 目前，zui大的離心機(jī)的轉(zhuǎn)鼓直徑為183cm，長(zhǎng)度為427cm，每小時(shí)處理污泥135m3，每天高達(dá)3300m3。但離心機(jī)太大時(shí)，制造費(fèi)用和處理成本都不經(jīng)濟(jì)。轉(zhuǎn)鼓的轉(zhuǎn)速是一個(gè)重要的機(jī)械因素，也是一個(gè)重要的工藝控制參數(shù)。轉(zhuǎn)速的高低取決于轉(zhuǎn)鼓的直徑，要保證一定的離心分離效果，直徑越小，要求的轉(zhuǎn)速越高;反之，直徑越大，要求的轉(zhuǎn)速也越低。離心分離效果與離心機(jī)的分離因數(shù)有關(guān)。分離因數(shù)是顆粒在離心機(jī)內(nèi)受到的離心力與其本身重力的比值，用下式計(jì)算:

　　α=n2·D/1800　　　　　　　　（5）

　　式中，α為分離因數(shù);n為轉(zhuǎn)鼓的轉(zhuǎn)速（r/min）;D為轉(zhuǎn)鼓的直徑（m）。

　　不同的離心機(jī)，其分離因數(shù)的調(diào)節(jié)范圍不同。α在1500以下的稱為低速離心機(jī)，或低重力離心機(jī)（Loww-G）;α在1500以上的稱為高速離心機(jī)，或高重力離心機(jī)（High-G）。這兩種離心機(jī)在污泥濃縮和脫水中都有采用，但絕大部分處理廠均采用低速離心機(jī)。高速離心機(jī)因?yàn)殡m然可獲得98%以上的高固體固收率，但能耗很高，并需較多的維護(hù)管理。而低速離心機(jī)的固體回收率一般也能在90%以上，但能耗要低很多。

　　空心轉(zhuǎn)軸螺旋輸送器，既投配污泥，又起使污泥產(chǎn)生離心力的作用，同時(shí)還負(fù)責(zé)將固環(huán)層的污泥輸離液環(huán)層，實(shí)現(xiàn)泥水分離。螺旋在轉(zhuǎn)鼓的錐角處，直徑開始變小，將污泥“撈出”液環(huán)層。錐角一般在8～12°之間。螺旋的外邊緣極易被轉(zhuǎn)鼓磨損，磨損嚴(yán)重時(shí)，會(huì)降低脫水效果。一些新型脫水機(jī)螺旋外緣做成裝配塊，磨損以后，可很方便地更換。螺旋的旋轉(zhuǎn)方向與轉(zhuǎn)鼓的相同，但轉(zhuǎn)速略高于轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速，二者速度之差，即為污泥被輸出的速度，決定著污泥在機(jī)內(nèi)停留時(shí)間的長(zhǎng)短，因而是一個(gè)重要的工藝控制參數(shù)。 另外，可用溢流調(diào)節(jié)堰調(diào)整液環(huán)層的厚度，這也是一個(gè)重要的工藝調(diào)節(jié)參數(shù)。通過液環(huán)層厚度的調(diào)整，可以改變?cè)诎秴^(qū)的停留時(shí)間。所謂岸區(qū)，系指污泥離開液環(huán)層至排出口的距離，為轉(zhuǎn)鼓錐體的一部分。

　　順流式離心機(jī)和逆流式離心機(jī)各有優(yōu)缺點(diǎn)。逆流式由于污泥中途改變方向，對(duì)轉(zhuǎn)鼓內(nèi)流態(tài)產(chǎn)生水力擾動(dòng)，因而在同樣條件下，泥餅含固量較順流式略低，分離液的含固量略高，總體脫水效果略低于順流式。但逆流式的磨損程度低于順流式，因?yàn)轫樍魇睫D(zhuǎn)鼓與螺旋之間通過介質(zhì)全程存在磨損，而逆流式只在部分長(zhǎng)度上產(chǎn)磨損。一些產(chǎn)品在逆流離心機(jī)的進(jìn)泥口處做了一些改造，從而能降低了污泥改變方向產(chǎn)生的擾動(dòng)程度。目前，順逆流兩種離心機(jī)都采用較多，但順流式略多于逆流式。國(guó)產(chǎn)污泥脫水用離心機(jī)種類很少，基本上都為順流式。

　　2.工藝控制

　　在實(shí)際運(yùn)行中，污泥的泥質(zhì)和泥量會(huì)發(fā)生變化，為保證脫水效果不變，應(yīng)隨時(shí)調(diào)整離心機(jī)的工作狀態(tài)，主要包括分離因數(shù)的控制、轉(zhuǎn)速差的控制、液環(huán)層厚度的控制、調(diào)質(zhì)效果的控制和進(jìn)泥量的控制。

　?。?）分離因數(shù)的控制

　　離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓的轉(zhuǎn)速一般能在較大范圍內(nèi)無級(jí)調(diào)節(jié)，通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，可以控制離心機(jī)分離因數(shù)，使之適應(yīng)不同泥質(zhì)的要求。一般來說，污泥顆粒越大，密度越大，需要較低的分離因數(shù)，反之則需要較高的分離因數(shù)。初沉污泥一般只需較小的α值，即能獲得較好的脫水效果。消化污泥顆粒雖然變小，但由于其密度增大，所需要的α值與初沉污泥的基本相當(dāng)?；钚晕勰嗟拿芏刃。勰囝w粒的尺寸也小，要獲得較高的脫水效果，則需要較大的α值?；钚晕勰嗟腟VI值越高，所需的α值也越大。泥齡越長(zhǎng)的污泥，所需要的α值越大。處于膨張狀態(tài)的活性污泥，一般需要高速離心機(jī)才能進(jìn)行脫水。混合污泥要求的α值取決于活性污泥所占的比例，活性污泥比例越高，所需α值越大。當(dāng)進(jìn)泥泥質(zhì)不變時(shí)，增大α值，可提高脫水的固體回收率，提高分離液的清澈度。α值增大，能耗也隨之上升，因而除非需要高固體回收率，否則不需太高的α值。城市污水混合污泥 的α值一般在800～1200之間，具體可通過離心模擬試驗(yàn)或直接對(duì)離心機(jī)進(jìn)行調(diào)試得出，也可參考相近廠的數(shù)值。由α值可計(jì)算出轉(zhuǎn)鼓的轉(zhuǎn)速:

　　式中，n為轉(zhuǎn)鼓的轉(zhuǎn)速（r/min）;α為分離因數(shù);D為轉(zhuǎn)鼓的直徑（m）。

　　【實(shí)例計(jì)算】某處理廠混合污泥進(jìn)行離心脫水，要求分離因數(shù)控制在l200，離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓的直徑為0.40m。試計(jì)算并調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)鼓的轉(zhuǎn)【解】已知α=1200，D=0.4m，將α和D帶入式（6）

　　即應(yīng)將轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速調(diào)至2323r/min。

　?。?）液環(huán)層厚度的控制

　　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(zhǎng)，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)降低某些小顆粒受擾動(dòng)而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)使岸區(qū)縮短，如圖10所示，使脫離液環(huán)層的污泥沒有充足的時(shí)間被“摔干”，因此泥餅含固量將下降。在控制液環(huán)層厚度時(shí)應(yīng)在高固體回收率與泥餅含固率之間權(quán)衡。除污泥脫水后進(jìn)行焚燒處置外，一般情況下無需追求過高的泥餅含固量，而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。離心機(jī)液環(huán)層厚度一般在5～15cm之間，具體取決于離心機(jī)的規(guī)格以及進(jìn)泥泥質(zhì)。初沉污泥可相對(duì)薄一些，以便保證高固體回收率的前提下，盡量提高泥餅的含固量?；钚晕勰嗝撍畷r(shí)，液環(huán)層應(yīng)相對(duì)厚一些，否則很難保證一定的固體回收率。原因之一是活性污泥顆粒小，需要較長(zhǎng)的泥水離心分離時(shí)間，原因之二是其污泥顆粒受擾動(dòng)，極易泛起，隨分離液流失?；旌衔勰嗝撍畷r(shí)的液環(huán)層厚度介于二者之間，具體取決于其中活性污泥所占的比例?！。?）轉(zhuǎn)速差的控制

　　轉(zhuǎn)速差是指轉(zhuǎn)鼓與螺旋的轉(zhuǎn)速之差，即兩者之間的相對(duì)轉(zhuǎn)速。如果轉(zhuǎn)速差為△n，則螺旋相對(duì)于轉(zhuǎn)鼓來說，等于以△n的速度在旋轉(zhuǎn)，液環(huán)層中被分離出的污泥就是利用這個(gè)速度被輸送出脫水機(jī)的。當(dāng)進(jìn)泥量一定時(shí)，轉(zhuǎn)速差越大，污泥在脫水機(jī)中停留的時(shí)間越短，固環(huán)層就越薄;另一方面，轉(zhuǎn)速差越大，由于轉(zhuǎn)鼓與螺旋之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)增大，必然使對(duì)液環(huán)層的擾動(dòng)程度增大，固環(huán)層內(nèi)部分被分離出來的污泥會(huì)被重新泛至液環(huán)層，并有可能隨分離液流失。綜上所述，轉(zhuǎn)速差增大時(shí)，脫水的固體回收率和泥餅的含固量都將降低，但增大轉(zhuǎn)速差可提高離心機(jī)的處理能力。反之，減小轉(zhuǎn)速差時(shí)，污泥在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)接受離心分離的時(shí)間將延長(zhǎng)，同時(shí)由于轉(zhuǎn)鼓和螺旋之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)減小，對(duì)液環(huán)層的擾動(dòng)也減輕，因此固體回收率和泥餅含固量均將提高，但減小轉(zhuǎn)速差，往往使處理能力降低。轉(zhuǎn)速差不能太小，否則將由于污泥在機(jī)內(nèi)積累，使固環(huán)層厚度大于液環(huán)層，導(dǎo)致污泥隨分離液大量流失，固體回收率急劇下降，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)由于阻力過大，扭矩超負(fù)荷損壞離心機(jī)。一般離心機(jī)都允許在較大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速差，城市污水污泥一般 在2～35r/min的范圍內(nèi)，具體取決于進(jìn)泥泥量和泥質(zhì)。在進(jìn)泥量一定時(shí)初沉污泥進(jìn)行脫水，轉(zhuǎn)速差可高一些，活性污泥應(yīng)低一些，混合污泥介于二者之間。