1 　結(jié)構(gòu)及脫水原理
　　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。其結(jié)構(gòu)見圖1 。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實(shí)現(xiàn)固液分離的。具體分離過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;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;在離心力的作用下,密度較大固體顆粒沉降到轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁;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,推出液面之后泥渣得以脫水干燥,再推向排渣口排出;上清液從轉(zhuǎn)鼓大端排出,實(shí)現(xiàn)固液分離。

2 　影響離心機(jī)效果的因素
2.1 　不可調(diào)節(jié)的機(jī)械因素
2.1.1 　轉(zhuǎn)鼓直徑和有效長度
　　轉(zhuǎn)鼓直徑越大和有效長度越長,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,且在相同的轉(zhuǎn)速下,其分離因數(shù)就越大,分離效果越好;受到材料的限制,離心機(jī)的轉(zhuǎn)鼓直徑不可能無限制地增加,因?yàn)殡S著直徑的增加可允許的zui大速度會(huì)由于材料堅(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D 為200～1 000 mm ,長徑比L / D 為3～4 。
　　另外,相同處理量的情況下,大轉(zhuǎn)鼓直徑的離心機(jī)可以較低的速差運(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)必須提高速差來實(shí)現(xiàn)。從以下速差的討論中知,減小速差可以增加沉渣脫水時(shí)間,降低螺旋對(duì)澄清區(qū)的擾動(dòng),從而提高脫水效果。
2.1.2 　轉(zhuǎn)鼓半錐角
　　沉降在離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓內(nèi)側(cè)的沉渣被沿轉(zhuǎn)鼓錐端推向出料口時(shí),由于離心力的作用,受到向下滑移的回流力作用。半錐角越大,污泥受離心力擠壓越大,螺旋推力的扭矩越大,葉片磨損越大,甚至產(chǎn)生沉渣回流現(xiàn)象而導(dǎo)致螺旋推料器無法排渣。如果半錐角小,其有效沉降面積將大為減小,進(jìn)而降低離心機(jī)的使用性能。液池深度h 一定時(shí)（見圖2） ,錐角大（α1>α2） ,干燥區(qū)長度（即泥渣脫離液面到排渣口之間的距離） 短（ L 12 < L 22） ,其脫水時(shí)間便短,沉渣的含水率就高,但其沉降區(qū)長度L 11大于L 21 ,沉降面積增大,濾液的質(zhì)量相對(duì)好些。反之,如果錐角小,則干燥區(qū)長度長,脫水時(shí)間長,沉渣的含水率就低,濾液質(zhì)量就差些。

　　從以上分析可知,轉(zhuǎn)鼓半錐角是離心機(jī)設(shè)計(jì)中較為重要的參數(shù)。從澄清效果來講,要求錐角盡可能大一些;而從輸渣和脫水效果來講,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*設(shè)計(jì)必須首先滿足輸渣條件。對(duì)于難分離的物料如活性污泥半錐角一般在6°以內(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°以內(nèi)就能保證沉渣的順利輸送[1 ,2 ] 。
2.1.3 　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。由tanλ= S/πD知,在螺旋直徑D 一定時(shí),螺距S 越大,螺旋升角λ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。螺距小些,一般是轉(zhuǎn)鼓直徑的1/ 5～1/ 6 ,有利于輸送。對(duì)于易分離物料,螺距大些,一般為轉(zhuǎn)鼓直徑的1/ 2～1/ 5 ,以提高沉渣的輸送能力[3 ] 。
2.1.4 　螺旋類型
　　螺旋是離心機(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。
　　螺旋的類型根據(jù)液體和固體在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)相對(duì)移動(dòng)的方式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,從而使分離效果得到提高。由于沉降時(shí)間延長和沒有干擾,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)得到了很大改善,并且可加大轉(zhuǎn)鼓直徑來提高離心力,因此轉(zhuǎn)速可顯著降低,節(jié)省電力消耗,同時(shí)減少噪音,延長機(jī)器的壽命[4 ] 。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[5 ] 。但順流式離心機(jī)的濾液是靠撇液管排出,濾液通過撇液管時(shí)未分離出的固相顆粒會(huì)再分離而沉積在撇液管內(nèi),日久會(huì)堵塞撇液管通道,需定期沖洗。
　　近年來,隨著對(duì)污泥脫水要求的日益提高,出現(xiàn)了各種型螺旋結(jié)構(gòu)。如瑞典某公司的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),增加對(duì)泥餅的壓榨力,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。瑞典某公司采用斜板沉淀原理的Lamella技術(shù),將離心機(jī)螺旋推料器葉片設(shè)計(jì)成*傾斜狀態(tài),其葉片傾角、螺距、葉片間距等參數(shù)經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計(jì),提高處理能力,降低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
2.2.1 　轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速
　　轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)通常通過變頻電機(jī)或液壓馬達(dá)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)速過大時(shí)會(huì)使污泥絮凝體破壞,反而降低脫水效果。同時(shí)較高轉(zhuǎn)速對(duì)材料的要求高,機(jī)器的磨損增大,動(dòng)力消耗、振動(dòng)及噪聲水平也相應(yīng)地增加。
2.2.2 　速差
　　速差直接影響排渣能力、泥餅干度和濾液質(zhì)量。提高速差,有利于提高排渣能力,但沉渣脫水時(shí)間縮短,脫水后泥餅含水率大,同時(shí)螺旋對(duì)澄清區(qū)液池的擾動(dòng)大,濾液質(zhì)量相對(duì)差一些。降低速差,沉渣厚度加大,沉渣脫水時(shí)間增長,脫水后泥餅含水率就降低,同時(shí)螺旋對(duì)澄清區(qū)物料的擾動(dòng)也越小,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)防止排渣量減小而造成離心機(jī)內(nèi)沉渣不能及時(shí)排出引起的堵料現(xiàn)象,否則易使濾液大量帶泥,這時(shí)必須減小進(jìn)料量,或提高速差。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)來確定速差大小。一般認(rèn)為泥餅在干燥區(qū)的脫水時(shí)間應(yīng)控制在4～6 s之間,時(shí)間再加長效果增加不明顯[1 ] 。
2.2.3 　液環(huán)層厚度
　　液環(huán)層厚度是工藝優(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)長度,進(jìn)而影響離心機(jī)的處理效果。一般是停機(jī)狀態(tài)下通過手動(dòng)調(diào)節(jié)液位擋板的高低來實(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),也有部分國外廠商可以實(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,沉降面積增大,物料在機(jī)內(nèi)停留時(shí)間也相應(yīng)增加,其結(jié)果是濾液質(zhì)量提高,但同時(shí)機(jī)內(nèi)的干燥區(qū)長度縮短,導(dǎo)致泥餅干度降低;相反,減少液環(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*組合。
2.3 　工藝因素
　　由于離心機(jī)是利用固液兩相的密度差來實(shí)現(xiàn)固液分離的,因此污泥顆粒密度越大越易于分離。城市污水處理廠的初沉污泥較易脫水,剩余污泥較難脫水,其混合污泥的脫水性能介于兩者之間。
　　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） 來降低污泥的比阻,使其易于脫水。絮凝劑的種類必須和污泥特性相適應(yīng)。聚丙烯酰胺有陽離子型、陰離子型和非離子型三類,選擇時(shí)應(yīng)從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)方面綜合衡量,通過試驗(yàn)篩選合適的絮凝劑類型和品牌,并且絮凝劑的分子量也要達(dá)到一定要求。
　　根據(jù)實(shí)際運(yùn)行情況表明,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。因此采用離心脫水可以不投加或少投加絮凝劑進(jìn)行脫水處理,從而降低運(yùn)行費(fèi)用,但投加適量、合適的絮凝劑可顯著提高固體回收率。絮凝劑用量和濃度不足,難以形成絮體,影響濾液質(zhì)量;絮凝劑濃度太大,活性基團(tuán)由于相互屏蔽質(zhì)量反而下降,再分散作用也會(huì)破壞絮體穩(wěn)定,絮凝效果同樣不好,并且絮凝劑用量太大,不僅造成浪費(fèi),對(duì)處理效果也沒有顯著提高。市政污泥處理中,有機(jī)高分子絮凝劑藥液的配置比例一般為1 ‰～5 ‰,絮凝劑用量一般3～5 kg/ tDS。
3 　結(jié)語
　　影響離心機(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,運(yùn)行參數(shù)的調(diào)整應(yīng)從脫水后泥餅zui終處置方法所要求*泥餅含水率、固體回收率和經(jīng)濟(jì)性等因素綜合考慮。