離心機主要由轉鼓、螺旋、差速系統、液位擋板、驅動系統及控制系統等組成。其結構見圖1 。離心機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現固液分離的。具體分離過程為污泥和絮凝劑藥液經入口管道被送入轉鼓內混合腔,在此進行混合絮凝;由于轉子(螺旋和轉鼓) 的高速旋轉和摩擦阻力,污泥在轉子內部被加速并形成一個圓柱液環層;在離心力的作用下,密度較大固體顆粒沉降到轉鼓內壁;再利用螺旋和轉鼓的相對速度差把固相推向轉鼓錐端,推出液面之后泥渣得以脫水干燥,再推向排渣口排出;上清液從轉鼓大端排出,實現固液分離。
2 影響離心機效果的因素 2.1 不可調節的機械因素 2.1.1 轉鼓直徑和有效長度
轉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,物料在轉鼓內的停留時間也越長,且在相同的轉速下,其分離因數就越大,分離效果越好;受到材料的限制,離心機的轉鼓直徑不可能無限制地增加,因為隨著直徑的增加可允許的最大速度會由于材料堅固性的降低而降低,從而離心力也相應降低。通常轉鼓直徑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,大轉鼓直徑的離心機可以較低的速差運行。原因是大轉鼓直徑的螺旋輸渣能力較大,要達到相同的輸渣能力小轉鼓直徑的離心機必須提高速差來實現。從以下速差的討論中知,減小速差可以增加沉渣脫水時間,降低螺旋對澄清區的擾動,從而提高脫水效果。 2.1.2 轉鼓半錐角
沉降在離心機轉鼓內側的沉渣被沿轉鼓錐端推向出料口時,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,甚至產生沉渣回流現象而導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,進而降低離心機的使用性能。液池深度h 一定時(見圖2) ,錐角大(α1>α2) ,干燥區長度(即泥渣脫離液面到排渣口之間的距離) 短( L 12 < L 22) ,其脫水時間便短,沉渣的含水率就高,但其沉降區長度L 11大于L 21 ,沉降面積增大,濾液的質量相對好些。反之,如果錐角小,則干燥區長度長,脫水時間長,沉渣的含水率就低,濾液質量就差些。
從以上分析可知,轉鼓半錐角是離心機設計中較為重要的參數。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。由于輸渣是離心機正常工作的必要條件,因此最佳設計必須首先滿足輸渣條件。對于難分離的物料如活性污泥半錐角一般在6°以內,以便降低沉渣的回流速度。對普通一般物料半錐角在10°以內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,是一項很重要的結構參數,直接影響輸渣的成敗。由tanλ= S/πD知,在螺旋直徑D 一定時,螺距S 越大,螺旋升角λ越大,物料在螺旋葉片間堵塞的機會就越大。同時大螺距會減小螺旋葉片的圈數致使轉鼓錐端物料分布不均勻而引起機器振動加大,因此對于難分離物料如活性污泥,輸渣較困難。螺距小些,一般是轉鼓直徑的1/ 5～1/ 6 ,有利于輸送。對于易分離物料,螺距大些,一般為轉鼓直徑的1/ 2～1/ 5 ,以提高沉渣的輸送能力[3 ] 。 2.1.4 螺旋類型
螺旋是離心機的主要構件,它的作用是輸送沉降在轉鼓內側的沉渣和順利排掉沉渣,它不僅是卸料裝置,也決定了生產能力、使用壽命和分離效果。
螺旋的類型根據液體和固體在轉鼓內相對移動的方式不同分為逆流式和順流式。逆流式離心機的加料腔在螺旋中部,也就是位于干燥區和沉降區之間的邊界附近,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間,因此要求有較高的離心力;物料由這里進入轉鼓內會引起此區已沉降的固體顆粒因擾動再度浮起,還會產生湍流和附加渦流,使分離效果降低。順流式離心機由于進料口在轉鼓端部,避免了逆流式的湍流,保證沉渣不受干擾,離心機全長都起到了沉降作用,擴大了沉降面積,懸浮液在機內停留時間增長,從而使分離效果得
臥螺離心機
到提高。由于沉降時間延長和沒有干擾,可有效地減少絮凝劑的使用量,使機內流體的流動狀態得到了很大改善,并且可加大轉鼓直徑來提高離心力,因此轉速可顯著降低,節省電力消耗,同時減少噪音,延長機器的壽命[4 ] 。順流式螺旋結構的離心機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 ] 。但順流式離心機的濾液是靠撇液管排出,濾液通過撇液管時未分離出的固相顆粒會再分離而沉積在撇液管內,日久會堵塞撇液管通道,需定期沖洗。
近年來,隨著對污泥脫水要求的日益提高,出現了各種高效型螺旋結構。如瑞典某公司的BD 擋板技術,即在離心機錐段的螺旋出料端設置一個特殊擋板,可使離心機處于超深液池狀態,增加對泥餅的壓榨力,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,實現壓榨脫水,使出泥更干。瑞典某公司采用斜板沉淀原理的Lamella專利技術,將離心機螺旋推料器葉片設計成最佳傾斜狀態,其葉片傾角、螺距、葉片間距等參數經過優化設計,提高處理能力,降低絮凝劑的消耗量及泥餅含水率。 2.2 可調節的機械因素 www.zdhbsb.com
