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(zhǎng)度
轉(zhuǎn)鼓直徑越大和有效長(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),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最大速度會(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(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)度長(zhǎng),脫水時(shí)間長(zhǎng),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,因此最佳設(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(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
臥螺離心機(jī)
到提高。由于沉降時(shí)間延長(zhǎng)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(zhǎng)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)了各種高效型螺旋結(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專利技術(shù),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)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 www.zdhbsb.com
