離心脫水機主要由轉鼓和帶空心轉軸的螺旋輸送器組成,如圖8所示。污泥由空心轉軸送入轉筒后,在高速旋轉產生的離心力作用下,立即被甩人轉鼓腔內。污泥顆粒由于比重較大,離心力也大,因此被甩貼在轉鼓內壁上,形成固體層(因為環(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)層內側形成液體層, 稱為液環(huán)層。固環(huán)層的污泥在螺旋輸送器的緩慢推動下,被輸送到轉鼓的錐端,經轉鼓 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”排至轉鼓外,形成分離液, 然后匯集起來,靠重力排出脫水機外。進泥方向與污泥固體的輸送方向一致,即進泥口和出泥口分別在轉鼓的兩端時,它稱為順流式離心脫水機,如圖8所示;當進 泥方向與污泥固體的輸送方向相反,即進泥口和排泥口在轉鼓的同一端時,它稱為逆流式離心脫水機,如圖9所示。
轉鼓是離心機的關鍵部件。轉鼓的直徑越大,離心機處理能力也越大。轉鼓的長度一般為直徑的2.5~3.5倍,越長,污泥在機內停留的時間也越長,分離效果也越好。 目前,最大的離心機的轉鼓直徑為183cm,長
度為427cm,每小時處理污泥135m3,每天高達3300m3
。但離心機太大時,制造費用和處理成本都不經濟。轉鼓的轉速是一個重要的機械因素,也是一個重要的工藝控制參數。轉速的高低取決于轉鼓的直徑,要保證一定的離心分離效果,直徑越小,要求的轉速越高;反之,直徑越大,要求的轉速也越低。離心分離效果與離心機的分離因數有關。分離因數是顆粒在離心機內受到的離心力與其本身重力的比值,用下式計算:
α=n2 臥螺離心機
·D/1800 (5)
式中,α為分離因數;n為轉鼓的轉速(r/min);D為轉鼓的直徑(m)。 不同的離心機,其分離因數的調節(jié)范圍不同。α在1500以下的稱為低速離心機,或低重力離心機(Loww-G);α在1500以上的稱為高速離心機,或高重力離心機(High-G)。這兩種離心機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。高速離心機因為雖然可獲得98%以上的高固體固收率,但能耗很高,并需較多的維護管理。而低速離心機的固體回收率一般也能在90%以上,但能耗要低很多。
空心轉軸螺旋輸送器,既投配污泥,又起使污泥產生離心力的作用,同時還負責將固環(huán)層的污泥輸離液環(huán)層,實現(xiàn)泥水分離。螺旋在轉鼓的錐角處,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鼓磨損,磨損嚴重時,會降低脫水效果。一些新型脫水機螺旋外緣做成裝配塊,磨損以后,可很方便地更換。螺旋的旋轉方向與轉鼓的相同,但轉速略高于轉鼓轉速,二者速度之差,即為污泥被輸出的速度,決定著污泥在機內停留時間的長短,因而是一個重要的工藝控制參數。 另外,可用溢流調節(jié)堰調整液環(huán)層的厚度,這也是一個重要的工藝調節(jié)參數。通過液環(huán)層厚度的調整,可以改變在岸區(qū)的停留時間。所謂岸區(qū),系指污泥離開液環(huán)層至排出口的距離,為轉鼓錐體的一部分。
順流式離心機和逆流式離心機各有優(yōu)缺點。逆流式由于污泥中途改變方向,對轉鼓內流態(tài)產生水力擾動,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,因為順流式轉鼓與螺旋之間通過介質全程存在磨損,而逆流式只在部分長度上產磨損。一些產品在逆流離心機的進泥口處做了一些改造,從而能降低了污泥改變方向產生的擾動程度。目前,順逆流兩種離心機都采用較多,但順流式略多于逆流式。國產污泥脫水用離心機種類很少,基本上都為順流式。 2.工藝控制
在實際運行中,污泥的泥質和泥量會發(fā)生變化,為保證脫水效果不變,應隨時調整離心機的工作狀態(tài),主要包括分離因數的控制、轉速差的控制、液環(huán)層厚度的控制、調質效果的控制和進泥量的控制。