離心式脫水

1. 設(shè)備的描述和操作原理：

離心脫水的原理，主要是通過離心力的作用來加速固體和液體的分離。 簡單來講，可以這樣來假設(shè)，離心機(jī)就是一個圓錐形的圓柱沉降器沿著自己的軸線水平 轉(zhuǎn)動，將清水溢流，已經(jīng)脫水的污泥通過一個阿基米德螺桿輸送出來。離心機(jī)通過旋轉(zhuǎn) 將離心力作用到固體的顆粒上，這樣固體顆粒脫水越快。 

實際上，通過絮凝作用處理過的污泥通過管道被注入離心機(jī)的主軸中，主軸具有很高的 旋轉(zhuǎn)速度（3500rpm），污泥當(dāng)中的顆粒被篩選到浮槽分離區(qū)的邊上。 隨后，此顆粒又 被阿基米德螺桿輸送到主軸的圓錐端，即到污泥的脫水區(qū)。分離的液體，又被稱為離心 液，在主軸的另一端溢流出來。

對離心式脫水來講，應(yīng)該對其中的幾個參數(shù)進(jìn)行考慮，因為這些參數(shù)無論是在實驗室進(jìn) 行測試時還是進(jìn)行工業(yè)試驗時都將影響聚合物的選擇。 

溢流堰的直徑： 

此參數(shù)與離心液出口的直徑有關(guān)。它由一系列的堰盤來進(jìn)行控制，通過對這些堰盤的高度進(jìn)行調(diào)整。在離心機(jī)主軸內(nèi)部產(chǎn)生一個液體環(huán)，其厚度等于主軸表面與堰盤邊沿 的距離。 

溢流堰的直徑越小，則液體環(huán)的厚度也越小。 

溢流堰直徑的選擇是在離心式分離和污泥的干燥度之間做出好的折衷選擇。 

差速度： 

差速度是主軸和阿基米德螺桿旋轉(zhuǎn)速度之間的差值。差速度越大，則污泥被抽提出來的 速度越快。 

扭矩： 

扭矩測量的是污泥加在螺桿的壓力。這個壓力將在螺桿的軸線上產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)力。通過測量 這個扭轉(zhuǎn)力就可以得到扭矩。污泥加載到螺桿上的壓力越大，則扭矩也越大。 

注意：這是扭矩測量的一個例子。 

扭矩和差速度是相互關(guān)聯(lián)的。差速度增大，則扭矩將會變小，則污泥也將很快的被抽提 出來。 

離心機(jī)可增加污泥的干燥度。對于傳送螺桿來講，它們具有不同的結(jié)構(gòu)，允許 物料在離心機(jī)中有較長的停留時間。

2. 實驗室測試：

2.1 采樣： 

對待處理的污泥進(jìn)行采樣： 

必須收集具有代表性的污泥樣本。 為了達(dá)到這樣的目的，必須在加藥點前面進(jìn)行采樣，樣本一旦取好后就應(yīng)該盡快對樣本 進(jìn)行實驗測試（因為一段時間后，污泥的性質(zhì)很可能發(fā)生變化）； 必須對污泥中所含有的固體含量進(jìn)行分析，因為聚合的用量是固體含量的函數(shù)。 

聚合物： 

不需要對所有的產(chǎn)品進(jìn)行測試（有多達(dá)200種的產(chǎn)品用于脫水處理的應(yīng)用），應(yīng)該對這些 產(chǎn)品做一個初步的篩選工作。在同級別分子量水平范圍內(nèi)選擇合適離子度的產(chǎn)品：陰離 子型FLOPAMTM AN900SH系列，陽離子型FLOPAMTM FO4000SH系列 必須對污泥中固含量進(jìn)行分析，因為聚合物用量是固含量的函數(shù)。

2.2 實驗設(shè)備： 

為了分析以時間為函數(shù)的濾水體積，需要以下設(shè)備： 

500ml 燒杯 

帶有葉片的機(jī)械式攪拌器 

秒表 

注意： 

請參考手冊《有機(jī)聚合物溶液的制備》，此手冊中已經(jīng)列出了制備聚合物溶液所必須的 設(shè)備。 

2.3 測試步驟： 

本章的主要目的不是描述測試步驟，而是對一些關(guān)鍵因素進(jìn)行描述，這些關(guān)鍵因素對所 有目前存在的步驟來講，都是重要且常見的。選擇適合離心式脫水處理用的聚合物由兩 步來完成。 

離子度： 

聚合物好的用量必須先確定出來。對相同分子量級別不同離子度的絮凝劑在不同的 投加量水平（低、優(yōu)、高）時進(jìn)行比較。為了達(dá)到這個目的，先選取中等離子度的聚 合物在機(jī)械攪拌下與污泥混合。聚合物的初始用量是污泥濃度的函數(shù)（例如：5ml可用于 3g/L的溶液，200ml可用于30g/L的污泥）。如果在這個用量下，可以得到比較好的絮凝 結(jié)果，則降低聚合物的用量重復(fù)測試（例如：減少1ml）。如果絮凝的效果不好，或者不 出現(xiàn)絮凝塊，則應(yīng)該增加初始用量（例如：增加1ml）。優(yōu)投加量就是能夠確定絮凝時的少用量。 

隨后再對其他聚合物進(jìn)行測試，并且應(yīng)該以剛才得到的優(yōu)投加量+15%開始進(jìn)行測試。 

對結(jié)果的理解應(yīng)該根據(jù)如下的兩個標(biāo)準(zhǔn)： 

好的絮凝劑是指能夠在短的混合時間內(nèi)，產(chǎn)生大的絮團(tuán)； 

好的絮凝劑必須具有好的再絮凝效果（在完全破壞絮團(tuán)以后，再增加初始量的 20%）。 

分子量的選擇： 

對離子度相同，但分子量各異的絮凝劑采用相同的方法進(jìn)行測試。

2.4 參數(shù)的檢查和結(jié)果分析： 

應(yīng)該檢查的關(guān)鍵參數(shù)： 

絮團(tuán)的抗剪切能力 

再次絮凝的能力 

離心液的質(zhì)量 

結(jié)合 

所有的這些數(shù)據(jù)都被填到表格當(dāng)中，目的就是利用選擇的標(biāo)準(zhǔn)來對結(jié)果進(jìn)行分析。

3. 工廠試驗：

工廠試驗的目的是證實實驗室的選擇。 

3.1 試驗設(shè)計： 

在試驗期間，排放污泥的質(zhì)量和流量必須具有一定的代表性。絮凝劑的配制請參考手 冊《有機(jī)聚合物溶液的制備》。藥劑的濃度，加藥點的數(shù)量等須根據(jù)實驗室的結(jié)果進(jìn) 行選擇。 

3.2 參數(shù)的檢查和結(jié)果分析： 

應(yīng)該跟蹤的主要參數(shù)取決于操作者設(shè)定目標(biāo)的結(jié)果，經(jīng)常采用的主要參數(shù)如下： 

絮凝劑的質(zhì)量流量（Kg/h, lbs/HR） 

污泥的質(zhì)量流量(Kg/h, lbs/HR) 

污泥的濃度 (g/l，％) 

投加點 

設(shè)備的參數(shù)：扭矩，差速度 

泥餅的干燥度（％） 

離心液的質(zhì)量 （g/l，mg/l懸浮的固體） 

為了分析這些結(jié)果，將所有這些數(shù)據(jù)以表格的形式編制出來就很方便，然后利用這些 數(shù)據(jù)來計算處理單位體積的污泥耗藥量或每噸干泥的耗藥量。同時，利用此數(shù)據(jù)表格也 可以計算性價比。

4. 離心機(jī)的優(yōu)化：

與帶式壓濾機(jī)相比，在離心機(jī)上控制絮凝質(zhì)量就表現(xiàn)得更加困難。因為采用離心式脫水 處理時，處理過程的每一步都發(fā)生在管道的內(nèi)部或者機(jī)器的內(nèi)部。對離心機(jī)來講，絮團(tuán) 將受到一個很大的力的作用（2000G到4000G）。因此，如果聚合物選擇不當(dāng)或者聚合 物的用量使用不當(dāng)，絮團(tuán)很塊就會被破壞。 

三個主要的操作問題如下： 

離心液發(fā)黑：離心液呈現(xiàn)出不常見的黑色。離心液之所以能夠呈現(xiàn)出這樣的顏色，是由 于離心液中含有許多從溢流堰溢流出來的大量固體顆粒，隨離心液回流至工藝的前端。 

灰色含有泡沫的離心液：離心液中出現(xiàn)了過量的泡沫時，才會出現(xiàn)了這樣的問題。因為離心機(jī)內(nèi)部的高速攪拌，離心液出現(xiàn)輕微的泡沫是比較正常的情況，排氣可以消除這 些泡沫。 

泥餅干度低：污泥泥餅的干度低于期望值。 

4.1 離心液變黑： 

當(dāng)離心液中有很多固體時，應(yīng)該對下列因素進(jìn)行檢查： 

固體流量：每一個離心機(jī)的設(shè)計都是針對某一特定固體流量的載荷來進(jìn)行設(shè)計 的，如果過載，離心機(jī)將不會正常的工作。 

差速度：差速度越小，則污泥在離心機(jī)中所停留的時間也越長。加載到絮團(tuán)上 的壓力隨著時間的延長，將會損壞這些絮團(tuán)，微小的顆粒將會被帶出離心機(jī)。增加差速 度，可以增加離心液的清澈程度。 

聚合物的流量：絮團(tuán)必須有足夠強(qiáng)度以抵抗來自離心機(jī)內(nèi)部，由于壓力和螺桿而 產(chǎn)生的剪切力。在離心機(jī)內(nèi)部必須有足夠多的絮凝劑以確定在出現(xiàn)絮團(tuán)破壞時能夠使其再絮凝。一般條件下，采用離心方式進(jìn)行污泥脫水處理所消耗的藥劑總量，應(yīng)該比帶式 壓濾機(jī)的用量多。 

4.2 灰色含有泡沫的離心液： 

一旦出現(xiàn)了這種現(xiàn)象，必須對其進(jìn)行調(diào)整： 

流體質(zhì)量：

如果在離心機(jī)的內(nèi)部缺少作用力，離心機(jī)將降低其差速度來維持足夠 的扭矩。因此，必須對聚合物的用量進(jìn)行調(diào)整，控制污泥質(zhì)量。 

扭矩：

如果扭矩不穩(wěn)定，離心機(jī)將不會正常的工作，當(dāng)離心機(jī)的差速度發(fā)生變化 時，離心液中就會出現(xiàn)顆粒。

聚合物的流量：泡沫的出現(xiàn)意味著聚合物用量過多，而且過量的聚合物將會使顆 粒重新分散，所以要嘗試降低聚合物用量。 

注意： 

灰色離心液表明所選聚合物不適合當(dāng)前污泥，或是由于聚合篩選錯誤，或是聚合物與污 泥沒有進(jìn)行很好的混合。 

4.3 泥餅的干燥度較低：過濾當(dāng)中的懸浮固體增加 

調(diào)整下列參數(shù)可以增加泥餅的干度： 

扭矩：根據(jù)污泥的濃度對離心機(jī)的扭矩/或者差速度進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)整。 

液體環(huán)：液體環(huán)的直徑越小，泥餅越干燥，在離心機(jī)圓錐部分的水量也越少。 

絮團(tuán)的穩(wěn)定性：在離心式污泥脫水處理中，由于涉及到高速剪切，絮團(tuán)的穩(wěn)定性 是一個說明離心機(jī)性能的關(guān)鍵參數(shù)。為了提供好的穩(wěn)定性和優(yōu)的絮凝作用，SNF公 司已經(jīng)開發(fā)出了一系列的陽離子乳液可以達(dá)到合適的絮團(tuán)穩(wěn)定性和優(yōu)的再絮凝能力。 

4.4 參數(shù)的檢查和結(jié)果分析：