一、前言

螺旋卸料沉降离心机在很早之前就被应用于污泥脱水中，近年来，由于其有很好的脱水性能，又能节省能源及运行成本费用等优点，被迅速地应用。如今的螺旋卸料沉降离心机大部分都在滤饼出口处装有圆锥式背压装置，来应对每天处理污泥的变化而进行复杂的变化，从而达到较佳的分离效果。

二、卧螺离心机的构造及工作原理

卧螺离心机主要由转鼓、螺旋叶片、差速系统、液位挡板、驱动系统及控制系统等组成。卧螺离心机是利用固液两相的密度差，在离心力的作用下，加快固相颗粒的沉降速度来实现固液分离的。具体分离过程为污泥和絮凝剂药剂经入口管道被送入转鼓内混合腔，在此进行混合絮凝（若为污泥泵前加药或泵后管道加药，则已提前絮凝反应），由于转子（螺旋和转鼓）的高速旋转和摩擦阻力，污泥在转子内部被加速并形成一个圆柱液环层（液环区），在离心力的作用下，密度较大固体颗粒沉降到转鼓内壁形成泥层（固环层），再利用螺旋和转鼓的相对速度差把固相推向转鼓锥端，推出液面之后（岸区或称干燥区）泥渣得以脱水干燥，推向排渣口排出，上清液从转鼓大端排出，实现固液分离。此次试验用螺旋卸料沉降离心机上部附有滚筒式浓缩离心机。污泥在浓缩滚筒内进行第一次浓缩，然后通过卸料输送管将初步浓缩的污泥传输到螺旋卸料沉降离心机内部。这样设计的目的是能够对污泥处理有更好的分离效果。

此次试验机的基本参数如下：

滚筒式浓缩离心机：转鼓内径600mm，转鼓长度1000mm，差转速25r/min。

螺旋卸料沉降离心机：转鼓内径400mm，转鼓长度2000mm，差转速1.35～2.43r/min。

三、螺旋卸料沉降离心机性能

螺旋卸料沉降离心机的主要性能体现在转鼓的长径比和差转速上。长径比是指转鼓的长度和转鼓直径的比值。差转速是指离心机内部转鼓和螺旋叶片通过差速器的作用，在每分钟内的转速之差。在转鼓速度一定的情况下，长径比越大，差转速越小，固体物料在离心机转鼓内部相对沉降的时间越长，分离出的固体物质中含水率越低，分离效果越好；反之分离效果则越差。

通过对应用于污水处理的螺旋卸料沉降离心机的效果来看，转鼓长径比应小于5。

四、试验结果

此次试验于某污水处理厂进行。离心机为装有滚筒浓缩离心机的螺旋卸料沉降离心机作为试验机。在固体物料出口处安装背压测量装置，用于对滤饼出口处的压力进行自动化控制运转，通过出口背压测量装置压力的变化，来控制离心机的差转速速度。下面是螺旋卸料沉降离心机自动控制特性、滚筒式浓缩离心机运行结果、螺旋卸料沉降离心机运行结果、污水浓度和出渣口滤饼含水率的关系、物料浓度和絮凝剂加入量的关系的试验结果。

此次试验用污水为排放到污水处理厂的生活污水及干泥沙混合污水，混合干泥沙的目的是用来调配污水浓度，从而达到在多种浓度下的处理效果。

4.1 自动控制特性试验运行结果

此次试验的目的是为了了解差转速对螺旋卸料沉降离心机内部压力变化的影响。在物料出口处螺旋叶片上安装了背压装置传感器。通过离心机差转速的变化来观察内部压力的变化。

试验记录是在机器运行平稳时进行记录的。在3h中记录了两个循环试验的数据。

首先差速器的差转速在1.43r/min，进行了30min的试验。在差转速不变情况下，内部压力由0.197MPa逐渐增大到0.2MPa，然后在30min内，当差转速逐渐增加到2.43r/min后，转鼓的内部压力逐渐降低到0.187MPa。再经过30min，差转速从2.43r/min逐渐降低到1.43r/min后，转鼓的内部压力逐渐增加，但变化不大。两个循环基本一致。

由此可以得到下面的结论：

（1）当差速器在低差速恒定的情况运行下，转鼓叶片上的压力逐渐变大，说明固体物料在转鼓内的运行速度慢，沉降和脱水的时间较长，因此分离的效果较好。

（2）当差速器的差转速逐渐上升的情况运行下，转鼓叶片上的压力逐渐变小，说明固体物料在转鼓内的运行速度相对加快，沉降和脱水的时间相对较短，因此分离的效果相对较差。

（3）当差速器的差转速逐渐下降的情况运行下，转鼓叶片上的压力逐渐增大，但是幅度并不大，说明固体物料在转鼓内的运行沉降和脱水时间相对逐渐变长，但差转速的变化比较缓慢，相对处在一个比较平衡的位置，因此分离的效果变化不大。

（4）由此可以看出，差转速对螺旋卸料沉降离心机的沉降脱水时间、物料的分离效果都有着很大的影响。

4.2 滚筒式浓缩离心机试验运行结果

此次试验使用的絮凝剂为聚丙烯酰胺和聚乙烯亚胺两种阳离子系絮凝剂，溶液浓度均为0.2%。固体颗粒通过絮凝剂的作用分子间就会产生分子间的黏着力使分子团加大，固体颗粒变大在离心机内的分离效果就越好。因此絮凝剂选择的好坏直接影响离心机处理污水的量。

此次试验共选用了3种浓度的污水，加入了两种絮凝剂，然后通过离心机处理污水量、污水浓度、絮凝剂及加入絮凝剂的百分比的变化，来观察浓缩污水浓度的变化。

通过滚筒式浓缩离心机试验运行后取样的数据，可以得到如下结论：

（1）在离心机处理污水量和污水浓度一定的情况下，加入絮凝剂的效果要好。

（2）相同的污水浓度、絮凝剂相同及加入絮凝剂的百分率相同情况下，离心机处理污水量越大，浓缩污水浓度越低。

（3）在离心机处理污水量、污水浓度和絮凝剂相同情况下，加入絮凝剂的百分率越大，浓缩污水浓度越好。

（4）在离心机处理污水量、絮凝剂和加入絮凝剂的百分率相同的情况下，如果污水浓度小，浓缩污水浓度大，但是变化不大。

4.3 螺旋卸料沉降离心机试验运行结果

此次试验是和滚筒式浓缩离心机试验同时取样进行的，但螺旋卸料沉降离心机内的污水是滚筒浓缩离心机出液口的浓缩污水。因此在离心机处理污水量、污水浓度、絮凝剂名称、加入絮凝剂的百分率的数据是一一对应的。通过它们之间变化，来观察出渣口含水率的变化。

通过螺旋卸料沉降离心机试验运行后取样的数据，可以得到如下结论：

（1）在离心机处理污水量和污水浓度一定的情况下，加入絮凝剂的效果要比未加入絮凝剂的出渣口含水率低10.9个百分点。

（2）相同的污水浓度、絮凝剂相同及加入絮凝剂的百分率相同情况下，离心机处理污水量越大，出渣口含水率越高。

（3）在离心机处理污水量、污水浓度和絮凝剂相同情况下，加入絮凝剂的百分率越大，出渣口含水率越低。

（4）在离心机处理污水量、絮凝剂和加入絮凝剂的百分率相同的情况下，离心机内加入的污水浓度低，在出渣口含水率就越低。

五、结论

由浓缩卧式螺旋卸料沉降离心机的污泥脱水试验得出如下结论：

（1）可通过控制离心机转鼓的差转速来控制其内部的压力，通过控制其内部的压力来调节物料在转鼓内部沉降脱水的时间，来控制其分离效果。

（2）絮凝剂在分离效果中起到了很重要的作用，因此选择合适的絮凝剂是至关重要的。

（3）加入絮凝剂的量也是很重要的一个环节，控制好调配比的百分率对分离效果也是很关键的因素。