離心式脫水

1. 設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，離心機就是一個圓錐形的圓柱沉降器沿著自己的軸線水平 轉動，將清水溢流，已經脫水的污泥通過一個阿基米德螺桿輸送出來。離心機通過旋轉 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的主軸中，主軸具有很高的 旋轉速度（3500rpm），污泥當中的顆粒被篩選到浮槽分離區的邊上。 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。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，應該對其中的幾個參數進行考慮，因為這些參數無論是在實驗室進 行測試時還是進行工業試驗時都將影響聚合物的選擇。 

溢流堰的直徑： 

此參數與離心液出口的直徑有關。它由一系列的堰盤來進行控制，通過對這些堰盤的高度進行調整。在離心機主軸內部產生一個液體環，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生扭轉力。通過測量 這個扭轉力就可以得到扭矩。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聯的。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，它們具有不同的結構，允許 物料在離心機中有較長的停留時間。

2. 實驗室測試：

2.1 采樣： 

對待處理的污泥進行采樣： 

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

聚合物： 

不需要對所有的產品進行測試（有多達200種的產品用于脫水處理的應用），應該對這些 產品做一個初步的篩選工作。在同級別分子量水平范圍內選擇合適離子度的產品：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行分析，因為聚合物用量是固含量的函數。

2.2 實驗設備： 

為了分析以時間為函數的濾水體積，需要以下設備： 

500ml 燒杯 

帶有葉片的機械式攪拌器 

秒表 

注意： 

請參考手冊《有機聚合物溶液的制備》，此手冊中已經列出了制備聚合物溶液所必須的 設備。 

2.3 測試步驟： 

本章的主要目的不是描述測試步驟，而是對一些關鍵因素進行描述，這些關鍵因素對所 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、高）時進行比較。為了達到這個目的，先選取中等離子度的聚 合物在機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（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 結果，則降低聚合物的用量重復測試（例如：減少1ml）。如果絮凝的效果不好，或者不 出現絮凝塊，則應該增加初始用量（例如：增加1ml）。優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行測試，并且應該以剛才得到的優投加量+15%開始進行測試。 

對結果的理解應該根據如下的兩個標準： 

好的絮凝劑是指能夠在短的混合時間內，產生大的絮團； 

好的絮凝劑必須具有好的再絮凝效果（在完全破壞絮團以后，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行測試。

2.4 參數的檢查和結果分析： 

應該檢查的關鍵參數： 

絮團的抗剪切能力 

再次絮凝的能力 

離心液的質量 

結合 

所有的這些數據都被填到表格當中，目的就是利用選擇的標準來對結果進行分析。

3. 工廠試驗：

工廠試驗的目的是證實實驗室的選擇。 

3.1 試驗設計： 

在試驗期間，排放污泥的質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《有機聚合物溶液的制備》。藥劑的濃度，加藥點的數量等須根據實驗室的結果進 行選擇。 

3.2 參數的檢查和結果分析： 

應該跟蹤的主要參數取決于操作者設定目標的結果，經常采用的主要參數如下： 

絮凝劑的質量流量（Kg/h, lbs/HR） 

污泥的質量流量(Kg/h, lbs/HR) 

污泥的濃度 (g/l，％) 

投加點 

設備的參數：扭矩，差速度 

泥餅的干燥度（％） 

離心液的質量 （g/l，mg/l懸浮的固體） 

為了分析這些結果，將所有這些數據以表格的形式編制出來就很方便，然后利用這些 數據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，利用此數據表格也 可以計算性價比。

4. 離心機的優化：

與帶式壓濾機相比，在離心機上控制絮凝質量就表現得更加困難。因為采用離心式脫水 處理時，處理過程的每一步都發生在管道的內部或者機器的內部。對離心機來講，絮團 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或者聚合 物的用量使用不當，絮團很塊就會被破壞。 

三個主要的操作問題如下： 

離心液發黑：離心液呈現出不常見的黑色。離心液之所以能夠呈現出這樣的顏色，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：離心液中出現了過量的泡沫時，才會出現了這樣的問題。因為離心機內部的高速攪拌，離心液出現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： 

當離心液中有很多固體時，應該對下列因素進行檢查： 

固體流量：每一個離心機的設計都是針對某一特定固體流量的載荷來進行設計 的，如果過載，離心機將不會正常的工作。 

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

聚合物的流量：絮團必須有足夠強度以抵抗來自離心機內部，由于壓力和螺桿而 產生的剪切力。在離心機內部必須有足夠多的絮凝劑以確定在出現絮團破壞時能夠使其再絮凝。一般條件下，采用離心方式進行污泥脫水處理所消耗的藥劑總量，應該比帶式 壓濾機的用量多。 

4.2 灰色含有泡沫的離心液： 

一旦出現了這種現象，必須對其進行調整： 

流體質量：

如果在離心機的內部缺少作用力，離心機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行調整，控制污泥質量。 

扭矩：

如果扭矩不穩定，離心機將不會正常的工作，當離心機的差速度發生變化 時，離心液中就會出現顆粒。

聚合物的流量：泡沫的出現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前污泥，或是由于聚合篩選錯誤，或是聚合物與污 泥沒有進行很好的混合。 

4.3 泥餅的干燥度較低：過濾當中的懸浮固體增加 

調整下列參數可以增加泥餅的干度： 

扭矩：根據污泥的濃度對離心機的扭矩/或者差速度進行系統調整。 

液體環：液體環的直徑越小，泥餅越干燥，在離心機圓錐部分的水量也越少。 

絮團的穩定性：在離心式污泥脫水處理中，由于涉及到高速剪切，絮團的穩定性 是一個說明離心機性能的關鍵參數。為了提供好的穩定性和優的絮凝作用，SNF公 司已經開發出了一系列的陽離子乳液可以達到合適的絮團穩定性和優的再絮凝能力。 

4.4 參數的檢查和結果分析：