為改善污泥脫水性能,進(jìn)行機(jī)械脫水前一般應(yīng)平均加入適量的有機(jī)高分子絮凝劑,如聚丙烯酰胺(PAM),來降低污泥的比阻,使其易于脫水。絮凝劑的種類必需和污泥特性相適應(yīng),聚丙烯酰胺有陽離子型、陰離子型和非離子型三類,選擇時應(yīng)從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)方面綜合衡量,通過試驗(yàn)篩選合適的絮凝劑類型和品牌,絮凝劑的分子量也要達(dá)到一定要求。
因?yàn)槲勰嗝撍畽C(jī)是利用固液兩相的密度差來實(shí)現(xiàn)固液分離的,因此污泥顆粒比重越大越易于分離。城市污水處理廠的初沉污泥較易脫水,剩余污泥較難脫水,而混合污泥的脫水機(jī)能介于兩者之間。
液環(huán)層厚度是工藝優(yōu)化的一個重要參數(shù),直接影響污泥脫水機(jī)的有效沉降容積和干燥區(qū)長度,進(jìn)而影響污泥脫水機(jī)的處理效果。一般在停機(jī)狀態(tài)下通過手動調(diào)節(jié)液位擋板的高低來實(shí)現(xiàn),調(diào)整時必需確保各個液位擋板的高低一致,否則會導(dǎo)致污泥脫水機(jī)運(yùn)行時劇烈振動,也有部門國外廠商的產(chǎn)品可以實(shí)現(xiàn)液環(huán)層厚度的自動調(diào)節(jié)。液環(huán)層厚度增加,會使沉降面積增大,物料在機(jī)內(nèi)停留時間也會相應(yīng)增加,濾液質(zhì)量進(jìn)步,但同時機(jī)內(nèi)的干燥區(qū)長度縮短,導(dǎo)致泥餅干度降低。相反,調(diào)低液環(huán)層厚度可獲得較高的泥餅含固率,但要以犧牲濾液質(zhì)量為代價。因此應(yīng)公道地調(diào)節(jié)液位擋板的高低使泥餅干度與濾液質(zhì)量達(dá)到滿意組合。
差速度直接影響排渣能力、泥餅干度和濾液質(zhì)量。進(jìn)步差速度,有利于進(jìn)步排渣能力,但沉渣脫水時間會縮短,脫水后泥餅含水率大,同時過大差速度會使螺旋對澄清區(qū)液池的擾動加大,濾液質(zhì)量相對差一些。降低差速度,會加大沉渣厚度,沉渣脫水時間增長,脫水后泥餅含水率降低,同時螺旋對澄清區(qū)物料的擾動小,濾液質(zhì)量也相對好些,但會增大螺旋推料的負(fù)荷,應(yīng)防止排渣量減小造成污泥脫水機(jī)內(nèi)沉渣不能及時排出而引起的堵料現(xiàn)象,防止濾液大量帶泥,這時就必需減小進(jìn)料量或進(jìn)步差速度。因此應(yīng)根據(jù)物料性質(zhì)、處理量大小、處理要求及污泥脫水機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)來確定差速度大小。一般以為泥餅在干燥區(qū)的脫水時間應(yīng)控制在4~6S秒之間,時間再長效果也不會顯著變化。
轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)通常通過變頻電機(jī)或液壓馬達(dá)來實(shí)現(xiàn)。轉(zhuǎn)速越大,離心力越大,有助于進(jìn)步泥餅含固率。但轉(zhuǎn)速過大會使污泥絮凝體被破壞,反而降低脫水效果。同時較高轉(zhuǎn)速對材料的要求高,對機(jī)器的磨損增大,動力消耗、振動及噪聲水平也會相應(yīng)增加。
螺旋是污泥脫水機(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,也決定了出產(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)相對移動方式的不同分為逆流式和順流式。逆流式污泥脫水機(jī)的加料腔在螺旋中部,也就是位于干燥區(qū)和沉降區(qū)之間的邊界四周,以保證液相有足夠的沉降間隔,但固相僅能停留其通過圓錐部位所需的時間,因此要求有較高的離心力;物料由這里進(jìn)入轉(zhuǎn)鼓內(nèi)會引起此區(qū)已沉降的固體顆粒因擾動再度浮起,還會產(chǎn)生湍流和附加渦流,使分離效果降低。順流式污泥脫水機(jī)因?yàn)檫M(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,污泥脫水機(jī)全長都起到了沉降作用,擴(kuò)大了沉降面積,懸浮液在機(jī)內(nèi)停留時間增長,從而使分離效果得到進(jìn)步。因?yàn)檠娱L和沒有干擾的沉降可有效地減少絮凝劑的使用量,使機(jī)內(nèi)流體的活動狀態(tài)得到很大改善,并且可通過加大轉(zhuǎn)鼓直徑來進(jìn)步離心力,因此可明顯降低轉(zhuǎn)速,節(jié)省電力消耗,同時減少噪聲,延長機(jī)器的壽命。順流式螺旋結(jié)構(gòu)的污泥脫水機(jī)特別合用于固液密度差小,固相沉降機(jī)能差,固相含量低的難分離物料。但順流式污泥脫水機(jī)的濾液是靠撇液管排出,濾液通過撇液管時未分離出的固相顆粒會再分離沉積在撇液管內(nèi),日久會堵塞撇液管通道,需按期沖刷。
從以上分析可看出,轉(zhuǎn)鼓半錐角是污泥脫水機(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。因?yàn)檩斣俏勰嗝撍畽C(jī)正常工作的必要前提,因此好的設(shè)計(jì)必需首先知足輸渣前提。對于難分離的物料如活性污泥半錐角一般在6度以內(nèi),以便降低沉渣的回流速度。對普通一般物料半錐角在10度以內(nèi)就能保證沉渣的順利輸送。
沉降在污泥脫水機(jī)轉(zhuǎn)鼓內(nèi)側(cè)的沉渣沿轉(zhuǎn)鼓錐端被推向出料口時,因?yàn)榀B螺污泥脫水機(jī)離心力的作用,因而受到向下滑移的回流力作用。半錐角越大,污泥受到的離心擠壓力越大,螺旋推力的扭矩越大,葉片磨損越大,以致產(chǎn)生沉渣回流現(xiàn)象而導(dǎo)致螺旋推料器無法排渣。假如半錐角小,其有效沉降面積將大為減小,進(jìn)而降低污泥脫水機(jī)的使用機(jī)能。
另外,在相同處理量的情況下,大轉(zhuǎn)鼓直徑的污泥脫水機(jī)可以以較低的差速度運(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)鼓直徑的污泥脫水機(jī)必需靠進(jìn)步差速度來實(shí)現(xiàn)。減小差速度可以增加沉渣脫水時間,降低螺旋對澄清區(qū)的擾動,從而進(jìn)步脫水效果。
轉(zhuǎn)鼓直徑越大,有效長度越長,其有效沉降面積越大,處理能力也越大,物料在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)的停留時間也越長,在相同的轉(zhuǎn)速下,其分離因數(shù)就越大,分離效果越好。但受到材料的限制,污泥脫水機(jī)的轉(zhuǎn)鼓直徑不可能無窮制地增加,由于跟著直徑的增加可答應(yīng)的zui大速度會隨材料堅(jiān)固性的降低而降低,從而離心力也相應(yīng)降低。 通常轉(zhuǎn)鼓直徑在200~1 000mm之間,長徑比在3~4之間。
污泥脫水機(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。詳細(xì)分離過程為污泥和絮凝劑藥液經(jīng)進(jìn)口管道被送入轉(zhuǎn)鼓內(nèi)混合腔,在此進(jìn)行混合絮凝,因?yàn)檗D(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圓柱液環(huán)層,在離心力的作用下,比重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,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。
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