1 前言

隨著人們對環(huán)境的日益重視，對污水排放作了嚴格的規(guī)定，以降低或消除排放的污水對水體水質產生的不利影響。 有關部門也為此制定了各種排放標準，如：《污水綜合排放標準》（GB8978-88）以及各行業(yè)排放標準等。在此情況下，全國各大中小城市加大了對市政及小區(qū)污水的處理。市政污水主要是人們在日常生活中所產生的廢水，包括廚房洗滌、沖洗廁所和沐浴等污水，而對污泥的處理是市政污水處理中的一個關鍵問題。因為污泥中含有大量有害有毒物質，如寄生蟲卵、病原微生物、細菌、合成有機物及重金屬離子等，且污泥量大，約占處理水量的0.3%～0.5%（體積），如進行深度處理，污泥量還可能增加0.5～1.0倍。對于一個污水處理廠而言，用于處理污泥的費用在設備總費用中會占很大比例。只有對污泥及時的處理，才能確保污水處理效果，防止二次污染；使容易腐化發(fā)臭的有機物得到穩(wěn)定的處理；使有害有毒物質得到妥善處理或利用；使有用物質得到利用，變害為利。污泥特性可用以下幾個技術指標來表征：污泥含水率、污泥相對密度、揮發(fā)性物質和灰分等。不同含水率的污泥狀態(tài)如表1所示。

表1：不同含水率污泥狀態(tài)對比表

影響污泥脫水效果的關鍵因素是固體顆粒的大小。市政污水因為所含固體顆粒較細較粘，所以顆粒的比表面積很大，非常難處理。目前，城市污泥脫水常用方法有真空過濾法、壓濾法、離心法，這三種均采用機械脫水。真空過濾法主要采用轉鼓真空過濾機，壓濾法主要采用板框壓濾機和帶式壓榨過濾機，離心法主要采用臥式螺旋卸料沉降離心機。下面對此三種方法所使用的設備的優(yōu)、缺點作一簡單比較。

表2：污泥處理用設備優(yōu)缺點對比表

從表2可知，臥式螺旋卸料沉降離心機在污泥處理中有著明顯的優(yōu)點，正是因為如此，在歐美一些發(fā)達 和地區(qū)，臥式螺旋卸料沉降離心機在市政污水行業(yè)被廣泛采用。

LW450×1810-N型臥式螺旋卸料沉降離心機是專門為市政污水中的污泥進行脫水處理而設計的。下面就對該機作一詳細介紹。

2 主要技術參數(shù)

轉鼓直徑：D=450mm（大端）

轉鼓長度：L=1810mm

長徑比：L/D=4.02

轉鼓設計轉速：3200r/min

差轉速：0～15r/min（無級調速）

溢流口直徑：擋板調節(jié)

按懸浮液計的處理量：13～18m3/h

機器總重：3000kg

外形尺寸：3365mm×1530mm×880mm

3 工作機理

污泥懸浮液經絮凝后從進料機構連續(xù)輸入螺旋輸送器的內筒，由出料口進入高速旋轉的轉鼓內，在離心力的作用下，懸浮液在轉鼓內形成一環(huán)液流，固體顆粒在離心力的作用下沉降到轉鼓的內壁上，由于差速器的差動作用使螺旋輸送器與轉鼓之間形成相對運動，沉渣被螺旋輸送器向轉鼓小端推送，經過擠壓機構的擠壓，沉渣中大部分水分被去除，然后沉渣被推送到轉鼓小端的干燥區(qū)進一步脫水，然后經出渣口卸出機外，液相形成一個內環(huán)，環(huán)形液層深度是通過轉鼓大端的溢流板進行調節(jié)的，分離后的液體經溢流孔由出液口排出。

4 結構特點

4.1 轉鼓部件

由大小端蓋、錐形轉鼓、柱形轉鼓等裝配而成。大端蓋裝有可以調換的溢流擋板，以此獲得不同的溢流直徑，從而改變轉鼓內的液體容積和沉降區(qū)與干燥區(qū)的長度。轉鼓小端均布八個出渣口，出渣通道內襯以硬質合金套筒，便于磨損后快速更換，更渣在離心力作用下從出渣口甩出。轉鼓內襯有筋條，以減少沉渣對轉鼓內壁的磨損。轉鼓筒體表面上有環(huán)狀凸緣與機殼擋板組成迷宮密封，以阻止分離液在高速運動下形成的水霧滲入排渣室內。

4.2 螺旋輸送器

該部件是由螺旋葉片、筒體、小端軸等組成。螺旋葉片按設計的螺距焊在筒體上，表面噴有硬質合金層或鑲有耐磨塊，以防止螺旋葉片過快磨損，提高了螺旋整體的使用壽命。在螺旋筒體適當部位均布開有圓形出料口，出料口位置呈螺旋線排列，與物料接觸處都噴有硬質合金層。進料通道根據進料實際情況設計，使物料能均勻進入轉鼓內部，不會產生死區(qū)，并且能減少對轉鼓內已沉降沉渣的沖刷。

4.3 擠壓結構

擠壓結構是LW450×1810-N型螺旋卸料沉降離心機的獨特之處，該結構的設計使機器分離效果有了明顯的改進。因為市政污水中所含顆粒比較粘稠、細小，所以污泥脫水比較困難。一般螺旋離心機為了改善處理效果，降低沉渣含水率，不得不加長干燥區(qū)長度，增加沉渣在機內停留的時間，從而影響了機器處理量。使用擠壓結構可以在干燥區(qū)很短的情況下，利用擠壓作用進一步脫水，可取得良好的分離效果，并且縮短了沉渣在機器內的停留時間，從而大大增加了機器的處理量。

4.4 差速調節(jié)

市政污水的波動性較大，進料濃度時常變化，為了保證分離效果，螺旋離心機的差速應能根據這種變化作出相應的調節(jié)。為此，LW450×1810-N型螺旋離心機輔傳動部分裝有扭矩傳感器，設定好扭矩傳感器，即可實現(xiàn)機器在恒扭矩或恒差速下工作。當進料發(fā)生波動時，輸料扭矩發(fā)生變化，該變化由扭矩傳感器傳遞給控制器，改變輔助電機輸入速度，從而達到改變差轉速的功能。

差速器采用擺線針輪差速器，轉鼓與差速器外殼相連，螺旋輸送器通過花鍵與差速器輸出軸相連。螺旋輸送器與轉鼓同向，但轉速超前轉鼓。

4.5 電氣系統(tǒng)

電氣系統(tǒng)主要從安全、操作方便等角度考慮，具有以下特點：

（1）電氣聯(lián)鎖裝置：主電機、輔電機及進料泵三者之間實現(xiàn)了電氣聯(lián)鎖，可自動防止誤動作引起的嚴重后果。主電機、輔電機及進料泵三者之間開、關具有先后次序，不能隨意更改。

（2）從電氣柜上可方便讀出工作轉速、差轉速、扭矩、工作電流、流量等有關參數(shù)，使操作者非常清楚機器的工作情況。

（3）扭矩過載自動報警，從而實現(xiàn)緊急停車。當發(fā)生異常情況時，扭矩急劇變化，達到設定的危險極限時，發(fā)出報警信號，實現(xiàn)緊急停車。

（4）該機從安全角度考慮，安裝有振動傳感器。當工作中出現(xiàn)異常情況導致振動劇烈時，振動傳感器給出信號，實現(xiàn)緊急狀態(tài)停車。

（5）設計有聯(lián)鎖控制開關，當機器機殼打開時，離心機不能啟動。

（6）設計有緊急停車開關，可實現(xiàn)緊急狀態(tài)停車。

5 試驗情況

該機曾在某大型污水處理廠進行了現(xiàn)場試驗，當時是北方隆冬季節(jié)，室溫4℃。下面就試驗情況作一介紹。

（1）試驗情況：絮凝劑濃度1‰，絮凝劑添加量3～5kg/t·d，進料量13.5～16m3/h，進料含水率約98～97%。根據試驗結果，當轉速在2300～2500r/min，差轉速在4～6r/min左右時，分離效果較好，上清液含固率小于0.2%，出渣含水率穩(wěn)定在78%～80%左右，分離后的沉渣呈泥餅狀，非松散態(tài)，容易堆積和運送。

（2）檢測結果：空運轉：主軸承溫度25℃，溫升13℃；差速器溫度32℃，溫升20℃；振動烈度6.3；噪聲78dB（A）。

負載運轉：主軸承溫度29℃，溫升17℃；差速器溫度38℃，溫升26℃；振動烈度6.9；噪聲81dB（A）。

（3）結論：經實踐證實，該機設計合理，結構緊湊，技術參數(shù)選擇正確，操作簡單，運行可靠，分離效果理想，電氣系統(tǒng)設計極具人性化，控制方便，操作容易，與帶式壓榨過濾機相比，除能耗較大外，其他優(yōu)點突出。

6 結束語

據國外資料顯示，臥式螺旋卸料沉降離心機因其獨特優(yōu)點在污水行業(yè)應用越來越廣。而面向污水行業(yè)應用該類機型還較少，LW450×1810-N型臥式螺旋卸料沉降離心機的試驗成功，為大長徑比螺旋離心機在污水處理行業(yè)的應用提供了廣闊的前景。