１ 引言

    在市政污水处理中， 为避免污水产生污泥造成二次污染， 污泥处理与处置成为了非常重要的一环［１］。随着市政污水处理工艺的不断改进， 越来越多的城市污水处理厂为了节省占地面积而省去污泥浓缩池， 将城市污水经曝气处理后的低浓度沉淀污泥直接用螺杆泵输入卧螺离心机进行浓缩脱水。根据用户需要， 针对低浓度市政污泥的特点， 重庆江北机械有限责任公司在消化吸收国外先进技术的基础上， 成功开发了大长径比的压榨型卧螺离心机 ＬＷＹ４３０×１８０６－ Ｎ。并于 ２００４年 ９ 月以 ＬＷＹ４３０×１８０６－ Ｎ 卧螺离心机为主体的污泥浓缩脱水一体化成套设备在 ２００ ０００ ｍ３／ｄ 城市污水处理厂中投入使用， 取得了良好的效果。 

２、污泥的形成及特性 

    城市污水经沉砂池去除密度较大的无机颗粒后进入曝气池， 在曝气池里污水中的有机物在微生物的代谢作用下降解， 经过充分曝气后让污水静置， 含有大量菌胶团和纤毛类原生动物的絮凝体就得以沉淀形成污泥［２］。 

    这种污泥具有有机物含量高， 污泥颗粒细小， 相对密度小， 持水性能强， 污泥含固率低（ 经实测其污泥含固率在 ０．４２６％～０．８５４％之间）等特点。

3、ＬＷＹ４３０×１８０６－ Ｎ卧螺离心机特性 

3.1 技术特点

１） 整机采用一体化结构设计， 其传动部分与主机实行纵向布置。体积小， 占地面积小， 操作维护方便。 
２） 该机为逆流式卧螺离心机， 进泥的固相粒子沉降后无需流经整个机体， 就可于进泥口附近直接被螺旋输送器刮走。在转鼓沉降区， 螺旋输送器的螺旋叶片采用带状形式， 最大地减小了螺旋对分离液的扰动作用。提高了分离效果。 
３） 螺旋输送器上设置压榨盘， 圆锥部分设置压榨锥， 实现了离心脱水和机械挤压脱水的有机结合， 大大地降低了脱水后污泥的含水率。经 ＬＷＹ４３０×１８０６－ Ｎ卧螺离心机脱水后的污泥， 其含水率比普通型卧螺离心机低 ３％～５％。 
４） 避免物料在转鼓内滑动磨损转鼓， 且便于物料输出， 在转鼓内壁加工沟槽； 防止螺旋体和叶片的磨损， 在螺旋叶片刮泥部位加装硬质合金块； 在螺旋进料口和转鼓出渣口加装可更换硬质合金套， 以增强耐磨性。整机耐磨性好， 使用寿命长。 
５） 出渣口设置余液切换装置， 可有效保证停车时转鼓内的余液回流到出液管而不会流入无轴螺旋输送机浸湿泥饼。 
６） 采用双电机双变频器驱动， 可实现转速和差转速无级可调。在控制中采用了国外先进的专有节能技术－ － 辅助电机能量回收系统（ 能量返馈装置）， 在运行时， 可节约电能 ２０％～２５％。 ７） 具有优良的密封性能， 以确保污泥、水、臭味不会从机内溢出， 操作环境卫生条件好。 

3.2  主要技术参数

转鼓直径： ４３０ ｍｍ 
转鼓额定工作转速： ３ ０００ ｒ／ｍｉｎ （变频无级调速） 
长径比： ４．２ 转鼓最大转速： ３ ２５０ ｒ／ｍｉｎ （变频无级调速） 
差转速： ２～１５ ｒ／ｍｉｎ （变频无级调速） 
最大分离因数： ２ ５４３ 
差速器额定扭矩： ３ ８００ Ｎｍ 
主电机功率： ３０ ｋＷ 

4、污泥浓缩脱水成套设备工艺流程

4.1 成套设备组成 

    污泥浓缩脱水成套设备主要包括： 卧螺离心机、污泥切割机、污泥进料泵、絮凝剂自动投配系统、电磁流量计、无轴螺旋输送机、电控系统。 

4.2 工艺流程 

    待处理污泥经污泥切割机由污泥进料泵输入卧螺离心机， 絮凝剂在卧螺离心机进料口前加入污泥管道中， 污泥量和絮凝剂用量分别由电磁流量计计量。经卧螺离心机脱水后的泥饼由无轴螺旋输送机输送至泥斗或车上， 而分离液则排回原污水处理系统进浓缩脱水成套设备工艺流程原理图见图 １。

图 １ 工艺流程原理图 

    １．絮凝剂自动投配系统；２．加药泵；３．电磁流管计．４．卧螺离心机；５．无轴螺旋输送机；６．污泥池；７．污泥切割机；８．污泥进料泵；９．电磁流管计；１０．电控系统 

5.  结果与讨论

    有关 ＬＷＹ４３０×１８０６－ Ｎ 卧螺离心机用于低浓度市政污泥脱水的实测。

5.1 絮凝剂的选用

    絮凝分为两个过程［３］， 一是高分子电解质与粒子表面的电荷中和， 二是高分子电解质的长链与粒子架桥形成絮团。絮凝的主要目的是通过加入高分子絮凝剂使污泥中细小的悬浮颗粒和胶体微粒聚结成较粗大的粒子或絮团。根据 Ｓｔｏｋｅｓ 方程， 沉降速度与粒子直径的平方成正比， 随着粒子的增大， 沉降速度大为增加。从而可以大大缩短污泥在卧螺离心机内的停留时间， 这为污泥脱水的连续处理提供了有力保障。

   在污泥脱水中选用合适的絮凝剂非常重要， 絮凝剂选择要以质优价廉、效率高、用量少为准则。一般来说， 有机污泥适宜添加阳离子型絮凝剂， 而无机污泥应加入阴离子型絮凝剂 。市政污泥主要以有机污泥为主， 并带有一定量的负电荷， 因此选用阳离子型絮凝剂。理论上， 絮凝剂的分子量越大， 絮凝效率越高， 但絮凝剂分子量太高， 难以溶解， 而且价格也昂贵。根据实际应用， 絮凝剂分子量一般选用 ８００ 万左右即可。最佳的絮凝剂用量是絮凝剂全部被吸附在固相粒子表面上， 且絮团的沉降速度达到最大值［３］。但要找出最佳的絮凝剂用量非常困难， 结合实际应用及借鉴以往研究成果［５］， 对于城市污泥， 絮凝剂用量一般为 ０．３％～０．５％（绝干絮凝剂与绝干污泥之比）。 

5.2 卧螺离心机操作参数的确定 

5.2.1  转速 

    分离因数对被分离物料至关重要。因此在转鼓直径确定的情况下， 转鼓转速直接影响分离效果。转速过小达不到分离要求， 但转速过大又影响机器寿命。经卧螺离心机的实际使用证明， 用于市政污泥脱水的卧螺离心机最佳分离因数以２０００～２２ ００ 为宜。本次实际应用中的ＬＷＹ４３０×１８０６－Ｎ卧螺离心机的工作转速为 ３ ０００ ｒ／ｍｉｎ，其分离因数为 ２１６７。 

5.2.2 差转速 

    差转速的大小主要取决于所需排渣量的大小。差转速过大或过小都会影响分离效果， 由于此次处理的是低浓度市政污泥， 总固体含量较少， 所需差转速相对较低， 在满足用户分离要求的前提下， 选为 ４～６ ｒ／ｍｉｎ。 

5.3 差转速对泥饼含固率的影响 

    在卧螺离心机转速一定的前提下， 通过改变差转速来分析其对泥饼含固率的影响。因为差转速与排渣量的大小有直接关系， 故从所取料样中选取进机污泥固体总量比较接近的一组数据来讨论比较符合实际。其结果见图 ２。

    从图 ２ 可以看出， 随着差转速从 ６ ｒ／ｍｉｎ 降低到 ３ｒ／ｍｉｎ， 泥饼含固率有所提高。但是当差转速从 ４ ｒ／ｍｉｎ降低到 ３ ｒ／ｍｉｎ 时， 泥饼含固率的增长趋势有所减缓。所以， 当差转速降低到一定时， 通过进一步降低差转速来增加泥饼含固率没有实质意义。

5.4  污泥浓度对泥饼含固率的影响 

    在卧螺离心机操作参数不变的情况下， 污泥浓度对泥饼含固率的影响见图 ３、图 ４。图 ３、图 ４ 分别是差转速为 ６ ｒ／ｍｉｎ、５ ｒ／ｍｉｎ 时的情况， 从图 ３ 和图 ４ 均可看出， 随着污泥浓度的降低，泥饼含固率也随之降低。当污泥浓度降低至 ０．４２６％时， 其泥饼含固率为 ２０．５％， 从这个趋势来看， 如果污泥浓度降低至 ０．４％以下， 其泥饼含固率很可能就会小于 ２０％。

5.5  絮凝剂用量对固相回收率的影响 

    在卧螺离心机操作参数及污泥固体总含量基本不变时， 通过加入不同量的絮凝剂来考察固相回收率的情况。其结果见图 ５。

    从图５可以看出， 随着絮凝剂??絮凝剂用量达到一定量后， 其固相回收率反而下降。从这个趋势线可以看出， 絮凝剂用量并不是越多越好， 它有一个最佳值。由于絮凝剂费用占整个运行费用的主要部分， 所以， 在满足分离要求的前提下， 絮凝剂用量应尽量减少。 

6. 结论 

    通过以 ＬＷＹ４３０×１８０６－ Ｎ 型卧螺离心机为主体的污泥浓缩脱水一体化成套设备在 ２００ ０００ｍ３／ｄ 城市污水处理厂的使用可以得出以下结论： 

    对于市政污泥脱水， 分子量在 ８００ 万以上的阳离子型絮凝剂是一种比较理想的絮凝剂。 

１） 在卧螺离心机操作参数及进机污泥固体总量一定时， 泥饼含固率随差转速的降低而增大。 
２） 在卧螺离心机操作参数一定时， 泥饼含固率随污泥浓度的降低而降低。 
３） ＬＷＹ４３０×１８０６－ Ｎ 卧螺离心机的处理量为２０．６～２７ ｍ３／ｈ； 平均絮凝剂用量为 ４．３８ ｋｇ／ｔ．ＤＳ， 最低为３．３５ ｋｇ／ｔ．ＤＳ； 平均泥饼含固率为 ２３．２８％； 平均固相回收率为 ９９．４１％。 
４） 经过一年多的使用， 设备性能稳定、运行良好。 成为了低浓度污泥脱水的理想设备。