１ 引言
在市政污水處理中， 為避免污水產生污泥造成二次污染， 污泥處理與處置成為了非常重要的一環［１］。隨著市政污水處理工藝的不斷改進， 越來越多的城市污水處理廠為了節省占地面積而省去污泥濃縮池， 將城市污水經曝氣處理后的低濃度沉淀污泥直接用螺桿泵輸入臥螺離心機進行濃縮脫水。根據用戶需要， 針對低濃度市政污泥的特點， 重慶江北機械有限責任公司在消化吸收國外先進技術的基礎上， 成功開發了大長徑比的壓榨型臥螺離心機 ＬＷＹ４３０×１８０６－ Ｎ。并于 ２００４年 ９ 月以 ＬＷＹ４３０×１８０６－ Ｎ 臥螺離心機為主體的污泥濃縮脫水一體化成套設備在 ２００ ０００ ｍ３／ｄ 城市污水處理廠中投入使用， 取得了良好的效果。
２、污泥的形成及特性
城市污水經沉砂池去除密度較大的無機顆粒后進入曝氣池， 在曝氣池里污水中的有機物在微生物的代謝作用下降解， 經過充分曝氣后讓污水靜置， 含有大量菌膠團和纖毛類原生動物的絮凝體就得以沉淀形成污泥［２］。
這種污泥具有有機物含量高， 污泥顆粒細小， 相對密度小， 持水性能強， 污泥含固率低（ 經實測其污泥含固率在 ０．４２６％～０．８５４％之間）等特點。
3、ＬＷＹ４３０×１８０６－ Ｎ臥螺離心機特性
3.1 技術特點
１） 整機采用一體化結構設計， 其傳動部分與主機實行縱向布置。體積小， 占地面積小， 操作維護方便。
２） 該機為逆流式臥螺離心機， 進泥的固相粒子沉降后無需流經整個機體， 就可于進泥口附近直接被螺旋輸送器刮走。在轉鼓沉降區， 螺旋輸送器的螺旋葉片采用帶狀形式， 最大地減小了螺旋對分離液的擾動作用。提高了分離效果。
３） 螺旋輸送器上設置壓榨盤， 圓錐部分設置壓榨錐， 實現了離心脫水和機械擠壓脫水的有機結合， 大大地降低了脫水后污泥的含水率。經 ＬＷＹ４３０×１８０６－ Ｎ臥螺離心機脫水后的污泥， 其含水率比普通型臥螺離心機低 ３％～５％。
４） 避免物料在轉鼓內滑動磨損轉鼓， 且便于物料輸出， 在轉鼓內壁加工溝槽； 防止螺旋體和葉片的磨損， 在螺旋葉片刮泥部位加裝硬質合金塊； 在螺旋進料口和轉鼓出渣口加裝可更換硬質合金套， 以增強耐磨性。整機耐磨性好， 使用壽命長。
５） 出渣口設置余液切換裝置， 可有效保證停車時轉鼓內的余液回流到出液管而不會流入無軸螺旋輸送機浸濕泥餅。
６） 采用雙電機雙變頻器驅動， 可實現轉速和差轉速無級可調。在控制中采用了國外先進的專有節能技術－ － 輔助電機能量回收系統（ 能量返饋裝置）， 在運行時， 可節約電能 ２０％～２５％。 ７） 具有優良的密封性能， 以確保污泥、水、臭味不會從機內溢出， 操作環境衛生條件好。
3.2 主要技術參數
轉鼓直徑： ４３０ ｍｍ
轉鼓額定工作轉速： ３ ０００ ｒ／ｍｉｎ （變頻無級調速）
長徑比： ４．２ 轉鼓最大轉速： ３ ２５０ ｒ／ｍｉｎ （變頻無級調速）
差轉速： ２～１５ ｒ／ｍｉｎ （變頻無級調速）
最大分離因數： ２ ５４３
差速器額定扭矩： ３ ８００ Ｎｍ
主電機功率： ３０ ｋＷ
4、污泥濃縮脫水成套設備工藝流程
4.1 成套設備組成
污泥濃縮脫水成套設備主要包括： 臥螺離心機、污泥切割機、污泥進料泵、絮凝劑自動投配系統、電磁流量計、無軸螺旋輸送機、電控系統。
4.2 工藝流程
待處理污泥經污泥切割機由污泥進料泵輸入臥螺離心機， 絮凝劑在臥螺離心機進料口前加入污泥管道中， 污泥量和絮凝劑用量分別由電磁流量計計量。經臥螺離心機脫水后的泥餅由無軸螺旋輸送機輸送至泥斗或車上， 而分離液則排回原污水處理系統進濃縮脫水成套設備工藝流程原理圖見圖 １。
圖 １ 工藝流程原理圖
１．絮凝劑自動投配系統；２．加藥泵；３．電磁流管計．４．臥螺離心機；５．無軸螺旋輸送機；６．污泥池；７．污泥切割機；８．污泥進料泵；９．電磁流管計；１０．電控系統
5. 結果與討論
有關 ＬＷＹ４３０×１８０６－ Ｎ 臥螺離心機用于低濃度市政污泥脫水的實測。
5.1 絮凝劑的選用
絮凝分為兩個過程［３］， 一是高分子電解質與粒子表面的電荷中和， 二是高分子電解質的長鏈與粒子架橋形成絮團。絮凝的主要目的是通過加入高分子絮凝劑使污泥中細小的懸浮顆粒和膠體微粒聚結成較粗大的粒子或絮團。根據 Ｓｔｏｋｅｓ 方程， 沉降速度與粒子直徑的平方成正比， 隨著粒子的增大， 沉降速度大為增加。從而可以大大縮短污泥在臥螺離心機內的停留時間， 這為污泥脫水的連續處理提供了有力保障。
在污泥脫水中選用合適的絮凝劑非常重要， 絮凝劑選擇要以質優價廉、效率高、用量少為準則。一般來說， 有機污泥適宜添加陽離子型絮凝劑， 而無機污泥應加入陰離子型絮凝劑 。市政污泥主要以有機污泥為主， 并帶有一定量的負電荷， 因此選用陽離子型絮凝劑。理論上， 絮凝劑的分子量越大， 絮凝效率越高， 但絮凝劑分子量太高， 難以溶解， 而且價格也昂貴。根據實際應用， 絮凝劑分子量一般選用 ８００ 萬左右即可。最佳的絮凝劑用量是絮凝劑全部被吸附在固相粒子表面上， 且絮團的沉降速度達到最大值［３］。但要找出最佳的絮凝劑用量非常困難， 結合實際應用及借鑒以往研究成果［５］， 對于城市污泥， 絮凝劑用量一般為 ０．３％～０．５％（絕干絮凝劑與絕干污泥之比）。
5.2 臥螺離心機操作參數的確定
5.2.1 轉速
分離因數對被分離物料至關重要。因此在轉鼓直徑確定的情況下， 轉鼓轉速直接影響分離效果。轉速過小達不到分離要求， 但轉速過大又影響機器壽命。經臥螺離心機的實際使用證明， 用于市政污泥脫水的臥螺離心機最佳分離因數以２０００～２２ ００ 為宜。本次實際應用中的ＬＷＹ４３０×１８０６－Ｎ臥螺離心機的工作轉速為 ３ ０００ ｒ／ｍｉｎ，其分離因數為 ２１６７。
5.2.2 差轉速
差轉速的大小主要取決于所需排渣量的大小。差轉速過大或過小都會影響分離效果， 由于此次處理的是低濃度市政污泥， 總固體含量較少， 所需差轉速相對較低， 在滿足用戶分離要求的前提下， 選為 ４～６ ｒ／ｍｉｎ。
5.3 差轉速對泥餅含固率的影響
在臥螺離心機轉速一定的前提下， 通過改變差轉速來分析其對泥餅含固率的影響。因為差轉速與排渣量的大小有直接關系， 故從所取料樣中選取進機污泥固體總量比較接近的一組數據來討論比較符合實際。其結果見圖 ２。
從圖 ２ 可以看出， 隨著差轉速從 ６ ｒ／ｍｉｎ 降低到 ３ｒ／ｍｉｎ， 泥餅含固率有所提高。但是當差轉速從 ４ ｒ／ｍｉｎ降低到 ３ ｒ／ｍｉｎ 時， 泥餅含固率的增長趨勢有所減緩。所以， 當差轉速降低到一定時， 通過進一步降低差轉速來增加泥餅含固率沒有實質意義。
5.4 污泥濃度對泥餅含固率的影響
在臥螺離心機操作參數不變的情況下， 污泥濃度對泥餅含固率的影響見圖 ３、圖 ４。圖 ３、圖 ４ 分別是差轉速為 ６ ｒ／ｍｉｎ、５ ｒ／ｍｉｎ 時的情況， 從圖 ３ 和圖 ４ 均可看出， 隨著污泥濃度的降低，泥餅含固率也隨之降低。當污泥濃度降低至 ０．４２６％時， 其泥餅含固率為 ２０．５％， 從這個趨勢來看， 如果污泥濃度降低至 ０．４％以下， 其泥餅含固率很可能就會小于 ２０％。
5.5 絮凝劑用量對固相回收率的影響
在臥螺離心機操作參數及污泥固體總含量基本不變時， 通過加入不同量的絮凝劑來考察固相回收率的情況。其結果見圖 ５。
從圖５可以看出， 隨著絮凝劑??絮凝劑用量達到一定量后， 其固相回收率反而下降。從這個趨勢線可以看出， 絮凝劑用量并不是越多越好， 它有一個最佳值。由于絮凝劑費用占整個運行費用的主要部分， 所以， 在滿足分離要求的前提下， 絮凝劑用量應盡量減少。
6. 結論
通過以 ＬＷＹ４３０×１８０６－ Ｎ 型臥螺離心機為主體的污泥濃縮脫水一體化成套設備在 ２００ ０００ｍ３／ｄ 城市污水處理廠的使用可以得出以下結論：
對于市政污泥脫水， 分子量在 ８００ 萬以上的陽離子型絮凝劑是一種比較理想的絮凝劑。
１） 在臥螺離心機操作參數及進機污泥固體總量一定時， 泥餅含固率隨差轉速的降低而增大。
２） 在臥螺離心機操作參數一定時， 泥餅含固率隨污泥濃度的降低而降低。
３） ＬＷＹ４３０×１８０６－ Ｎ 臥螺離心機的處理量為２０．６～２７ ｍ３／ｈ； 平均絮凝劑用量為 ４．３８ ｋｇ／ｔ．ＤＳ， 最低為３．３５ ｋｇ／ｔ．ＤＳ； 平均泥餅含固率為 ２３．２８％； 平均固相回收率為 ９９．４１％。
４） 經過一年多的使用， 設備性能穩定、運行良好。 成為了低濃度污泥脫水的理想設備。
