摘要：介紹了臥式螺旋臥螺離心機的結構原理，在焦化廢水污泥濃縮處理中的應用情況表明，該臥螺離心機具有處理能力大、自動化程度高、維護簡單方便、潔凈無污染和生產成本低等優點，值得推廣應用。
關鍵詞：臥式螺旋臥螺離心機;焦化廢水;污泥濃縮;應用

唐山首鋼京唐西山焦化有限責任公司一期工程酚氰廢水處理項目與4×7．63m焦爐配套建設，處理煤氣凈化過程中產生的含酚氰廢水及煤氣管道冷凝水，由預處理、生化處理、后混凝沉淀過濾處理及污泥處理等工序組成，廢水生物處理采用缺氧－好氧－好氧(A－O－O)的內循環工藝流程。目前，我公司按年產380萬t焦炭進行生產組織，酚氰廢水處理原水水量為130～140m3/h，無稀釋水，其中蒸氨廢水水量為100～110m3/h。
根據設計資料，酚氰廢水處理作業區剩余污泥(平均排泥量15．4m3/h，含水率為99．2%，連續排泥)和凝聚沉淀池排出的污泥(排泥量45m3/h，含水率為99．2%，每天排泥8h)，由污泥泵送入污泥濃縮裝置進行處理，濃縮后的污泥由污泥泵送污泥脫水機進一步脫水。污泥濃縮池上清液流回污水處理系統進行處理，泥餅(22t/d，污泥含水率為80%)送煤場摻入煉焦煤中焚燒。因此，酚氰區域產生污泥量約為22÷(1－80%)=110m3/d。實際污泥量為90～100m3/d，化驗剩余污泥實際含水率為99．1%。
1·設備使用現狀
酚氰廢水處理作業區污泥濃縮裝置原采用帶式壓濾機，單臺污水處理能力僅為4～5m3/h，每天24h連續運轉。排泥含水率為84．5%，泥中帶水較多導致泥稀，不能很好地形成泥餅，污泥在運輸過程中灑落嚴重，設備運行環境較差。由于帶式壓濾機泥處理量較小，隨設備的老化，頻繁停用檢修。檢修時，生物處理系統中污泥不能及時排出，系統內污泥指數增高，隨污泥基數逐步增大，污泥量迅速膨脹，形成惡性循環。2臺帶式壓濾機24h超負荷運轉，系統泥量仍持續上漲，造成生物處理系統污泥指數嚴重超標，影響出水指標。并且，備件更換頻繁，檢修強度和難度較大，導致維修成本較高。壓濾機運行過程中需用清水隨時沖洗濾帶，每天耗用清水約180m3。壓濾機驅動電機為1．5kW。
目前，焦化廢水污泥脫水生產中采用的脫水設備類型主要分為3種，即板框壓濾機、帶式壓濾機和臥螺離心機。這3種類型脫水設備的比較見表1。

由表1可知，臥螺離心機具有自動化程度高、運行環境條件好、分離效果人為因素影響小、操作維護方便、日常運行費用小等諸多優點。結合其他單位使用情況，我廠決定將帶式壓濾機改為臥式螺旋卸料沉降離心機(型號LWJ450)，并配套自動配投藥裝置和控制系統。
2·臥螺離心機工作原理
臥式螺旋卸料沉降臥螺離心機(以下簡稱臥螺離心機)是依靠固液兩相的密度差，在離心力場的作用下，加快固相顆粒的沉降速度來實現固液分離。結構如圖1所示。

當污泥進入臥螺離心機轉鼓腔后，高速旋轉的轉鼓產生強大的離心力，污泥顆粒由于密度大，離心力也大，因此污泥被甩貼在轉鼓內壁上，形成固環層;而水的密度較小，離心力也小，只能在固環層內側形成液環層。由于螺旋和轉鼓的轉速不同，二者存在相對運動(差速)，把沉積在轉鼓內壁的污泥推向轉鼓錐體端出口處排出，分離出的水從轉鼓的另一端排出。差速器的作用是使轉鼓和螺旋之間形成一定的差速。污泥中投加絮凝劑，以產生絮凝作用，使分散的污泥顆粒聚集產生較大的絮凝體，加速泥水分離。
分離因數是衡量離心分離機性能的主要指標，臥螺離心機的轉鼓轉速和直徑決定其分離因數。對于同一臺設備而言，其轉鼓直徑是一定的，可以通過調節轉鼓轉速來調整分離因數。一般來講，轉鼓轉速越高，分離因數越大，臥螺離心機排出的泥餅中的含水率也就越低。另外，臥螺離心機的差速也可以通過控制污泥在轉鼓中的停留時間而直接影響排出到轉鼓外的泥餅的含水率。
3·改造效果及經濟效益
3．1改造效果
臥螺離心機主電機和螺旋電機均采用變頻控制，可實現對轉鼓和螺旋轉速的方便調節。同時，螺旋推料扭矩可以在規定范圍內進行設定，因此可以實現在不同工況下對運行參數進行調節，以保證臥螺離心機處理效果和設備運行穩定。
臥螺離心機有差速控制和扭矩控制2種運行模式，由于主電機轉速不變，在扭矩控制模式下，通過改變螺旋電機轉速，進而改變差速來調節扭矩，使扭矩保持在設定值上下波動，以保證設備穩定運行。在手動運行過程中可以采用差速控制模式，一般只有在調試和沖洗時使用，正常自動運行過程中不使用。
在扭矩控制模式下，當過扭矩時系統自動將進料打回流，以保證不發生過負荷運行而損壞設備。自動配投藥裝置可以根據來料含水率預先設定配藥濃度，并根據處理量隨時自動調節加藥量。這樣能夠有效避免因加藥量不足導致污泥不能*絮凝，進而致使分離效果變差;同時，可以避免因過量加藥而導致過度絮凝，致使污泥堵塞轉鼓和螺旋，損壞設備，并且造成藥品浪費。
改造后，臥螺離心機處理量達到18m3/h，24h連續運轉，生物處理系統污泥指數持續下降。投用40天后，污泥指數達到正常水平，由于污泥處理及時，酚氰廢水處理作業區域控制污泥指數在較低水平，系統達到良性循環。目前，臥螺離心機采用扭矩控制，在運行數據設定為扭矩40N·m、轉鼓轉速2500rpm、加藥配比為3‰(質量分數)的情況下，處理量即可達到10～18m3/h，排泥含水率為71．2%，泥餅成形良好，基本呈固態可堆積，運輸方便，*生產需求?，F臥螺離心機每天開機10h左右，且操作簡單，停機沖洗時使用清水約10m3/d。臥螺離心機主電機為30kW，螺旋電機為7．5kW。
3．2效益計算
在不考慮人工成本的情況下，根據我廠實際，工業水新水按7元/t計算，380V工業用電按0．4元/kWh計算。
帶式壓濾機年消耗水費用為7×180×365=459900元;年電耗費用為0．4×1．5×24×365=5256元。統計近3年備件材料情況，每年平均更換濾帶4條，每條濾帶9720元，消耗濾帶費用為9720×4=38880元。
臥螺離心機年消耗水費用為7×10×365=25550元;年電耗費用為0．4×(30+7．5)×10×365=54750元。因此，由帶式壓濾機改為臥螺離心機進行污泥濃縮每年可節約費用為(459900+5256+38880)－(25550+54750)=423736元。
4·結論
1)處理能力大大提高。單機處理能力由原4～5m3/h提高到14～18m3/h，有效避免了系統中污泥不能及時脫除而產生堆積的情況，提升了系統穩定性。
2)實現自動控制。壓濾機的調節主要靠人工完成，包括進料量、加藥量調節以及沖洗操作等。臥螺離心機工作時的進料、分離、卸料等是在高速運轉下連續自動進行的，實現了臥螺離心機主轉速、差速和扭矩可調節，還能自動調節絮凝劑配制濃度及進料量。并且，采用可編程序控制器實現離心分離與離心沖洗過程的自動控制，節約了人力。
3)維護保養方便。使用壓濾機時，除軸承潤滑保養外，檢修托輥、濾帶頻繁，耗費檢修人力、物力。臥螺離心機投用后，日常僅需潤滑保養，定期進行點檢緊固，平時檢修也只是更換軸承和皮帶即可。同時，臥螺離心機設有扭矩保護、功率控制及檢測、測溫等多重保護，能有效地減少突發故障對機器造成的損害。4)現場作業和檢修環境極大改觀。改造前現場污泥、污水遍地，車間內異味彌漫。而臥螺離心機對物料的分離是在*封閉條件下進行，保證操作現場整潔無污染，并保持生產環境的整潔衛生，實現文明生產。