离心式脱水
1. 设备的描述和操作原理:
离心脱水的原理,主要是通过离心力的作用来加速固体和液体的分离。 简单来讲,可以这样来假设,离心机就是一个圆锥形的圆柱沉降器沿着自己的轴线水平 转动,将清水溢流,已经脱水的污泥通过一个阿基米德螺杆输送出来。离心机通过旋转 将离心力作用到固体的颗粒上,这样固体颗粒脱水越快。
实际上,通过絮凝作用处理过的污泥通过管道被注入离心机的主轴中,主轴具有很高的 旋转速度(3500rpm),污泥当中的颗粒被筛选到浮槽分离区的边上。 随后,此颗粒又 被阿基米德螺杆输送到主轴的圆锥端,即到污泥的脱水区。分离的液体,又被称为离心 液,在主轴的另一端溢流出来。
对离心式脱水来讲,应该对其中的几个参数进行考虑,因为这些参数无论是在实验室进 行测试时还是进行工业试验时都将影响聚合物的选择。
溢流堰的直径:
此参数与离心液出口的直径有关。它由一系列的堰盘来进行控制,通过对这些堰盘的高度进行调整。在离心机主轴内部产生一个液体环,其厚度等于主轴表面与堰盘边沿 的距离。
溢流堰的直径越小,则液体环的厚度也越小。
溢流堰直径的选择是在离心式分离和污泥的干燥度之间做出好的折衷选择。
差速度:
差速度是主轴和阿基米德螺杆旋转速度之间的差值。差速度越大,则污泥被抽提出来的 速度越快。
扭矩:
扭矩测量的是污泥加在螺杆的压力。这个压力将在螺杆的轴线上产生扭转力。通过测量 这个扭转力就可以得到扭矩。污泥加载到螺杆上的压力越大,则扭矩也越大。
注意:这是扭矩测量的一个例子。
扭矩和差速度是相互关联的。差速度增大,则扭矩将会变小,则污泥也将很快的被抽提 出来。
离心机可增加污泥的干燥度。对于传送螺杆来讲,它们具有不同的结构,允许 物料在离心机中有较长的停留时间。
2. 实验室测试:
2.1 采样:
对待处理的污泥进行采样:
必须收集具有代表性的污泥样本。 为了达到这样的目的,必须在加药点前面进行采样,样本一旦取好后就应该尽快对样本 进行实验测试(因为一段时间后,污泥的性质很可能发生变化); 必须对污泥中所含有的固体含量进行分析,因为聚合的用量是固体含量的函数。
聚合物:
不需要对所有的产品进行测试(有多达200种的产品用于脱水处理的应用),应该对这些 产品做一个初步的筛选工作。在同级别分子量水平范围内选择合适离子度的产品:阴离 子型FLOPAMTM AN900SH系列,阳离子型FLOPAMTM FO4000SH系列 必须对污泥中固含量进行分析,因为聚合物用量是固含量的函数。
2.2 实验设备:
为了分析以时间为函数的滤水体积,需要以下设备:
500ml 烧杯
带有叶片的机械式搅拌器
秒表
注意:
请参考手册《有机聚合物溶液的制备》,此手册中已经列出了制备聚合物溶液所必须的 设备。
2.3 测试步骤:
本章的主要目的不是描述测试步骤,而是对一些关键因素进行描述,这些关键因素对所 有目前存在的步骤来讲,都是重要且常见的。选择适合离心式脱水处理用的聚合物由两 步来完成。
离子度:
聚合物好的用量必须先确定出来。对相同分子量级别不同离子度的絮凝剂在不同的 投加量水平(低、优、高)时进行比较。为了达到这个目的,先选取中等离子度的聚 合物在机械搅拌下与污泥混合。聚合物的初始用量是污泥浓度的函数(例如:5ml可用于 3g/L的溶液,200ml可用于30g/L的污泥)。如果在这个用量下,可以得到比较好的絮凝 结果,则降低聚合物的用量重复测试(例如:减少1ml)。如果絮凝的效果不好,或者不 出现絮凝块,则应该增加初始用量(例如:增加1ml)。优投加量就是能够确定絮凝时的少用量。
随后再对其他聚合物进行测试,并且应该以刚才得到的优投加量+15%开始进行测试。
对结果的理解应该根据如下的两个标准:
好的絮凝剂是指能够在短的混合时间内,产生大的絮团;
好的絮凝剂必须具有好的再絮凝效果(在完全破坏絮团以后,再增加初始量的 20%)。
分子量的选择:
对离子度相同,但分子量各异的絮凝剂采用相同的方法进行测试。
2.4 参数的检查和结果分析:
应该检查的关键参数:
絮团的抗剪切能力
再次絮凝的能力
离心液的质量
结合
所有的这些数据都被填到表格当中,目的就是利用选择的标准来对结果进行分析。
3. 工厂试验:
工厂试验的目的是证实实验室的选择。
3.1 试验设计:
在试验期间,排放污泥的质量和流量必须具有一定的代表性。絮凝剂的配制请参考手 册《有机聚合物溶液的制备》。药剂的浓度,加药点的数量等须根据实验室的结果进 行选择。
3.2 参数的检查和结果分析:
应该跟踪的主要参数取决于操作者设定目标的结果,经常采用的主要参数如下:
絮凝剂的质量流量(Kg/h, lbs/HR)
污泥的质量流量(Kg/h, lbs/HR)
污泥的浓度 (g/l,%)
投加点
设备的参数:扭矩,差速度
泥饼的干燥度(%)
离心液的质量 (g/l,mg/l悬浮的固体)
为了分析这些结果,将所有这些数据以表格的形式编制出来就很方便,然后利用这些 数据来计算处理单位体积的污泥耗药量或每吨干泥的耗药量。同时,利用此数据表格也 可以计算性价比。
4. 离心机的优化:
与带式压滤机相比,在离心机上控制絮凝质量就表现得更加困难。因为采用离心式脱水 处理时,处理过程的每一步都发生在管道的内部或者机器的内部。对离心机来讲,絮团 将受到一个很大的力的作用(2000G到4000G)。因此,如果聚合物选择不当或者聚合 物的用量使用不当,絮团很块就会被破坏。
三个主要的操作问题如下:
离心液发黑:离心液呈现出不常见的黑色。离心液之所以能够呈现出这样的颜色,是由 于离心液中含有许多从溢流堰溢流出来的大量固体颗粒,随离心液回流至工艺的前端。
灰色含有泡沫的离心液:离心液中出现了过量的泡沫时,才会出现了这样的问题。因为离心机内部的高速搅拌,离心液出现轻微的泡沫是比较正常的情况,排气可以消除这 些泡沫。
泥饼干度低:污泥泥饼的干度低于期望值。
4.1 离心液变黑:
当离心液中有很多固体时,应该对下列因素进行检查:
固体流量:每一个离心机的设计都是针对某一特定固体流量的载荷来进行设计 的,如果过载,离心机将不会正常的工作。
差速度:差速度越小,则污泥在离心机中所停留的时间也越长。加载到絮团上 的压力随着时间的延长,将会损坏这些絮团,微小的颗粒将会被带出离心机。增加差速 度,可以增加离心液的清澈程度。
聚合物的流量:絮团必须有足够强度以抵抗来自离心机内部,由于压力和螺杆而 产生的剪切力。在离心机内部必须有足够多的絮凝剂以确定在出现絮团破坏时能够使其再絮凝。一般条件下,采用离心方式进行污泥脱水处理所消耗的药剂总量,应该比带式 压滤机的用量多。
4.2 灰色含有泡沫的离心液:
一旦出现了这种现象,必须对其进行调整:
流体质量:
如果在离心机的内部缺少作用力,离心机将降低其差速度来维持足够 的扭矩。因此,必须对聚合物的用量进行调整,控制污泥质量。
扭矩:
如果扭矩不稳定,离心机将不会正常的工作,当离心机的差速度发生变化 时,离心液中就会出现颗粒。
聚合物的流量:泡沫的出现意味着聚合物用量过多,而且过量的聚合物将会使颗 粒重新分散,所以要尝试降低聚合物用量。
注意:
灰色离心液表明所选聚合物不适合当前污泥,或是由于聚合筛选错误,或是聚合物与污 泥没有进行很好的混合。
4.3 泥饼的干燥度较低:过滤当中的悬浮固体增加
调整下列参数可以增加泥饼的干度:
扭矩:根据污泥的浓度对离心机的扭矩/或者差速度进行系统调整。
液体环:液体环的直径越小,泥饼越干燥,在离心机圆锥部分的水量也越少。
絮团的稳定性:在离心式污泥脱水处理中,由于涉及到高速剪切,絮团的稳定性 是一个说明离心机性能的关键参数。为了提供好的稳定性和优的絮凝作用,SNF公 司已经开发出了一系列的阳离子乳液可以达到合适的絮团稳定性和优的再絮凝能力。
4.4 参数的检查和结果分析:
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