1.前言

隨著國(guó)家對(duì)環(huán)保要求的不斷加強(qiáng)，鋼鐵行業(yè)的廢水處理已經(jīng)不是一個(gè)簡(jiǎn)單的過(guò)程了，整個(gè)設(shè)計(jì)工藝都需嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)執(zhí)行，原來(lái)的污泥處理部分也被強(qiáng)化，要求越來(lái)越高，使得污泥脫水處理變成了鋼鐵行業(yè)廢水處理工程中的重要環(huán)節(jié)。污泥在污泥池中含水率較高，要想達(dá)到固液分離，必須使用機(jī)械脫水的方法，最大限度地將液體污泥中的水分分離出來(lái)，從而使污泥成為可塑性固體狀，此時(shí)的污泥便于外運(yùn)、處理。經(jīng)脫水后的污泥其體積大為縮小，不但減輕了對(duì)環(huán)境的二次污染，也為污泥資源的綜合利用創(chuàng)造了極有利的條件。當(dāng)今在鋼鐵行業(yè)中已經(jīng)開(kāi)始更多地使用全封閉連續(xù)運(yùn)行的離心污泥脫水機(jī)作為污泥脫水的主機(jī)，從而避免了傳統(tǒng)工藝采用帶式壓濾機(jī)，板框壓濾機(jī)的種種弊端（如：污泥脫水敞開(kāi)進(jìn)行，現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境差，水、藥劑用量大，運(yùn)行成本大，設(shè)備體積龐大、基建費(fèi)用高，自動(dòng)化程度差，勞動(dòng)強(qiáng)度大，不適應(yīng)連續(xù)運(yùn)行）。而采用離心機(jī)進(jìn)行污泥脫水處理可以保證污泥處理過(guò)程中廢氣不外溢，污水不外流，污泥不落地，自動(dòng)化程度高，易損件少，藥耗小，便于連續(xù)運(yùn)行，運(yùn)行成本低。由于鋼鐵行業(yè)污泥的特殊性，采用離心機(jī)進(jìn)行污泥脫水的優(yōu)勢(shì)日漸顯現(xiàn)，離心機(jī)的使用逐漸趨于上升勢(shì)頭。

2.離心機(jī)結(jié)構(gòu)及工作原理

離心污泥脫水機(jī)也即臥式螺旋卸料沉降離心機(jī)，是依靠固液兩相的密度差，在離心力場(chǎng)的作用下，加快固相顆粒的沉降速度來(lái)實(shí)現(xiàn)固液分離。見(jiàn)圖1所示。

轉(zhuǎn)鼓前方設(shè)計(jì)有一個(gè)錐段，根據(jù)污水性質(zhì)的不同，按照設(shè)定的速度高速旋轉(zhuǎn)。進(jìn)入離心機(jī)的污泥在離心力的作用下，因其固相和液相密度的不同，在不同的圓周界面上首先達(dá)到分層效果；然后，固相被機(jī)內(nèi)螺旋逐步推向固相出料口端，并在離心力及尾端雙向擠壓段的擠壓力的作用下，達(dá)到最干的效果，并在出料口排出機(jī)外；液相則在逐步分層穩(wěn)定，并越積越多的情況下，澄清的上清液，經(jīng)溢流堰流出，至液相出口，排出機(jī)外。轉(zhuǎn)鼓的運(yùn)轉(zhuǎn)速度直接決定分離因素，一般講轉(zhuǎn)速高，分離因素大，固體中的含水率低，而螺旋的速差則直接影響到轉(zhuǎn)送到轉(zhuǎn)鼓外的固體含水率，它對(duì)處理量、停留時(shí)間和固體排出都有直接影響。

3.不同類(lèi)型污泥脫水機(jī)的比較

目前，鋼鐵行業(yè)污泥脫水工藝采用的脫水類(lèi)型主要為三種，即板框壓濾機(jī)、

綜合這三種污泥脫水設(shè)備的性能，板框壓濾機(jī)對(duì)進(jìn)入的污泥濃度適應(yīng)性強(qiáng)，且出泥的含水率較低。但該設(shè)備為間隙式運(yùn)行自動(dòng)化程度不高，且占地面積大，濾布容易阻塞，需經(jīng)常沖洗，管理人員勞動(dòng)強(qiáng)度大，工作時(shí)也為敞開(kāi)式，工作環(huán)境較差。易形成二次污染。帶式壓濾機(jī)可連續(xù)生產(chǎn)，管理也比較容易，但它要求進(jìn)入壓濾機(jī)的污泥絮凝體大、密實(shí)、強(qiáng)度高，而且出泥的含水率較高，污泥的截留率也較低。帶式壓濾機(jī)工作時(shí)為敞開(kāi)式，工作環(huán)境較差，同樣易形成二次污染，不利于現(xiàn)代化生產(chǎn)的要求。離心脫水機(jī)脫水時(shí)可連續(xù)運(yùn)行，自動(dòng)化程度高，運(yùn)行方式靈活，管理方便。而且出泥的含水率較低，出泥量大。離心脫水機(jī)占地面積小，為全封閉式運(yùn)行，環(huán)境衛(wèi)生條件好。噪音較大是離心脫水機(jī)的缺點(diǎn)。近年來(lái)，歐洲、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)采用離心脫水方式越來(lái)越多。

由此可見(jiàn)，因離心機(jī)具有自動(dòng)化程度高，環(huán)境條件好，分離效果人為因素影響小，操作維護(hù)方便，日常運(yùn)行費(fèi)用小，輔助設(shè)備少，占地面積小，基建投資少等諸多優(yōu)點(diǎn)，因此污泥脫水工藝中應(yīng)用離心機(jī)越來(lái)越多，并逐步取代壓濾機(jī)。

4.不同類(lèi)型離心脫水機(jī)的比較

目前已經(jīng)使用的離心污泥脫水機(jī)中，已由最初不可調(diào)速的機(jī)械差速器臥螺機(jī)（簡(jiǎn)稱(chēng)機(jī)械型）、發(fā)展為可調(diào)速的雙驅(qū)動(dòng)機(jī)械差速器臥螺機(jī)（簡(jiǎn)稱(chēng)雙電機(jī)型）和液壓差速器臥螺機(jī)（即高干度臥螺離心機(jī)，簡(jiǎn)稱(chēng)液壓型）。而針對(duì)鋼鐵行業(yè)污泥的特點(diǎn)，在液壓型的基礎(chǔ)上設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行了局部的特殊改進(jìn)，使其更適合鋼鐵行業(yè)污泥，尤其轉(zhuǎn)爐OG泥的特性(煉鋼OG泥處理難度高于高爐瓦斯泥，為鋼廠內(nèi)最難處理之污泥)，以此為技術(shù)基礎(chǔ)進(jìn)行設(shè)計(jì)加工制造，該類(lèi)離心式脫水機(jī)是鋼鐵行業(yè)污泥脫水工藝應(yīng)用的發(fā)展方向，這三類(lèi)離心脫水機(jī)它們的差別主要在于：

4.1差轉(zhuǎn)速形成方法的不同，導(dǎo)致設(shè)備電能消耗的明顯差別

機(jī)械型和雙電機(jī)型是通過(guò)帶輪變速或雙電機(jī)驅(qū)動(dòng)，形成轉(zhuǎn)鼓、螺旋各自的獨(dú)立的絕對(duì)轉(zhuǎn)速，差轉(zhuǎn)速是這二個(gè)絕對(duì)轉(zhuǎn)速的差值（即它們之間的相對(duì)轉(zhuǎn)速）；液壓型的差速器實(shí)際是固定于轉(zhuǎn)鼓并隨之同步旋轉(zhuǎn)的液壓馬達(dá)，當(dāng)液壓泵站通過(guò)特殊的高壓旋轉(zhuǎn)分配器向液壓馬達(dá)供油時(shí)，螺旋才會(huì)在液壓差速器的驅(qū)動(dòng)下，產(chǎn)生疊加在轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速（螺旋的牽連轉(zhuǎn)動(dòng)）上的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，從而形成轉(zhuǎn)鼓、螺旋之間的差轉(zhuǎn)速。

脫水機(jī)在空載或輕載運(yùn)行時(shí)，三種機(jī)型的能耗沒(méi)有差別。但負(fù)重運(yùn)行時(shí)，由于物料的牽連作用，將給機(jī)械型、雙電機(jī)型各自獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)源造成相互抵消的額外能量損耗，而液壓型是通過(guò)增加液壓馬達(dá)（差速低于30 r/min）的扭矩來(lái)承受牽連作用，則不產(chǎn)生上述的能量損耗。反映在設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行中，液壓型的能耗明顯降低。

4.2轉(zhuǎn)鼓、螺旋結(jié)構(gòu)的不同，導(dǎo)致設(shè)備脫水能力的明顯差別

由于液壓差速器對(duì)負(fù)載變化有良好的自適應(yīng)性，因此在轉(zhuǎn)鼓、螺旋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中就可針對(duì)城市污泥脫水較困難的特點(diǎn)，有意識(shí)地加大對(duì)脫水污泥的擠壓度，即形成在前端螺旋葉片對(duì)污泥的雙向擠壓效應(yīng)，以提高污泥的脫水效率。而其它機(jī)型因?yàn)閾?dān)心過(guò)載堵料，則不能采取這樣的設(shè)計(jì)。

4.3差速與轉(zhuǎn)速關(guān)聯(lián)性的不同，導(dǎo)致設(shè)備維護(hù)成本的明顯差別

設(shè)備排堵是機(jī)械型臥螺機(jī)最頭疼的維護(hù)工作，一旦出現(xiàn)機(jī)器堵料，只能解體整臺(tái)臥螺機(jī)轉(zhuǎn)鼓，將污泥一點(diǎn)點(diǎn)地清除。不但耗工費(fèi)時(shí)，且極易損傷轉(zhuǎn)鼓。而液壓型的差轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)鼓的轉(zhuǎn)速無(wú)關(guān)，可在整機(jī)靜止的狀態(tài)下，通過(guò)低速大扭矩的液壓差速器的強(qiáng)力且極其緩慢的正反推動(dòng)，逐步將污泥排出轉(zhuǎn)鼓，由于最大安全扭矩可以通過(guò)設(shè)定液壓系統(tǒng)的溢流壓力來(lái)控制，因此液壓型臥螺機(jī)的排堵不會(huì)損傷設(shè)備。

三種類(lèi)型臥螺離心機(jī)的性能比較見(jiàn)表2。

由此可見(jiàn)，液壓差速臥螺離心機(jī)作為一種新型臥螺離心機(jī)，因該機(jī)采用增長(zhǎng)了轉(zhuǎn)鼓有效長(zhǎng)度，大大增加沉降的距離，增長(zhǎng)了物料在機(jī)內(nèi)停留時(shí)間；采用可根據(jù)負(fù)載變化差速自動(dòng)反饋調(diào)節(jié)，推料功率自動(dòng)補(bǔ)償，可實(shí)行小差速的液壓差速系統(tǒng)，是國(guó)際上公認(rèn)的最先進(jìn)的差速形式，從而使生產(chǎn)能力、分離脫水效果都有很大的提高，并且具有電耗小、藥耗小等優(yōu)點(diǎn)。在此基礎(chǔ)上經(jīng)過(guò)特殊設(shè)計(jì)和改進(jìn)的，尤其針對(duì)鋼鐵行業(yè)污泥的離心式脫水機(jī)是污泥脫水設(shè)備中的佼佼者。

5.結(jié)論

綜上所述，鋼鐵行業(yè)污泥的特殊性決定了采用污泥脫水設(shè)備的要求。針對(duì)鋼廠專(zhuān)用的離心脫水機(jī)，其特點(diǎn)是主機(jī)采用具有國(guó)際先進(jìn)水平的高干度離心機(jī)，其液壓控制的螺旋推料轉(zhuǎn)速和推料功率可根據(jù)負(fù)載變化的反饋得到自動(dòng)調(diào)節(jié)、補(bǔ)償，并使污泥能在離心力場(chǎng)及錐段前端二個(gè)螺旋葉片雙向擠壓的共同作用下，形成更干的泥餅，提高脫水效率。從污泥進(jìn)離心機(jī)、脫水、排泥、輸送、絮凝劑投放以及運(yùn)行均可采用PLC實(shí)施全自動(dòng)操作并實(shí)時(shí)監(jiān)控，從而使整個(gè)系統(tǒng)成為達(dá)到無(wú)人操作的國(guó)際先進(jìn)水平的全自動(dòng)化污泥脫水成套操作單元。