1前言

    泥漿水是一種水中含有一定量的微細(xì)泥顆粒的懸浮液體.泥漿的特性取決于它的成分，和當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)條件有關(guān)，一般有如下特性：外觀：土黃色，均勻有粘性，長時(shí)間靜止不分層，比重：1.20～1.46；(其中黃沙比重1.6);含泥量20%～30%，PH值：6～7。這些泥漿來源于建筑打樁、砂場(chǎng)、隧道山洞、礦山尾礦等。

    建筑泥漿處理不當(dāng)會(huì)污染環(huán)境、造成大量水土流失、淤塞河道、影響水質(zhì)、破壞市政設(shè)施。

    早期處理泥漿的方法有填埋、自然干燥等，這些較原始的方法費(fèi)用高效率低，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足日益增長的泥漿處理需要，成了困擾工程正常施工的難題。因此，近年推出在泥漿脫水干化處理的基礎(chǔ)上，進(jìn)行真空吸濾、壓濾和離心分離的新工藝。

    有關(guān)人員對(duì)上述三種方法進(jìn)行了對(duì)比試驗(yàn)[1]，發(fā)現(xiàn)：

    （1）真空吸濾法效果較差，原因是泥漿沉降在下層，抽真空時(shí)，泥層變得較密實(shí)，水難于吸出。

    （2）壓濾法效果尚可，但考慮如果用于現(xiàn)場(chǎng)需要配置壓濾機(jī)，但這種泥漿水含泥量很高，不適于用壓濾機(jī)，所以也很難用于施工現(xiàn)場(chǎng)。

    （3）離心脫水干化法的處理效果比上述兩種方法好得多，離心機(jī)密閉自動(dòng)連續(xù)運(yùn)行，不需要絮凝設(shè)備，適合于現(xiàn)場(chǎng)施工環(huán)境，可以從根本上取代目前原始落后的處理方式，提高處理效率，降低處理費(fèi)用，保護(hù)城市環(huán)境，做到現(xiàn)場(chǎng)文明施工。

    本文從泥漿處理對(duì)離心機(jī)的要求入手，詳細(xì)分析了泥漿離心機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，并以應(yīng)用實(shí)例進(jìn)行說明。

    2泥漿處理對(duì)離心機(jī)的要求

    2．1單機(jī)處理量大

    泥漿的產(chǎn)生有3個(gè)特點(diǎn)：

    ①產(chǎn)泥量大：施工機(jī)械一旦開機(jī)，在短時(shí)間內(nèi)即可產(chǎn)生大量的泥漿；

    ②存儲(chǔ)困難：現(xiàn)場(chǎng)沒有大容積的泥漿池，直接排放會(huì)污染環(huán)境，汽車運(yùn)輸成本很高，就地處理是最佳方案；

    這就要求離心機(jī)的單機(jī)處理量大，有足夠的“肚量”將泥漿吃進(jìn)肚子及時(shí)“消化”掉。

    ③容易分離：泥漿的固相和液相比重差較大，容易分離，因此設(shè)計(jì)泥漿離心機(jī)時(shí)應(yīng)取較小的長徑比,而運(yùn)行時(shí)應(yīng)保持較大的差轉(zhuǎn)速；

    2．2適應(yīng)于惡劣現(xiàn)場(chǎng)

    泥漿離心機(jī)往往安裝在建筑工地現(xiàn)場(chǎng)，惡劣的環(huán)境要求離心機(jī)5個(gè)不怕：

    ①不怕風(fēng)吹日曬：現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境溫度變化大，空氣中存在大量的灰塵；

    ②不怕過載沖擊：泥漿成分的變化，進(jìn)料流量的波動(dòng)，要求離心機(jī)要有足夠的功率余量，有完善的保護(hù)措施；

    ③不怕泥砂磨損：轉(zhuǎn)鼓內(nèi)的固相顆粒（泥砂）象砂輪機(jī)一樣在磨損著各個(gè)接觸部位，要求這些部位具有足夠高的抵抗磨損的能力；

    ④不怕電氣干擾：現(xiàn)場(chǎng)大功率設(shè)備頻繁起/停，各種電器設(shè)備運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的電弧，致使電源電壓大幅度波動(dòng)，諧波干擾可能使儀器儀表失靈；

    ⑤不怕錯(cuò)誤操作：建筑工人文化水平不高，離心機(jī)電氣操作件要少，操作要簡(jiǎn)單，控制程序設(shè)計(jì)要容錯(cuò)；

    3泥漿離心機(jī)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

    3．1高耐磨

    根據(jù)不同情況，關(guān)鍵部位采用硬質(zhì)合金和轉(zhuǎn)鼓防磨技術(shù)設(shè)計(jì)：

    （1）碳化鎢鎳基合金粉噴焊(含碳化鎢35%)；

    （2）碳化鎢焊條堆焊（含碳化鎢60%）；

    （3）硬質(zhì)合金鑲塊、合金瓦、鑲套（含碳化鎢100%）；

    （4）陶瓷鑲塊：其抗磨性能和硬質(zhì)合金鑲塊基本相同；

    實(shí)際應(yīng)用證明推力面硬質(zhì)合金鑲塊可使螺旋輸送器的壽命提高五倍以上（普通碳鋼的硬度為HB<241，碳化鎢合金的硬度為HRa≥90）。

    由于碳化鎢合金價(jià)格昂貴，表面看來，離心機(jī)的初次投資高于普通材質(zhì)離心機(jī)，但從長遠(yuǎn)角度看，設(shè)備壽命延長，維修費(fèi)用降低，停機(jī)時(shí)間減少…，這些實(shí)惠帶來的經(jīng)濟(jì)效益遠(yuǎn)高于首次投資的差額。

    3．2大差速

    3．2．1臥螺離心機(jī)的處理量模型

    在“柱塞”流假設(shè)的條件下，臥式螺旋卸料沉降離心機(jī)的處理量計(jì)算式為[2，3]

    Q=εV0Σ(1)

    式中Q----處理量，m3/h

    V0----重力場(chǎng)中固相粒子的自由沉降速度，m/s

    Σ----離心機(jī)生產(chǎn)能力指數(shù)，㎡

    ε----修正系數(shù)，ε=0.25

    重力場(chǎng)中固相粒子的自由沉降速度（Stokes定律）計(jì)算式：

    (2)

    Δρ=ρ2-ρ1(3)

    式中d----粒子的當(dāng)量直徑，m

    μ----液體的動(dòng)力粘度，kg/ms

    Δρ----固液兩相的比重差，kg/m3

    g----重力加速度，m/s2

    對(duì)于如圖4所示柱錐形轉(zhuǎn)鼓，其生產(chǎn)能力指數(shù)式為：

    式中F----離心機(jī)的分離因數(shù)

    L----沉降區(qū)長度m

    L1----圓柱長短m

    D----離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓的公稱直徑m

    λ----液層深度系數(shù),即厚度與轉(zhuǎn)鼓半徑之比λ=(r2-r1)/r2

    圖4計(jì)算離心機(jī)處理量用圖

    F=rω2/g(5)

    式中F----離心機(jī)的分離因數(shù)

    r----轉(zhuǎn)鼓內(nèi)半徑，m

    ω----轉(zhuǎn)鼓回轉(zhuǎn)角速度，弧度/S

    3．2．2離心機(jī)的處理能力

    在工程應(yīng)用中，離心機(jī)處理能力是指離心機(jī)的干固體負(fù)荷和水力負(fù)荷。

    干固體負(fù)荷是指每小時(shí)處理的不揮發(fā)固體重量，以ＫｇＤＳ（干污泥）／ｈ表示；水力負(fù)荷指進(jìn)入離心機(jī)的污泥流量，以ｍ３／ｈ表示，它與離心機(jī)進(jìn)泥濃度（ＭＬＳＳ，ｇ／Ｌ）的乘積即為干固體負(fù)荷。