光大水务（济南）有限公司二厂升级改造所选机型是德国Flottweg（福乐伟）公司生产的Z-53型卧螺离心机，与其配套设备主要有污泥切割机、污泥输送泵、加药及稀释装置、泥水分离阀、无轴螺旋输送器等。

离心机主要由转鼓、带空心转轴的螺旋输送器组成，工作原理是：浓缩污泥由空心转轴送入转鼓腔内，污泥颗粒由于比重大，受到的离心力也大，因此被甩贴在转鼓内壁上形成固体层（因为环状，也被称为固环层）；水由于比重小，受到的离心力也小，在固环层内侧形成液环层。固环层的污泥在螺旋输送器的缓慢推动下，被输送到转鼓锥端的出口连续排出。液环层的水则由堰口连续“溢流”排至转鼓外，形成分离液，汇集后靠重力流出脱水机。福乐伟脱水机进泥方向与污泥固体的输送方向相同，区别于Alfa-laval脱水机和海申脱水机，即进泥口和排泥口分别在转鼓的两端，属顺流式离心脱水机。

离心脱水机作为污水处理厂泥处理单元的关键设备，其正常、稳定运行至关重要。通过对Alfa-laval脱水机和海申脱水机几年来的实践，把运行经验应用于福乐伟脱水机中，总结运行特点和规律，使之运行较佳化。

1 福乐伟脱水机的运行较佳化

1.1 脱水机的基本技术参数

1.2 脱水机的运行参数调整

脱水机运行中科调节的参数主要有：转鼓转速、转鼓与螺旋之间的差速，脱水机的进料量、絮凝剂的投加量、扭矩、液池深度。

1.2.1 转鼓转速

改变转鼓转速，可适合多种污泥物料的要求，转速越高，扭矩就越大，泥饼就越干，分离效果越好；反之亦然。两种转鼓转速下泥饼含水率的比较见下表：

分离因数：Fr=rw²/g=Dn²/1973，其中D=转子直径（m）

可以看出分离因数与转鼓直径和转速的平方成正比。越难分离的物料所需分离因数越大。此理论与Alfa-laval脱水机和海申脱水机相同。但由于福乐伟脱水机采用恒差速运行，且差速具有较大调节范围，转鼓转速只需微调即可达到要求。由于转鼓的直径是不变的，控制分离因数就是控制转鼓转速，在福乐伟离心脱水机实际运行中，总结了以下经验：

较高的转速能得到较高的分离因数，得到较好的分离效果。但对某些物料来说，分离因数并非越高越好。根据运行经验分析，转速越高，扭矩就越大，泥饼就越干，分离效果越好，但转速增加到一定程度以后，由于絮团被切向破碎，固体回收率反而下降。依据此理论，提高转速，增大分离因数，可切实提高泥饼含固率和固体回收率，但也不能太高，否则滤液会变浑。而且在高加药量、低差速设定值、无机物含量较高的情况下，高转速很容易引起扭矩过高出现扭矩报警。并且高转速耗能也大。所以高转速运行是没有必要的，一般把运行转速设定为2150rpm不变。

1.2.2 差速

脱水效果的好坏由泥饼含固率和固体回收率两个指标同时评价。差速是指转鼓与螺旋的转速之差，即两者之间的相对转速。如果差速为△n，则螺旋相对于转鼓来说，等于以△n的速度在旋转，液环层中被分离出的污泥就是利用这个速度被输送出脱水机的。当进泥量一定时，差速越大，污泥在脱水机中停留的时间越短，固环层就越薄；另一方面，差速越大，由于转鼓与螺旋之间的相对运动增大，必然对液环层的扰动程度增大，固环层内部被分离出来的污泥会被重新泛至液环层，并有可能随分离液流失。综上所述，差速增大时，脱水的固体回收率和泥饼的含固量都将降低，但增大差速可提高离心机的处理能力。反之，减小差速时，污泥在转鼓内接受离心分离的时间将延长，同时由于转鼓和螺旋之间的相对运动减小，对液环层的扰动也减轻，因此固体回收率和泥饼含固量均将提高，但减小差速，往往使处理能力降低。差速不能太小，否则将由于污泥在机内积累，使固环层厚度大于液环层，导致污泥随分离液大量流失，固体回收率急剧下降，严重时还会由于阻力过大，扭矩超负荷损坏离心机。两种差速下含水率的比较见下表：

在差速控制中，福乐伟脱水机与Alfa-laval脱水机及海申脱水机还是有明显区别的，福乐伟脱水机螺旋为独立驱动，与转鼓没有任何关联，离心机运行时螺旋先启动，当转鼓静止而螺旋空转时，观察扭矩值正常后（推料扭矩小于15%）方可启动转鼓。并且螺旋转速高于转鼓转速，而Alfa-laval脱水机及海申脱水机都是主机带动副机运行的，转鼓转速高于螺旋转速。福乐伟脱水机采用螺旋独立驱动，据分析，有以下益处：

一是有效预防堵机，当螺旋先启动，观察扭矩是否在正常值，如果扭矩偏高，则证明上次停机冲洗不彻底，这时可以把差速值设为100%，观察扭矩是否降低，当扭矩降至正常范围后即可开启转鼓运行。如果扭矩始终降不下来，则要低速启动转鼓，进水冲洗，按冲洗程序进行，直到把扭矩冲至正常范围。

二是螺旋独立驱动在关机过程螺旋延时关闭，这样在停机过程中，当转鼓停止后，螺旋延时运转几分钟关闭，可以把残存在转鼓中的水推出，防止下次开机时产生振动。

1.2.3 进料流量

进料流量大，悬浮液在转鼓中的停留时间短，固液分离性能差，反之，进料流量小，悬浮液在转鼓中的停留时间长，固液分离性好，对于易分离的物料，流量可适当增加，对于难分离的物料，流量应适当减少。两种进料流量下泥饼和滤液含水率的比较见下表：

每一台离心机都有一个设计进泥量，实际进泥量超过该值时，离心机将失去平衡，并受到损坏，因而运行中应严格控制离心机的进泥量。在允许的范围内，当泥质及调质效果一定时，进泥量越大，固体回收率和泥饼含固量越低；反之，进泥量降低，则固体回收率和泥饼含固量将提高。另外，每台离心机都有一个极限入流固体量。如果当由于进泥含固量升高等原因导致入流固体量超过极限值，将由于扭矩过大，使离心机超载而停车。

福乐伟Z-53型卧螺离心机允许入流固体量为1200kg/h。

1.2.4 絮凝剂的投加量和种类选择

不同物料，不同粒径，须选择不同的絮凝剂型号和投加量。即使同一车间由于上道工艺条件的变化，也需经常检查絮凝剂的种类和投加量是否合适。

絮凝剂投加量对泥饼和滤液含水率的比较见下表：

当泥质发生变化时，应随时调整干污泥的投药量，保证调质效果。如果污泥调质效果下降，离心脱水的固体回收率和泥饼含固量也将随之降低。

加药量的调整，要根据当前进泥性质确定一个絮凝剂投加基准值，当有机物含量高，污泥富有活性时，用药量大些，当无机物含量高时，可大幅度降低加药量，因为药剂对无机颗粒不起反应。此基准值以每吨纯干泥耗药量为单位，然后反推，确定配比浓度和投加量，然后观察泥饼和滤液效果，对各个参数进行综合性的微调。

例如：福乐伟脱水机，如果进泥量为30m³/h，进泥含水率为98%，配药浓度为3‰，每吨纯干泥耗药量为3kg/tds，则絮凝剂投加量为：

3×30×（100-98）/100/3=0.6m³/h

由于二厂污泥脱水车间进泥有机物含量较低，占大约30%～40%左右，泥粒细小，凝聚、沉降性能较好，福乐伟脱水机用药量一般控制在3kg/tds。

在使用一种药剂之前，要对絮凝剂进行称重，一般称重3次，取平均值，输入系统菜单。称重次数越多，误差越小，这样才可以使计算耗药量和实际出库量相吻合。

配置溶液时，熟化时间不少于45分钟，这样才能溶解充分，保证溶液足够的离子度，起到压缩双电层作用，同时投加浓度介于1～2‰，这样是为了保证絮凝剂的长链条能够充分展开，发挥其吸附架桥作用。

福乐伟脱水机配置絮凝剂溶液熟化时间设定为60分钟，并在程序中设定每隔半小时搅拌半小时，防止药剂沉淀。

1.2.5 排料扭矩

排料扭矩和进泥的性质和进泥量有着密切的关系。进泥的比重大，泥量多，脱水机的运行转速高，排料扭矩就大，差速减少，排料扭矩也增大，反之减少。

对于比重大的进泥，进泥量，进泥浓度，转速，差速稍有变化时，脱水机的排料扭矩就会有很大的变化，如果这些参数调节量太猛，会造成扭矩的冲击，严重时会引起机器损坏，这一点必须引起注意。

福乐伟脱水机在正常运行中，扭矩保护值一般设定为扭矩的50%，当运行扭矩达到50%时，就会停止进泥泵及加药泵，防止离心机内进一步的物料堆积。当出现扭矩报警时，按正常冲洗程序执行即可（有时需要冲洗较长时间，螺旋推料扭矩要冲至10%以下）。所以在正常运行时，要密切关注螺旋推料扭矩，当螺旋推料扭矩达到38%，还有上涨趋势时，就要引起重视。当离心机出现堵机时，常见的特征是扭矩过大和转鼓锥端有发热现象。

1.2.6 液池深度

液池深度深，上清液越清，泥饼干度会比较湿，反之，液池深度低，上清液浑，泥饼会比较干。

液池深度的调整通过更换堰板来实现。通过更换不同的堰板，可得到许多种不同半径的液位。在不同的污泥性质下通过改变不同的液环层厚度，使污泥脱水达到清澈度和泥饼干度之间的平衡。根据堰板半径r和出泥口半径R的大小，液环层厚度可分为正液位差和负液位差。r＜R为负液位差；r＞R为正液位差。根据有无BD板来确定液位的高点。有BD板的可有较高的液位，但高点也是有限度的。如无BD板，则根据液相低澄清度和固相干度的要求来确定液位的低点。一般来说，低的液位能得到较高的固相干度；高的液位能得到较高的液相澄清度，但不可能形成负液位差。

福乐伟脱水机出厂堰板半径为319mm，出泥口半径为315mm，一般不需调节。可以看出福乐伟脱水机堰板半径为正液位差，但也保持了较高的液池深度。

福乐伟脱水机堰板一般不需要调整，因为通过合适的转鼓转速、差速及加药量即可达到较佳清澈度和泥饼较佳干度之间的平衡。（除非有特殊情况发生，通过改变上述参数达不到较好效果时，可以通过调整堰板进行试验）

2 福乐伟离心机参数的综合控制

2.1 分析进泥性质

在离心机的运行过程中，要获得较佳的脱水效果，首先要分析污泥的性质，有的放矢地进行各项参数的调整，这样不仅使运行更加稳定可靠，还能节省不必要的能耗和药耗。影响离心机脱水效果的污泥性质主要是凝聚、沉降性能的优劣。

由斯托克斯公式可以看出，固、液两相密度差变化不大，转鼓转速变化较小，固体颗粒越大，则离心沉降速度越大，经过调质后的固体颗粒可以增大上百倍，所以增大固体颗粒大小对于离心脱水来说是至关重要的。

对于活性污泥浓度及沉降性能的评定，选用混合液挥发性悬浮固体浓度（MLVSS）及污泥容积指数（SVI）两个指标。

混合液挥发性悬浮固体浓度（MLVSS）表示的是混合液活性污泥中有机性固体物质部分的浓度，即：MLVSS=Ma+Me+Mi，该项指标能够在一定程度上表示相对的生物量值。

Ma：具有代谢功能活性的微生物群体。

Me：微生物（主要是细菌）内源代谢、自身氧化的残留物。

Mi：由原污水挟入的难为细菌降解的惰性有机物质。

有机质百分比为：（MLVSS/MLSS）×100%

污泥容积指数（SVI）的物理意义是在曝气池出口处的混合液，在经过30分钟静沉后，每克干污泥所形成的沉淀污泥所占有的容积，以mL计。

SVI=SV/MLSS

SVI即是衡量污泥沉降性能的指标，也是衡量污泥吸附性能的一个指标。一般来说，SVI越大，说明污泥的沉降性能越差，并且有产生膨胀现象的可能。SVI越小，说明泥粒细小，无机质含量高，缺乏活性。

10月份污泥SVI值基本处于35～45之间，有机份含量在30%左右，进泥含水率在98%～98.5%之间，MLSS在4000～6000mg/L之间，MLVSS在1000～2000mg/L之间。说明此阶段污泥浓度适中，进泥含水率偏高，有机份含量偏低，含有大量泥沙，泥粒细小，缺乏活性，但具有较好的凝聚、沉降性能。

2.2 参数综合调整

针对以上进泥性质，福乐伟脱水机的主要参数可做如下调整：

2.2.1 转鼓转速

由于进泥无机物含量偏高，易脱水，且运行扭矩较高，为了防止离心机出现扭矩过高堵机现象，可使转鼓转速降低，一般设定转速为2000～2200r/min。此转速即可使泥饼含水率达到75%左右。

2.2.2 差速

同样由于进泥无机物含量偏高，离心机易出现扭矩过高现象，差速可设定偏大一些，有效预防堵机。一般差速较有机物含量高时多设一转左右。一般差速设定值见下表：

注：当进泥无机物含量高时，开机进泥时扭矩上升很快，当增加进泥量时，差速设定值要迅速增加，不然很容易出现扭矩过高报警。

2.2.3 加药量

同样由于进泥有机物含量偏低，此阶段可适当降低加药量，因为阳离子型絮凝剂主要对带有负电荷的污泥胶体颗粒起作用，而无机物颗粒都是表层水，易脱除，所以此阶段的单位污泥耗药量可以控制在3kg/tds以下。

通过以上主要参数的调整，一般就可以使污泥脱水达到较佳清澈度和泥饼较佳干度之间的平衡，如果效果达不到要求，可以通过分析进泥性质，进而改变进泥量、更改液池深度、更换絮凝剂型号来进行试验。

3 结语

目前随着污泥脱水处理技术的推广应用，离心机脱水设备具有自动化程度高、运行连续稳定、保养方便、全密闭运行环境好等一系列优点，已逐步取代传统的带式压滤机。污泥脱水车间作为水区处理工艺中污泥浓度的调节阀，如何做好离心机的操作运行较佳化就显得尤为重要，通过工作经验的不断总结和积累，离心机的运行工作一定会更加细致和科学，运行更加可靠稳定和经济。