某石化公司污水处理厂催化剂污水处理装置主要负责处理上游催化剂厂生产过程中排放的高悬浮物废水。由于催化剂废水来水悬浮物年均值为4000mg/L左右，装置泥系统处理污泥量极大。该装置共使用了3台德国福乐伟公司生产的Z53-4/455型卧螺离心脱水机，离心机作为配置泥系统处理的核心设备，其稳定高效的运行对装置生产至关重要。因此，有必要对离心机的优化运行状况进行研究，使其达到较佳运行状态。

1 离心机的基本情况

1.1 离心机基本结构及工作原理

卧螺离心机主要由转鼓、输料螺旋及差速器等部件组成。工作时，需要离心脱水的污泥和絮凝剂药液经进料管线被送入转鼓内，在高速旋转产生的离心力的作用下，密度较大的固体颗粒被甩贴到转鼓内壁上，形成固体层。水分由于离心力小，在固体层的内侧形成液体层。再利用转鼓与螺旋之间的查转速（以下简称差速）把固体层的污泥推向转鼓锥端，经排渣口连续排出，澄清液从转鼓溢流堰板处排出，实现固液分离。

1.2 Z53-4/455型卧螺离心脱水机工艺及技术参数

设备型式：卧螺沉降式离心机，分离物料：含有细微石英砂的胶状催化剂颗粒和少量含有硫、酚等离子有机物的工业污泥。

单机处理量：25m³/h；转鼓直径（内径）：530mm；直径/长度比：1：4；锥角：10°；容积：219L；转鼓转速（可调）：3500r/min；分离因数：3600g；转鼓和螺旋的差转速调节范围：0.5～10.0r/min；转鼓和螺旋的差转速调节精度：0.1r/min；噪音：≤85dB；振动强度：≤7.0mm/s（主轴承位置）。

2 优化运行的调整方法及要求

（1）在催化剂污泥进料性质稳定的情况下，分别调整溢流堰板直径、转鼓转速、差速等离心机的主要运行参数，在调整一个参数时，其他参数保持不变。同时采集经离心分离后的干泥和澄清液样品，分析干泥及澄清液的含水率，用来比较离心脱水效果，以获得离心机的较佳运行参数设定值。

（2）在离心机较佳运行参数下，研究催化剂污泥含水率对离心脱水效果的影响。

（3）经离心机处理后的干泥含水率要求小于80%，固体回收率要求大于85%，设备主轴承振动强度不超过7.0mm/s。

3 优化运行的结果分析

3.1 离心机运行参数对脱水效果的影响

（1）溢流堰板直径

试验条件：催化剂污泥进泥含水率96.8%，pH值7.5，转鼓转速2600r/min，差速5.5r/min，离心机进泥量15m³/h，絮凝剂药量500L/h。从325mm开始，随着溢流堰板直径的增大，固体回收率逐渐增大，干泥含水率液逐渐增大，这是因为增大溢流堰板直径，会增大离心机转鼓沉降区的容积，因此固体回收率增加，但同时转鼓锥端的干燥区缩短，干泥干燥时间随之缩短，故干泥含水率增大。当溢流堰板直径超过335mm后，干泥含水率已接近控制指标要求，因此，调大溢流堰板直径虽然可线性增大固体回收率，但不能过大，否则会使干泥含水率超标。综合考虑，溢流堰板直径设定在335mm比较合适。

（2）转鼓转速

试验条件：催化剂污泥进泥含水率96.8%，pH值7.5，溢流堰板直径335mm，差速5.5r/min，离心机进泥量15m³/h，絮凝剂药量500L/h。从2000r/min开始，随着离心机转鼓转速的增大，干泥含水率逐渐下降，但固体回收率也有所下降，当转速达到2400r/min后，干泥含水率和固体回收率变化趋于平缓；当转速超过2800r/min后，尽管转速继续增大，但干泥含水率和固体回收率基本不变。这是因为转鼓转速越大，离心机的分离因数越大，固体颗粒的离心沉降速度越快，脱水效果就越好，干泥含水率越低。但转速过高会导致已沉降的污泥颗粒再次被打碎而影响离心分离效果，同时，由于转鼓转速的增大，设备主轴承振动明显增大，在2800r/min时已到达6.8mm/s，继续提高转速对设备的长周期运行不利，因此转鼓转速设定在2400～2800r/min之间比较合适。

（3）差速

试验条件：催化剂污泥进泥含水率96.8%，pH值7.5，溢流堰板直径335mm，转鼓转速2600r/min，离心机进泥量15m³/h，絮凝剂药量500L/h。从3.5r/min开始，随着离心机差速的增大，固体回收率变化不大，说明差速的变化对固体回收率的影响不大，但干泥含水率逐渐增大。这是因为在离心机转鼓锥角一定的情况下，增大差速会提高固体的推送速度，造成沉渣在转鼓锥端的脱水干燥时间缩短，脱水后的干泥含水率增大，在差速达到7.5r/min时，干泥含水率已上升到79.3%，已接近控制指标。因此在保证沉降在转鼓内壁上的固体颗粒能够及时排出的前提下，差速设定在4～7r/min之间比较合适。

3.2 污泥含水率对脱水效果的影响

实验条件：离心机转鼓转速2600r/min，差速5.5r/min，溢流堰板直径335mm，进泥量15m³/h，pH值7.5。

一方面随着进料污泥含水率的线性降低，经离心机处理后的干泥含水率对应也呈线性降低。另一方面随着进料污泥含水率的线性降低，固体回收率在污泥含水率大于97%时，对应呈线性增大，但当污泥含水率小于97%时，固体回收率反而会减小，这是因为污泥含水率的降低意味着污泥含固量的增加，污泥含固量增加会使固体回收率相应增大，但当污泥含固量增大到一定程度时，会造成离心机转鼓内的固体层过大，固液分层不稳定，固体颗粒随澄清液的流失也会增加，反而导致固体回收率下降。再一方面随着进料污泥含水率的线性降低，含固量的增大，絮凝剂药液的投加量也随之线性增加。因此，综合分析后可以得出：在离心机较佳运行参数下，将进料污泥含水率控制在97%左右，离心机处理后的干泥含水率、固体回收率以及絮凝剂药量指标均在较佳状态。

4 结论

（1）卧螺离心机的转鼓转速设定在2400～2800r/min，差速设定在4～7r/min，溢流堰板直径设定在335mm，催化剂污泥离心脱水效果较佳。

（2）离心机设定在较佳运行参数下运行，将进料污泥含水率控制在97%左右时，离心机处理后的干泥含水率及固体回收率指标较佳，絮凝剂药量较为合理。