一、引言

1.1 概述

离心机与其它分离机械相比，不仅能得到含湿量低的固相和高纯度的液相，而且具有体积小、密封性好、连续运行、自动遥控等优点，因此被广泛应用于化工、石化、石油炼制、轻工、医药、食品、纺织、冶金、煤炭、选矿、船舶、环保、军工等各个部门。如湿法采煤的煤粉回收，石油开采的钻井泥浆净化回用；铀同位素的浓缩；污水处理的污泥浓缩和脱水；石油化工产品的精制；抗菌素，农药的提取；牛乳、酵母、啤酒、果汁、砂糖、桔油、动植物油、米糠油、淀粉等食品的制造；织品纤维脱水；润滑油、燃料油的提纯等都需要使用离心机。可见，离心机已成为国民经济各部门广泛应用的分离设备。

卧螺沉降离心机适用于分离颗粒粒径大于5μm的物料，可用于固-液两相分离，固-液-液的三相分离，固-固-液三相分离。卧螺离心机可以实现24小时不间断连续运作的工况要求，不仅处理量大，密封性好，而且控制系统稳定，易于操作以及日常运行参数的调整，记录，统计，汇总。卧螺离心机拥有非常广泛的应用领域，既可用于城市中生活污水和工业废水的污泥脱水中，也还能处理聚丙烯、淀粉、煤焦油、柠檬酸、GCC碳酸钙、聚氯乙烯等不同性质的物料。还有工业中非常难处理的含油污水，脱硫后产生的废水，均可以根据处理要求选择对应的卧螺离心机进行处理。

1.2 简介

1.2.1 污泥特性

污泥是因其液-固相混合物的浆态特征而成为一类与液态和固态废弃物均有区别的废弃物，污泥不仅在产生时有浆态物的特征，而且其液、固混合状态具有一定的稳定性，通常仅在施加极大的外加作用力（物理、化学）时才能实现固液分离。

城市污泥含有种类广泛的污染物，各种对生物有毒害作用的重金属、列入优先污染物名录的各种有机毒害物质，以及易腐性有机物、致病微生物、植物养分等环境污染物质均可能在城市污泥中检出，因此就其环境危害的深度和广度而言，城市污泥均是一类有巨大污染危害的废弃物。

城市污泥除了巨大的污染潜力（来自其产生量和复杂的污染物组分），也具有明显的资源化潜力。城市污水厂污泥富含生物源有机质（质量分数为60%-80%）、植物养分（质量分数为5%-10%）和化学能量（干固体热值约18MJ/Kg）。

基于市政污泥的特性，作为环保中的重点内容，环保从业人员如何逐步实现污泥的减量化，无害化，资源化已经是刻不容缓的事务了。在过去的二十年期间，国内众多大中型污水厂和工业废水厂中已经广泛应用卧螺离心机作为污泥浓缩、污泥脱水的机械脱水设备。部分不同规模的自来水厂也开始采用卧螺离心机。这些囊括了国内外众多的离心机型号的案例是非常好的素材，特别是通过离心机使用从而总结出的成功和失败的经验又为后来者奠定了基础。本文所要论述的内容就是结合实际项目执行，现场调试中获得的运行经验，此次探讨卧螺沉降离心机在市政环保中应用的相关内容。

1.2.2 污泥脱水设备

减少污泥的体积是污泥脱水的目的，在实现污泥体积减量化之后，脱水后污泥更便于后续的处理处置和利用。污泥中的内部水一般难以分离，而泥颗粒间的毛细水和颗粒表面的吸附水可在污泥浓缩脱水过程中被去除，所以污泥脱水去除的主要为污泥中的自由水分。

污泥机械脱水以过滤介质两面的压力差作为推动力，使污泥水分被强制通过过滤介质，形成滤液，而固体颗粒被截留在介质上，形成滤饼，从而达到脱水的目的。根据造成压力差推动力的方法的不同，可以将污泥机械脱水分为3类：

①在过滤介质的一面形成负压进行脱水，即真空吸滤脱水。

②在过滤介质的一面加压进行脱水，即压滤脱水。

③造成离心力实现泥水分离，即离心脱水。

其中卧螺离心机就是离心脱水中的较常用的设备，卧螺离心机脱水的基本原理是：由于污泥颗粒和水之间存在着密度差，通过它们在相同的离心力作用下产生的离心加速度不同，使得污泥颗粒快速沉降，并与水之间产生分离，再通过推料螺旋将污泥从固相出口排出，水从液相出口溢流排出，从而实现脱水的目的。

离心脱水的特点是结构紧凑，密闭性好，单位体积下处理量大，处理物料对象广泛，附属设备少，臭味少，能不间断24小时连续运行。

其缺点是噪声大（80-85分贝离心机1米范围内），电耗高（1m³物料对应电耗在0.9-1.3kW），离心机脱水后污泥含水率较高（市政污泥脱水后含水率78-82%），离心机中高速转动部件需要定期维护保养，校准动平衡，主机的维护成本较高。

卧螺离心机的机身构造在早期机身较短，离心机转鼓部分基本只有圆锥段。这种锥段的构造其优势在于可以达到较高的转速，以实现高的分离因数来分离物料。由于处理量受到锥段容积小的影响，物料的停留时间很短，主要适用于早期的诸如制药，生物工程中。现如今这种较为古典结构的卧螺离心机已经非常少见了。

现在较为常见的卧螺离心机的结构为大长径比的构造，即圆锥段加圆柱段的机身。相比早期的结构，现在的卧螺离心机其圆柱段体积几倍甚至十几倍于圆锥段体积。一般常见的长径比在2:1到5:1之间，根据各个厂家不同设计理念有所区别。通过大长径比结构实现了处理量的提升，从此卧螺离心机的发展进化又上升到新的高度。

卧螺离心机的品种规格众多，从转鼓的结构形状看，有全锥形，柱/锥形，还有沉降过滤复合型。从螺旋推料器的结构形状分，有整体螺旋、带状螺旋（叶片靠螺旋筒体部分焊接在螺旋体上）。针对市政污泥的卧螺离心机，一般选用柱/锥形结构，转鼓长径比选3以上的卧螺离心机为宜。离心机的转鼓直径的选择是根据单机的生产能力和物料性质确定的，处理能力与离心机的转鼓直径成正比，同样长径比越大，生产能力也得到提升，转鼓长度的增加有利于分离难分离的物料，对于易分离的物料，长径比取1-2；而对于难分离的物料，长径比取3-4。长径比大于5的，因为受限于制造工艺和成本控制的因素，相对较少采用。

在具体选择卧螺离心机前，需要进行探索性试验，需要取得物料的试样、测定物料的浓度、固体颗粒密度、固体颗粒的粒径分布实验、液相的pH值、液相粘度、液相密度、固体颗粒沉降速度，此外还需选择合适的高分子絮凝剂品种，并对用量、离子度、分子量进行测试而分析。

二、离心基本原理

基于卧螺离心机的离心基本原理，分离因数和沉降速度是两个较为关键的参数。其中，分离因数相当于内因，其大小取决于离心机的转鼓半径，转速等因素；而沉降速度等同于外因，直接与处理对象们的物理性质相关，两者结合起来就构成了离心分离的基本原理。

2.1 分离因数

分离因数也称为G force，简称为G，是离心机在运行过程中产生的离心机加速度和重力加速度的比值，因为是比值，因此也是个无量纲。

分离因素是离心机分离能力的主要指标，分离因数G越大，物料所受的离心力也越大，分离效果也好。对于较小颗粒，液相粘度大的难分离的悬浮液，需要采用大分离因数的卧螺离心机，对于城市生活污水中产生的活性污泥，一般所需的分离因数在1500-3000之间。

根据分离因数公式G=r*w²/g，w=2π*n/60从中可以清晰的看出，分离因数G与离心机的转鼓半径r成正比；也与转鼓的转速n的平方成正比，因此提高转鼓的转速，比增大转鼓半径对于分离因素G的影响要大很多。目前部分厂家提出的大长径比的卧螺设计，就是部分基于这方面原因考虑的。在机械强度允许范围内，尽可能把机身加长，半径尽可能保持较小值，这样可以获得更大的分离因数。半径越大，对应转速越小；半径越大，在高速旋转下对于卧螺离心机的机械强度要求更高。

综上所述，分离因数是卧螺离心机基本的参数之一，分离因数是卧螺离心机的内因，决定了是否可以达到物料分离的界限值。

2.2 沉降速度

沉降速度，就固液两相分离而言，这里是指在离心机分离的物料中的固相颗粒在液相介质中的沉降速度。这里引用经典的斯托克斯定律来表示。

根据斯托克斯定律，在Re＜0.2时，受到重力加速度的影响，颗粒在溶液中的沉降速度Vg与以下参数有关：

Vg=d²*（Pd-PL）*g/18μ。公式中，Vg：颗粒在液相中的沉降速度，单位m/s；d：颗粒直径，单位m；Pd：固相颗粒密度，单位Kg/m³；PL：液相密度，单位Kg/m³；g：重力加速度，一般取9.81m·s-2。

斯托克斯定律也表明了分离效果与物料性质参数的基本关系。在分析沉降速度相关参数之前，必须具备两个前提条件：

①颗粒密度大于液体密度，只有在这种情况下，才能产生沉降作用，不然会上浮。

②颗粒与液体基本无反应，包括溶解，乳化等等。

在此前提下，没有其他辅助因数下，沉降速度大小依然取决于分离因数大小，当然我们可以通过手段改善沉降速度。例如，针对市政污水产生的剩余活性污泥，我们可以添加聚丙烯酰胺PAM，用絮凝剂颗粒吸附污泥颗粒，使得颗粒半径增大；针对液相为油类的情况，我们也可以通过升温，使得液体黏度降低，实现沉降速度增大的效果。诸如煤焦油的分离中，可以通过预热升温物料的方法得以实现更好的分离效果。

三、卧螺离心机的基本构造及主要参数

卧螺离心机主要由转鼓（柱段加锥段），驱动电机，机架，螺旋推料器和齿轮箱器构成。通过主驱电机带动转鼓旋转，达到2000-4000rpm，产生几千倍重力加速度的分离因数，使污泥颗粒沉降；齿轮箱器产生额外的差速，使同轴旋转的螺旋体与转鼓有0-30rpm的速度差，螺旋体和转鼓之间产生了相对位移，污泥被螺旋叶片输送至固相出口。

关于构造，分离因数是必须再次提及到的。为了获得更高的分离因数，我们可以通过增大转鼓直径或提高转速来实现。对于同一规格即转鼓直径不变，提高转速也可以获得更高的分离因数，但对机械本身（轴承，密封圈，润滑等）损耗也就更厉害，额外产生的高分贝噪音也会进一步影响现场的操作环境。

按照进料位置来区分，卧螺离心机有小端进料和大端进料两种，前者指进料管在转鼓的锥端进入离心机腔体内，后者指进料管从转鼓的柱段进入。两种进料方式取决于离心机整体构造，与驱动电机安装位置，齿轮箱安装位置，连接件型式有关，取决于不同制造商的制造工艺。离心脱水系统中一般配备进料泵作为输送污泥的设备，进料泵可以是螺杆泵，也可以是转子泵，部分改造项目受限于现场条件，其中也才用过潜水泵等其它型式的进料设备。

离心机的进料管从小/大端，插入离心机转鼓腔体内，位于转鼓整体靠近锥段端口1/3处，而且物料是通过上述泵压力输送的，所以小/大端进料方式对于离心机运行影响不大。

转鼓，由圆柱及圆锥部分组成。柱段为澄清区，锥段为推料区，柱段与锥段夹角的补角称作锥角（半锥角）。根据经验，离心机做浓缩机使用时一般配备小锥角（8-10°），离心机作为脱水机使用时配备大锥角情况较多，一般取10-20°。转鼓直径大小与分离因数成正比，转鼓的容积大小同离心机处理能力也成正比。

齿轮箱，也称为差速器。齿轮箱与推料螺旋连接，通过调节差速值的大小，达到调节扭矩的目的。扭矩值相当于螺旋推料的作用力，差速越小，扭矩越高。齿轮箱有行星齿轮箱，摆线齿轮箱等，输出速比值决定了差速器的形式，目前能输出大速比的行星齿轮箱更为主流。

驱动电机，以行星齿轮箱为例，驱动电机为主驱和背驱，均为变频电机。主驱电机驱动转鼓和螺旋体，产生高转速；背驱电机驱动齿轮箱，产生0-30rpm的差速。

防磨损保护，包括进料区，推料区，排泥口都是物料与离心机接触的位置，同样也是磨损较为严重的部位。因此需要考虑防磨损保护措施，在进料区，排泥口增加可更换的碳化物衬套，在螺旋叶片上喷涂碳化物保护涂层。

四、卧螺离心机在市政行业中的应用

市政污泥（城市污水厂污泥）是各种污水处理过程中产生的泥状物质。城市污水厂污泥，因污水性质和工艺的相似性，其在污水处理过程中的产生环节相对确定。

城市污水厂污泥可按不同的分类准则分类，其中常见的有：

①按污水的来源特征，可分为生活污水污泥和工业废水污泥。

②按污水的成分和某些性质，可分为有机污泥和无机污泥，亲水性污泥和疏水性污泥。

③按污泥处理的不同阶段，可分为生污泥、浓缩污泥、消化污泥、脱水污泥和干化污泥。

④按污泥来源，可分为栅渣、沉砂池沉渣（无机固体颗粒）、浮渣、初次沉淀污泥（初沉污泥）、剩余活性污泥（剩余污泥）、腐殖污泥和化学污泥。

针对市政污泥，作为污泥处理处置环节中的卧螺离心机主要承担了污泥浓缩和污泥脱水的作用。以下就此内容详细展开，浅析卧螺离心机在市政污水厂的浓缩和脱水的作用。

4.1 市政行业中离心机的浓缩应用

传统污水厂采用的活性污泥法工艺从二沉池产生的剩余活性污泥，其含水率约在99.2-99.3%之间，直接进入后续的脱水阶段效率和经济型都极低，因此一般都进行浓缩处理。

污泥的浓缩的基本方式有重力浓缩、气浮浓缩和机械浓缩等。浓缩的目的就是通过去除污泥颗粒间的自由水分，达到减容的效果，从而减轻后续污泥处理处置的压力。在市政污水处理厂中，相关气浮浓缩的应用，相对应用较少，据现场经验，重庆唐家沱污水处理厂中有过气浮浓缩的应用。

离心浓缩是机械浓缩中较为主流，应用较多的一种工艺，其侧重于以卧螺离心机等机械设备为核心内容，而重力浓缩侧重于以重力浓缩池的工艺构筑物形势为核心，两者是由本质的区别的。尽管如此，在市政行业中这两种技术更具有互补性。

重力浓缩与离心浓缩的比较：

重力浓缩：

①优势：贮存污泥的能力强、操作要求不高、运行费用低。

②劣势：浓缩效果差，浓缩后的污泥含水率较高；浓缩池占地面积大，且会产生臭气问题；停留时间长，易造成磷的释放。

离心浓缩：

①优势：占地小，水力停留时间短，处理高效；基本没有臭气问题。

②劣势：需要专门的离心机，耗电大，噪音较大，对操作人员要求高。

重力浓缩确实是目前应用较多的污泥浓缩的方法，无论是连续式的浓缩池或者是间歇式的浓缩池，受限于重力浓缩池的浓缩效率，浓缩后污泥含水率仅在98%左右，从99.2%到98%将近减少了一半，但是对多数大型污水厂而言，浓缩后污泥量依然庞大。在配备污泥厌氧消化工艺的污水厂，为了降低投资成本，需要合理配置消化罐数量，此时离心浓缩互补性就体现出来了。通过卧螺离心机高效的浓缩效果，浓缩后污泥含水率可以降低至94-95%，甚至更低。采用卧螺离心机的离心浓缩工艺，污泥通过压力输送装置进入离心机后，仅在离心机内停留15-35秒，污泥即被排出卧螺离心机。污泥体积的减量化是离心浓缩较显著的特点，因此离心浓缩加消化工艺以及后续的污泥脱水工艺是市政行业中较传统的组合。

离心浓缩工艺较具代表性的案例当属上海白龙港污水处理厂中的应用。其污泥处理工艺采用先重力浓缩，再离心浓缩，进入消化池低温厌氧消化，然后消化污泥进入后续的污泥脱水阶段，其中工艺段包含了重力浓缩及离心浓缩两种工艺。

处理的对象绝干泥量几乎没有变化，工艺段前后污泥体积从起初的125立方，通过离心浓缩减少至19.6立方，体积缩小了近85%，相比重力浓缩后的50立方，体积也缩小了近61%。

以白龙港厂200万吨/天规模的现场配置情况来看，现场对应配备了4座蛋形消化池，5台卧螺离心机。如果取消离心浓缩，污泥直接通过重力浓缩进入消化池的方案，取消5台卧螺离心机，增加6座蛋形消化池，前者土建及设备采购安装费用在4000万人民币，后者的土建及设备采购安装费用在7000-8000万人民币。1座浓缩机房的土建面积仅占3-4座蛋形消化池面积，浓缩机房按照4用1备的使用情况来分析，单机处理能力120立方/小时，全年电能消费为120立方/小时×1.0千瓦时/吨×4台×24小时×300天×0.63元/千瓦时≈218万人民币，全年药剂消耗量120立方/小时×2%×1.2公斤/吨干泥×4台×24小时×300天×30元/公斤≈249万人民币。卧螺离心机与蛋形消化池设备的维护成本此处相抵，基本上采用重力浓缩直接进入消化池的工艺，需要7-8年才能与离心机浓缩方案的投资相抵持平。我们通过白龙港离心浓缩的应用，体现了在一定时间段内的卧螺离心机浓缩应用的经济性。

通过运行数据验证现场卧螺离心机浓缩污泥的实际效果。现场共5台离心机，采用4用1备24小时不间断的运行方式进行机械浓缩。将现场5台离心机依次标定为1-5号生产线，结合现场污泥指标，依次记录各台卧螺离心机的实际运行参数以反映离心浓缩的实际效果。

取样方式采用每天取样4次，每次间隔6小时，每次取样100ml。污泥进泥和出泥样品现场现取现测的方式，上清液采用平均测定的方式，每天每条生产线取1-2个混合样。加药量和固体回收率根据相关公式计算得出。

由于卧螺离心机浓缩系统需要根据进泥的含固率进行相应的调整，因此对于进泥的含固率需要经常进行检测。普通的重量法检测烘干称重耗时太久，因此现场采用了快速水分测定仪对浓缩系统的进泥和出泥进行检验，以期更好地运行浓缩系统。由于上清液的含固率较低，通过快速水分测定仪测定的数据偏差较大，所以上清液含固率由污水水厂的试验设备（分析天平）进行检验。

外界条件主要是指离心浓缩系统的进泥含固率。根据当时工艺条件离心浓缩系统的进泥含固率应当在1.5%-2%。实际离心浓缩系统的进泥含固率基本维持在2%-3%的区间，检测到含固率下降为2%以下的数据才1次。

总结发现污泥浓度不是一直稳定的。浓度从高点下降到低点后会反弹。第一波反复的程度剧烈，从10月26日12:00开始，污泥浓度保持在3.5%，一直到10月28日0:00，污泥浓度在1.87%，持续时间36小时。之后污泥浓度在4小时之内上升到3%作用，并且维系了近28小时。后面的三次波动震荡程度趋缓，这都是进入卧螺离心机的实际边界条件，可见实际从重力浓缩池排出的污泥浓度并非稳定，造成的原因是多方面的，但不足以严重影响离心机的后续浓缩。就进料浓度波动而言，卧螺离心机是完全能够适应的，当浓度升高，通过自动控制降低污泥的水通量，确保绝干泥量总量恒定。

根据检验结果，单机浓缩能力在不小于120立方/小时（此时进料含水率98%），即固体负荷不小于2400公斤/小时，每套生产线都满足了2400公斤/小时该数值。因为就市政中产生的污泥而言，真正要处理的是绝干污泥本身，固体负荷是真正衡量污泥处理能力的参数，水通量的大小可作为复核卧螺离心机装机能力的参数之一，作为复核固体负荷的参数。

接着进料含水率、固体负荷的话题，我们看一下物料调试，浓缩后污泥的含水率情况，浓缩后污泥含水率达也达到了低于95%的要求。综合而言，卧螺沉降离心机在离心浓缩的应用达到了预期效果，固体负荷、浓缩污泥含水率等指标为后续的消化工艺创造了良好的条件，在浓缩工况中，还有其他的因素直接或者间接影响到离心浓缩的效果，其中就包括了卧螺离心机内的锥角角度，推料的螺旋扭矩大小，絮凝剂的消耗量；还有物料本身的性质的关系，灰分的百分比等等，上述内容将在下一章节中作逐一详细论述。

4.2 市政行业中离心机的脱水应用

结合上面内容，就市政行业而言，污泥浓缩和污泥脱水确实是不同工艺段的工艺。离心浓缩是隶属于相对重力浓缩、气浮浓缩工艺而言的机械浓缩中的一类，除了卧螺离心机，还有转盘式离心机，篮式离心机等其它型式的离心机设备。机械浓缩工艺中，除了离心浓缩工艺，还有使用例如转筛浓缩机等其它机械设备的机械浓缩方式。卧螺离心机应用于浓缩工艺，就可定义其为离心浓缩应用，如果卧螺离心机应用于脱水工艺，就可以定义为机械脱水的一种应用，就卧螺离心机设备本身而言，污泥浓缩和污泥脱水过程更准确的描述如下：

为了得到不同工况下的各自产物相对有所区别的离心分离过程。

相比于浓缩而言，卧螺离心机的脱水应用使十分广泛，非常成熟的。自上世界90年代初，上海龙华污水处理厂开始引进并使用离心机开始，国内大大小小污水厂中使用的离心机数量已经超过万台。特别是离心机脱水效果较传统的带式压滤机而言，出泥干度更高，运行密封性好，操作环境好。一次性投资虽大，但在大中型规模的市政污水厂的污泥脱水工艺段中，卧螺离心机的应用得到了肯定，也得到了了环保从业人员的认可。离心脱水工艺应用如下：二沉池——重力浓缩池——储泥池——离心脱水——污泥处置。

其中部分污水处理厂也取消重力浓缩池设置，采用直接将未浓缩的剩余污泥排至储泥池，然后进入卧螺离心机脱水，处理这类含水率超过99%污泥的离心机，国内专家们定义为浓缩脱水一体机，究其本质而言，也只是脱水机的一种特殊型式。同样在欧洲，市政污泥处理的物料离心机只分成浓缩离心机和脱水离心机两种。

下面是本文在现场调试运行中涉及的几款卧螺离心脱水机：

①德国韦斯伐利亚，采用摆线齿轮箱，背驱式的卧螺离心机。

②瑞典阿法拉伐，采用直联直驱式的行星齿轮箱，双变频电机的卧螺离心机。

③德国福乐伟，采用皮带轮连接的行星齿轮箱，双变频电机的卧螺离心机。

④法国安德利兹，摆线差速器，机器防护罩采用玻璃钢，小锥角设计，中空螺旋叶片的卧螺离心机。

上述卧螺离心机为污水厂中较为常见的进口品牌，随着国内卧螺离心机的制造技术和加工技术的进步，国产卧螺离心机也在中小规模的污水厂、水厂中占据了主导地位，例如上海离心机研究所，浙江象山海申离心机和浙江绿水等诸多品牌。

相比浓缩段工况，为了得到更干的污泥，脱水过程需要调整众多因素以满足市政工艺的正常生产要求，而这些因素也变成了卧螺离心机在处理市政污泥过程需要满足/克服的必要内容。结合现有的卧螺离心机从业经验，影响污泥沉降性能的因素划分为物料因素、卧螺内部因素以及由于两种因素造成的其它综合因素，这三大板块构成了影响离心脱水运行的影响因素。

五、沉降性能的影响参数

5.1 卧螺离心机中的污泥性质

就市政项目中的污泥而言，其主要指初沉池产生的初沉污泥，活性污泥法后产生的剩余活性污泥还有消化工艺后产生的消化污泥以及自来水厂中化学加药沉淀后产生的化学污泥。针对市政污水处理厂，其产生的污泥主要是三类：剩余活性污泥；混合污泥（初沉污泥+剩余活性污泥）；消化污泥。

衡量污泥脱水性的指标包括污泥比阻和毛细吸水时间。

①污泥比阻

在过滤开始时，过滤仅须克服过滤介质的阻力。当滤饼逐渐形成后，还必须克服滤饼所形成的阻力。活性污泥、消化污泥和初沉污泥皆属难过滤污泥。

②毛细吸水时间（CST）

毛细吸水时间（CST）也可用于表征污泥脱水的难以程度。

测定原理：当盛有污泥的容器（底部透水）置于覆有一定规格滤纸的有机玻璃底板上以后，污泥中的水分即在滤纸上通过毛细现象而扩散，在距污泥容器一定距离处设两电极（电极在径向上距离为1cm），CST为水到达内侧电极的时间与到达外侧电极时间之差。

衡量污泥机械脱水效果的指标主要为脱水泥饼的含水率、脱水过程的固体回收率（滤饼中的固体量与原污泥中的固体量之比）；衡量污泥离心脱水效率的指标为脱水泥饼产率（单位时间在单位过滤面积上产生的滤饼干质量，Kg/（㎡·s））。脱水泥饼的含水率、脱水过程的固体回收率和脱水泥饼产率越高，离心脱水的效果和效率就越好。下面我们深入探讨卧螺离心机运行中的影响因素。

从上世纪70年代开始，毛细吸水时间被用来作为测试污泥过滤性能及状态的快捷可靠的方法。污泥的过滤性能决定了各种各样的脱水设备的效果，特别是卧螺离心机的污泥物料，毛细水时间CST是必须要测定的数据。

由标准滤纸产生的毛细吸水压力使得污泥中的水能被吸出来。吸收速率决定于污泥的状态及形成在滤纸上的泥渣的过滤性。毛细吸水时间就是间隔标准距离的两个电极所决定。

由滤纸的毛细吸水所产生的压力远大于漏斗中的静水水头压力，所以测试过程不依赖所测试的污泥量，只要足够产生毛细吸水时间即可。

5.2 物料因素

物料因素主要包括污泥性质，污泥的灰分，污泥浓度，固体负荷，水力负荷，药剂因素等。

5.2.1 污泥性质

剩余活性污泥，混合污泥和消化污泥这三种污泥均可以采用卧螺离心机进行脱水处理，较板框压滤设备而言，含水率确实较前者更高，这是由于卧螺离心机去除的主要是污泥颗粒间的毛细水和颗粒表面的吸附水，细胞内结合水无法通过离心分离。三种类型的污泥经过离心脱水后污泥含水率在75-82%之间，其中以消化污泥脱水后污泥含水率可达75-78%，剩余活性污泥含水率介于80-82%。造成不同脱水后含水率结果，究其原因是因为三种污泥中的灰分含量不同。

灰分的具体定义我们通过以下内容来了解，颗粒污泥的干重（TSS）是挥发性悬浮物（VSS）与灰分（ASH/Residue on ignition）之和。挥发性悬浮物主要由细胞和胞外有机物组成，灰分指的就是干污泥颗粒除挥发性悬浮物外的组分，通常是指无机物含量。

由于剩余活性污泥的灰分数值介于25-35%之间，一般不超过40%，对应的干泥含水率在80%左右，个别污水厂的剩余活性污泥的灰分甚至低于20%，所以离心脱水后的污泥含水率非常高。如此低的灰分，主要是由于剩余活性污泥主要组分是活性污泥的絮体，而活性污泥是细菌、微型动物为主的微生物与悬浮物质、胶体物质混杂在一起所形成的的茶褐色的絮凝体：大部分为有机物。有机物含量高的情况下，对应无机物含量自然降低了，也即是灰分含量低，脱水后污泥含水率往往介于80-83%。

受限于剩余活性污泥灰分低脱水效果不理想的原因，部分污水厂采用在剩余污泥中混入初沉污泥的方法，将形成的混合污泥再进行离心脱水，因为初沉污泥的灰分含量以及含水率一般在97%左右，所以混合污泥的脱水效果要优于剩余活性污泥。混合污泥的脱水效果还取决于初沉污泥和剩余污泥的混合比例，根据经验，初沉污泥的含量越高，出泥的含水率越低。

消化污泥通过厌氧或好氧的方法，使污泥中的有机物进行生物降解并稳定下来，达到降低有机物含量的效果。消化污泥的灰分是三种污泥中较高的，其出泥的含固率可以达到25%以上甚至更高，取决于消化工艺段的工况，以低温厌氧消化为例，污泥中的有机物的碳氢源以甲烷的型式析出，甲烷产率越高，脱水污泥的干度更干。

目前国内市政污水厂所运行的厌氧消化工艺数量较少，其中稳定运行的也屈指可数。

青岛团岛污水处理厂采用离心浓缩工艺，浓缩污泥含水率降至96%后，进入低温消化工艺阶段，然后把消化污泥投入卧螺离心机进行脱水。现场采用三座矩形消化池，消化工艺比较稳定，后续的离心脱水的出泥含水率也达到设计要求。

5.2.2 污泥的浓度

污泥浓度指的是进入卧螺离心机的进料浓度，即进料含固率（100%-含水率），污泥浓度定义为固体通量（固体负荷）和水通量百分比值，它们是衡量卧螺离心机装机容量核心内容。

就脱水而言，适合卧螺离心机脱水处理的市政污泥其浓度在0.5-10.0%之间，适用范围还是比较广的。过高浓度的污泥，其流动性能差，流速低，水头损失高，也加剧了进料装置的磨损。国内外大部分卧螺离心机的进料设计都采用腔体内布料直管与90度弯头连接的方式，而且为了确保管中物料能够“喷洒”到离心机沉淀区域内，腔体内的进料管采用悬臂结构设计，与定轴承连接，基于刚度要求，此段管径较小，一般不超过DN100，与之连接的弯头也采用对应管径，倘若进料污泥浓度过高极易造成对弯头的冲击，引起振动，振幅一旦超过离心机阈值，离心机将停止进料甚至直接停止运行。

每台卧螺离心机均有水通量及固体负荷值，这是大部分离心机用户都了解的，运行中的离心机需通过调节以减少进料量，保证水力负荷和固体负荷不超标。反之，离心机的逻辑控制程序会切断进料泵以保护机体不受损伤。每台离心机均对其处理当量有严格的限制，处理能力基本介于处理当量的70-80%之间，污泥浓度可以成为判别卧螺离心机处理工况的指标参数。

卧螺离心机有固体负荷的要求。在郑州五龙口污水处理厂现场调试时，现场遇到过污泥固体负荷过低的案例，通过工艺调节进泥的浓度，即降低进料含水率，使得卧螺离心沉降顺利进行。

郑州五龙口二期中使用的卧螺离心机，进料的固体负荷680Kg/h，出泥含水率约在82%，回收率也在98%以上。对于现场工艺产生的剩余活性污泥而言，基本符合离心脱水的工况。随着季节的变化，进入当年11月份后，污泥脱水的指标急剧下降，含水率超过84%，回收率也降至95%以下，经过排查，设备本身并无磨损、损坏的情况。根据固相出口排出泥饼滴水情况分析，在现场重新测定了进料浓度的含固率发现，由于进入冬季，反应池中的活性污泥活性大幅降低，造成了后续二沉池排出的剩余污泥含固率仅为0.5%，原进入离心机的固体负荷从680Kg/h减少至500Kg/h，这就产生了新问题。

卧螺离心机的结构决定以下因素：

①污泥进入离心机后，上清液从堰板溢流，干泥从固相出口被螺旋挤压推出。

②水和泥的排出方向是相反的，分别位于靠近两端处。

③当固体出料端的泥饼达到一定厚度，即所谓形成稳定的泥饼并形成泥封后，达到这种动态平衡，上清液被泥封挡住，自然形成了泥水分离界面，上清液不易从固相出口排出，脱水后污泥在固相口被螺旋挤压排出。

为了确保卧螺离心机的正常运行，我们将现场的储泥池内的溢流管闸阀开启，通过人为控制的方式将储泥池进行改造。原污泥SVI指数在105-110之间，临时浓缩措施使得原污泥在重力浓缩作用下，含水率降低，从99.68%降低至99.50%，固体负荷提高了36%，对应离心机离心脱水效果得到了极大的改善，出泥含水率也稳定在81.45-82.00%之间。

综上所述，由于五龙口污水处理厂物料固体通量的降低，离心机内无法形成稳定的泥环，所以造成了泥饼含水率增高的结果。为了应对污泥浓度的降低所造成的固体负荷不足的情况，厂方将进料前的储泥池做了临时整改，将储泥池停留时间增加，并溢流滤出的清液，确保进料含固率在0.68%以上，后续的脱水效果又得以恢复。

透过污泥浓度反应的内容其实是固体负荷和水力负荷的内容，卧螺离心机的运行需遵循低浓度，大处理量；高浓度，小处理量的原则运行。

5.2.3 固体回收率

固体回收率定义为泥饼中的固体量与原污泥中的固体量之比，固体回收率反应的污泥处理中有多少污泥通过上清液返回到水处理系统中去。回收率越高，卧螺离心机的脱水效果越好，对水处理的负荷冲击越小，因此是衡量离心机性能和脱水效果的必要指标。

在跟市政污水处理厂从业人员交流过程中我们发现，根据物料守恒的概念，固体回收率的概念很容易理解，进入离心机前多少干固量，离开离心机后多少干固量，两只比值就是固体回收率。通过测定出泥中干固量与进料中干固量数值，两者的比值计算出固体回收率从计算上无懈可击，实际卧螺的运行情况却不是这样的。离心脱水的过程是连续进料，连续出料，上清液连续排放的过程，是很难实现所谓测定进出污泥的绝干量。少部分市政污水厂的运营人员根据上清液的含固率来推断固体回收率的大小，我们认为这是不严谨的。

为了获得更好的固体回收率，可以通过调节离心机的内部构造，包括出液口的堰板高度，螺旋的推料的差速等，在进料条件不变的情况下，让离心机内的污泥提供更长的停留时间，固体回收率会提高，由于离心机腔体内液体停留时间久了，那么从固相出口排出的泥饼会相应更湿一些，泥饼含水率升高。为了确保泥饼含水率达标，而又能获得更好的固体回收率，目前比较有效的方法就是筛选合适的絮凝剂，使污泥颗粒更好的沉降下来，尽可能少的悬浮在上清液中被带走，所以药剂因素也是影响卧螺离心机在处理市政污泥时非常重要的因素之一。

5.2.4 污泥中药剂的应用

市政污泥性质决定了这类污泥都是较难处理的污泥，正如离心分离原理中的斯托克斯定律描述的，离心机提供了几千倍的重力加速度使污泥颗粒的沉降时间大大缩短。药剂，一般是指阳离子的聚丙烯酰胺絮凝剂，将负电荷的污泥颗粒吸附起来，形成了稳定的大絮团颗粒，粒径增大了，沉降速度更快，离心分离效果更显著。

对于离心分离而言，如果分离因数足够，物料沉降性能好，可以不需要添加药剂，但是由于市政污泥颗粒密度与水的密度差较小，沉降速度较慢，影响到离心机的脱水效果。投加絮凝剂后，污泥颗粒被絮凝剂吸附后形成的絮团的混合密度与水的密度差增大，根据斯托克斯定律，液相和固相的密度差增大，沉降速度也增大了，污泥脱水性能得到了改善。

离心脱水，一般应对污泥采用高分子絮凝剂进行调理。当污泥有机物含量高时，一般选用离子度低的阳离子有机高分子絮凝剂；当污泥中无机物含量高时，一般选用离子度高的有机高分子絮凝剂。絮凝剂的投加量取决于污泥性质，应根据试验选定。合理的絮凝剂药剂选型是卧螺离心机正常进料运行前必须完成的内容。

试验一般分为烧杯试验和上机试验，烧杯试验是通过定性，必选，定量的方法选择药剂，烧杯试验中我们遵循以下原则进行筛选：

①药剂与污泥颗粒反应速度，药剂需要跟污泥颗粒在进入离心机进料端前充分反应，反应 时间一般小于30秒，不成形的絮团进入离心机腔体内，沉降效果无法保证，脱水效果也会大打折扣。

②絮团的大小，絮团越大，沉降越快，离心分离效果好，脱水消耗也好。

③絮团密实度，区别与带式压滤机、板框压滤机，成型的污泥絮团在离心机内受到高速剪切力的作用，无论多少大小的絮团，如果无法承受剪切力作用而被击碎的话，这也是要被排除的，相比絮团大小，絮团是否紧密更为关键。

满足了上述三个基本条件后，烧杯试验方可进行定量试验，优化选择消耗量更低的药剂产品。

我们以上海临港新城污水处理厂离心机调试报告为例，报告中整理了上机试验数据和之前的烧杯试验数据，我们综合比较来分析报告数据。

从离心机正常运行的上机试验结果分析，处理量、泥饼含水率达到了离心脱水的要求。上清液的固体回收率介于92-95%之间，稍低于95%的常规要求，实际的干泥药耗量也完全满足了3-5Kg/TDS的标准。烧杯试验报告中来看，絮团紧密，上清液漂浮污泥颗粒，出液较澄清，烧杯试验中的固体回收率均达到95%以上。

现场使用卧螺离心机脱水的市政用户也同样关心药剂消耗量的因素，在满足卧螺离心机脱水功能的前提下，达到经济型的目的同样也是必不可少的。

影响药剂消耗指标的因素也是多样的，并非受限于任一个单独的因素，药剂的分子量，离子度，物料的污泥性质，污泥中的灰分比例，甚至于现场配置药剂的装置形式，配比浓度，温度条件等等，都会影响药剂消耗值，这是个综合值。从卧螺离心机处理市政污泥脱水来说，药剂费用也是直接影响卧螺离心机运营成本的主要内容之一，药剂添加既然成为必不可少的 环节，只有合适的加药，才能确保污泥脱水的含水率，固体回收率达标，因此非常重要。

污泥灰分，污泥浓度，污泥固体回收率，污泥的药耗等内容也可称作为卧螺离心机的边界条件，符合优化这些条件肯定可以大幅改善卧螺离心机的更好的处理能力和处理效率；客观的来说，改变这些物料因素，需要改变工艺条件，甚至从泥处理段工艺延伸到水处理段，并且要做大量的比选方案和试验，所花费的绝对时间会相对较长。既然如此，我们来看一下离心机内部的因素是否具备改善脱水效果的可能性。

5.3 离心机内部因素

卧螺离心机自身运行的同时也具备多样条件，改变这些条件参数能够改善污泥脱水中一个或者几个参数值，这种离心机内部的调整是快速有效且直接的。但是实际现实中，不是所有市政污水处理厂具备改变，改良工艺的条件。部分市政污水处理厂受限于早期工艺条件无法得到改善，基于这种情况我们只有通过调整离心机的内部参数以获得提升，而实际上，通过调整确实也可以获得比较好的提升效果，可以获得更干的泥饼，更高的回收率，更大的处理能力等。这些影响参数包括：有效容积，离心机的锥角，推料扭矩，推料螺旋的设计等等，下面依次来分析。

5.3.1 有效容积

卧螺离心机内部构造分为：推料区（锥段），进料部位及螺旋部位以及澄清区。其中澄清区就是我们定义的离心机的有效容积，是污泥颗粒进入离心机后发生沉降作用的区域，靠近柱段的区域也是上清液澄清区域，离心机的有效容积增大，相应的处理能力也增大。对于固定设备结构而言，其转鼓的锥段，柱段的结构尺寸是固定的，机械构造部分唯一能做的就是提高液池深度（澄清段的高度），这同水力构筑物的有效水深是相同的原理。

有效容积增大会带来一系列的改变：

①单位流量下，水通量增加。

②澄清段作用区增大，污泥沉降更彻底，固体回收率升高。

③液体停留时间更长，使得上清液更清澈。

④液体停留时间增长，从固相出口排出的水分会更多，造成泥饼含水率上升。

这些改变都是对应的，为了获得一个或者几个性能参数的提升，其它的性能参数会降低。比如离心机的浓缩应用，出泥含水率比较高，牺牲部分含水率而获得更大的水通量是合适的选择。同样对于脱水应用而言，泥饼干度是关键的考核脱水性能参数之一，此时是否改变有效容积就需要商榷了。

通过实际结果发现，采用类比的方法，通过对已知运行卧螺离心机的实际运行参数和其有效容积，来验证不同规格离心机的实际处理能力。此时的类比法不仅需要考虑有效容积，还需要充分考虑污泥在离心机内的停留时间。根据收集的几家离心机生产厂家的数据，一般停留时间在8-20秒，考虑不同规格尺寸的设备其具体停留时间基本与其几何尺寸成正比，因此完全可以采用类比法来选型。

5.3.2 BD挡板

BD挡板是华人博士李介英博士于1989年发明的，简单的一块BD挡板，大幅度的提升了离心机的能力。BD挡板主要的作用有以下几点：

①BD挡板作为环形挡板，阻隔上清液排入固相出口。

②BD挡板使更多的泥饼堆积在锥段，形成了污泥颗粒与颗粒之间的挤压作用，在螺旋输送器双重挤压作用下，脱水后的污泥干度更高。

③BD挡板的存在，在离心机内部可以形成负液位（液相出口高度高于固相出口高度），可以获得更深的液池深度，有效容积也得到提升。

④BD挡板的设置可以减少泥饼被再次扰动的可能性。

BD板并非应用于所有的卧螺离心机，而且不同应用对应不同直径的BD板。对于脱水应用，为了使泥饼的含水率进一步降低，往往都采用BD板的设置；浓缩应用而言，可以采用此设置。当固体通量过大时，BD板的存在反而会造成泥饼积聚在挡板缝隙处，造成污泥颗粒滞留在锥段处，累积作用造成单位时间固体通量上升，螺旋输送器无法将污泥及时排出，结果就是堵机，物料堵在离心机内。根据现场经验，离心机作为浓缩机使用一般选用直径较小的BD挡板，或者不选择BD挡板，在对泥饼干度有较高要求的脱水机时，选用直径较大的BD挡板，其被用来增加污泥颗粒之间的挤压作用以获得更干的泥饼。

BD挡板对于污泥沉降性能的影响是增加沉降后污泥颗粒的作用力，原来的离心机内部的污泥挤压作用是通过螺旋输送器作用，通过对流量和固体负荷的计算，选择合适的BD挡板对于正常运行也是相当重要的。过高固体负荷的情况，BD挡板选型错误可能直接导致离心机无法顺畅出泥，累积的干泥量堆积在转鼓内，相应的振动、振幅都会加剧，原本正产工况下80分贝的噪音会提高至90分贝甚至更高，结果就是离心机强制停机。

5.3.3 锥角

从BD挡板设置情况看，污泥颗粒挤压过挡板后累积在污泥的推料区，此处是离心机的锥段部分，锥段的容积大小也能影响污泥颗粒的挤压作用。与其相关的参数就是锥角的概念，我们马上来看一下。

锥角就是锥段倾斜与柱段水平段夹角的补角，为了获得更干的泥饼含固率，其锥角就越大，也就是斜率越大。一般离心机分大锥角和小锥角构造。

大锥角（15-20°），特点：锥段短，容积小。适用：脱水应用，污泥浓度低的物料，或者出泥含水率要求较高的情况。

小锥角（10-15°），特点：锥段长，容积小。适用：浓缩应用，污泥浓度高的物料，或者污泥含水率要求较低的情况。

对同一转鼓规格的卧螺离心机，具备大小锥角的位置，其总体长度是一样的。就同一转鼓直径的离心机，大于大锥角设置，它锥段空间小，总体的有效容积就大，而小锥角的设备，就刚好相反了，由于其锥段较大锥角更平滑的需求，锥段长度和体积相应减少，同时占用了更多原有澄清段的空间，因此有效容积减少。

锥角越大，污泥颗粒受到相互挤压力越大，螺旋推力的扭矩越大，叶片磨损越大，甚至产生沉渣回流现象而导致螺旋推料器无法排渣。如果锥角小，其有效沉降面积将大为减小，在同等进料的条件下，小锥角配置的离心机的处理能力是下降的。此时对应的处理能力下降是按照进泥，出泥条件相同不变的情况来叙述的。在实际选型工作中，同一转鼓规格不同锥角的离心机，小锥角经常被用作离心浓缩机使用，大锥角的离心机作为脱水机使用，前者的有效容积明显小于后者，基于浓缩作用仅要求出泥含水率在94-96%，出泥要求远低于80%的脱水泥饼含水率要求，因此在有效容积较大锥角机型不足，其处理能力反而高于大锥角的脱水机。

根据在工作中现场收集的几款同规格，不同锥角的离心浓缩机和脱水机，我们得出如下结论：

①小锥角的离心浓缩机，其处理能力大于大锥角的离心脱水机。

②小锥角的离心浓缩机有效容积小于大锥角的离心脱水机。

③大锥角的脱水机处理的绝干泥量远大于小锥角的浓缩机。

根据以往的经验来看，就处理能力而言，同规格浓缩机较脱水机多15-20%的容量。就固体负荷而言，大锥角的脱水机较前者要多150-300%不等。污泥在浓缩机沉降时间也短于脱水机的沉降时间，因此两者的区别和联系更多取决于具体处理工况，锥角的选取也要结合实际物料情况和现场情况。

锥角概念确实是属于离心机机械内部构造的参数，其影响到实际处理效果等众多因素。锥角的选取，需要根据物料的特性以及工况要求来酌情选择。在不同锥角情况下，螺旋输送器的叶片将颗粒输送过程也是做功的过程，其做功大小直接与所推污泥颗粒的重量，锥角的大小直接相关，这也对螺旋输送器的推力提出要求，我们把这种推料输送能力成为扭矩。

5.3.4 扭矩

离心机在离心分离的时候分两个阶段：

①转鼓高速旋转，形成高分离因数，污泥颗粒沉降下来。

②螺旋输送器将泥饼挤压，往外输送。

离心机高速旋转，物料沉降后停留在转鼓壁侧，如果不受外力，这些颗粒是几乎不能移动的，此时由于同轴高速旋转的螺旋输送器与转鼓之间有个速度差，称为差速，那么倾斜的螺旋叶片与转鼓间形成了相对位移，可以把沉降颗粒往一端输送。这种往外输送的力，我们成为扭矩，单位N·m。

扭矩大小取决于污泥的固体负荷量，根据常规经验，每1kN的扭矩值可以推动200-300kg的绝干污泥。这种估算可以成为初步选型设计中的参考值，以处理量100立方/小时，污泥浓度3%的物料选型，扭矩值应至少取10-15kN，再考虑扭矩保护20%的余量以满足逻辑控制设定，扭矩值取18kN。从数学计算角度看，这样选取没有问题，那么实际应用中体现的情况却是有区别的。

部分现场运行的调试报告来看，实际运行扭矩值在极值的20%左右，个别污水厂的运行实际扭矩值却要超过60%甚至更高，这里我们直接来解释一下原因，扭矩值确实是根据固体通量来考虑的，而实际运行中，由于污泥颗粒和颗粒之间存在相互作用力，相互挤压，离心机内部可以增加BD挡板提高污泥颗粒之间的作用力，以及锥角的大小影响螺旋输送器的实际做功。因此实际运行中，扭矩的差别体现的内容还是物料的差异，工况的差异，任何选择都要遵循实际生产运营条件为基准的原则。

5.4 其它综合因素

除了物料因素，离心机内部因素，还有其它一些综合因素也会影响到卧螺离心机在市政项目中的应用，大致包括进料系统，加药系统，自控系统，冲洗系统，这些系统构成了离心机的PID系统图。

5.4.1 进料系统

其包括了污泥进料泵，污泥切割机以及必要的管路，阀门，电磁流量计等。离心机是连续运行的设备，对应的这些进料系统首先满足连续运行，其次要满足处理量与离心机的处理当量吻合。现场我们也发现一些运行的进料泵由于规格型号与离心机不匹配，长期处于非额定工况下，造成泵不堪重负，必须停机进行维护修理，影响到了整套系统的运行。

5.4.2 加药系统

包括加药泵，后稀释装置，加药电磁流量计等等。加药系统与离心机正常运行休戚相关的是加药点问题。在前面章节中也有提到，选择合适的药剂可以获得更好的污泥沉降性能，得到更好的泥饼含水率。污泥颗粒与药剂反应需要时间，而进料、加药的时间非常短暂，确保在规定时间内使得两者充分絮凝沉淀，直接的方法就是选择更为合适的药剂，另外就是选择加药点，以增加絮凝反应时间。常规加药点位于与进料布水管连接的弯头处，此处作为原泥和药剂反应的位置。

遇到药剂反应时间较长情况，可以将加药点往进料方向靠近，增加反应时间。

另外一种较为特殊情况，为了避免形成的絮团在管路内被挤压打碎，加药位于布水管的出口处，这是种相对特殊的设计，它也可以成为与前端加药并存的一种设置。

5.4.3 自控系统

完整的离心浓缩系统或者脱水系统，其中自控系统是必不可少的，包括操作界面，控制界面，通讯协议以外，控制卧螺离心机运行的方式是更为重要的因素。这是因为污水厂在实际运行中，物料条件是存在波动的，包括早晚的变化，季节的变化，旱季雨季的变化，许多污水厂的操作人员采用恒定参数（转速，差速，扭矩）加手动调节的方式，从运行角度来评判是不妥当的。从卧螺自身设定而言，其具备逻辑控制的基本程序，对处理的污泥对象有着严格的控制，污水厂的污泥进料浓度波动不稳定也是不争的事实，采取横扭矩的方式应该是较为有效的方法，无论物料浓度怎么变，根据扭矩和固体负荷的关系设定一个值，保证离心机单位时间内处理的干泥是恒定，如果单位时间内浓度上升，设定的横扭矩无法排除更多的泥饼，此时通过内部程序将水通量降低下来，使得固体通量值与扭矩值一致。综合来看，横扭矩的控制方式非常适合污水厂内的生产方式，需要对应的电气程序和硬件的支持。

5.4.4 冲洗系统

离心机能够连续不断的运行，适当的时候也需要停机检修，校正动平衡和注油维护。离心机的停机是个惯性过程，高速旋转的离心机经历高速到中速，再到低速停止的过程。在减速过程中，位于螺旋中下位置的污泥会受到重力作用，部分掉落下来，螺旋上端的污泥会残留在螺旋顶部。不及时清除这些污泥的话，当离心机再次启动时，由于这些污泥的存在，会造成螺旋体上下端甚至不同剖面的动平衡被破坏，设备启动振幅过高，触发逻辑保护程序而造成设备无法开启。冲洗系统的作用就是确保离心机转鼓内壁，螺旋体上没有残留的污泥，或者残留的量不足以影响设备的再次开启。

六、结论与展望

6.1 结论

本文的研究工作探讨了卧螺沉降离心机在污泥脱水方面的研究，从离心基本原理出发，结合市政污泥的特点，汇总个人离心机从业经验，深入离心机的脱水应用，主要结论如下：

①污泥性质是影响卧螺离心机脱水性能关键的外因，污泥性质也决定了离心机选型和内部的具体构造结构，进料污泥的灰分的高低直接影响泥饼的含水率，灰分超过45%的污泥，离心脱水后产生泥饼的含水率能够降低至80%以下。

②卧螺离心机的固体负荷与水力负荷是影响污泥脱水性能的重要操作因素，两者均不宜超过离心机的设定值。通过污泥水通量和浓度的计算，采用类比法能够较精确的提供卧螺离心机的选型。

③污泥离心脱水显著的优点在于连续性，高效性和密闭性，是其应用于市政污泥处理的主要优势。通过现场实验表明，选择合适的絮凝剂能够进一步提高离心脱水泥饼干度和获得更清澈的上清液。

④优化卧螺离心机内部构造可以改善污泥沉降性能，从现场经验分析，选择合适角度的锥角，选取对应的BD挡板，配备适当的扭矩，通过这些内部构造的优化污泥脱水效果，从而可以获得干度更高的污泥。

⑤根据现有调试经验，结合市政污泥脱水的要求，卧螺离心机仍具备实用价值和进一步的提升空间。

6.2 存在的问题

①卧螺离心机在污泥脱水方面也存在电耗高，噪音较大，脱水泥饼含水率较高等不足之处。究其缺陷而言，归根结底还是离心机的脱水本质造就的，离心机的脱水原理就是通过获得的离心力创造泥水分离的条件。

②污泥性质由污水处理厂实际运行工艺决定，离心机的应用更多受限于具体处理工艺，不具备绝对的通用性。

③根据国内污泥填埋规定，单独的离心脱水无法获得含水率60%以下的泥饼，必须结合后续的污泥热处理，污泥热干化等工艺，单独的离心脱水技术发展受到限制。

6.3 进一步工作的方向

本文的研究更多的是基于过去四年来的现场经验，但依然任重道远，尚有许多有待进一步深入进行的研究工作，这里择其要者简要讨论如下：

①降低卧螺离心机脱水泥饼含水率的方法。

②应深入探寻新的方法，进一步提高卧螺离心机的效率。

③获得更多的离心机实际运行参数，通过比较筛选保留较佳数据，为今后实际运行提供参照。

如何结合污水厂的工艺，并合理的调节好离心机的内部参数已经成为离心脱水应用技术核心内容。以实践结合经验的方式是非常可取的，在不少现场我们也看到了运转非常良好的离心机，也看到脱水效果平平的案例。就设备本身而言，确实存在品牌、规格的差异，但合理即存在，选择合适的离心机以供污泥脱水使用较设备本身更为重要。作为环保从业人员一定要有足够的意识和正确的观念。