太湖清淤工程中，如何處置清淤上岸的淤泥一直是困擾大家的一大難題。采用堆場把淤泥堆放在指定的位置等其自然干燥是目前主要的處理方式，但堆場存放會占用大量土地資源，同時大量的淤泥長期堆放還會污染空氣、水源，引發二次污染。此外，類似太湖的大規模清淤很多，巨大數量的淤泥依賴長達數年的堆放處置是不現實的。因此，如何快速有效地對清淤泥漿進行減容化處理成為清淤工程的一個現實問題。

當前，國內外淤泥處理技術主要有化學固化法、自然風干法及真空脫水干化法，但從已有應用的實例來看，不僅大多仍需堆場，而且處置周期長，總體上仍難以控制二次污染。采用離心技術快速處理淤泥的應用在國內外還不多見，本研究根據太湖生態清淤及淤泥快速處理示范工程的實踐經驗，針對清淤底泥的特性，探討離心機轉鼓轉速、差轉速及工作壓力等工藝參數對淤泥脫水效果影響的變化規律。

1 項目概況

無錫市太湖貢湖水源地水域處于太湖下風口，近幾年聚集了大量的藍藻，導致湖水水質污染與湖泊富營養化問題日益突出。本區域淤泥沉積嚴重，據相關環境監測數據，底泥中營養物OM、TP、TN含量普遍較高，水質中TN、COD均不能達到《地表水環境質量標準》（GB3838-2002）中的Ⅲ類標準，高錳酸鉀指數處于Ⅲ類水平，總磷處于Ⅳ類水平，總氮劣于Ⅴ類標準，對水廠取水安全影響較大，為確保水域水體質量安全，需要清除湖泊內源污染底泥。同時，由于本區域是人口較為密集的居民區，難以找到大面積淤泥堆場，故需要對清淤泥漿進行快速脫水減容處理。

本工程采用生態清淤與離心脫水一體化技術工藝，在清淤區岸邊設立淤泥處理站對清淤泥漿進行快速脫水處理。本文主要介紹離心脫水一體化技術。

2 主要工藝介紹

2.1 工藝流程

清淤底泥離心脫水系統主要由離心機、提升泵、集泥池、加藥系統及干泥輸送系統組成。本技術的整體集成系統優良，絮凝劑投加裝置、絮凝劑泵、淤泥泵等均與離心機配套供應，在自控系統的支持下，組成了一個有機整體。

離心脫水技術工藝流程簡單、易操作，主要流程如下：清淤泥漿在船上經過初級篩除雜后進入泥漿調節池，均勻調質后經提升泵進入離心機脫水系統，同時加入環保絮凝劑，泥漿經離心脫水后實現泥水分離，干泥經輸送系統裝車外運，余水進入沉淀池凈化處理后排放。

整個工藝流程采用計算機控制，對淤泥脫水系統中所有設備的運行情況、控制參數等實現連續監控，通過控制屏幕可以實時觀察到集泥池液位、淤泥泵的運行狀況、淤泥流量、絮凝劑泵的運行狀態、絮凝劑流量、螺旋速度、轉鼓速度、速差、速差曲線、工作壓力等，并可根據需要進行實時調整。

離心機脫水的工作原理是：淤泥從空心轉軸的分配孔進入離心機，依靠轉筒高速旋轉產生的離心力分離出固體。螺旋輸送器與轉筒的旋轉方向相同，但轉速稍慢。兩者之間的速差，可將脫水淤泥送出離心機，分離液則從另一端排出，離心脫水可以連續進行。離心脫水設備主要技術參數如下：

2.2 工藝運行參數

脫水泥餅的含固率是評價淤泥脫水效果的重要指標之一。實踐證明，離心機的轉速、固體負荷、液環層厚度、速差等運行參數對淤泥脫水效果均有不同程度的影響。

2.2.1 轉鼓轉速（n）

轉鼓轉速對淤泥脫水效果影響顯著，離心機的設計轉鼓轉速可在1500～2700r/min之間進行調節。隨著離心機轉鼓轉速的增加，作用在淤泥上的離心力也相應增加，脫水泥餅含固率也在增加；當轉鼓轉速達到2400r/min時，脫水泥餅含固率不再增加，當轉鼓轉速達到2500r/min時，脫水泥餅含固率反而下降，這是因為如果作用力太大，可能導致淤泥絮體分解破碎，反而影響脫水效果。并且，隨著轉速的增加，設備的機械磨損也大大增加，影響機器壽命。綜合上述因素，轉鼓轉速設定為2000～2400r/min。本次實際應用中離心機的工作轉速為2300r/min，其分離因數為2167。

2.2.2 干固體負荷（進泥量Q）

所為干固體負荷是指每小時處理的不揮發固體重量。調整離心機的干固體負荷，對淤泥脫水效果有很大影響，當進泥量Q達到一定程度，所帶入的懸浮物含量超過了離心機所能承受的干固體負荷時，會造成泥餅含水率增加，上清液帶泥增多，此時應減少進泥流量，使離心機脫出的上清液清澈。

在實際運行中，必須在測量淤泥漿含固率的前提下，通過調整進泥流量，來保證進入離心機的干固體負荷不超過離心機的承受能力，否則，多余的干固體將從上清液中排出，上清液的懸浮物會急劇增多，而脫水泥餅的產量卻并沒有增加。運行中發現，當轉鼓轉速達到2500r/min、進泥濃度為65g/L時，離心機運行的干固體負荷可達2625kg/h。當離心機轉鼓轉速增加時，干固體負荷也會相應增加。

2.2.3 液環層厚度（溢流板直徑D）

臥螺離心機在進行淤泥脫水時，在離心力的作用下轉鼓會形成固環層、液環層和岸區（岸區是指淤泥離開液環層至排出口的距離），為轉鼓錐體的一部分。

當進泥量一定時，如果液環層厚度較大，淤泥在離心機內的停留時間長，淤泥在液環層內進行分離的時間越長，會有更多的淤泥被分離出來，并能夠降低某些小顆粒受擾動而隨分離液流失的可能性，但液環層厚度過大，會造成水隨脫水后的淤泥從淤泥出口溢出；如果離心機內的液環層厚度較小，淤泥在離心機內的停留時間短，工作壓力不容易提高，脫水后的淤泥含固率也較低。綜合以上兩方面因素，液環層增厚一般會提高脫水的固體回收率，但液環層增厚，相應會使岸區縮短，使脫離液環層的淤泥沒有充足的時間被甩干，因此，泥餅含固率將下降。控制液環層厚度、脫水時間應在固體回收率與泥餅含固率之間權衡。本工程中淤泥脫水后不進行焚燒處置，無需追求過高的泥餅含固率，而固體回收率則越高越好，因此，液環層厚度應盡可能調大一些。

通過改變溢流板直徑D的大小可以調整離心機的液環層厚度。離心機的溢流板直徑D調整十分重要，直接影響脫水效果和離心機的振動程度，調整時必須確保所有的液位板都在相同的高度上，否則將會導致離心機因不平衡而產生劇烈振動，并應保證液位高度的公差為±0.25mm。

2.2.4 速差

速差是轉鼓轉速與螺旋轉速之差，即兩者之間的相對轉速，增加或減小速差，淤泥在轉鼓內的停留時間將發生改變，對處理效果有著十分重要的影響。當進泥量一定時，如果速差比較低，淤泥在離心機中停留時間較長，脫水后的泥餅含固率高，但處理能力較低；如果速差比較高，淤泥在離心機中停留時間較短，脫水后的泥餅含固率低，處理能力較強；速差越大，轉鼓與螺旋之間的相對運動越大，必然會增加對液環層的擾動程度，固環層內被分離出來的污泥會被重新泛至液環層，并有可能隨分離液流失。

如果上清液含固量較多，表明在此速差下離心機的干固體負荷較大，因此要相應增大速差，速差增大后，減少淤泥在離心機中的停留時間，將已經脫水的干淤泥快速地從離心機中推出來，使其沒有機會回到液相中，這樣會增加干污泥產量，也會使上清液的含固量降低。如果螺旋壓力過高，表明在此速差下淤泥在離心機內的停留時間過長，淤泥含固率過高，因此要相應增大速差，減少干淤泥停留時間，以降低螺旋壓力。

速差通過綜合控制柜來進行精確調節，這種極精確的調節可使各種不同濃度的淤泥都能獲得較佳的處理效果。根據淤泥濃度的不同，將脫水效果較佳時的速差和工作壓力設定成不同的速差曲線，貯存在綜合控制柜中，設備操作人員可根據所處理的淤泥特性進行選擇。本工程中的速差在5～7r/min之間。

2.2.5 調試運行

離心機的調試原則是：在固定一個參數（進泥流量或者絮凝劑投加量）的情況下，調整速差和另外一個工作參數（絮凝劑投加量或者進泥流量）。

具體操作時，初始階段在保持絮凝劑投加量固定不變的前提下，通過調整淤泥螺桿泵的轉速，，從低到高逐漸提高速差，直至上清液完全清澈，如果速差已經提高到7r/min以上，上清液的懸浮物含量仍然較多，說明進泥量已超過離心機的干固體負荷，此時按100%、90%、80%、70%、60%、50%、40%的梯度逐漸降低進泥流量，直到出現良好的泥餅含固率和上清液含固率為止。

3 運行效果

太湖貢湖水源地生態清淤及淤泥離心脫水快速處理工程歷時4個月，日處理能力達到4000m3，由于清淤區域內源污染較為嚴重，采用生態清淤吸取上來的淤泥漿含水率（97.5%）及污染程度均較高，通過對泥漿脫水處理進行跟蹤監測。結果如下：

由上表可以看出，離心脫水技術處理高含水率清淤泥漿時，脫水泥餅含固率達到了63.6%，出水SS（固體懸浮物濃度）只有8mg/L，處理效果顯著。清淤泥漿中總磷的去除效果時分明顯，達到了97.07%，總氮及化學需氧量去除率較低，分別只有37.86%、21.92%，但出水總氮及化學需氧量值也相對較低。此種情況可能是水中總氮及化學需氧量含量較高，難以用物理法去除。

為了更好解釋上述現象，在同樣的工況下對低含水率淤泥進行了處理，處理效果如下所示：

由上表可以看出，離心脫水技術處理高、低含水率清淤泥漿時，脫水泥餅含固率達到了65.2%，出水SS為7mg/L，清淤泥漿中SS、總磷、總氮及化學需氧量的去除效果均十分明顯，出水總氮及化學需氧量值與高含水率清淤泥漿處理結果相差不大，這說明底泥中的有機物大部分被去除了，清淤區域水質污染十分嚴重，富營養化程度較高。

4 結語

（1）離心脫水技術處理淤泥可連續運行，處理效率高，能快速地對清淤泥漿進行減容脫水，有效解決了淤泥堆場緊張的難題，避免了清淤泥漿造成的二次污染，實現了清淤與脫水處理一體化。

（2）通過對工藝參數的調試，設定離心機轉鼓轉速在適當的范圍內（2000～2400r/min），可以取得良好的淤泥脫水效果，減少設備的機械磨損；離心機的干固體負荷接近并小于其在使用轉速下的干固體負荷，才能取得較高的淤泥處理效率和較好的污泥脫水效果；通過改變溢流板的直徑來調整離心機的液環層厚度，對離心機淤泥脫水效果的影響非常大，將液環層厚度設定在合適的水平，可以保證泥餅的含水率降低，并且有較高的泥餅產量。

（3）淤泥離心脫水技術應用于生態清淤工程，取得了初步成功，具有較為明顯的環境、社會和經濟效益，有很大的推廣應用價值，特別是在城市河道清淤及治理工作中具有更重要的積極意義。