近年來，隨著工業化進程的加快和經濟的迅猛發展，污泥處理問題日益突出。

污泥脫水處理是城市生活污水、水廠排泥水、工農業廢水處理工藝中的重要環節，經濃縮脫水后的污泥，體積大為減小，不但減輕了對環境的二次污染，也為污泥資源的綜合利用創造極為有利條件。臥式螺旋卸料沉降離心機（以下簡稱臥螺機或離心機），因其分離后固、液分離效果好、脫水后泥餅含水率低、自動化程度高、操作環境好、處理量大等優點而備受水處理行業青睞。根據離心機的使用情況，結合調試和國內污水處理行業的使用經驗，就污泥處理行業中影響離心機分離效果的因素作以下探討。

首先必須知道臥螺離心機的結構及分離原理：臥螺離心機主要由轉鼓、螺旋、差速系統、進料系統、驅動系統以及控制系統等組成。

離心機是利用固、液兩相的密度差，在離心力的作用下，加快固相顆粒的沉降速度來實現固液分離的。具體分離過程是為待處理的污泥經進料管連續加入離心機時，由螺旋芯管處的分料裝置送入轉鼓混合腔，由于轉子（螺旋和轉鼓）的高速旋轉和摩擦阻力，料液在轉子內部被加速并形成一個圓柱狀液環層；在離心力作用下密度較大固體顆粒沉降到轉鼓內壁，固相被螺旋推送到轉鼓錐端的干燥區進一步脫水，然后經出渣口排出，液相形成一個環，環形液層深度是通過轉鼓大端的溢流調節片來調節的，分離后的液相經溢流孔排出，渣和分離液分別被收集到機殼內，然后由重力卸出機外，實現污泥的濃縮脫水。

其次是對影響離心機的效果因素作深一步的探究。

1 影響離心機效果的因素

影響離心機處理效果因素分為兩大類：不可調節的機械因素和可調節機械因素。

不可調節機械因素主要包括：轉鼓直徑和有效長度、轉鼓半錐角、螺距、螺旋類型、差速器類型等方面；可調節因素：轉鼓轉速、差轉速、液池深度、污泥處理工藝等因素。

2 不可調節的機械因素

2.1 轉鼓直徑和有效長度

轉鼓直徑越大和有效長度越長，其有效沉降面積越大，污泥處理能力越大，物料在轉鼓內停留時間越長，且在相同轉速下，其分離因數就越大，分離效果越好；但受到材質和制造水平限制，離心機轉鼓直徑不可能無限地增大，因為隨著直徑的增加，可允許的速度會由于材料堅固性降低而降低，并且轉動慣量增大，振動烈度相應增大，使得動平衡性變差，從而使離心力也相應降低。通常在污水處理上所用離心機轉鼓直徑為350～900mm，長徑比L/D為2.5～4.5為宜。

另外，相同處理量情況下，大轉鼓直徑離心機可以較低的速差進行。由于大轉鼓直徑的螺旋輸渣能力較大，要達到相同的輸渣能力，小轉鼓直徑的離心機必須提高速差來實現。

通常因固相物料的高速摩擦和腐蝕臥螺離心機錐轉鼓的固相出渣口，裝有耐磨材料，制成便于更換的耐磨套。固相出渣口是徑向出渣，出渣孔的大小既要減少排渣阻力，避免固渣卡死在轉鼓內，又要考慮轉鼓錐段強度，出渣孔的個數一般為6～12個，出渣孔的斷面面積在強度允許條件下，一般都開得較大。

為了有效保護臥螺機的轉鼓，除在出渣孔設耐磨套外，在轉鼓內表面設置筋條或在內表面拉槽，可防止沉降在轉鼓內壁的固相物與轉鼓的相對運動而產生磨損。設置筋條與拉槽相比，前者不但更有利于防止沉渣滑移，而且可減少沉渣對轉鼓內表面造成的磨損，制造也方便，所以大多數臥螺離心機轉鼓內部采用設置筋條的方法。筋條一般寬為15～20mm，厚為2～3mm，數量為8～24塊，并且用間接焊接方式焊在轉鼓內表面上，可有效減少轉鼓磨損，延長轉鼓的正常使用時間。

2.2 轉鼓半錐角

沉降在離心機轉鼓內側的固形物被沿轉鼓錐端推向出料口，由于離心力的作用，受到下滑移的回流力作用。半錐角越大，固形物受離心力擠壓越大，螺旋推力的扭矩越大，葉片磨損越大，甚至產生固形物回流現象，而導致螺旋推料器無法排渣。如果半錐角小，其有效沉降面積將大為減小，進而降低離心機的使用性能。液池深度一定時，錐角大，干燥區長度（即污泥脫離液面到排渣口之間的距離）短，其脫水時間便短，固渣含液量高，但其沉降區長度大，沉降面積增大，分離液含固形物少，質量相對好些。反之，如果錐角小，則干燥區長度大，脫水時間長，固形物的含液率就低，分離液的質量也差些。

從以上分析可知，轉鼓半錐角是離心機設計中較為重要的參數。從澄清效果來講，要求錐角盡可能大些；而從輸渣和分離效果來講，要求錐角盡可能小些。由于輸渣是離心機正常工作的必要條件，因此設計必須首先滿足輸渣條件。對于難分離的物料，半錐角一般在5～15°內，以便降低沉渣回流速度。對污泥的分離，半錐角在8～20°以內就能保證固形物順利輸送，又能使分離液質量好。

2.3 螺距

螺距即相鄰兩螺旋葉片的間距，是一項很重要的結構參數，直接影響輸渣的成敗。在螺旋直徑一定時，螺距越大，螺旋升角越大，物料在螺旋葉片間堵塞的機會也越大，同時，大螺距會減少螺旋葉片的圈數致使轉鼓錐端物料分布不均勻而引起機器振動加大，因此對于難分離的物料，輸渣較困難。螺距小些一般為轉鼓直徑的1/4～1/6有利于輸送。對于易分離物料，螺距大些，一般為轉鼓直徑的1/3～1/5，以提高沉渣的輸送能力。

2.4 螺旋類型

螺旋是離心機的主要構件，它的作用是輸送沉降在轉鼓內側的固體和順利排掉固體，它不僅是卸料裝置，也是決定設備的生產能力，使用壽命和分離效果。螺旋的類型根據液體和固體在轉鼓內相對移動的方式不同，分為逆流式和順流式。逆流式離心機的加料腔在螺旋中部，也就是位于干燥區和沉淀區之間的邊界附近，以保證液相有足夠的沉降距離，分離后固體泥渣向轉鼓小端推動，直至排出。分離液向轉鼓大端運動，從柱錐形轉鼓大端排出。它是臥螺離心機的基本形式，應用范圍廣，適應性強，能用于固相脫水，液相澄清，粒度分級等分離過程。污泥處理多選用此種機型。順流式離心機由于進料口在轉鼓端部，避免逆流式的湍流，保證固形物沉淀不受干擾，離心機全長起沉降作用，擴大沉降面積，懸浮液在機內停留時間增長，從而使分離效果提高。順流式離心機特別適用于固液密度差小，固相沉降性能差，固相含量低的難分離物料，多用于液相澄清，應用范圍窄，進料懸浮液含固量不能太高，否則排液管易堵塞，需定期沖洗。

螺旋在推料過程中，螺旋輸送器的葉片，特別是錐段部分，易受到某些物料的磨損。為了減少和避免螺旋片的磨損，對柱錐狀螺旋葉片的推料面進行硬化處理，如噴涂高硬度的合金或焊接合金塊或采用可更換的扇形耐磨片，耐磨片的材料可根據不同物料及工況所確定。對有嚴重磨損又有腐蝕的物料需選用耐磨又耐蝕的特殊材料，以確保設備長期無故障運行，并減少設備的維修費用。

目前，高效型螺旋結構在污泥處理中效果顯著。即在離心機錐端的螺旋出料端設置一個特殊的擋板，可使臥螺離心機處于超深度池狀態，增加對固相的壓榨力，并且只輸送下部固體，而將上部含液高的固體留在壓榨錐段外側，實現壓榨脫液，使出渣更干，清液中含固體更高。

污泥分離中BD板的 性體現在：更大的進料量；更長的澄清段；上清液更清；減少了物料被攪亂的機會；排出的固渣更干。

經過調試和各污水廠的運行情況得出BD板在污泥處理上的優缺點如下：

（1）液池深度加深，固形物在轉鼓中澄清時間長，出液更清。

（2）有機固形物可進一步的壓縮，使出渣更干。

（3）在處理量相同時，固形有機物回收率更高。

（4） 缺點是固形物中無機物占絕大部分，其比重又較大，且不可壓縮，在轉鼓及差速及進料量不匹配的狀況下，偶爾出現堵塞轉鼓的現象。但畢竟瑕不掩瑜。

隨著電腦的應用可以將離心機螺旋推料器、葉片傾角、螺距、葉片間距、轉鼓長徑比、轉鼓直徑、半錐角等參數經過優化設計后，經過電腦仿真模擬處理來確定不同物料的處理量和分離的效果，得出較佳參數值，縮短設備調試時間，節省人力、物力，并提高實際生產中處理能力和生產質量。

2.5 差速器

臥螺離心機中，沉渣在轉鼓內表面的軸向移動都是靠螺旋與轉鼓之間的相對運動即轉速差來實現的，而轉速差是靠差速器來調節的。差速器是臥螺離心機中復雜、重要的部件，其性能高低、制造質量等決定了整臺臥螺離心機能否正常可行的運行。

差速器的結構形式很多，有機械式、液壓式、電磁式等，因液壓式差速器液壓元件多、回路多、制造復雜，特別是回油路易泄漏，衛生狀況差，在污泥處理中處于被淘汰的邊緣。而電磁式傳遞扭矩小，不適合高轉速、大處理量、大扭矩的要求，也逐漸被淘汰。常用的是機械行星齒輪傳動差速器。機械行星齒輪差速器又分為圓弧擺線針輪差速器、漸開線圓柱齒輪差速器、諧波齒輪傳動差速器等。漸開線圓柱齒輪不但結構緊湊、體積小、承載能力高，且傳遞效率高達99.8%，所以凡傳遞扭矩大于3000N·M以上的差速器，大多采用漸開線圓柱齒輪差速器。

因擺線針輪傳遞效率稍低，以及承載能力較小的原因，目前一般都只在轉鼓直徑為Φ400mm以下規格的離心機中使用。

3 可調節的機械因素

3.1 轉鼓轉速

分離因數與轉鼓轉速的平方正正比，轉速越高，分離因數越大，離心機的分離效果將越好。同時較高的轉速對材料的要求高，機器的磨損增大，動力消耗、振動及噪音都相應增加。目前一般在污泥處理中選用轉速：如當轉鼓直徑=450mm，長徑比=3.0～4.5時，無論從處理流量和分離效果來看，轉速為3000～3800rpm為較佳值。

3.2 速差

速差直徑影響排渣能力，出渣干度和分離液的固形物含量。提高速差，有利于提高排渣能力，但泥渣脫水時間縮短，分離后出渣含液率大，同時螺旋對澄清區液池的擾動大，分離液的清度相對差一些。降低速差，固形物厚度加大，泥渣脫水時間增長，分離后泥渣含液率就降低，分離液清度也相對好些，但會增大螺旋推料負荷，增大推料的扭矩，應防止排渣量減小而造成離心機內泥渣不能及時排出引起的堵料現象，否則易使分離液中含大量泥渣，這時必須減小進料量，或提高速差。因此，應根據物料性質、處理量大小、處理的其他具體要求及離心機結構參數來綜合確定速差大小，這就是離心機現場調試的必要性。隨著離心機控制中變頻器的廣泛應用，通過調節頻率Hz來控制電機或馬達的轉速，來間接調節速差，速差調節越來越方便。

3.3 液池濃度

液池深度是工藝優化的一個重要參數，直接影響離心機的有效沉降容積和干燥區長度，進而影響離心機處理效果。轉鼓內液池濃度的深淺靠大端軸頸上的溢流調節片來調節。液池深度深時，沉降面積增大，物料在轉鼓內停留時間也相應增加，離心機的澄清效果好，處理量也大。但同時轉鼓內的干燥區長度縮短，導致分離液含渣量升高。相反，減少液池深度時可獲得較高的出渣干度，但要以犧牲分離液質量為代價。因此根據污泥處理不同工藝的要求，合理地調節液位調節片的高低，達到泥渣干度與分離液質量較佳組合。可加工多組，根據變化來現場調節液池深度。

3.4 主軸承潤滑

高速重載離心機的主軸承發熱比較嚴重，當被分離的物料溫度高達50～100℃時，螺旋和轉鼓傳遞給主軸承的熱量較高，再者是高轉速時摩擦生熱，從主軸承的要求和使用來看，也確實這樣，所以主軸承的潤滑十分重要。為此，有些臥螺離心機的主軸承采用油潤滑，不斷帶走主軸承熱量，并控制潤滑油的溫度，確保潤滑油的粘度值，保證軸承良好運行。此外，一些臥螺離心機選用潤滑性能良好的耐溫較高的潤滑脂來潤滑主軸承。但不管是稀油循環潤滑還是油脂潤滑，油品的性能對潤滑效果影響都十分明顯，作為污泥處理的企業必須嚴格按離心機制造廠家提供的規格牌號選用潤滑油或潤滑脂，才能保證主軸承的長期、高效工作。

4 結語

污泥處理時，影響離心機分離效果的因素很多，并且各個因素又相互影響，交叉立體作用，因此蛋白分離效果是以上所述各個因素綜合作用的結果。既然污泥處理與人民生活息息相關，污水處理的質與量問題日益嚴重，離心機選型問題就要迫切解決。離心機的選型必須綜合污水處理工程項目的實際情況，運行參數要求，從分離后污泥處理的工藝。所要求的較佳出渣干度，固體回收率，還是分離液高清度，并結合國內外各廠家各種臥螺離心機的使用性能和經濟成本綜合考慮。