污泥脫水的目的是將污泥中15%～25%的水分分離出來，減小污泥體積以便降低處置難度。污泥與吸附水和毛細水之間存在結合力，實現固液分離必須克服這種結合力。應根據各種形式的結合力，制定有針對性的處理措施，以取得更好的脫水效果。研究表明，污水處理工藝選擇的差異、脫水方式差異等都可能導致污泥脫水效果不同。

重慶某污水處理廠原有的帶式濃縮一體機脫泥效率低，且污泥含水率偏高。該廠于2021年8月完成了離心脫水機改造工程，將帶式濃縮一體機改為兩臺安德里茨離心脫水機。然而該廠污泥有機物含量較高，導致該設備負荷率偏低，調試運行期間發現離心脫水機藥耗和電耗都偏高，需要進行運行管理的優化。

1 離心脫水機工作現狀

1.1 離心脫水機結構及工作原理

差速系統、螺旋輸送器、轉鼓及控制系統等是離心脫水機的主要組成部分。其工作原理是污泥在高速旋轉的離心力下，利用固體和液體的密度差實現固液分離。

1.2 影響離心脫水機脫水效果的因素

影響脫水效果的主要機械因素包括離心脫水機的轉鼓轉速、差速系統、控制系統等自身性能。同時，污泥齡、污泥濃度、污泥中有機物含量及絲狀菌長度等污泥本身的特點都對污泥的脫水效果有影響。

1.2.1 機械因素

（1）轉鼓轉速。離心分離效果與脫水機的分離因素有關，分離因素與轉鼓的轉速有關，要想保證一定的離心效果，則轉速越快，分離效果越好，越容易實現泥餅含固率提高的目標。但如果轉速過快，將會對污泥絮凝體造成一定程度的破壞，從而對脫水效果產生極其不利的影響。另外，轉鼓轉速的加快會需要品質更好的材料，以避免高轉速對機器的磨損。同時，高轉速對動力的消耗也更大，機器運行時的噪聲和震動也隨之增大，所以需要將轉鼓轉速控制在合適的范圍內，以降低該污水廠的運行能耗。

（2）速差。污泥泥餅干度、離心脫水機排渣能力、脫水濾液質量和速差大小有直接關系。速差大，則會導致沉渣脫水時間縮短，導致脫水后的泥餅含水率較高，同時澄清區的液體受到螺旋較大的擾動，降低了絮凝效果，濾液質量也隨之下降。但是速差越大，固環層污泥越容易排出，意味著離心脫水機排渣能力隨速差增大而提高。速差小，則會導致沉渣脫水時間加長，導致脫水后泥餅含水率有所降低，同時澄清區固體受螺旋的擾動較小，濾液質量也隨之提高。但是速差越小，沉渣越容易堆積，厚度也會更大。

因此應結合廠區采購的離心脫水機結構參數、物料性質、運行單位的處理要求、污水廠污泥處理量大小等來確定速差的大小。結合離心脫水機性質，泥餅在干燥區脫水的時間如果過長，對出泥效果的提高并不明顯，通常認為4～6s是泥餅在干燥區脫水較為合理的時間。

（3）液環層厚度。離心脫水機的干燥區長度及有效沉降容積均和液環層厚度有直接關系，可以通過攔液板的調節來實現對液環層厚度的控制。

液環層厚度增加，會導致沉降面積增大，物料在機內停留時間也會相應增加，濾液的質量就有所提高，泥餅含固率下降。反之，液環層厚度太薄，離心脫水機干燥區的長度增加，會導致濾液的含固量增大，使得分離液渾濁。

1.2.2 工藝因素

（1）絮凝劑。絮凝劑用量和濃度不足時，污水中的膠體和細小懸浮物難以聚集形成絮體，影響濾液質量。絮凝劑濃度太大時，活性基團緊密聚集，使得許多活性基團吸附效果減弱。如果絮凝體再次分散開，也會降低絮凝效果，因為分開絮凝體已經不夠穩定，對提高處理效果沒有明顯的作用，還導致絮凝劑用量太大，造成了浪費，不符合污水廠節能降耗的運行目標。針對重慶某污水廠的節能降耗，應對絮凝劑投配比進行研究，確定適合該廠的投配比。

（2）污泥性質。實踐表明污泥的性質會對臥螺離心脫水機的分離性能產生影響。

污泥絮凝體表面的菌膠團對污水中的有機物有較強的吸附性能，而污泥中的碳水化合物、脂肪、蛋白質等有機物對水分具有很強吸附性能，且在菌膠團表面的大分子胞外聚合物也對水分有較強的吸附性能，因此，降低污泥中蛋白質、碳水化合物、脂肪等有機物含量能夠有效增強離心脫水機的泥水分離能力。

2 降低能耗試驗結果分析

2.1 研究內容

結合上述對離心脫水機脫水效果影響因素的分析，確定從以下4個方面進行研究。

（1）不同進藥量下的脫水效果研究。

（2）不同轉速下的脫水效果研究。

（3）不同污泥濃度下的脫水效果。

（4）不同季節、不同溫度下的脫水效果。

2.2 試驗方案

擬采用控制變量法進行試驗研究，具體方案如下。

（1）將每日絮凝劑使用量對剩余污泥處理量的比率定義為投配比。測定聚丙烯酰胺絮凝劑不同投配比下的污泥含水率，以此來確定絮凝劑的較佳配制濃度。

（2）在較佳絮凝劑配制濃度、平均污泥處理量下測定不同的離心脫水機轉速2000～3100r/min的出泥含水率，以此來確定較佳轉速。

（3）通過稀釋或濃縮調整污泥濃度，在較佳絮凝劑配制濃度、較佳轉速下，測定出泥含水率，以此評估污泥濃度對脫水效果的影響。

（4）收集日常污泥脫水時的室內溫度，分析其與出泥含水率的關系，以此評估溫度對脫水效果的影響。

2.3 試驗結果分析

2.3.1 不同進藥量下的脫水效果

在污泥濃度為4500～5000mg/L的條件下，測得污泥含水率投配比的關系。

隨著投配比的增加，污泥含水率呈下降趨勢。究其根本原因是隨著投配比的增加，污泥原液的絮凝速度加快，絮凝體的緊密度增加，有效地提高了泥餅的含固率。當絮凝劑配制濃度過高時，絮凝劑和水完全混合所需時間很長，且達不到節省絮凝劑用量的目的。

較佳運行工況點應同時滿足處理效果要求及投藥量節約的雙重目的，本次研究中取75g/m3左右。

2.3.2 不同轉速下的脫水效果

通過觀察重慶某污水廠的運行數據，當離心脫水機轉速下降至2100r/min時，離心脫水機運行不穩定，振動和噪聲較大。

為了觀察出泥效果，本文通過固定離心脫水機轉速，對離心脫水機差速、進泥污泥濃度、絮凝劑投配比、污泥處理量等運行參數進行調節，得到了污泥含水率與離心脫水機轉速的關系。

要想有較好的出泥效果，離心脫水機轉速應控制在2600～2900r/min。當取離心脫水機轉速為2700r/min時，差速越小，污泥的脫水時間就越長，對澄清區的擾動就越小，所以降低差速可以提高污泥脫水效果。

2.3.3 污泥濃度對脫水效果的影響

當進泥濃度較高時，則需在單位時間內增加轉鼓上的固環層厚度，同時提高差速將泥層推出轉鼓，降低污泥在轉鼓內的停留時間，增加污泥的含水率。

通過比較不同進泥濃度下離心脫水機脫水效果與分析污泥含水率與污泥濃度的關系可知，隨著投藥量的降低，系統的可靠性及穩定性也升高；隨著進泥濃度升高，污泥產量明顯升高。在實際運行過程中，如果要保持離心脫水機穩定高效地運行，進入離心脫水機的干污泥負荷需保持在承受范圍的60%～100%。

2.3.4 不同溫度對脫水效果的影響

根據實際運行情況，夏季運行的脫泥效果好，到了冬季，脫泥效果下降。污泥含水率與溫度的關系如下表所示：

當氣溫低于10℃時，離心脫水機的絮凝效果會變差，需要增加絮凝時間來改變脫泥效果；當溫度在25℃以上時，混凝效果的影響可忽略不計。

上述分析表明，污泥脫水在冬季運行期間，收到低溫的影響，活性污泥本身的微生物種群變化。污泥構成變化、絮凝劑的溶解性能，都會不利于污泥脫水。因此保持冬季污泥穩定生產的前提是確保生化系統內活性污泥的良好活性，應采取相應的加溫或保溫措施，以保證生產的穩定有序開展。

3 結語

通過研究不同工況條件下的離心脫水機運行效率，找到了較佳運行工況點，能夠較大化利用離心脫水機，實現節能降耗的目標。

根據對重慶某污水廠污泥脫水系統絮凝劑投配比、轉速差、進泥濃度及溫度等試驗觀察，確定該廠污泥離心脫水機的較佳運行參數如下：污泥濃度為4500～5000mg/L（平均濃度）的條件下，聚丙烯酰胺絮凝劑投配比75g/m3、離心脫水機轉速為2600～2800r/min，差速4～6r/min，能較穩定地實現出泥含水率為80%～82%的處理效果。但由于采用化驗檢測時雖然保證了準確性，但及時性差，對調試的指導意義有限，很難準確地將相關參數進行量化。

污泥脫水是較為復雜的一項工作，不同情況處理方式不同。需要廠區取樣人員準確記錄泥餅含水率、濾液含固量、泥餅的有機物含量以及脫水機絮凝劑投加位置及含量、轉鼓轉速、差速、轉鼓扭矩、功率等相關運行參數；應結合相關運行數據以及更加科學的分析方法，進一步探索離心脫水機的較優工況，節能降耗。

此外，還可采用物理法和生物法等預處理調理技術進一步研究污泥深度脫水。