近年來，隨著人們環保意識的增強和市政污水處理廠的大量興建，離心脫水機的應用日益增多。2010年11月，環保部印發《關于加強城鎮污水處理廠污泥污染防治工作的通知》，明確指出“污泥產生、運輸、貯存、處理處置的全過程應當遵守國家和地方相關污染控制標準及技術規范。污水處理廠以貯存（即不處理處置）為目的將污泥運出廠界的，必須將污泥脫水至含水率50%以下”。這樣一來，國內許多將污泥離心脫水后外運填埋的污水廠將受到很大影響，因為經離心脫水后污泥的含水率一般在80%左右，離國家環保部的要求有很大差距，所以這些污水廠將會考慮設備的替換。為了合理利用原有的離心脫水成套設備，有效降低設備改建成本，上海市某污水廠進行了設備改造，并通過更新升級控制系統，將原有的離心脫水系統改造成離心濃縮系統，使離心機的優勢得以繼續發揮。

1 整體工藝改造方案

原有污泥脫水系統的工藝流程為：污水池內的污水經攪拌機攪動后自流進入泵房，經污泥切割機打碎后，由污泥進料泵輸入離心機，與配藥系統配制的絮凝液在離心機內混合后，上清液通過排水管道進入中水系統進行后續處理，脫水污泥通過無軸螺旋輸送器送入儲泥倉，而后外運。

原來的脫水車間改為濃縮車間，而原有的儲泥車間暫時保留，如果污泥深度脫水系統出現故障，可通過控制系統對離心脫水系統的運行參數進行調整，使離心機系統功能暫時恢復為脫水，并將脫水后的污泥暫時存儲到儲泥車間內。在改造過程中，原有脫水車間內的污泥螺桿泵（泵房內）、污泥切割機（泵房內）、配藥裝置、沖洗系統（泵房內）、無軸螺旋輸送機等關鍵設備得以繼續利用，同時，在車間內增設攪拌池以及濃縮污泥出泥泵（泵組）。

2 控制系統改造方案

原有離心脫水成套設備控制系統主要是用以控制污泥脫水效果（含水率保持在80%以下），而現行的改造方案要求污泥經離心濃縮后，含水率要在95%～97%（該要求為污泥下道濃縮工序提供必要的工藝準備），因此，原設備及控制邏輯需根據實際情況做出調整，而且為了滿足污水處理廠關于離心機脫水、濃縮切換的要求，也需要對控制系統進行升級改造。

控制系統在兩套模式中可進行切換：一為脫水模式，即將經過離心脫水后的污泥通過無軸螺旋輸送機送到儲泥倉中；二為濃縮模式，即將經過離心濃縮后的污泥先暫存在攪拌池中，然后再由出泥泵送出，通入儲泥池。

整套系統的電氣控制部分由一套系統控制柜AC1組成，用于對LW530NY污泥脫水/濃縮系統成套裝置的控制。

系統控制柜AC1上電后，將開關SA1置于“屏控”后，可直接將操作權交由觸摸屏進行自動、手動操作；當觸摸屏出現故障后，則可以將開關SA1置于“停止”或“自動”，將操作權交還，可由控制柜面板上按鈕進行控制操作。

當開關SA5置于“脫水”模式時，系統啟動流程如下：

（1）液壓站啟動，待達到脫水頻率后，指示燈長亮。

（2）離心機啟動，待達到脫水效率后，指示燈長亮。

（3）無軸螺旋輸送機啟動，與離心機出料口連接處閘閥開啟，上下連通。

（4）進料泵開啟，加藥泵開啟，泥藥混合后進入離心機脫水。

（5）脫水后的上清液自流進入廠區中水管道，污泥在無軸螺旋輸送機的推料過程中進入儲泥車間，由汽車外運。

當開關SA5置于“濃縮”模式時，系統啟動流程如下：
（1）液壓站啟動，待達到濃縮頻率后，指示燈長亮。

（2）離心機啟動，待達到濃縮頻率后，指示燈長亮。

（3）攪拌池內攪拌葉片啟動。

（4）離心機出料口與攪拌池連接處閘閥開啟，上下連通。

（5）進料泵開啟，加藥泵開啟，泥藥混合后進入離心機濃縮。

（6）分離后的上清液自流進入廠區中水管道，污泥在攪拌池內被攪拌均勻后，由出泥泵輸送入由開關SA6指定的儲泥池內，進入下一道深度處理過程中。

當系統運行周期結束，需要對設備進行保養或維護時，系統控制停機流程如下：

（1）在“脫水”模式下：進料泵停，加藥泵停，切割機停→離心機降速至清洗速度→沖洗水泵啟動，清洗水閥打開，進行一次清洗→清洗時間到，沖洗水泵停，清洗水閥關閉→離心機再降速至“0”→輸送機關，泥餅排放閥閉→再次啟動離心機，離心機升速至清洗頻率→沖洗水泵啟動，清洗水閥打開，進行二次清洗→清洗時間到，沖洗水泵停，清洗水閥關閉→離心機再次降速至“0”（清洗時間和次數可由人機界面設定）→液壓站降速至“0”，至此設備停止完畢。

（2）在“濃縮”模式下：進料泵停，加藥泵停，切割機停→離心機降速至清洗速度→沖洗水泵啟動，清洗水閥打開，進行一次清洗→清洗時間到，沖洗水泵停，清洗水閥關閉→離心機再降速至“0”→濃縮后污泥排放閥關閉，污泥輸送泵停，攪拌池攪拌機停，攪拌池出口閥關閉。再次啟動離心機，離心機升速至清洗頻率→沖洗水泵啟動，清洗水閥打開，進行二次清洗→清洗時間到，沖洗水泵停，清洗水閥關閉→離心機再次降速至“0”（清洗時間和次數可由人機界面設定）→液壓站降速至“0”，至此設備停止完畢。

為保證離心機系統穩定運行，控制系統會根據扭矩輸出自動調整液壓站頻率，控制進料泵和加藥泵運行和停止，對故障輸出進行處理，保證脫水正常平穩運行。當扭矩大于設定P0時，液壓站電機進入高速運行狀態（50Hz），進料泵、加藥泵進入低速運行狀態（15Hz）。快速將料推出，直到扭矩小于P0時，液壓站、進料泵、加藥泵、切割機恢復正常運行。當扭矩大于設定P2時，輸出報警，轉入停機程序（不進行清洗），需要人工檢修排除故障。當出現斷泥、斷藥信號報警時，進料泵和加藥泵停，當短時間恢復時，按下“復位”按鈕，自動恢復進料。當離心機溫度過高、振動過大、扭矩超過P2等嚴重事件出現時，立即停機。在“濃縮”模式下：當濃縮后污泥在緩沖罐中液位高度高于設定的高位值時，進料泵停止進料，加藥泵停止加藥，當液位高度低于設定的下限值時，濃縮液輸送泵停止，攪拌吃攪拌機停，停止向儲泥池輸送。

3 濃縮模式下的運行測試

經系統改造后，在整個污泥處理流程中，設備主要用以完成濃縮工藝。為研究整套系統改造情況，在現場進行為期一個月的實地測試。以下表格為第一次調試參數記錄，在該次測試過程中，需要被濃縮的污泥含水率為99.12%，絮凝劑配比濃度2‰。在進料流量40m3/h的情況下，采用液壓驅動系統來驅動螺旋可使差速在運行中無級調節，當將離心機的差速由21r/min逐步下調到13r/min后，即污泥濃度由98.21%下降到96.78%，達到了含水率92%～97%的要求，此時液壓站輸出壓力為0.9～1MPa，說明離心機受載較輕，對設備的長期運行提供了有利條件。

在濃縮后污泥含水率達到指定要求后，又進行了第二次測試，調試數據如下表所示。此次調試的目的在于，通過提高離心機的轉速，設法使絮凝劑使用量降低。在該次測試過程中，進入離心機濃縮的污泥含水率為99%，配藥濃度2‰。同樣在進料流量40m3/h的情況下，將離心機的轉速提高到2438r/min，濃縮后的污泥含水率，保持在96.83%～97.2%之間，而絮凝劑的投放量則較前次相比下降了1/3。說明在滿足濃縮污泥含水率的前提下，離心機提高轉速，可有效的降低絮凝劑的使用。

在濃縮后污泥含水率達到要求，絮凝劑使用量減少的前提下，還針對離心機系統濃縮性能進行第三次實驗測試，數據如下表所示。該次調試的目的在于檢測離心機是否能在進泥泵滿負荷運轉下（進泥量70m3/h）達到濃縮要求。在該次調試過程中，進入離心機濃縮的污泥含水率為99.13%，絮凝劑配比濃度2‰。隨處理能力的逐步提高，加藥量也相應提高。在進料流量50m3/h的情況下，假定干泥密度為1000kg/m3，藥耗大約是1.6kg/h；當處理量達到70m3/h時，藥耗大約是2.4kg/h。

與第一次實驗數據對比，絮凝劑的使用量呈現上升趨勢，應該是隨著離心機轉速的增大，絮凝作用部分失效，膠合物穩定系統被破壞引起的。可以考慮在實際運行中適當降低轉速，實現藥耗降低的目的。

4 結論

離心機濃縮系統性能的發揮還有一定的空間（在分離過程中絮凝劑的使用還有降低的空間）。后續可從以下幾方面入手：

（1）改進混合配藥系統，使絮凝劑、污泥的混合過程更充分。

（2）改進離心機腔體結構，提高離心機成套設備的污泥濃縮處理能力。

（3）根據工藝情況進一步調整成套設備控制系統，實現設備自動化操作。

現場測試，改造后的離心濃縮成套系統基本達到預期分離效果。同時，也為進行離心脫水設備改造及控制系統升級提供了原始參考，使離心機在污水處理工藝工序中的應用領域得到一定的擴展，并為后續需要轉型的污水處理改造工程項目提高了有利的數據支持。