我國是一個水資源大國，河湖眾多。近年來，國民經濟高速發展的同時，水體污染也日益嚴重，對生態環境和人體健康造成了極大危害，水環境全面治理已迫在眉睫。重金屬和營養鹽作為湖泊的主要污染物質，通常沉積于湖床底泥中，當水體受到擾動時釋放出來，進一步造成水質污染惡化。因此，只有徹底清除湖泊污染底泥，才能從根本上凈化水質，改善水環境。

疏浚污泥由于體積大、含水量高、流動性大，因而需進一步脫水干化以利后續處理。隨著國內外相關技術的不斷發展，應用臥式螺旋卸料沉降離心機（臥螺離心機）的污泥脫水技術日益受到人們關注。相比于帶式壓濾和板框壓濾等機械脫水法，臥螺離心機污泥脫水工藝具有基建投資小、占地少、處理量大、效率高、自動化程度高、操作簡便以及工作環境衛生、無二次污染等諸多優點，特別是可以不加或少加化學藥劑，使脫水污泥用于填埋、制磚、焚燒、堆肥等，做到減量化、無害化、資源化，且整體運行費用較低，其應用范圍已越來越廣。市政污水有機物含量高、相對密度小、持水性能強、顆粒細小且含固率低，常用臥螺離心機處理污泥脫水，技術已相對成熟。湖泊底泥不同于市政污泥，其重金屬含量高、有機物含量低、污泥濃度大，采用臥螺離心機的污泥脫水技術尚處于起步階段，發展應用前景廣闊。藥劑（包括無機鹽類和有機高分子類）的添加對污泥脫水效果起到了關鍵性作用，同時，各機械、運行、工藝等因素也極大地影響了脫水效果。

課題以武漢市某湖泊污泥清除工程為研究背景，以LW780X3200Y型臥螺離心機為研究對象，介紹了其在湖泊污泥脫水干化工程中的應用情況，分析了絮凝劑、差轉速、處理量、污泥質量濃度等對脫水效果的影響。結果表明，添加絮凝劑可顯著改善污泥脫水效果，提高運行穩定性；降低差轉速、增加處理量、增大污泥質量濃度均能降低固渣含水率，同時也會增加余水含固率，降低固相回收率；LW780X3200Y型臥螺離心機運行工況為：轉速2100r/min，差轉速13r/min，污泥質量濃度10%，處理量63m3/h，加藥量5.6m3/h。

一、臥螺離心機工作原理

臥螺離心機主要由轉鼓、螺旋、差速器、主副電機、潤滑系統等部件構成。

主電機通過大帶輪帶動轉鼓高速旋轉，副電機通過小帶輪、差速器帶動螺旋旋轉，但轉速相對較低。污泥進入轉鼓后，由于受到強大的離心力作用，使得密度相對較大的固相土顆粒緊貼轉鼓內壁而形成固環層，并在轉鼓與螺旋形成的差轉速下，逐漸被推至轉鼓錐段由出渣口排出；密度相對較小的液相水位于固環層內側形成液環層，逐漸流向轉鼓大端由溢流口排出。通過調節溢流口高度改變液池深度，調節轉鼓轉速改變分離因數以及調節螺旋轉速改變差轉速，均能改變污泥脫水效果。

二、污泥性質及污泥脫水工藝流程

2.1 污泥性質

通常，適宜臥螺離心機分離的物料固液相密度差＞0.05g/cm3，且固相顆粒粒徑大于3μm。經土工檢測，污泥絕干密度為2.63g/cm3，固液相密度差達到1.63個g/cm3。當存在有機質和去除有機質時，土粒中值粒徑分別約為18μm和8μm。因此，污泥較適宜采用臥螺離心機處理。

2.2 工藝流程

污泥脫水成套設備主要包括臥螺離心機、絮凝劑自動投配裝置、進泥/加藥螺桿泵、濃縮池、調節池、無軸螺旋輸送機和電控系統等。

污染底泥經疏浚船輸送至濃縮池后，通過自然沉淀濃縮排除一定的清水，再由渣漿泵輸送至調節池儲存泥漿以達到匹配離心機處理量的要求，并通過機械攪拌以均勻泥漿濃度，再由進泥螺桿泵送入離心機。絮凝劑自動投配裝置制備的絮凝劑由加藥螺桿泵在了離心機進料管前送入進泥管道，與污泥充分混合后進入離心機脫水處理。產生的固渣由無軸螺旋輸送機送至堆場外運；余水自流余水池沉淀、處理達標后排放。離心機主副電機與進泥、加藥螺桿泵電機均由變頻器控制，用以調整轉鼓、螺旋轉速以及調節進泥、加藥裝置。

三、臥螺離心機污泥脫水結果分析

根據工程實際情況，分析了絮凝劑、差轉速、處理量以及污泥質量濃度等因素對臥螺離心機污泥脫水效果的影響。根據小試結果，選用分子量2000萬、水解度20的陰離子型絮凝劑，配制濃度0.15%，加藥點距進料管口1m，泥藥混合時間約2s，工作溫度20～30℃。

3.1 不加藥處理結果

為了明確絮凝劑對污泥脫水的作用和影響，首先分析不加藥工況下臥螺離心機的處理效果。設定運行工況為：轉鼓轉速R=2250r/min，差轉速D=12.45r/min，處理量A=63m3/h，污泥質量濃度C=12%。此時得到的固渣含水率均在40%以下甚至達到30%左右，但波動較大。余水含固率5.89%～7.76%，固相回收率均很低，僅為43.25%～54.27%。

由于轉鼓轉速高，分離因數較大，所以固渣較為密實，含水率達到了極低值。但由于部分細顆粒尚無法完全分離，仍存在液相水中，因此余水含固率較高，導致固相回收率較低。同時由于固渣含水率過低，離心機排渣順暢度降低，對設備運行穩定性以及分離過程擾動較大，進一步降低了固相回收率，使得固渣含水率波動也增大。

3.2 絮凝劑對脫水效果的影響

加藥運行時的工況為：轉鼓轉速R=2100r/min，差轉速D=13r/min，處理量A=63m3/h，污泥質量濃度C=9%，此時加藥量P=5.6m3/h，固渣含水率達到了57%作用，但余水含固率均低于0.5%，固相回收率均達到了96%以上。

添加絮凝劑后固渣含水率明顯升高，這是由于絮凝劑與污泥作用后所產生的的絮團內引入了新的水分，從而提高了含水率。但由于絮團包裹了絕大多數污泥顆粒，成為固渣排出，因而余水含固率極低，固相回收率很高。添加絮凝劑可明顯改善污泥脫水效率。另一方面，添加絮凝劑后降低轉鼓轉速、增大差轉速仍使得固相回收率提高，這極大地提高了處理效率。同時，由于轉速降低也增加了離心機運行穩定性。

3.3 差轉速變化對脫水效果的影響

差轉速調整時離心機運行工況為：R=2100r/min，C=10%，A=63m3/h，P=5.6m3/h。差轉速為10.65r/min時，固渣含水率相對較低，達到57.23%。隨著差轉速增加，固渣含水率在60%左右波動。而余水含固率一直呈下降趨勢，由3.81%降至1.18%。相應地，固相回收率明顯增加，由64.64%升至90.20%。

差轉速較低時，污泥在轉鼓內停留時間較長，分離效果較好，固渣經過錐段干燥區時間也較長，固相間相互擠壓時間也增加，因而固渣密實度較高，含水率較低。但此時由于排渣速率較低，進料污泥對轉鼓內壁已分離固液層擾動較大，因此余水含固率高，固相回收率低。差轉速增大后，排渣更為順暢，污泥脫水時間變短，因而固渣含水率明顯升高，隨后排渣與內部擾動達到平衡，固渣含水率因此基本不變。相應地由于擾動減少，污泥脫水效果逐漸轉好。所以余水含固率持續下降，固相回收率持續上升。當差轉速為13.5r/min左右時，離心機處理效果較佳。

3.4 處理量變化對脫水效果的影響

處理量調整時離心機的運行工況為：R=2100r/min，D=13r/min，C=10%，P=2.8～7.6m3/h，泥量藥量比基本不變。當處理量分別為33.48和63m3/h時，固渣含水率均達到58%以上，余水含固率均低于1%，固相回收率均在90%以上。但當處理量增加至79和94m3/h后，固渣含水率降至52%左右，余水含固率上升至6%左右，固相回收率也下降至50%左右。

液池深度決定了離心機轉鼓容量，處理量較低時，轉鼓內液相含量相對較多，因此固渣含水率較高，而固相基本分離排出，固相回收率也相對較高。隨著處理量增大，轉鼓內固相相對含量增加，絮凝反應充分，固渣密實度提高，固渣含水率相應下降。但仍有部分污泥未能及時分離，隨余水直接排出，同時，由于進料污泥的加速擾動，余水含固率將顯著增加，固相回收率也明顯降低。此時離心機的較佳處理量為63m3/h。

3.5 污泥質量濃度變化對脫水效果的影響

污泥質量濃度改變時離心機運行工況為：R=2100r/min，D=13r/min，A=63m3/h，P=5.6m3/h。當污泥質量濃度由8.83%升至14.28%時，固渣含水率由57.49%降至50.54%；當濃度繼續升至18.42%時，固渣含水率基本保持在51%左右。而余水含固率整體呈上升趨勢，由0.23%升至7.30%，固相回收率則由97.71%急劇降至66.72%。

污泥質量濃度較低時，所含液相較多，固相較容易被全部分離而排出，因此固渣含水率較高，固相回收率也較高。隨著污泥質量濃度的提高，單位體積固相增加，因此固渣密實度提高，含水率下降，而由于絮凝劑無法與全部污泥充分混合反應，因而余水含固率增加，固相回收率下降。當污泥濃度過高后，由于絮凝劑效力減弱，固渣含水率基本不變，固相土顆粒將更多地隨余水排出，因此余水含固率持續升高，固相回收率持續下降。污泥質量濃度為10%左右較為適宜。

經過綜合對比，LW780X3200Y型臥螺離心機適宜運行工況為：轉速2100r/min，差轉速13r/min，污泥質量濃度10%，處理量63m3/h，加藥量5.6m3/h。該工況下固渣含水率58%左右，余水含固率低于1%，固相回收率可達90%以上。

四、結論

本文介紹了LW780X3200Y型臥螺離心機在城市湖泊污泥脫水中的工程應用情況，分析了絮凝劑、差轉速、處理量和污泥質量濃度對污泥脫水效果的影響，得到以下結論：

（1）絮凝劑可明顯改善臥螺離心機污泥脫水效果，并增加脫水效果和設備運行穩定性。

（2）較低的差轉速可得到較低的固渣含水率，但固相回收率也較低。差轉速升高將使固渣含水率增加，清液含固率下降，固相回收率顯著提高，有利于余水處理。

（3）處理量較低，固渣含水率較高，固相回收率也較高。余水含水率較低。增大處理量可降低固渣含水率，但固相回收率也將降低，清液含固率顯著增加，不利于余水處理。

（4）污泥質量濃度較低時，固渣含水率較高，固相回收率也較高。增大污泥濃度后，固渣含水率將顯著下降，但固相回收率也將降低，清液含固率將升高，不利于余水處理。

（5）LW780X3200Y型臥螺離心機適宜運行工況為：轉速2100r/min，差轉速13r/min，污泥質量濃度10%，處理量63m3/h，加藥量5.6m3/h。

應用臥螺離心機處理城市湖泊污泥脫水時，受諸多因素影響，處理效果變化較大。運行時需根據不同處理條件及時調整運行參數，從而達到改善效果、提高效率、節約成本的目的。