一、前言
随着我国污水处理厂的大量兴建，污水处理技术的不断完善和提高，污泥的处理处置已成为污水厂设计、运行必须优先考虑的重要环节。污泥脱水设备在市政生活污水、河水、工业污水等行业已得到广泛的应用，但钢铁行业的高炉瓦斯系统污泥，因其比重较大、黏度高等原因，脱水问题一直未能很好的解决。
普通卧式螺旋离心机虽然在城市生活污水、工业废水、水厂排泥水等行业得以广泛应用，却难于在钢铁行业高炉污泥脱水系统的工况下进行有效的工作。目前国内在此系统主要采用带式压滤机和板框机脱水，板框机由于存在诸多问题，已趋于淘汰，而带式压滤机也存在不少问题：
（1）滤带磨损严重，需经常更换。
（2）由于高炉瓦斯泥含有部分油，易堵塞滤带，需要消耗更多清洗水。
（3）需要消耗大量PAM药剂，日常运行费用高。
（4）结构为半敞开式，造成环境二次污染。
而离心脱水机只在长时间停机时（超过12小时连续停机）时，才需要少量冲洗水，PAM药剂消耗量为带机的1/3，每年只需要换轴承，维修费用低，为全封闭结构，现场环境卫生，干净环保。
二、概述
宁钢1号高炉容积为2500m³，煤气洗涤水设计水量为1120m³/h，实际运行水量约1000m³/h。斜板沉淀器共12台，其中11台投入使用中，斜板沉淀池中的污泥排入调节池，原设计有两台带式压滤机，一用一备，型号为DYQ-2000，处理能力：10m³/h～16m³/h，滤带宽度：B=2000mm，整机功率：N=4kW，配套一套絮凝剂加药装置，加药量为1m³/h的0.1%PAM溶液，与污泥进行混合和进入带式压滤机，由带式压滤机一系列压榨脱水后，形成泥饼外运。
2012年对现场进行改造，将一台带式压滤机拆除更换为离心脱水机，另一台带式压滤机保留备用。离心脱水机参数如下：型号LW/F.S-650HP/ST；排泥饼能力8t/h；电机功率55kW；整机重量8500kg；转速2400rpm；长径比4.3；转鼓直径650mm；差速器形式：液压差速器；差速2～20rpm。
三、离心脱水机结构及工作原理
3.1 系统构成
本系统采用高干度污泥脱水卧螺离心机，其基本结构与现有普通卧螺离心机结构类同，由絮凝加药装置、泥浆泵、机架、转鼓、转鼓内螺旋、转鼓与螺旋的液压马达差速器、液压站和电控系统组成。
进料装置设置在转鼓大端，其中进料装置的进料管延伸进螺旋内，转鼓有直段和锥段，直段大端有液相出口，锥段末端有排渣口。
3.2 离心机结构特点
3.2.1 采用大长径比L/D=4.3，高转速小差速系统。
3.2.2 采用液压差速器，具有输出扭矩大、差速根据负载变化、差速自动反馈调节、推料功率自动补偿等特点。
3.2.3 为了避免发生堵料，控制系统则会自动检测到螺旋扭矩的增大，自动增大差速，并降低进料量，使机内固相总量保持稳定，并达到较佳处理效果。
3.2.4 堵料故障排除无需拆机，只要启动液压装置自动排渣，清除积料。
3.2.5 转鼓排渣口，螺旋进料口及叶片喷焊W2C-65%，厚度2～3mm，提高耐磨性，不易脱落，延长使用寿命。
3.2.6 为保证离心机使用寿命，与物料接触部分均采用AISI304制作。
3.2.7 转鼓及螺旋主转动系统采用变频无级调速。
3.2.8 主机设备装有超载报警，自动反馈调节装置，故障报警装置及自动停机装置。
3.2.9 主机出料口配有刮刀（表面喷焊W2C-65%），以使出口不易堵料。
3.3 工作原理
含水率75～85%的瓦斯泥浆由泥浆泵加压送入离心机，在离心机入口与絮凝剂混合，进入离心机的污泥在离心力的作用下，因其固相和液相密度的不同，在不同的圆周界面上首先达到分层效果；然后，固相被机内螺旋逐步推向固相出料口端，并在离心力及尾端双向挤压段的挤压力的作用下，达到较干的效果，并在出料口排出机外；液相则在逐步分层稳定，并越积越多的情况下，澄清的上清液，经溢流堰流出，至液相出口，排出机外。
四、运行效果
离心脱水机于2012年6月投产，目前运行良好，出泥指标满足设计要求。
从具体运行数据可知，进料浓度控制在15～25%之间，进料量控制在25m³/h以下时，离心机运行稳定，轴承温度稳定在50℃以下，扭矩在50以下，泥渣含水率在35%以下，出泥量在5～8t/h，满足设计和生产要求。
五、技术经济指标
5.1 物料及能源消耗比较
离心脱水机的运行功率较高，但药耗为带式压滤机的1/3，不使用压缩空气，维修费为带式压滤机的1/6，每年可节水114450吨，为全封闭结构，现场环境卫生，干净环保。
5.2 综合比较
根据离心脱水机、板框压滤机、带式压滤机的运行情况，得出三种设备的比较表：
| 序号 | 比较项目 | 离心机 | 板框 | 带机 |
1 | 环境 | 密封运行环境清洁 | 差 | 敞开式，高压清洗造成泥溅，污染物危及操作人员 |
2 | 占地面积 | 占地小 | 大 | 较大：约为离心机的2倍 |
3 | 自动化程度 | 全自动调控，现场可无人值守 | 低 | 低：需专人值守，关机时需对滤布彻底冲洗30min以上 |
4 | 耗水 | 运行不耗水 | 大 | 一般：运行时需不间断冲洗 |
5 | 泥饼含固率 | 较高 | 高 | 较高 |
6 | 絮凝剂投加量 | 一般或不加：加量较少，对絮凝剂性质要求较严 | 较少 | 高：3～5kg PAM/TDS |
7 | 噪音 | 较大 | 较小 | 一般 |
综合比较，在相同处理效果前提下，离心脱水机在运行功率上高于板框和带机，但其占地面积小、药耗和水耗少、自动化程度高、工人劳动强度低、现场环境干净整洁。因此，相对于其它两种压滤机，离心脱水机可为业主节省更多的运行管理费用，其在钢铁污水处理厂中的应用是完全可行的。
六、结论
经过改进的高干度污泥脱水卧螺离心机可适应高炉瓦斯泥的工况条件，离心机运行稳定，泥渣含水率在35%以下，出泥量在5～8t/h，满足生产要求。占地面积小、药耗和水耗少、自动化程度高、工人劳动强度低、现场环境干净整洁，可为业主节省更多的运行管理费用。
因此，高干度污泥脱水卧螺离心机作为一种新型瓦斯泥脱水设备，以其高效、节水、劳动强度低和现场环境干净整洁的特点，可作为同类水处理系统的选型参考。
