1 前言

目前，青岛市区各污水处理厂所用的浓缩机和脱水机广泛采用卧螺式离心机，该类机器的功率在50～90kW，且一般均为24h连续运行，电耗较高。各厂离心机都已采用双电动机，变频控制，因此在电气控制节能方面已无较大的潜力可挖掘。如何以较少的能源消耗取得较大的环境效益，降低污水的处理费用，是发展低碳经济、建设资源节约型社会的热点问题，更是实现社会可持续发展的必然要求。

因此，通过离心机自身设备结构改进，开发节能装置，成为节能降耗的新思路。离心机堰板的结构改造成功后，将新型装置在青岛水务环境有限公司属各污水处理项目进行推广，达到节能降耗、降低运行成本的目的。

2 原理分析及存在问题

2.1 原理分析

卧螺离心机主要由高转速的转鼓，与转鼓转向相同且转速略低的带空心转轴的螺旋输送器和差速器等部件组成。离心机将泵入待处理物通过中心进料管送入转筒后，在高速旋转产生的离心力作用下，立即被甩入转鼓腔内。由于液相的密度和固相的密度不同，转鼓转动工作时，固相在离心力的作用下附在转鼓内壁上，液相在离心力的作用下附在固相和远离转鼓内壁的一侧。液相和固相在高速运转的转鼓空腔中产生分层点。

由于螺旋和转鼓的转速不同，二者存在有相对运动（即转速差），利用螺旋和转鼓的相对运动把固环层的污泥缓慢地推动到转鼓的锥端，并经过干燥区后，由转鼓圆周分布的出口连续排出。

为了释放转鼓空腔中的液相，在转鼓液相端盖上通常设置有多个堰板，堰板的用途是将转鼓空腔中的固相阻挡在转鼓空腔内部，堰板将转鼓空腔中的液相释放至转鼓空腔外部。通过调节堰板能够预设转鼓空腔中液相的高度，也称作液位高度。

2.2 存在问题

（1）当离心机在高速运转的过程中，转鼓空腔内部的液相在离心力的作用下高速通过堰板，携带很多水力动能与筒壁发生碰撞，液相在液相出料口流出时对转鼓产生阻力，阻力的产生造成转鼓动力损耗。

（2）转鼓空腔内部的液相在离心力的作用下从液相出料端四散而出，在液相出料口流出的液相洒在堰板以及液相端盖上，造成用于固定堰板的螺栓被液相腐蚀，螺栓的被腐蚀及松动，导致堰板存在脱落等安全隐患。

3 改造方案及改造措施

3.1 改造方案

在不改变堰板溢流功能的情况下，改变堰板的形状结构，在液相端盖上设置特殊结构的导流管型堰板。导流管的横切面的形状为半圆弧形，将转鼓空腔内部的液相导流至堰板的一侧，使得转鼓空腔内部的液相沿着与转鼓转动方向相反的方向排出，在导流管流出时对转鼓产生助推，减小液相在出料口流出时对转鼓产生阻力，降低转鼓转动力损耗，节约能源。

此外，堰板上特殊结构的导流装置对转鼓空腔内部液相的流出方向进行导流，使得转鼓空腔内部的液相沿着指定方向流出，防止转鼓空腔内部的液相在离心力的作用下从液相出料端四散而出，防止在液相出料口流出的液相洒在堰板、用于固定堰板的螺栓以及液相端盖上，防止了螺栓被液相腐蚀，提高了堰板的安全性能。

3.2 改造措施

技术人员以福乐伟C5E离心浓缩机为研究对象，经过测量设计构图，确定出全新结构的堰板，在海泊河污水处理厂4#福乐伟C5E离心浓缩机上进行安装试验，使得转鼓空腔内部的液相在堰板流出时对转鼓产生助推力，降低转鼓转动力损耗，从而达到节能的目的。

转鼓的中心设有贯穿液相端盖的转轴，堰板环绕设置在转轴周围。新型堰板的一端设置在液相端盖上，堰板的另一端靠近转轴位置处设置有导流管，导流管的横切面的形状为半圆弧形，使转鼓空腔内部的液相沿着与转鼓转动方向相反的方向排出。

4 运行数据分析

未安装节能器前，4#福乐伟离心浓缩机运行稳定，研究人员采集了2月1日～4月30日的运行数据；5月3日在海泊河污水处理厂4#福乐伟离心浓缩机成功进行了安装试验，在稳定运行1个月后，抽取6月1日～8月31日的运行数据，数据汇总如下：

从上述表格的数据中可以看出：改造前4#福乐伟离心浓缩机处理污泥平均单耗为0.3662kW·h/t污泥，改造后平均单耗为0.2814kW·h/t污泥，同比降低电能23.16%，节能效果明显。

5 结论

从上述能耗分析可得知，通过更换全新节能堰板后，不仅能保证污泥处理效果，还能降低离心机转鼓转动力的损耗，达到节能降耗的效果。以常见的5系列的离心机为例，装机功率通常为：（55+15）kW，按节能20%计，运行时间：20h/天，一年运行：300天，平均电价电费：0.7元/kW·h。一年节约电费：（55+15）×20%×20×300×0.7=58800元。一台离心机一年节约电费超5.8万元，节电效果比较理想。该装置还能防止螺栓被液相腐蚀，消除了堰板脱落的安全隐患，减少了设备维护量，降低了维护成本。

4#福乐伟离心浓缩机试验成功后，技术人员又将新型节能堰板安装在3#浓缩机上进行试验，经数据统计分析，取得了22.6%的节电效果。新型堰板装置的研发为离心脱水机节能改造提供了成功经验，对降低污水处理的运行成本具有重大意义，具有很好的推广价值。