臥螺離心式脫水機(jī)運(yùn)行分析及脫水效果改善探索
技術(shù)支持
1 臥螺離心脫水機(jī)簡介及影響因素
臥螺離心機(jī)全稱是臥式螺旋卸料離心機(jī)，它有沉降和過濾兩種形式，可以連續(xù)裝卸料運(yùn)轉(zhuǎn)，目前應(yīng)用較多的是沉降式。因此，常用的臥螺離心機(jī)也稱臥式螺旋卸料沉降離心機(jī)，其主要作用是利用離心力的作用將固體從液體中分離出來（即兩相分離）。
1.1 臥螺離心機(jī)的發(fā)展和優(yōu)勢
目前，國內(nèi)的大部分污水處理廠都使用帶式壓濾機(jī)進(jìn)行污泥脫水，而臥螺離心機(jī)的使用卻比較少。其原因是離心式脫水機(jī)的噪音大、能耗高。近年來，由于臥螺離心脫水機(jī)具有獨(dú)特的優(yōu)勢，使得它在國內(nèi)的應(yīng)用越來越廣泛。臥螺離心脫水機(jī)已經(jīng)成為繼板框壓濾機(jī)和帶式壓濾機(jī)之后，又一代新型的污泥脫水設(shè)備。
與帶式壓濾機(jī)相比，臥螺式離心脫水機(jī)具有如下優(yōu)點(diǎn)：
（1）維護(hù)簡單。臥螺式離心脫水機(jī)利用離心沉降原理進(jìn)行固液分離，不使用濾網(wǎng)，減少了沖洗濾網(wǎng)工作，也不用定期更換濾網(wǎng)。
（2）操作簡單，自動化程度高。臥螺離心脫水機(jī)在進(jìn)行污泥脫水時，隨著進(jìn)泥濃度和進(jìn)泥量的變化，離心機(jī)的差速和扭矩值能夠適時自動做出調(diào)整以適應(yīng)進(jìn)料量的變化，不需要操作人員進(jìn)行調(diào)控。與之相反的是帶式機(jī)在脫水過程中需要有專人根據(jù)進(jìn)泥情況進(jìn)行調(diào)控，且對操作人員要求較高。
（3）節(jié)省絮凝劑投加量。臥螺離心機(jī)利用離心原理進(jìn)行脫水，細(xì)小的污泥也可以與水分離，所以絮凝劑的投加量較少，一般為：1.2kg/tDS。而帶式壓濾機(jī)由于濾帶孔徑限制，所以需投加較多的絮凝劑使污泥形成較大絮團(tuán)才能避免污泥透過濾帶，一般投加量為3kg/tDS。
（4）占用面積小，對工作車間污染小。與帶式脫水機(jī)相比，臥螺離心式脫水機(jī)對工作空間要求比較小，與之配套的機(jī)械設(shè)備少，在運(yùn)行的過程中無污水、污泥和臭氣外溢，運(yùn)行時對所在空間的污染少，能夠更好保證操作人員的身體健康。
從上面幾點(diǎn)可以看出，臥螺式離心機(jī)在維護(hù)保養(yǎng)、運(yùn)行調(diào)試、絮凝劑使用量及對工作環(huán)境的影響方面比帶式壓濾機(jī)有明顯的優(yōu)勢。
1.2 臥螺離心機(jī)原理
臥螺離心機(jī)，是污水處理廠中一種廣泛應(yīng)用的污泥脫水處理設(shè)備。雖然不同生產(chǎn)廠家的不同規(guī)格或型號的臥螺離心機(jī)具有不同的設(shè)備結(jié)構(gòu)、設(shè)備材質(zhì)、規(guī)格和運(yùn)行調(diào)整機(jī)構(gòu)等，但是其基本設(shè)備原理是相似的。
臥螺離心機(jī)的工作原理是，污泥溶液在轉(zhuǎn)鼓中旋轉(zhuǎn)，受到離心力的作用，由于污泥溶液中固體物質(zhì)和液體的密度不同，在離心力的作用下密度大的固體顆粒加速沉降，從而達(dá)到固相與液相分離。在污泥脫水的過程中，污泥溶液與絮凝劑溶液同時被輸入到轉(zhuǎn)鼓內(nèi)，在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)兩者充分混合絮凝（根據(jù)絮凝劑加入的位置不同，絮凝反應(yīng)發(fā)生的位置也不同，也可能是在進(jìn)入轉(zhuǎn)鼓之前已經(jīng)發(fā)生絮凝反應(yīng)），在螺旋與轉(zhuǎn)鼓的高速旋轉(zhuǎn)和摩擦阻力作用下，污泥溶液會在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁形成一個液環(huán)層，而密度較大的污泥顆粒則在離心力的作用下沉積在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁形成固環(huán)層（泥層），由于螺旋的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速不同，兩者之間有一定的相對轉(zhuǎn)速差，沉淀在轉(zhuǎn)鼓腔體內(nèi)壁的泥就會被螺旋推送到轉(zhuǎn)鼓的錐角端，推出液面后（干燥區(qū)）的污泥被脫水干燥，從污泥排出口排出，上清液從轉(zhuǎn)鼓另一端（大端）排出，污泥實(shí)現(xiàn)固相與液相的分離。
1.3 臥螺離心機(jī)影響因素
影響臥螺式離心機(jī)脫水效果的因素很多，且這些參數(shù)間的關(guān)系也比較復(fù)雜。一般來說，可以將影響因素分為兩類，一類是不可調(diào)節(jié)因素，一類是可調(diào)節(jié)因素。不可調(diào)節(jié)因素是指轉(zhuǎn)鼓的直徑、有效長度和錐角，帶有螺旋片的轉(zhuǎn)子螺距等固定幾何參數(shù)。不可調(diào)節(jié)的因素不能在運(yùn)行過程中進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化，這些參數(shù)只與設(shè)備的型號有關(guān)。設(shè)備的可調(diào)因素是指那些在進(jìn)行污泥脫水的過程中可以根據(jù)進(jìn)泥量和脫水效果進(jìn)行調(diào)質(zhì)的參數(shù)，這些參數(shù)包括轉(zhuǎn)速、扭矩、差速、絮凝劑投加位置和投配率等。這些參數(shù)可根據(jù)需要調(diào)節(jié)變化。另外，污泥的性質(zhì)如污泥顆粒的大小及分布、表面電荷情況、進(jìn)泥含水率、糖類含量、蛋白質(zhì)含量、污泥齡及絲狀菌長度等也都影響污泥的脫水性能。在污泥本身的性質(zhì)當(dāng)中，污泥顆粒的大小及分布是影響污泥脫水的重要因素。但其主要因素是轉(zhuǎn)筒轉(zhuǎn)速（決定分離因數(shù)）、污泥投配速率與停留時間（即分離時間）。
1.4 臥螺離心式脫水機(jī)參數(shù)因素與脫水效果之間的關(guān)系
（1）固定參數(shù)因素
①轉(zhuǎn)鼓的大小
臥螺離心式脫水機(jī)轉(zhuǎn)鼓的大小主要由其直徑和長度決定。增加轉(zhuǎn)鼓直徑和長度能夠提高臥螺離心機(jī)污泥處理能力。在相同轉(zhuǎn)速條件下，污泥的脫水效果與轉(zhuǎn)鼓的大小成正比。但轉(zhuǎn)鼓直徑不能無限增加，因?yàn)樵谵D(zhuǎn)速一定的條件下，轉(zhuǎn)鼓直徑越大對制造材質(zhì)的堅固度要求越高，所以，受材質(zhì)強(qiáng)度的限制，直徑大的轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速必須降低，從而導(dǎo)致離心力降低。通常轉(zhuǎn)鼓直徑為200～1000mm，長徑比為3～4。
另外，由于大直徑轉(zhuǎn)鼓的螺旋輸渣能力較大，所以在處理量相同的情況下，大直徑轉(zhuǎn)鼓離心機(jī)可以在較低的速差下運(yùn)行。但是差速越小，污泥在轉(zhuǎn)鼓中的沉降作用越充分，脫水后泥餅的含水率越低，濾液澄清液也越好。
②轉(zhuǎn)鼓錐側(cè)傾角（半錐角）
轉(zhuǎn)鼓錐角越大，脫水濾液的質(zhì)量越好；而從排泥速度和脫水效果來講，轉(zhuǎn)鼓錐角越小，排泥越好，污泥含水率越低。
③螺距
螺距是相鄰兩螺旋葉片間的距離，螺距的大小會對排泥效果有一定影響。螺距大污泥堵塞的機(jī)會就大，螺距小則有利于排泥。
（2）可調(diào)節(jié)的機(jī)械因素
①轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速
轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速可以通過變頻電機(jī)或液壓馬達(dá)來調(diào)節(jié)。離心力的大小與轉(zhuǎn)鼓的轉(zhuǎn)速成正比，高的轉(zhuǎn)速能夠提供大的離心力，有利于降低脫水后泥餅的含水率。但是提高轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速必然需要消耗更大的動力，也會影響機(jī)械的使用壽命。
②轉(zhuǎn)鼓與螺旋的差速
臥螺離心機(jī)差速的大小對污泥脫水效率和脫水效果都有影響。差速小，濾液質(zhì)量比較好，脫水處理后泥餅的含水率比較低，但是同時也會降低污泥的處理效率，引起污泥堵塞；但是差速過大，會使濾液質(zhì)量和脫水效果變差。所以，在對脫水機(jī)進(jìn)行運(yùn)行調(diào)控的時候必須要兼顧進(jìn)泥量和脫水效果之間的關(guān)系。
③液環(huán)層
臥螺離心機(jī)在進(jìn)行污泥脫水時，沿著轉(zhuǎn)鼓殼體形成的同心液層，稱為液環(huán)層。液環(huán)層厚度是臥螺離心機(jī)進(jìn)行工藝優(yōu)化時的一項(xiàng)重要參數(shù)。液環(huán)層的厚度一般是在停機(jī)狀態(tài)下通過手動調(diào)節(jié)液位擋板的高低來改變的。通過調(diào)節(jié)液環(huán)層的厚度可以改變轉(zhuǎn)鼓內(nèi)干燥區(qū)的長度，增加液環(huán)層厚度，可以提高濾液質(zhì)量，但是泥餅含水率也隨之增加；相反，降低液環(huán)層厚度，濾液的含固量增加，但是泥餅含水率會降低。所以在對離心脫水機(jī)運(yùn)行調(diào)控時必須要兼顧泥餅含水率和濾液濃度兩個方面。
1.5 污泥性質(zhì)對臥螺離心式脫水機(jī)運(yùn)行效果影響
（1）水分布對污泥脫水的影響
隨著技術(shù)的發(fā)展，污泥脫水已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化和自動化。目前，常用的污泥脫水設(shè)備有板框壓濾機(jī)、帶式壓濾機(jī)、臥螺離心機(jī)等。雖然這些機(jī)械化的設(shè)備大大提高了污泥的脫水效率，但使用這些脫水機(jī)進(jìn)行脫水也只能將污泥的含水率下降到約80%，很難再將其含水率降得更低。很多研究結(jié)論發(fā)現(xiàn)，水在污泥中分布特征直接影響了污泥脫水效果。國外學(xué)者做了大量研究工作來分析污泥中所含有水的形態(tài)和分布情況。近年來，研究者們通常將水簡單地分為自由水和束縛水兩類，自由水可以通過機(jī)械力（如離心脫水、壓濾脫水等）去除，去除率可以通過脫水設(shè)備和工藝來改進(jìn)；束縛水與污泥中的固體顆粒有較強(qiáng)的結(jié)合力，不能被常規(guī)的機(jī)械力分離，很難通過機(jī)械法降低泥餅的含水率。
（2）化學(xué)組成對污泥脫水的影響
污泥的化學(xué)組成影響脫水效果。污泥中的蛋白質(zhì)、脂肪、碳水化合物和核酸等有機(jī)物對水分具有吸附能力。有研究結(jié)果表明，污泥中每克蛋白質(zhì)可吸附約4～5克水。另外，在微生物表面包裹的大分子胞外聚合物（EPS）對水分也有很強(qiáng)的吸附能力。由此可見，降低污泥中有機(jī)物含量可以提高污泥的脫水性能。
1.6 絮凝劑及添加劑作用
采用活性污泥工藝的污水處理廠產(chǎn)生的污泥主要是由帶負(fù)電荷的親水性膠體顆粒組成，有機(jī)物含量高，脫水困難。改善污泥的脫水性能是污泥脫水的關(guān)鍵，比較常用的方法就是通過向污泥中投加絮凝劑（調(diào)理劑）來對污泥進(jìn)行調(diào)理。絮凝劑對污泥進(jìn)行調(diào)理的原理是絮凝劑（無機(jī)或有機(jī)絮凝劑）投加到剩余污泥中后，污泥顆粒本身所帶的負(fù)電荷被絮凝劑所攜帶的正電荷中和，中和后污泥顆粒之間的排斥力減弱，彼此之間在碰撞的作用下相互聚集而形成大的絮團(tuán)，這些絮團(tuán)的形成降低了污泥的比阻，改善了污泥的脫水性能。在污水處理廠中用來對污泥進(jìn)行調(diào)質(zhì)的絮凝劑分為無機(jī)類和有機(jī)類兩種，其中無機(jī)高分子絮凝劑主要是聚鋁和聚鐵，其優(yōu)點(diǎn)是價格低廉，但其絮凝效果和絮凝效率均低于有機(jī)絮凝劑。有機(jī)高分子絮凝劑具有產(chǎn)品穩(wěn)定性好，適用范圍廣、絮凝效果好、投藥量少、絮凝速度快，形成的絮體過濾性好等優(yōu)點(diǎn)，因而應(yīng)用越來越廣泛。
2 污泥脫水效果影響因素分析
北京市某污水處理廠一直存在污泥難脫水，泥餅含水率超過城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（GB 18919-2002）的要求，無法穩(wěn)定低于80%，為解決此問題，首先分析了該廠的歷史數(shù)據(jù)，并找出與泥餅含水率相關(guān)的指標(biāo)和運(yùn)行參數(shù)。
2.1 運(yùn)行工藝及脫水設(shè)備介紹
北京市某污水處理廠處理規(guī)模10萬噸/日，工藝采用改良倒置式A2/O工藝，主要以除碳脫磷為目標(biāo)，輔以一定程度的脫氮，以加強(qiáng)生物除磷和利于保障沉淀池正常運(yùn)轉(zhuǎn)；污泥處理采用離心脫水，縮短剩余污泥停留時間，防止厭氧和磷的重新釋放；處理后的出水經(jīng)消毒（季節(jié)性）排放。
剩余污泥經(jīng)貯泥池通過破碎機(jī)將大顆粒泥渣破碎成小顆粒，而后經(jīng)螺桿泵輸送至離心脫水機(jī)進(jìn)行脫水處理，脫水后泥餅外運(yùn)處理，濾液回流至粗格柵前。
設(shè)計選用3臺離心機(jī)，兩用一備，型號為ALDEC606離心式脫水機(jī)，單機(jī)負(fù)荷≥500kgDS/h，出泥含水率＜80%，功率75kW，轉(zhuǎn)速2900rpm。進(jìn)脫水機(jī)前投加陽離子絮凝劑對污泥脫水性能進(jìn)行調(diào)理，并在脫水機(jī)前設(shè)置前后兩個加藥點(diǎn)，以便對藥劑和污泥混合時間進(jìn)行調(diào)節(jié)，設(shè)計兩套PAM溶藥系統(tǒng)，一用一備，型號為Polyrex4.0，制備能力7.7～10kg/h/臺，溶液濃度0.5%，功率3.0kW，熟化時間40～60min。
2.2 污泥性質(zhì)對脫水效果的影響
污泥性質(zhì)影響污泥的脫水效果，本節(jié)主要分析污泥中有機(jī)物含量與脫水效果的關(guān)系以及影響污泥性質(zhì)的因素。
通過對2006年至2010年歷史數(shù)據(jù)的分析發(fā)現(xiàn)，泥餅含水率與泥餅有機(jī)物含量有很大的相關(guān)性，在泥餅有機(jī)物含量高時，泥餅含水率也較高，并且當(dāng)泥餅有機(jī)物含量高于70%時，泥餅含水率很難達(dá)標(biāo)（＜80%）。
泥餅有機(jī)物含量的高低會影響到泥餅含水率的高低，這和有機(jī)物自身結(jié)合水含量的高低有關(guān)，微生物細(xì)胞內(nèi)水分是不能通過擠壓脫除的。泥餅有機(jī)物含量的高低主要與水處理工藝控制有關(guān)。
2.3 污泥性能與離心脫水效果的關(guān)系
本節(jié)試通過具體的污泥性能指標(biāo)（SVI、污泥齡以及出水SS濃度）的分析來討論其與離心脫水效果的關(guān)系。
2.3.1 泥餅含水率與污泥體積指數(shù)的關(guān)系
泥餅含水率與污泥體積指數(shù)呈一定的正相關(guān)關(guān)系，尤其是污泥體積指數(shù)有較大幅度變化的期間，在污泥體積指數(shù)低于100mL/g時，這種相關(guān)關(guān)系不明顯，此時的泥餅含水率主要與脫水設(shè)備的運(yùn)行管理有關(guān)。
污泥體積指數(shù)代表污泥的沉降性能，體積指數(shù)越大，其沉降性能越差，脫水后泥餅含水率也越高。
2.3.2 泥餅含水率與污泥齡的關(guān)系
泥餅含水率與污泥齡存在較好的反比關(guān)系，即污泥齡長，泥餅含水率低；污泥齡短，泥餅含水率高。根據(jù)研究可知，維持相對較長的污泥齡對改善污泥的脫水性能有很大好處。
2.3.3 泥餅含水率與出水SS濃度的關(guān)系
出水SS濃度可以用來表征污泥的絮凝性能，通過泥餅含水率與出水SS濃度的對比來分析污泥絮凝性能與脫水性能的關(guān)系。
出水SS增加原因可能是LB（松散附著物）增加，污泥與水分子之間的極性作用增強(qiáng)，污泥絮體內(nèi)間隙水增加，絮體的Zeta電位增加，相互間的靜電斥力增大，與水分離的難度增加，沉降性能降低，故微小絮體增多。
出水SS與泥齡存在一定的負(fù)相關(guān)關(guān)系，而泥齡與LB質(zhì)量成反比關(guān)系，故LB質(zhì)量與出水SS呈正相關(guān)。即污泥絮凝效果不好時，出水SS濃度增加，污泥也較難脫水，泥餅含水率相應(yīng)增加。
2.4 絮凝劑投加與離心脫水效果的關(guān)系
污泥中的固體物質(zhì)主要是膠質(zhì)微粒，與水的親和力強(qiáng)，很難脫水，所以需要添加化學(xué)藥劑，對污泥進(jìn)行調(diào)理，改變污泥的膠體結(jié)構(gòu)，減少其與水的親和力，從而改善其脫水性能。在多數(shù)時間，運(yùn)行結(jié)果是泥餅含水率高時，對應(yīng)的絮凝劑投配率也高，原因在泥餅含水率高時，該廠在脫水機(jī)系統(tǒng)調(diào)整時加大了絮凝劑投配率，企圖通過增加絮凝劑投配率來提高泥餅質(zhì)量。由2009年12月的數(shù)據(jù)可以看到，在泥餅含水率高于80%以后，通過提高絮凝劑投配率很難降低泥餅含水率，可以說明兩點(diǎn)，一是絮凝劑的投配率并不是越高越好；二是絮凝劑的性質(zhì)要與污泥性質(zhì)相匹配，否則也達(dá)不到理想的調(diào)質(zhì)效果。
通過2.2節(jié)和2.3節(jié)的討論，如要改善離心脫水效果，都涉及曝氣池工藝的調(diào)整，此調(diào)整還涉及到水質(zhì)達(dá)標(biāo)和運(yùn)行成本等多項(xiàng)因素，比較復(fù)雜。所以，可以從絮凝劑的選擇方面入手，通過找到與泥質(zhì)相匹配的絮凝劑來提高脫水效果。根據(jù)2.2節(jié)的分析結(jié)果（污泥的脫水性能主要與泥餅有機(jī)物含量有關(guān)），計劃在不同的泥餅有機(jī)物含量條件下，進(jìn)行絮凝劑的招標(biāo)工作，目的是找到不同泥質(zhì)條件下較優(yōu)的絮凝劑型號來改善脫水效果。
2.5 小結(jié)
通過對歷史數(shù)據(jù)的分析發(fā)現(xiàn)：
（1）泥餅有機(jī)物含量和泥餅含水率呈正相關(guān)，并且當(dāng)泥餅有機(jī)物含量高于70%時，泥餅含水率很難達(dá)標(biāo)（＜80%），泥餅有機(jī)物含量主要與曝氣池工藝控制有關(guān)，其與曝氣池食微比F/M存在一定的正相關(guān)關(guān)系，但是污水處理廠工藝控制還與很多其他方面的因素有關(guān)，比較復(fù)雜，不能僅考慮降低有機(jī)物含量而做出調(diào)整。
（2）曝氣池污泥的SVI越低、污泥齡越長、出水SS濃度越低，越有利于污泥脫水。
（3）單純靠提高絮凝劑投配率的方法不能使脫水后污泥的含水率降低到80%以下，需要尋找與污泥泥質(zhì)相匹配的絮凝劑，才能有效改善脫水效果。
3 臥螺離心脫水機(jī)調(diào)控分析
針對該污水處理廠污泥難脫水的現(xiàn)狀，首先對脫水機(jī)進(jìn)行調(diào)控分析，研究合理的脫水機(jī)調(diào)控方法以及脫水機(jī)可調(diào)參數(shù)的選擇方法。提高脫水設(shè)備的操作調(diào)控水平是改善脫水效果的重要前提和關(guān)鍵控制點(diǎn)。本章主要通過對調(diào)控過程記錄數(shù)據(jù)的分析，來討論脫水機(jī)調(diào)整方式的改進(jìn)機(jī)會，進(jìn)而提高脫水機(jī)的運(yùn)行效果。
3.1 概述
2010年12月，對該污水處理廠臥螺離心脫水機(jī)運(yùn)行進(jìn)行了調(diào)試，目標(biāo)是在濾液可接受（認(rèn)為濾液含固量小于500mg/L是可接受的）的前提下，監(jiān)測不同投配率、進(jìn)泥量時的泥餅含水率等數(shù)據(jù)，并分析各參數(shù)間的關(guān)系。
3.2 數(shù)據(jù)分析
測試期間，泥餅有機(jī)物含量平均值為76.4%，標(biāo)準(zhǔn)差1.2%，有機(jī)物含量較穩(wěn)定。原始數(shù)據(jù)經(jīng)整理，計算參數(shù)間的相關(guān)系數(shù)，見下表：
進(jìn)泥量 | 投配率 | 進(jìn)泥濃度 | 扭矩 | 差速 | 泥餅含水率 | |
進(jìn)泥量 | 1 | |||||
實(shí)際投配率 | -0.39 | 1 | ||||
進(jìn)泥濃度 | 0.53 | -0.59 | 1 | |||
扭矩 | -0.23 | 0.10 | 0.02 | 1 | ||
差速 | 0.74 | -0.73 | 0.65 | -0.21 | 1 | |
泥餅含水率 | 0.56 | -0.88 | 0.59 | -0.34 | 0.80 | 1 |
注：相關(guān)系數(shù)為正表示，兩個變量正相關(guān)，即變化趨勢相同；
相關(guān)系數(shù)為負(fù)表示，兩個變量負(fù)相關(guān)，即變化趨勢相反；
相關(guān)系數(shù)的 值越大表示兩個變量的相關(guān)性越強(qiáng)。
3.2.1 泥餅含水率與各參數(shù)之間關(guān)系的定性說明
在濾液可接受的前提下，從監(jiān)測的數(shù)據(jù)可知，泥餅含水率與投配率、差速、進(jìn)泥濃度、進(jìn)泥量均存在一定相關(guān)性；但是，泥餅含水率與扭矩的相關(guān)性較弱。
（1）投配率增加，含水率降低。
此關(guān)系可以從絮凝劑理論的角度來解釋。隨著投配率的增加，原泥的絮凝速度會增加，絮體也會更密實(shí)一些，這都有利于降低含水率。適當(dāng)提高投配率可以獲得更好質(zhì)量的泥餅。
（2）差速降低，含水率降低。
此關(guān)系可以理解為，在假設(shè)泥環(huán)高度一定的情況下，差速越低，污泥在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)的停留時間越長，這也就意味著污泥在高離心力狀態(tài)下的停留時間增加，有利于脫水效果的提高。降低差速可以獲得更好質(zhì)量的泥餅。
（3）進(jìn)泥量增加，含水率增加。
此關(guān)系可以理解為，假設(shè)泥環(huán)高度是一定的，當(dāng)進(jìn)泥量增大時，要獲得同樣好的濾液就意味著單位時間在轉(zhuǎn)鼓上沉積更多的污泥，這樣就需要更高的差速將沉積污泥推出轉(zhuǎn)鼓，否則污泥就會從濾液跑掉，污泥在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)的停留時間降低，污泥含水率增加。適當(dāng)降低進(jìn)泥量可以獲得更好質(zhì)量的泥餅，但是在實(shí)際生產(chǎn)中進(jìn)泥量的調(diào)整不能以脫水機(jī)的運(yùn)行控制為出發(fā)點(diǎn)，而是要根據(jù)工藝運(yùn)行情況來確定。
（4）進(jìn)泥濃度增加，含水率增加。
對于此關(guān)系，有兩個原因。 ，進(jìn)泥濃度高時，為了獲得同樣好的濾液就意味著單位時間在轉(zhuǎn)鼓上沉積更多的污泥，這樣就需要更高的差速將沉積污泥推出轉(zhuǎn)鼓，污泥在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)停留時間減少，泥餅含水率增加。第二，調(diào)試數(shù)據(jù)進(jìn)泥濃度較高是出現(xiàn)在較高進(jìn)泥量（50m3/h和60m3/h）的時候，此時泥餅含水率又較高，所以進(jìn)泥濃度與含水率的關(guān)系也可能是巧合。如需證明此點(diǎn)還需要再做進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)，本次調(diào)試由于受到水廠工藝運(yùn)行的限制，未能執(zhí)行后續(xù)實(shí)驗(yàn)。
3.2.2 差速與各參數(shù)之間關(guān)系的定性說明
由監(jiān)測數(shù)據(jù)可以看出，差速與進(jìn)泥量、絮凝劑投配率以及進(jìn)泥濃度都有一定的相關(guān)關(guān)系，具體說明如下：
（1）進(jìn)泥量增加，差速升高。
存在此關(guān)系主要有兩個原因： ，因?yàn)檫@次調(diào)試的前提是獲得可接受的濾液，假設(shè)泥環(huán)高度是一定的。當(dāng)進(jìn)泥量增大時，就需要提高差速來維持濾液含固量。第二，隨著流量的增大，轉(zhuǎn)鼓內(nèi)的流體可能發(fā)生更大的震動，這就破壞了絮體影響其密實(shí)性，就需要更高的差速來維持合格的濾液含固量。
（2）投配率降低，差速增大。
存在此關(guān)系的原因是，投配率低，絮體的沉降速度慢，密實(shí)性差，這樣可能使泥環(huán)很容易維持較厚（高）的狀態(tài)，所以只有增大差速才能維持濾液含固量。
（3）進(jìn)泥濃度增加，差速升高。
此關(guān)系可以理解為，在假設(shè)泥環(huán)高度是一定的前提下，當(dāng)進(jìn)泥濃度增加時，就需要更高的差速才能維持濾液含固量，此點(diǎn)和進(jìn)泥量增加差速升高的 個原因是類似的。而且也可以說明進(jìn)泥濃度增加含水率增加的 種原因的可能性比較大。下面引入固體負(fù)荷（流量×濃度）這個概念來更好的說明流量與濃度的作用。
下表是進(jìn)泥流量、進(jìn)泥濃度以及固體負(fù)荷與差速和泥餅含水率的相關(guān)性比較：
進(jìn)泥流量 | 進(jìn)泥濃度 | 固體負(fù)荷 | |
差速 | 0.74 | 0.65 | 0.78 |
泥餅含水率 | 0.56 | 0.59 | 0.62 |
可見固體負(fù)荷與差速或含水率的相關(guān)性均略大于進(jìn)泥流量或進(jìn)泥濃度的相關(guān)性。所以在考慮物料量對脫水效果的影響時，用固體負(fù)荷可能會更反映本質(zhì)。
3.2.3 扭矩與差速、泥餅含水率相關(guān)性差
雖然扭矩與差速、泥餅含水率的相關(guān)性差，但其是負(fù)相關(guān)的，這與污水廠脫水機(jī)調(diào)整的歷史經(jīng)驗(yàn)是一致的，而且在本次調(diào)試過程中升高差速時，扭矩確實(shí)會降低。其表現(xiàn)出的相關(guān)性差可以理解為，差速扭矩不存在對應(yīng)關(guān)系，但在其他因素相對穩(wěn)定時，它們是存在相關(guān)性的，本次調(diào)試不能保證其他變量是穩(wěn)定的（這里說的因素有可能是這次未檢測的）。
3.3 脫水機(jī)調(diào)控方法
綜合上文的分析，在濾液含固量合格的前提下，對影響泥餅含水率的因素按照由強(qiáng)到弱的影響程度排序?yàn)椋?/span>
投配率＞差速＞固體負(fù)荷＞進(jìn)泥濃度＞流量負(fù)荷（進(jìn)泥流量）
根據(jù)上述的數(shù)據(jù)分析，在設(shè)備調(diào)控的層面上來盡可能降低泥餅含水率。
（1）確定邊界條件、工藝條件（處理量、含水率、濾液）、經(jīng)濟(jì)條件（絮凝劑用量）。
（2）依據(jù)經(jīng)驗(yàn)，以小于絮凝劑允許上限的量投加絮凝劑。
（3）調(diào)節(jié)差速，并將扭矩設(shè)定值調(diào)高到一個基本不可達(dá)到的較高值，但要小于7（設(shè)備要求）。
（4）檢測濾液是否合格。如不合格，繼續(xù)調(diào)節(jié)差速。
（5）濾液合格之后，檢測濾液質(zhì)量是否有提升空間。如有提升空間，則繼續(xù)調(diào)節(jié)差速。
（6）如濾液質(zhì)量無提升空間，則檢測泥餅是否合格。如不合格，則增加投配率，但不可超過投配率上限。
（7）如泥餅合格，則每隔1～2小時，檢測脫水機(jī)運(yùn)行情況。
3.4 實(shí)現(xiàn)脫水機(jī)量化調(diào)控的問題
目前該污水處理廠提出了工藝運(yùn)行量化管理的概念，對于脫水機(jī)控制來講，量化的概念應(yīng)該是可衡量化，或者說是有據(jù)可依。而在實(shí)際操作中這個“據(jù)”存在兩個問題，一個是準(zhǔn)確性，另一個是及時性。
上節(jié)的脫水機(jī)調(diào)控方法中，需要檢測的有濾液含固量、泥餅含水率。需要人做出判斷的有制定的邊界條件和起始投配率等。以下列出各項(xiàng)目的及時性和準(zhǔn)確性的現(xiàn)狀。
及時性 | 準(zhǔn)確性 | 備注 | |
濾液含固量（化驗(yàn)） | × | √ | 雖然準(zhǔn)確但等到數(shù)據(jù)出來，指導(dǎo)意義也有限了 |
泥餅含水率（化驗(yàn)） | × | √ | |
濾液含固量（現(xiàn)場觀察） | √ | × | 雖然及時但很難看出細(xì)小差別 |
泥餅含水率（現(xiàn)場觀察） | √ | × | |
邊界條件（工藝、經(jīng)濟(jì)） | × | ？ | 就目前的分析技巧，想達(dá)到準(zhǔn)確的量化比較難 |
脫水機(jī)起始參數(shù)設(shè)定值 | √ | √？ | 需要有經(jīng)驗(yàn)的運(yùn)行工，培養(yǎng)這樣的員工的時間成本是多少呢？ |
所以這種操作人員憑經(jīng)驗(yàn)的調(diào)控有時不能達(dá)到期望的量化。這就需要引入更多的理性約束來解決這個問題。
（1）濾液含固量與泥餅含水率
對于這兩個量的測量可以通過快速檢測儀器指導(dǎo)現(xiàn)場生產(chǎn)，用班組化驗(yàn)作為補(bǔ)充。例如用“紅外線快速水分測定儀”等。
（2）邊界條件與初始設(shè)定參數(shù)
這兩個值的確定需要有大量的準(zhǔn)確的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)并加上科學(xué)有效的數(shù)據(jù)分析方法才能實(shí)現(xiàn)。首要任務(wù)是做到數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。需要取樣人員準(zhǔn)確記錄取樣時的脫水機(jī)參數(shù)。需要獲得的數(shù)據(jù)有：固體負(fù)荷（進(jìn)泥流量、進(jìn)泥濃度）、絮凝劑投加量、差速、轉(zhuǎn)速、泥餅有機(jī)物含量、泥餅含水率、濾液含固量、扭矩、轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)矩、功率等。
3.5 小結(jié)
本章通過對脫水劑調(diào)試，記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)泥餅含水率、進(jìn)泥量、進(jìn)泥濃度、差速以及扭矩之間存在一定相關(guān)關(guān)系，并且對存在相關(guān)關(guān)系的原因進(jìn)行了分析，還發(fā)現(xiàn)進(jìn)泥固體負(fù)荷與泥餅含水率和脫水機(jī)差速的相關(guān)性更大。
通過對調(diào)試數(shù)據(jù)的分析，對影響泥餅含水率的因素進(jìn)行了由強(qiáng)至弱的排序，并且提出了脫水機(jī)的調(diào)控方法，目的是從設(shè)備調(diào)控的層面上盡力降低泥餅含水率，提高脫水效果，同時節(jié)約成本，避免絮凝劑的過量投加。
