為了保證最終的處理效果，離心脫水機的選型應以實物試驗為基礎，工程在改造之前已進行離心脫水機車載機現場試驗，試驗表明離心脫水機對第九水廠脫水污泥具有較強的適應性，能夠達到預定的脫水效果。改造后污泥從濃縮池到泥餅外運經采用的工藝流程見圖2。
3.1 離心脫水機
改造工程選用的脫水機為臥式、螺旋卸料沉降式離心機。
離心脫水機工作時，污泥從轉鼓的一端通過布料器進入轉鼓內，與轉鼓一起高速旋轉并產生較高的離心力，在此離心力的加速作用下，污泥的固液相按質量沉降分離。其中密度較大的固體顆粒沉降在泥水環的外圈，即沿轉鼓的內壁形成泥環層，沉降污泥通過卸料螺旋與轉鼓的差速被卸料螺旋緩慢推至轉鼓錐端進一步脫水，脫水后的泥餅經過轉鼓的環向排泥口排出。而密度較小的液體，則在泥環內側形成濾液層，并通過轉鼓內的溢流口排出轉鼓。
離心脫水機的轉子由中心筒及布料器和卸料螺旋葉片組成。卸料螺旋葉片分為整體式和中空式兩種，整體式螺旋葉片結構簡單，動平衡易掌握。中空式螺旋葉片能使濾液排出順暢，減少了對固體層的擾動，但葉片結構相對復雜。
離心脫水機最大特點是設備體積小、操作管理簡單、占地面積少，由于污泥脫水過程是在全封閉的情況下進行，大大降低了操作環境的污染，改善了操作人員的工作環境。
其主要特點及要求如下：
(1)進料、分離、排出濾液和泥餅的工作過程連續不間斷。
(2)離心脫水機的主機及其框架的設計能夠承受設備靜載荷以及運轉時產生的動載荷，有足夠的安全系數，設備安全可靠，在運行時無撓曲、變形及振動等現象，大修周期不小于3年。
(3)離心脫水機具有轉筒與螺旋推料器轉速差可以自動無級調節的性能，在進料污泥參數發生變化時，能夠自動調節轉速差，使分離效果仍符合技術要求。
(4)采用變頻調節差速裝置控制螺旋差速，差速調節精度≤0.1 r/min。
(5)脫水機提供足夠的離心力，使泥餅中干物質含量較大。其轉筒的最大分離因數不小于2 100，在高速運行時自動保持動平衡。
(6)脫水機的轉筒結構設計符合污泥脫水要求，其轉筒長徑比不小于4;轉筒軸整體加工成型。
(7)螺旋推料器的結構設計方便維修拆卸。
(8)轉鼓采用離心澆鑄工藝制造，使轉鼓密度均勻，剛性好，動平衡性好。
(9)轉筒的內壁開縱向溝槽，防止固相泥層在轉筒內壁滑動引起的轉鼓內壁磨損，同時避免泥層隨卸料螺旋旋轉而不排出。
由于污泥中含沙量高，對設備的磨損較大，所選設備應耐磨損和耐腐蝕，因此所選離心脫水機轉子材質為316L，葉片表面采用碳化鎢貼片保護。轉轂材質為雙相不銹鋼，機架為碳鋼防腐處理。
隔音罩為玻璃鋼表面烤漆;進料口、出料口采用可更換耐磨襯套，其材料為碳化鎢。
所選用的離心脫水機出泥口配套不銹鋼電動插板閥，以保證在設備沖洗和啟動時，不會發生液體滲漏現象。插板閥與脫水機實現聯動，排泥時自動打開，沖洗時自動關閉。
3.2 污泥破碎切割機
為防止污泥中可能出現的大塊雜質損壞高速旋轉的離心機，在系統中設置污泥破碎切割機。
污泥破碎切割機在輸送介質的過程中能切碎較大顆粒的固體物質和纖維，運行平穩。其底部帶分離器，并有大的清洗窗，便于腔體內殘留物的清理和排空異物。
污泥破碎切割機為管道式結構，由殼體、軸承托架、驅動軸、刀體、刀刃、刀盤、軸封及驅動裝置組成，雙法蘭聯接，機械密封。其處理能力與污泥進料泵和脫水機相匹配，并與脫水機聯動，現場設手動控制開關。
3.3 污泥進料泵
為使污泥保持最佳性質，改造工程選用凸輪轉子泵作為離心泵的進料泵。凸輪轉子泵的優點是沒有湍流、攪動、脈動和剪切現象，特別適用于泵送濃縮污泥。
凸輪轉子泵是一種容積泵，工作原理與羅茨鼓風機相似，兩個轉子葉輪平行設置，在兩個轉子葉輪之間和轉子與泵殼之間形成腔體，當轉子配合旋轉時，便將污泥吸入、排出，實現輸送污泥的目的。以3葉轉子泵為例，轉子葉輪每旋轉一周，完成3次吸泥和排泥過程。
凸輪轉子泵可以反向輸送介質，干運轉時，溫度不會很快上升且不會太高，可以短時承受干運轉而泵不會被損壞。介質在凸輪轉子泵中被傳送的距離比較短，因此顆粒通過能力大，結構尺寸小，效率高，占地小，所需維修空間小，檢修時不需要額外的場地，耐磨蝕性能好，檢修維護費用較低。對于較大的轉子葉輪，應采用轉子尖部可拆卸的結構，當磨損嚴重時，只需更換被磨損的轉子尖即可，減少了維修費用。當轉子葉輪較小時，可選用更換整個轉子的結構形式。
第九水廠污泥含砂量較高，對設備的磨損比較嚴重，因此對于輸送污泥的凸輪泵要控制轉速，通過降低轉速來減少磨損，凸輪轉子泵的轉速不宜超過150 r/min。凸輪轉子泵殼體材質為硬質耐磨鑄鐵噴涂耐磨涂層，轉子材質耐磨鑄鋼，外表面丁腈橡膠包覆。
3.4 螺旋輸送機
泥餅輸送系統由2臺無軸螺旋輸送機組成。泥餅經過2臺無軸螺旋輸送機被送到室外的運泥卡車中。
無軸螺旋輸送機由驅動裝置、U形槽、無軸螺旋和支架等組成。螺旋輸送機工作時，落入U形槽中的泥餅通過旋轉的無軸螺旋被推至輸送機一端的出料口排出。無軸螺旋輸送機的單機輸送長度，在水平安裝時可達30 m，傾斜安裝時可達28 m。
柔性無軸螺旋是無軸螺旋輸送機的關鍵部件，是一個連續整體部件。螺旋葉片放置在U形槽中，一端支撐與驅動軸聯接，另一端為自由端。螺旋葉片在使用一段時間后會被拉長變形，此時可以將螺旋葉片切去一段后繼續使用。螺旋葉片的設計保證了物料流通順利，無堵塞;螺旋槽內設置便于更換的耐磨襯體。
水平安裝的輸送機與離心脫水機的出泥口相對接，輸送距離為14 m，安裝角度為1°，便于積水排出;泥餅再由傾斜安裝的輸送機送到室外的運泥卡車，輸送距離為11 m，安裝角度為15°。
所選無軸螺旋輸送機需要耐磨損、耐腐蝕，要求其螺旋葉片材質為特殊鋼或不銹鋼，耐磨條或襯體為耐磨防腐材料，軸頭、螺旋槽和機罩均為不銹鋼。
3.5 絮凝劑制備及投加系統
污泥脫水前需要投加絮凝劑形成絮體，便于脫水，第九水廠選用的藥劑為粉狀聚丙烯酰胺。
絮凝劑制備投加系統可分為3部分：絮凝劑制備裝置、加藥裝置和在線稀釋系統。絮凝劑制備裝置由干粉投加系統(或藥液投加系統)、溶解水系統、攪拌儲存系統和控制系統組成;加藥裝置由加藥泵、流量計和閥門組成;在線稀釋系統由水射器、轉子流量計、靜態混合器和閥門等組成。
絮凝劑制備裝置用于高分子絮凝劑粉劑的投入調配，將粉狀絮凝劑調配至0.2%～0.5%的溶液。工作時，粉劑經真空吸料器吸送到料倉中備用;配藥時，粉劑通過標定的螺旋進料器精確計量投加量，與溶解水一起加入配藥罐中;配藥罐內安裝攪拌器，適當的轉速既保證溶液的熟化，又不破壞絮體。藥劑的熟化時間控制在60 min左右，不得短于45 min，熟化好的藥劑儲于儲藥罐中備用。裝置材質應為不銹鋼。
因螺桿泵具有泵送平穩、剪切力小等特性，所以系統中采用螺桿泵作為藥劑投加泵，并配套干運行保護器和過載保護裝置。藥液的投加含量為0.1%～0.2%，而經絮凝劑制備裝置配置的藥液含量為0.2%～0.5%，所以需要經過稀釋將濃度降低才能投加。投加絮凝劑時，螺桿泵從儲藥罐中抽取藥液，經稀釋系統稀釋后，定量與污泥混合。
絮凝制備裝置的處理能力要根據脫水機的加藥量、藥液投加濃度和藥液熟化時間來核算確定，在選型時要注意核算藥劑停留時間，以免出現以縮短停留時間來提高處理能力的情況。
由于聚丙烯酰胺為粉劑，要求真空吸料裝置與進料口配合緊密，設備在操作過程中應清潔，無粉塵泄漏;進料斗材質選用不銹鋼。
4 設備安裝與調試中出現的問題及注意事項
(1)原設計加藥螺桿泵進藥口垂直放置，藥劑從上至下流入泵中，管路在高處易存留空氣，使加藥泵運行時空氣進入泵內造成螺桿泵干運轉，螺桿泵干運轉時溫度升高很容易使橡膠定子損壞。將進口由垂直方向改為與出口同高度的側向進水，防止管道窩氣，避免產生干運轉。螺桿泵使用時最好能保證連續進藥，安裝位置應低于物料儲液池液位以下。
(2)設備調試初期，離心脫水機出泥較稀，分析其原因為：離心脫水機的出水堰板太高，使轉鼓中的水位升高，濾液得不到及時排出造成泥餅含水率高，不能形成泥餅。現場通過調節堰板，降低了高度，使得濾液能夠及時排出，得到了符合要求的泥餅。一般來說，堰板的高度由污泥的性質決定，堰板過高不利于泥餅的形成，堰板過低會造成濾液回收率降低。
(3)在輸泥管路上增設壓力表，以便觀察管道壓力。由于輸送介質為排泥水，為防止介質進入損壞壓力表，因此選擇隔膜式壓力表。
5 結語
北京市第九水廠污泥脫水機房改造工程于2009年10月完成設備采購，2010年9月投產運行，離心脫水機的處理能力為8 tDS/(d·臺)，泥餅含水率小于80%，固體回收率大于95%，運行結果達到了設計要求;污泥處理系統設備運行至今，情況良好，對降低能源消耗、減少污染物排放、建設資源節約型環境友好型社會起到了積極的作用。
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