选择最合适的污泥脱水设备--浅谈离心式污泥脱水机的发展和创新

据2021年的市场统计数据，2021年全年，国内市政水处理市场共采购约1000台国内外各种型号卧螺离心机设备用于污泥浓缩和污泥脱水工段，继续保持污泥处理机械脱水的最高市占率，主要原因还是在无特殊干度要求的情况下，卧螺离心机是污泥处理中综合性能较好的选择，也是大部分水处理用户比较倾向的工艺设备。

卧螺离心脱水机从问世至今，已有超过60多年的发展历史，与中国的渊源始于1994年，位于上海的曹杨水质净化厂 突破性启用2台阿法拉伐品牌卧螺离心脱水机于污泥脱水车间， 项目实施后固液分离的效果与机器性能表现都为污水处理用户提供了一种新的技术选择，也为污泥浓缩和脱水工艺性能和环境影响设定了更高标准。

在这几十年发展历程中，随着金属材料与计算机仿真能力、加工装配工艺、电气自动化及互联网技术发展，成就了卧螺离心机的设计思路从最初“傻大粗”型往节能、智能方向迭代的可能，而卧螺离心机在市政污水处理中的用电及絮凝剂的消耗占据了其主要运行成本，因此 如何降低单位电耗及药耗成为了节能型卧螺离心机的技术发展方向。

今天我们将列举过去以 最早进入中国水处理市场的阿法拉伐品牌 在过去30几年中在卧螺离心机技术上的几项重要专利，一同回顾一下中国污泥处理机械脱水主流技术的发展历程。

阿法拉伐卧螺离心机技术专利：

1992年，BD板问世，实现卧螺离心机负液位，提高出泥干度；

1999年，马鞍形排渣口设计问世，提高离心机单位时间的排渣能力；

2009年，节能堰板问世，利用了出液动能，降低整机能耗；

2015年，旋转进料技术、瘦螺旋技术两大技术问世；

2019年，云系统在卧螺离心机上使用，远程支持监控、预防性维护、工艺优化、计算运营成本。

传统离心机在设计上，若要追求高固相回收率，则需要增大液环层厚度，即增大液池深度h，但是增大液池深度的同时，离心机岸区会相应缩短，离心机排渣干度会下降，因此传统离心机出液半径通常不得小于排渣半径，清液澄清度和排渣干度对于传统离心机来说，就是“鱼”和“熊掌”，无法兼得。

离心机的螺旋加装了BD板之后，可以形成负液位差，沉降区液层深度可以明显低于脱水后污泥排泥口半径。 这样，液池深度加深，有效分离容积加大，同等处理量下清液澄清度提高，且随着液池深度加大，对于液池底部的污泥挤压力也越大， 这是提高离心机处理能力和脱水后污泥干度，同时减少絮凝剂消耗的关键技术， 而不是单纯依靠提高分离因素和增大转鼓直径的方法提高处理量。

以某款机型，转鼓内直径440mm，半锥角20°，长径比为4.0，排渣口半径为122mm为例，若没有加装BD，则出液半径通常最大可调至123mm，此时转鼓内部有效容积为163L。

而加装BD板之后，出液半径按调至115mm计，此时转鼓内部有效容积为172.2L，提升5.64%， 意味着单机处理能力也可相应增加。

早期的卧螺离心机普遍采用老式圆形排渣口设计，加工简单，但为了保证排渣部件的整体强度，单个排渣孔的面积较小，排渣口数量也较少，且存有死角，这造成传统离心机的最大排渣能力受限于排渣口排渣面积小而普遍较小。

因此为了保证足够的排渣空间，以及较大的排渣面积，此种设计的排渣口，排渣口半径普遍较大，即使加装BD板，单机处理能力的提高也有限，这也是早期离心机以及目前市场上还有不少离心机一旦处理高含固率进料时，无法达到较大处理量的重要原因之一。

马鞍型排渣口

而 马鞍形排渣口则有效地增加了排渣面积，且大大降低排渣口半径，配合BD使用，可进一步加深液池深度，从而提高离心机的水力负荷。 同等转鼓规格的条件下，使用马鞍形排渣口，水力负荷约可提高5%，单位排渣能力可提高20-30%，由于此种设计无排渣死角，排渣阻力小，可显著降低单位电耗。随着360°无死角设计的马鞍形排渣口设计的问世，大大提高了离心机单位时间内的排渣能力，使得离心机在处理高含固率的进料时也游刃有余。

节能堰板的主要功能，是将传统的离心机液相出液方向更改为旋转的切线方向，这样的改变，使得液相排出的流体给转鼓有一个反向推动作用，从而回收这一部分流体的动能，达到了节能的效果，且液池深度越大，节能效果越明显，节能堰板配合瘦螺旋（2015年问世）、BD板以及马鞍形排渣口一起使用， 可显著降低20-30%的电耗。 免拆换的设计，可以按照刻度线轻松精准的调节您所需的液池深度，不需要花费大量时间更换每一块堰板。

瘦螺旋技术

瘦螺旋采用了“材料之王”碳纤维， 碳纤维的强度比普通钢材高了7-9倍， 因此，螺旋轴即使变瘦，其强度依然不变，甚至更轻更优，螺旋轴变瘦，意味着，离心机排渣口和清液口变径可进一步减小，从而增加离心机的有效容积， 同等转鼓规格下，采用瘦螺旋技术，离心机单机处理能力可提高约10%。 并且，碳纤维材料的使用，减轻了机器重量，进而降低了能耗。

旋转进料技术

离心机运行时的能耗有大约50%是消耗在给进入离心机的污泥进行加速上（从0速到运行转速），开创性的旋转进料分配区的设计，使得整个进料分配区包括进料管部分都以设定的转速进行旋转，进而可以 使物料在进入转鼓前就具有一定的旋转初速度，极大的降低加速的能耗。

同时，旋转进料管具有独特的柔和叶轮的设计，保护已经形成絮团的污泥不会因突然的切线运动和加速而破碎，提高絮凝剂的絮凝效果。相较于传统设计，旋转进料技术可以有效降低流体扰动，从而在大大提高离心机固相回收率的同时，单位电耗和药耗也显著降低。通过实际应用， 同等条件下，固相回收率可提高5-8%，单位电耗可降低20-25%，单位药耗可降低10-20%。

随着电气自动化、互联网、人工智能的不断发展，新一代卧螺离心机设计开始融入智能化、物联网的元素。尤其在中国水处理行业，配合智慧水务的推进，用户在追求节能减排的同时，开始对减少人员依赖的简单控制、预防性维护、远程可视化监控及风险提示、远程诊断建议、在线工艺优化、运行成本自动计算等等有了需求，也就应运而生了卧螺离心机“上云”的尝试与探索。

2019年，阿法拉伐首次在国内通过传感器、网关接口及服务器，实现卧螺离心机自动根据外部工况变化调整运行参数，运行数据能自动上传服务器并可分享上述从运行到维护的智能化远程需求。

1994年至今，阿法拉伐集团在中国市政水处理市场销售了超过2000台各种型号的卧螺离心机，专利技术推陈出新中，在2021年，迎来了上述专利技术的集大成者： G3-Vecflow 系列离心机 。 拥有BD板结构、马鞍形排渣口、节能 G3 Vecflow离心机比上一代设备有更大的处理能力、更深的液池深度和更高的固相回收率，实现节能20-30%，絮凝剂节省20%。

成立于1883年的阿法拉伐（Alfa Laval）在离心分离技术方面一直处于领先地位，并不断取得突破，其高性能离心脱水机和离心浓缩机就是其中之一。阿法拉伐卧螺离心机设计用于处理直径从5毫米到几微米的各种固体颗粒， 离心机单元也可以处理固体含量从低至0.1％w / w到大于65％w / w的浆料， 可以根据目标要求进行工艺定制与优化。

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