标题：污泥脱水
简介
  污水处理所产生的污泥具有较高的含水量，由于水分与污泥颗粒结合的特性，采用机械方法脱除具有一定的限制，污泥中的有机质含量、灰分比例特别是蓄凝剂的添加量对于最终含固率有着重要影响。一般来说，采用机械脱水可以获得20%－30%的含固率，所形成的污泥也被称为泥饼。泥饼的含水率仍然较高，具有流体性质，其处置难度和成本仍然较高，因此有必要进一步减量。 此时，在自然风干之外，只有通过输入热量形成蒸发，才能够实现大规模减量。采用热量进行干燥的处理就是热干化。
污泥分类
常见污泥的分类：
1.生活污水厂二沉池排出的剩余活性污泥；
污泥分类：属亲水性、微细粒度有机污泥，可压缩性能差，脱水性能差。
2.自来水厂沉淀池或浓缩池排出的物化污泥；
污泥分类：属中细粒度有机与无机混合污泥，可压缩性能和脱水性能一般。
3.工业废水处理产生的经浓缩池排出的物化和生化混合污泥，如造纸厂、印染厂、水洗布厂、石油化工厂、有机化工厂、肉联厂及啤酒厂等等；
污泥分类：属中细粒度混合污泥，含纤维体的脱水性能较好，其余可压缩性能和脱水性能一般。 
4.工业废水处理产生的经浓缩池排出的物理法和化学法产生的物化细粒度污泥，如电镀厂、线路板厂等等；
污泥分类：属细粒度无机污泥，可压缩性能和脱水性能一般。
5.工业废水处理产生的物化沉淀中粒度污泥，如钢铁厂脱硫除尘污泥、制碱厂盐泥、铝厂赤泥、陶瓷厂污泥、彩管厂污泥、石灰中和沉淀污泥等等；
污泥分类：属中粒度疏水性无机污泥，可压缩性能和脱水性能较好。
6.工业废水处理产生的物化沉淀粗粒度污泥：如洗煤厂尾泥、玻璃厂石英渣等等；
污泥分类：属粗粒度疏水性无机污泥，可压缩性能和脱水性能很好。
脱水方法
1.自然干化法
主要构筑物是污泥干化场，一块用土堤围绕和分隔的平地,如果土壤的透水性差，可铺薄层的碎石和砂子，并设排水暗管。依靠下渗和蒸发降低流放到场上的污泥的含水量。下渗过程约经2～3天完成，可使含水率降低到百分之八十五左右。此后主要依靠蒸发，数周后可降到百分之七十五左右。污泥干化场的脱水效果，受当地降雨量、蒸发量、气温、湿度等的影响。一般适宜于在干燥、少雨、沙质土壤地区采用。 
2.机械脱水法
通常污泥先进行预处理，改善脱水性能后再脱水。最通用的预处理方法是投加无机盐或高分子混凝剂。此外，还有淘洗法和热处理法。机械脱水法有过滤和离心法。过滤是将湿污泥用滤层（多孔性材料如滤布、金属丝网）过滤，使水分（滤液）渗过滤层，脱水污泥（滤饼）则被截留在滤层上。离心法是借污泥中固、液比重差所产生的不同离心倾向达到泥水分离。过滤法用的设备有真空过滤机、板框压滤机和带式过滤机。真空过滤机连续进泥，连续出泥,运行平稳，但附属设施较多。板框压滤机为化工常用设备，过滤推动力大，泥饼含水率较低，进泥、出泥是间歇的，生产率较低。人工操作的板框压滤机，劳动强度甚大，现在大多改用机械自动操作。带式过滤机是新型的过滤机，有多种设计，依据的脱水原理也有不同（重力过滤、压力过滤、毛细管吸水、造粒），但它们都有回转带，一边运泥，一边脱水，或只有运泥作用。它们的复杂性和能耗都相近。离心法常用卧式高速沉降离心脱水机，由内外转筒组成，转筒一端呈圆柱形，另一端呈圆锥形。转速一般在3000转/分左右或更高，内外转筒有一定的速差。离心脱水机连续生产和自动控制，卫生条件较好，占地也小，但污泥预处理的要求较高。 机械脱水法主要用于初次沉淀池污泥和消化污泥。脱水污泥的含水率和污泥性质及脱水方法有关。一般情况下，真空过滤的泥饼含水率为百分之六十至百分之八十，板框压滤为百分之四十五至百分之八十，离心脱水为百分之八十至百分之八十五。
3.造粒脱水法
水中造粒脱水机是发展的一种新设备。其主体是钢板制成的卧式筒状物，分为造粒部、脱水部和压密部，绕水平轴缓慢转动。加高分子混凝剂后的污泥，先进入造粒部，在污泥自身重力的作用下，絮凝压缩，分层滚成泥丸，接着泥丸和水进入脱水部，水从环向泄水斜缝中排出。最后进入压密部，泥丸在自重下进一步压缩脱水，形成粒大密实的泥丸，推出筒体。造粒机构造简单，不易磨损，电耗少，维修容易。泥丸的含水率一般在百分之七十左右。 
在污水厂的污泥脱水过程中所产生的滤液，除干化床的滤液污染物含量较少外，其他都含有高浓度的污染物质。因此这些滤液必须处理，一般是与入流废水一起处理。
处理工艺
  典型的污泥处理工艺流程，包括四个处理或处置阶段。第一阶段为污泥浓缩，主要目的是使污泥初步减容，缩小后续处理构筑物的容积或设备容量；第二阶段为污泥消化，使污泥中的有机物分解；第三阶段为污泥脱水，使污泥进一步减容；第四阶段为污泥处置，采用某种途径将最终的污泥予以消纳。以上各阶段产生的清液或滤液中仍含有大量的污染物质，因而应送回到污水处理系统中加以处理。以上典型污泥处理工艺流程，可使污泥经处理后，实现“四化”：
(1)减量化：由于污泥含水量很高，体积很大，且呈流动性。经以上流程处理之后，污泥体积减至原来的十几分之一，且由液态转化成固态，便于运输和消纳。
(2)稳定化：污泥中有机物含量很高，极易腐败并产生恶臭。经以上流程中消化阶段的处理以后，易腐败的部分有机物被分解转化，不易腐败，恶臭大大降低，方便运输及处置。
(3)无害化：污泥中，尤其是初沉污泥中，含有大量病原菌、寄生虫卵及病毒，易造成传染病大面积传播。经过以上流程中的消化阶段，可以杀灭大部分的姻虫卵、病原菌和病毒，大大提高污泥的卫生指标。
(4)资源化：污泥是一种资源，其中含有很多热量，其热值在10000～15000kJ/kg(干泥)之间，高于煤和焦炭。另外，污泥中还含有丰富的氮磷钾，是具有较高肥效的有机肥料。通过以上流程中的消化阶段，可以将有机物转化成沼气，使其中的热量得以利用，同时还可进一步提高其肥效。污泥浓缩常采用的工艺有重力浓缩、离心浓缩和气浮浓缩等。污泥消化可分成厌氧消化和好氧消化两大类。污泥脱水可分为自然干化和机械脱水两大类。常用的机械脱水工艺有带式压滤脱水、离心脱水等。污泥处置的途径很多，主要有农林使用、卫生填埋、焚烧和生产建筑材料等。 
以上为典型的污泥处理工艺流程，在各地得到了普遍采用。但由于各地的条件不同，具体情况也不同，尚有一些简化流程。当污泥采用自然干化方法脱水时，可采用以下工艺流程：
污泥—→污泥浓缩—→干化场—→处置
也可进一步简化为：污泥—→干化场—→处置
当污泥处置采用卫生填埋工艺时。可采用以下流程：
污泥—→浓缩—→脱水—→卫生填埋
中国早期建成的处理厂中，尚有很多厂不采用脱水工艺，直接将湿污泥用做农肥，工艺流程如下：
污泥—→污泥浓缩—→污泥消化—→农用
污泥—→污泥浓缩—→农用
污泥—→农用
国外很多处理厂采用焚烧工艺，其中很多不设消化阶段，流程如下：
污泥—→浓缩—→脱水—→焚烧
省去消化的原因，是不降低污泥的热值，使焚烧阶段尽量少耗或不耗另外的燃料。
设备选型
  1、板框式污泥脱水机：
工作原理：在密闭的状态下，经过高压泵打入的污泥经过板框的挤压，使污泥内的水通过滤布排出，达到脱水目的。
优势：价格低廉，擅长无机污泥的脱水，泥饼含水率低。
劣势：易堵塞，需要使用高压泵，不适用于油性污泥的脱水，难以实现连续自动运行。 
2、带式污泥脱水机：
工作原理：由上下两条张紧的滤带夹带着污泥层，从一连串有规律排列的辊压筒中呈S形经过，依靠滤带本身的张力形成对污泥层的压榨和剪切力，把污泥层中的毛细水挤压出来，从而实现污泥脱水。 
优势：价格较低，目前使用普遍，技术相对成熟。
劣势：易堵塞，需要大量的水清洗，造成二次污染。 
3、离心式污泥脱水机：由转载和带空心转轴的螺旋输送器组成，污泥由空心转轴送入转筒，在高速旋转产生的离心力下，产即被甩入转鼓腔内。由于比重不一样，形成固液分离。污泥在螺旋输送器的推动下，被输送到转鼓的锥端由出口连续排出；液环层的液体则由堰口连续“溢流”排至转鼓外靠重力排出。 
优势：处理能力大。
劣势：耗电大，噪音大，震动剧烈；维修比较困难，不适于比重接近的固液分离。 
4、叠氏污泥脱水机：
由固定环，游动环相互层叠，螺旋轴贯穿其中形成的过滤主体。通过重力浓缩以及污泥在推进过程中受到背压板形成的内压作用实现充分脱水，滤液从固定环和活动环所形成的滤缝排出，泥饼从脱水部的末端排出。 
优势：能自我清洗，不堵塞，可以低浓度污泥直接脱水；转速慢，省电，无噪音和振动；可以实现全自动控制，24小时无人运行。
劣势：不擅长颗粒大、硬度大的污泥的脱水；处理量较小。
5、螺旋压榨脱水机：
螺旋压榨脱水机的螺杆安装在由滤网组成的圆筒中，从脱水原料的入口至出口方向螺杆本体直径逐渐变粗，随着螺杆叶片之间的容积逐渐变小，脱水原料也逐渐被压缩。通过压缩使脱水原料中的固体和液体分离，滤液通过滤网的网孔被排出，流向脱水机下方的滤液收集槽后排至机器外部。  
根据脱水原料的不同，也能够通过加热提高脱水效率。对脱水原料进行加热时，脱水机螺杆的内部为空洞结构，通过接入外部蒸汽对脱水机内部的脱水原料进行间接加热。
螺旋压榨脱水机的特征 
1. 能够实现连续脱水处理，因此前后的配套设备也能够进行连续处理，从而省去了复杂的操作控制。 
2. 结构简单，低转速，被驱动旋转的部件少，因此需更换的易损件少且维护费用低廉。 
3. 低转速，低噪音，无振动，可使用结构简单的机器安装台架。 
4. 低转速，所需运行动力小，因此日常运行费用低廉。 
5. 易实现密闭构造，能够简单地解决臭气问题并回收脱水处理时产生的气体。 
6. 结构简单，调节、检修部位少，日常管理作业简单。 
7. 结构简单，与其他种类的脱水机相比，综合费用低廉。 
性能指标
脱水污泥含水率、脱液率、脱除液体的含固率；
感官指标：脱水污泥固化性状（固形或塑形，滤饼强度）及粘结性（是否粘脱水器械）分散性（滤饼破断后能否连接）
污泥性状：颗粒粒径及分布、污泥浓度、有机物含量、菌胶团组成情况、污泥中水的形态及分布、污泥中胶体物多少；
脱水时条件：温度、pH值、粘度、比阻、ζ电位、；
预处理方法：重力沉降、酸碱处理、超声波处理、微波处理、磁化处理、表面活性剂物化处理、生化处理；
脱水工艺：沉降（含重力、离心力）、过滤、挤压、吸附（对液体份及极小微粒）、及两种或两种以上操作单元组合。
脱水设备：沉降离心机、厢式压滤机、带式压滤机、螺旋或转鼓或辊式挤压脱水机、辊式或带式吸附分离机。
污泥脱水设备性能比较
污水经过沉淀处理后会产生大量污泥，即使经过浓缩及消化处理，含水率仍高达96 %，体积很大，难以消纳处置，必须经过脱水处理，提高泥饼的含固率，以减少污泥堆置的占地面积。
一般大中型污水处理厂均采用机械脱水。脱水机的种类很多，按脱水原理可分为真空过滤脱水、压滤脱水及离心脱水三大类。本文就国内污水处理厂经常选用的压滤机（包括带式压滤机及板框式压滤机）和离心式脱水机的工作原理、设备选型时需重点考虑的问题以及维护运行成本等作一介绍。
1. 带式压滤脱水机
带式压滤脱水机是由上下两条张紧的滤带夹带着污泥层，从一连串有规律排列的辊压筒中呈S形经过，依靠滤带本身的张力形成对污泥层的压榨和剪切力，把污泥层中的毛细水挤压出来，获得含固量较高的泥饼，从而实现污泥脱水。
一般带式压滤脱水机由滤带、辊压筒、滤带张紧系统、滤带调偏系统、滤带冲洗系统和滤带驱动系统构成。作机型选择时，应从以下几个方面加以考虑：
（l）滤带。要求其具有较高的抗拉强度、耐曲折、耐酸碱、耐温度变化等特点，同时还应考虑污泥的具体性质，选择适合的编织纹理，使滤带具有良好的透气性能及对污泥颗粒的拦截性能。
（2）辊压筒的调偏系统。一般通过气动装置完成。
（3）滤带的张紧系统。一般也由气动系统来控制。滤带张力一般控制在 0.3－0.7MPa，常用值为0．5MPa。
（4）带速控制。不同性质的污泥对带速的要求各不相同，即对任何一种特定的污泥都存在一个最佳的带速控制范围，在该范围内，脱水系统既能保证一定的处理能力，又能得到高质量的泥饼。带式压滤脱水机受污泥负荷波动的影响小，还具有出泥含水率较低且工作稳定启耗少、管理控制相对简单、对运转人员的素质要求不高等特点。同时，由于带式压滤脱水机进入国内较早，已有相当数量的厂家可以生产这种设备。在污水处理工程建设决策时，可以选用带式压滤机以降低工程投资。目前，国内新建的污水处理厂大多采用带式压滤脱水机，例如北京高碑店污水处理厂一期工程五台脱水机全部是带式压滤脱水机，自带、辊压筒、滤投入运行以来情况良好，所以在二期设备选型时仍然选用了这种机型。
2. 离心式脱水机
离心脱水机主要由转载和带空心转轴的螺旋输送器组成，污泥由空心转轴送入转筒后，在高速旋转产生的离心力作用下，立即被甩人转毂腔内。污泥颗粒比重较大，因而产生的离心力也较大，被甩贴在转毂内壁上，形成固体层；水密度小，离心力也小，只在固体层内侧产生液体层。固体层的污泥在螺旋输送器的缓慢推动下，被输送到转载的锥端，经转载周围的出口连续排出，液体则由堰四溢流排至转载外，汇集后排出脱水机。
离心脱水机最关键的部件是转毂，转毂的直径越大，脱水处理能力越大，但制造及运行成本都相当高，很不经济。转载的长度越长，污泥的含固率就越高，但转载过长会使性能价格比下降。使用过程中，转载的转速是一个重要的控制参数，控制转毂的转速，使其既能获得较高的含固率又能降低能耗，是离心脱水机运行好坏的关键。目前，多采用低速离心脱水机。在作离心式脱水机选型时，因转轮或螺旋的外缘极易磨损，对其材质要有特殊要求。新型离心脱水机螺旋外缘大多做成装配块，以便更换。
离心脱水机具有噪音大、能耗高、处理能力低等缺点。国内只有为数不多的几个厂家可以生产小型离心脱水机，如果选择大型离心脱水机，就只能依靠进口，会增加工程投资，同时，离心脱水机受污泥负荷的波动影响较大，对运行人员的素质要求较高，因此一般污水处理厂均不采用离心脱水工艺。但近几年来，随着科技进步，离心式脱水机的脱水技术在国外有了长足进展，例如瑞典Alfa
Layal公司生产的螺旋离心式脱水机，其泥饼含固率可达 30%以上，而且操作是在全封闭的环境中进行，脱水机周围没有任何污泥及污水存在，也没有恶臭气味，可以大大改善运行人员的工作环境，因而受到业界人士的青睐。
3. 板框式压滤脱水机
板框式压滤机是通过板框的挤压，使污泥内的水通过滤布排出，达到脱水目的。它主要由凹人式滤板、框架、自动- 气动闭合系统测板悬挂系统、滤板震动系统、空气压缩装置、滤布高压冲洗装置及机身一侧光电保护装置等构成。设备选型时，应考虑以下几个方面：
（1）对泥饼含固率的要求。一般板框式压滤机与其他类型脱水机相比，泥饼含固率最高，可达35%，如果从减少污泥堆置占地因素考虑，板框式压滤机应该是首选方案。
（2）框架的材质。
（3）滤板及滤布的材质。要求耐腐蚀，滤布要具有一定的抗拉强度。
（4）滤板的移动方式。要求可以通过液压一气动装置全自动或半自动完成，以减轻操作人员劳动强度。
（5）滤布振荡装置，以使滤饼易于脱落。与其他型式脱水机相比，板框式压滤机最大的缺点是占地面积较大。以北京高碑店污水处理厂一期工程使用的带式压滤机和鞍山工业污水处理厂使用的板框式压滤机为例作比较：高碑店污水厂处理污水量为50万t/d，污泥产量1852．5m3/d，干物质92．63t/d，采用五台德国KLEIN－KS30型带式压滤机，每台压滤机的基础占地面积仅为2750*3500mm,鞍山污水厂处理水量为22t/d，干物质275t/d，采用六台板框式压滤机，每台压滤机地基础占地面积达2400*12000mm，同时，由于板框式压滤机为间断式运行，效率低，操作间环境较差，有二次污染，国内大型污水处量厂己很少采用。但近了大量开发研制工作，使其适应了现代化污水处理厂的要求，
如通过PLC系统控制就可以实现系统全自运方式，其压滤、滤板的移动、滤布的振荡、压缩空气的提供、滤布冲洗、进料等操作全部可通过PLC远端控制来完成，大减轻了工人劳动强度。
污泥脱水剂
聚丙烯酰胺中文名称：聚丙烯酰胺
中文别名：絮凝剂3号；简称PAM；聚丙烯醯胺；聚丙烯酰胺；三号凝聚剂；阴离子聚丙烯酰胺；聚丙烯酰胺胶体Ⅱ型；聚丙烯酰胺胶体Ⅰ型；聚丙烯酰胺(胶体)；聚丙烯酰胺胶体II型
英文名称：Poly(acrylamide)
英文别名：Polyacrylamide absorbent Gel; Polyacrylamide solution; Acrylamide resin (low M.Wt.; Acrylamide resin (high M.Wt.); Acrylamide gel solution; Polyacrylamide,hydrolyzed; Polyacrylamide; PAM
简 称：PAM　聚丙烯酰胺为水溶性高分子聚合物，不溶于大多数有机溶剂，具有良好的絮凝性，可以降低液体之间的摩擦阻力，按离子特性分可分为非离子、阴离子、阳离子和两性型四种类型。污泥脱水常常采用非离子聚丙烯酰胺或者阴离子聚丙烯酰胺。物理性质聚丙烯酰胺为白色粉状物，密谋为1.32g/cm3(23度），玻璃化温度为188度，软化温度近于210度，一般方法干燥时含有少量的水，干时又会很快从环境中吸取水分，用冷冻干燥法分离的均聚物是白色松软的非结晶固体，但是当从溶液中沉淀并干燥后则为玻璃状部分透明的固体，完全干燥的聚丙烯酰胺PAM是脆性的白色固体，商品聚丙烯酰胺干燥通常是在适度的条件下干燥的，一般含水量为百分之五至百分之十五，浇铸在玻璃板上制备的高分子膜，则是透明、坚硬、易碎的固体，固体聚丙烯酰胺的物理性质见表： 
固体聚丙烯酰胺的物理性质：
性质参数
数值
外观
白色粉末或半透明珠粒或薄片
气味
无臭
密谋（23度）（g/cm3)
1.302
临界表面张力（10-5N/cm)
30~40
玻璃化温度（度）
165
​
188
​
194，204
软化温度
210
热失重（度）
初失重，约290
​
失重70%，约430
​
失重98%，约555
热分解气体
​
<300度
NH3
> 300度
H2，CO、NH3
链结构
链的链接具有一般的头——尾结构，少量有些头——头加成，链的立体结构以无规立构为主
热稳定性
温度超过120度时易分解
溶解性
溶于水，几乎不溶于有机溶剂，如苯、甲苯、乙醇、丙酮、酯类等，仅在乙二醇、甘油、甲方酰胺、乳酸、丙烯酸中溶解1%左右
毒性
无毒
腐蚀性
无腐蚀性
吸湿性
固体有吸湿性
使用方法及注意事项阳离子聚丙烯酰胺使用注意事项： 
1、絮团的大小：絮团太小会影响排水的速度，絮团太大会使絮团约束较多水而降低泥饼干度。经过选择聚丙烯酰胺的分子量能够调整絮团的大小。
2、污泥特性。第一点理解污泥的来源，特性以及成分，所占比重。依据性质的不同，污泥可分为有机和无机污泥两种。阳离子聚丙烯酰胺用于处置有机污泥，相对的阴离子聚丙烯酰胺絮凝剂用于无机污泥，碱性很强时用阳离子聚丙烯酰胺，而酸性很强时不宜用阴离子聚丙烯酰胺，固含量高时污泥通常聚丙烯酰胺的用量也大。
3、絮团强度：絮团在剪切作用下应坚持稳定而不破碎。进步聚丙烯酰胺分子量或者选择适宜的分子构造有助于进步絮团稳定性。
4、聚丙烯酰胺的离子度：针对脱水的污泥，可用不同离子度的絮凝剂经过先做小试停止挑选，选出最佳适宜的聚丙烯酰胺，这样即能够获得最佳絮凝剂效果，又可使加药量最少，节约本钱。
5、聚丙烯酰胺的溶解：溶解良好才干发充沛发挥絮凝作用。有时需求加快溶解速度，这时可思索进步聚丙烯酰胺溶液的浓度。产品使用特性1、絮凝性：PAM能使悬浮物质通过电中和，架桥吸附作用，起絮凝作用。 
2、粘合性：能通过机械的、物理的、化学的作用，起粘合作用。
3、降阻性：PAM能有效地降低流体的摩擦阻力，水中加入微量PAM就能降阻50—80%。 
4、增稠性：PAM在中性和酸条件下均有增稠作用，当PH值在10以上PAM易水解。呈半网状结构时，增稠将更明显。