污泥脫水

典型的污泥處理工藝流程，包括四個處理或處置階段。第一階段為污泥濃縮，主要目的是使污泥初步減容，縮小后續(xù)處理構筑物的容積或設備容量;第二階段為污泥消化，使污泥中的有機物分解;第三階段為污泥脫水，使污泥進一步減容;第四階段為污泥處置，采用某種途徑將最終的污泥予以消納。以上各階段產(chǎn)生的清液或濾液中仍含有大量的污染物質(zhì)，因而應送回到污水處理系統(tǒng)中加以處理。以上典型污泥處理工藝流程，可使污泥經(jīng)處理后，實現(xiàn)"四化":

(1)減量化:由于污泥含水量很高，體積很大，且呈流動性。經(jīng)以上流程處理之后，污泥體積減至原來的十幾分之一，且由液態(tài)轉化成固態(tài)，便于運輸和消納。

(2)穩(wěn)定化:污泥中有機物含量很高，極易腐敗并產(chǎn)生惡臭。經(jīng)以上流程中消化階段的處理以后，易腐敗的部分有機物被分解轉化，不易腐敗，惡臭大大降低，方便運輸及處置。

(3)無害化:污泥中，尤其是初沉污泥中，含有大量病原菌、寄生蟲卵及病毒，易造成傳染病大面積傳播。經(jīng)過以上流程中的消化階段，可以殺滅大部分的姻蟲卵、病原菌和病毒，大大提高污泥的衛(wèi)生指標。

(4)資源化:污泥是一種資源，其中含有很多熱量，其熱值在10000~15000kJ/kg(干泥)之間，高于煤和焦炭。另外，污泥中還含有豐富的氮磷鉀，是具有較高肥效的有機肥料。通過以上流程中的消化階段，可以將有機物轉化成沼氣，使其中的熱量得以利用，同時還可進一步提高其肥效。污泥濃縮常采用的工藝有重力濃縮、離心濃縮和氣浮濃縮等。污泥消化可分成厭氧消化和好氧消化兩大類。污泥脫水可分為自然干化和機械脫水兩大類。常用的機械脫水工藝有帶式壓濾脫水、離心脫水等。污泥處置的途徑很多，主要有農(nóng)林使用、衛(wèi)生填埋、焚燒和生產(chǎn)建筑材料等。

以上為典型的污泥處理工藝流程，在各地得到了普遍采用。但由于各地的條件不同，具體情況也不同，尚有一些簡化流程。當污泥采用自然干化方法脫水時，可采用以下工藝流程:

污泥-→污泥濃縮-→干化場-→處置

也可進一步簡化為:污泥-→干化場-→處置

當污泥處置采用衛(wèi)生填埋工藝時?？刹捎靡韵铝鞒?

污泥-→濃縮-→脫水-→衛(wèi)生填埋

中國早期建成的處理廠中，尚有很多廠不采用脫水工藝，直接將濕污泥用做農(nóng)肥，工藝流程如下:

污泥-→污泥濃縮-→污泥消化-→農(nóng)用

污泥-→污泥濃縮-→農(nóng)用

污泥-→農(nóng)用

國外很多處理廠采用焚燒工藝，其中很多不設消化階段，流程如下:

污泥-→濃縮-→脫水-→焚燒

省去消化的原因，是不降低污泥的熱值，使焚燒階段盡量少耗或不耗另外的燃料。

1.自然干化法

主要構筑物是污泥干化場，一塊用土堤圍繞和分隔的平地,如果土壤的透水性差，可鋪薄層的碎石和砂子，并設排水暗管。依靠下滲和蒸發(fā)降低流放到場上的污泥的含水量。下滲過程約經(jīng)2~3天完成，可使含水率降低到百分之八十五左右。此后主要依靠蒸發(fā)，數(shù)周后可降到百分之七十五左右。污泥干化場的脫水效果，受當?shù)亟涤炅?、蒸發(fā)量、氣溫、濕度等的影響。一般適宜于在干燥、少雨、沙質(zhì)土壤地區(qū)采用。

2.造粒脫水法

水中造粒脫水機是發(fā)展的一種新設備。其主體是鋼板制成的臥式筒狀物，分為造粒部、脫水部和壓密部，繞水平軸緩慢轉動。加高分子混凝劑后的污泥，先進入造粒部，在污泥自身重力的作用下，絮凝壓縮，分層滾成泥丸，接著泥丸和水進入脫水部，水從環(huán)向泄水斜縫中排出。最后進入壓密部，泥丸在自重下進一步壓縮脫水，形成粒大密實的泥丸，推出筒體。造粒機構造簡單，不易磨損，電耗少，維修容易。泥丸的含水率一般在百分之七十左右。

在污水廠的污泥脫水過程中所產(chǎn)生的濾液，除干化床的濾液污染物含量較少外，其他都含有高濃度的污染物質(zhì)。因此這些濾液必須處理，一般是與入流廢水一起處理。

3.機械脫水法

通常污泥先進行預處理，改善脫水性能后再脫水。最通用的預處理方法是投加無機鹽或高分子混凝劑。此外，還有淘洗法和熱處理法。機械脫水法有過濾和離心法。過濾是將濕污泥用濾層(多孔性材料如濾布、金屬絲網(wǎng))過濾，使水分(濾液)滲過濾層，脫水污泥(濾餅)則被截留在濾層上。離心法是借污泥中固、液比重差所產(chǎn)生的不同離心傾向達到泥水分離。過濾法用的設備有真空過濾機、板框壓濾機和帶式過濾機。真空過濾機連續(xù)進泥，連續(xù)出泥,運行平穩(wěn)，但附屬設施較多。板框壓濾機為化工常用設備，過濾推動力大，泥餅含水率較低，進泥、出泥是間歇的，生產(chǎn)率較低。人工操作的板框壓濾機，勞動強度甚大，大多改用機械自動操作。帶式過濾機是新型的過濾機，有多種設計，依據(jù)的脫水原理也有不同(重力過濾、壓力過濾、毛細管吸水、造粒)，但它們都有回轉帶，一邊運泥，一邊脫水，或只有運泥作用。它們的復雜性和能耗都相近。離心法常用臥式高速沉降離心脫水機，由內(nèi)外轉筒組成，轉筒一端呈圓柱形，另一端呈圓錐形。轉速一般在3000轉/分左右或更高，內(nèi)外轉筒有一定的速差。離心脫水機連續(xù)生產(chǎn)和自動控制，衛(wèi)生條件較好，占地也小，但污泥預處理的要求較高。 機械脫水法主要用于初次沉淀池污泥和消化污泥。脫水污泥的含水率和污泥性質(zhì)及脫水方法有關。一般情況下，真空過濾的泥餅含水率為百分之六十至百分之八十，板框壓濾為百分之四十五至百分之八十，離心脫水為百分之八十至百分之八十五。

污水處理所產(chǎn)生的污泥具有較高的含水量，由于水分與污泥顆粒結合的特性，采用機械方法脫除具有一定的限制，污泥中的有機質(zhì)含量、灰分比例特別是絮凝劑的添加量對于最終含固率有著重要影響。一般來說，采用機械脫水可以獲得20%-30%的含固率，所形成的污泥也被稱為泥餅。泥餅的含水率仍然較高，具有流體性質(zhì)，其處置難度和成本仍然較高，因此有必要進一步減量。 此時，在自然風干之外，只有通過輸入熱量形成蒸發(fā)，才能夠實現(xiàn)大規(guī)模減量。采用熱量進行干燥的處理就是熱干化。

1、板框式污泥脫水機:

工作原理:在密閉的狀態(tài)下，經(jīng)過高壓泵打入的污泥經(jīng)過板框的擠壓，使污泥內(nèi)的水通過濾布排出，達到脫水目的。

優(yōu)勢:價格低廉，擅長無機污泥的脫水，泥餅含水率低。

劣勢:易堵塞，需要使用高壓泵，不適用于油性污泥的脫水，難以實現(xiàn)連續(xù)自動運行。

2、帶式污泥脫水機:

工作原理:由上下兩條張緊的濾帶夾帶著污泥層，從一連串有規(guī)律排列的輥壓筒中，呈S形經(jīng)過，依靠濾帶本身的張力，形成對污泥層的壓榨和剪切力，把污泥層中的毛細水擠壓出來，從而實現(xiàn)污泥脫水。

優(yōu)勢:價格較低，使用普遍，技術相對成熟。

劣勢:易堵塞，需要大量的水清洗，造成二次污染。

3、離心式污泥脫水機:由轉載和帶空心轉軸的螺旋輸送器組成，污泥由空心轉軸送入轉筒，在高速旋轉產(chǎn)生的離心力下，產(chǎn)即被甩入轉鼓腔內(nèi)。由于比重不一樣，形成固液分離。污泥在螺旋輸送器的推動下，被輸送到轉鼓的錐端由出口連續(xù)排出;液環(huán)層的液體則由堰口連續(xù)"溢流"排至轉鼓外靠重力排出。

優(yōu)勢:處理能力大。

劣勢:耗電大，噪音大，震動劇烈;維修比較困難，不適于比重接近的固液分離。

4、疊氏污泥脫水機:

由固定環(huán)，游動環(huán)相互層疊，螺旋軸貫穿其中形成的過濾主體。通過重力濃縮以及污泥在推進過程中受到背壓板形成的內(nèi)壓作用實現(xiàn)充分脫水，濾液從固定環(huán)和活動環(huán)所形成的濾縫排出，泥餅從脫水部的末端排出。

優(yōu)勢:能自我清洗，不堵塞，可以低濃度污泥直接脫水;轉速慢，省電，無噪音和振動;可以實現(xiàn)全自動控制，24小時無人運行。

劣勢:不擅長顆粒大、硬度大的污泥的脫水;處理量較小。

5、螺旋壓榨脫水機:

螺旋壓榨脫水機的螺桿安裝在由濾網(wǎng)組成的圓筒中，從脫水原料的入口至出口方向螺桿本體直徑逐漸變粗，隨著螺桿葉片之間的容積逐漸變小，脫水原料也逐漸被壓縮。通過壓縮使脫水原料中的固體和液體分離，濾液通過濾網(wǎng)的網(wǎng)孔被排出，流向脫水機下方的濾液收集槽后排至機器外部。

根據(jù)脫水原料的不同，也能夠通過加熱提高脫水效率。對脫水原料進行加熱時，脫水機螺桿的內(nèi)部為空洞結構，通過接入外部蒸汽對脫水機內(nèi)部的脫水原料進行間接加熱。

螺旋壓榨脫水機的特征

1. 能夠實現(xiàn)連續(xù)脫水處理，因此前后的配套設備也能夠進行連續(xù)處理，從而省去了復雜的操作控制。

2. 結構簡單，低轉速，被驅動旋轉的部件少，因此需更換的易損件少且維護費用低廉。

3. 低轉速，低噪音，無振動，可使用結構簡單的機器安裝臺架。

4. 低轉速，所需運行動力小，因此日常運行費用低廉。

5. 易實現(xiàn)密閉構造，能夠簡單地解決臭氣問題并回收脫水處理時產(chǎn)生的氣體。

6. 結構簡單，調(diào)節(jié)、檢修部位少，日常管理作業(yè)簡單。

7. 結構簡單，與其他種類的脫水機相比，綜合費用低廉。

污水經(jīng)過沉淀處理后會產(chǎn)生大量污泥，即使經(jīng)過濃縮及消化處理，含水率仍高達96 %，體積很大，難以消納處置，必須經(jīng)過脫水處理，提高泥餅的含固率，以減少污泥堆置的占地面積。

一般大中型污水處理廠均采用機械脫水。脫水機的種類很多，按脫水原理可分為真空過濾脫水、壓濾脫水及離心脫水三大類。本文就國內(nèi)污水處理廠經(jīng)常選用的壓濾機(包括帶式壓濾機及板框式壓濾機)和離心式脫水機的工作原理、設備選型時需重點考慮的問題以及維護運行成本等作一介紹。

1. 帶式壓濾脫水機

帶式壓濾脫水機是由上下兩條張緊的濾帶夾帶著污泥層，從一連串有規(guī)律排列的輥壓筒中呈S形經(jīng)過，依靠濾帶本身的張力形成對污泥層的壓榨和剪切力，把污泥層中的毛細水擠壓出來，獲得含固量較高的泥餅，從而實現(xiàn)污泥脫水。

一般帶式壓濾脫水機由濾帶、輥壓筒、濾帶張緊系統(tǒng)、濾帶調(diào)偏系統(tǒng)、濾帶沖洗系統(tǒng)和濾帶驅動系統(tǒng)構成。作機型選擇時，應從以下幾個方面加以考慮:

(l)濾帶。要求其具有較高的抗拉強度、耐曲折、耐酸堿、耐溫度變化等特點，同時還應考慮污泥的具體性質(zhì)，選擇適合的編織紋理，使濾帶具有良好的透氣性能及對污泥顆粒的攔截性能。

(2)輥壓筒的調(diào)偏系統(tǒng)。一般通過氣動裝置完成。

(3)濾帶的張緊系統(tǒng)。一般也由氣動系統(tǒng)來控制。濾帶張力一般控制在 0.3-0.7MPa，常用值為0.5MPa。

(4)帶速控制。不同性質(zhì)的污泥對帶速的要求各不相同，即對任何一種特定的污泥都存在一個最佳的帶速控制范圍，在該范圍內(nèi)，脫水系統(tǒng)既能保證一定的處理能力，又能得到高質(zhì)量的泥餅。帶式壓濾脫水機受污泥負荷波動的影響小，還具有出泥含水率較低且工作穩(wěn)定啟耗少、管理控制相對簡單、對運轉人員的素質(zhì)要求不高等特點。同時，由于帶式壓濾脫水機進入國內(nèi)較早，已有相當數(shù)量的廠家可以生產(chǎn)這種設備。在污水處理工程建設決策時，可以選用帶式壓濾機以降低工程投資。國內(nèi)新建的污水處理廠大多采用帶式壓濾脫水機，例如北京高碑店污水處理廠一期工程五臺脫水機全部是帶式壓濾脫水機，自帶、輥壓筒、濾投入運行以來情況良好，所以在二期設備選型時仍然選用了這種機型。

2. 離心式脫水機

離心脫水機主要由轉載和帶空心轉軸的螺旋輸送器組成，污泥由空心轉軸送入轉筒后，在高速旋轉產(chǎn)生的離心力作用下，立即被甩人轉轂腔內(nèi)。污泥顆粒比重較大，因而產(chǎn)生的離心力也較大，被甩貼在轉轂內(nèi)壁上，形成固體層;水密度小，離心力也小，只在固體層內(nèi)側產(chǎn)生液體層。固體層的污泥在螺旋輸送器的緩慢推動下，被輸送到轉載的錐端，經(jīng)轉載周圍的出口連續(xù)排出，液體則由堰四溢流排至轉載外，匯集后排出脫水機。

離心脫水機最關鍵的部件是轉轂，轉轂的直徑越大，脫水處理能力越大，但制造及運行成本都相當高，很不經(jīng)濟。轉載的長度越長，污泥的含固率就越高，但轉載過長會使性能價格比下降。使用過程中，轉載的轉速是一個重要的控制參數(shù)，控制轉轂的轉速，使其既能獲得較高的含固率又能降低能耗，是離心脫水機運行好壞的關鍵。多采用低速離心脫水機。在作離心式脫水機選型時，因轉輪或螺旋的外緣極易磨損，對其材質(zhì)要有特殊要求。新型離心脫水機螺旋外緣大多做成裝配塊，以便更換。

離心脫水機具有噪音大、能耗高、處理能力低等缺點。國內(nèi)只有為數(shù)不多的幾個廠家可以生產(chǎn)小型離心脫水機，如果選擇大型離心脫水機，就只能依靠進口，會增加工程投資，同時，離心脫水機受污泥負荷的波動影響較大，對運行人員的素質(zhì)要求較高，因此一般污水處理廠均不采用離心脫水工藝。但近幾年來，隨著科技進步，離心式脫水機的脫水技術在國外有了長足進展，例如瑞典Alfa

Layal公司生產(chǎn)的螺旋離心式脫水機，其泥餅含固率可達 30%以上，而且操作是在全封閉的環(huán)境中進行，脫水機周圍沒有任何污泥及污水存在，也沒有惡臭氣味，可以大大改善運行人員的工作環(huán)境，因而受到業(yè)界人士的青睞。

3. 板框式壓濾脫水機

板框式壓濾機是通過板框的擠壓，使污泥內(nèi)的水通過濾布排出，達到脫水目的。它主要由凹人式濾板、框架、自動- 氣動閉合系統(tǒng)測板懸掛系統(tǒng)、濾板震動系統(tǒng)、空氣壓縮裝置、濾布高壓沖洗裝置及機身一側光電保護裝置等構成。設備選型時，應考慮以下幾個方面:

(1)對泥餅含固率的要求。一般板框式壓濾機與其他類型脫水機相比，泥餅含固率最高，可達35%，如果從減少污泥堆置占地因素考慮，板框式壓濾機應該是首選方案。

(2)框架的材質(zhì)。

(3)濾板及濾布的材質(zhì)。要求耐腐蝕，濾布要具有一定的抗拉強度。

(4)濾板的移動方式。要求可以通過液壓一氣動裝置全自動或半自動完成，以減輕操作人員勞動強度。

(5)濾布振蕩裝置，以使濾餅易于脫落。與其他型式脫水機相比，板框式壓濾機最大的缺點是占地面積較大。以北京高碑店污水處理廠一期工程使用的帶式壓濾機和鞍山工業(yè)污水處理廠使用的板框式壓濾機為例作比較:高碑店污水廠處理污水量為50萬t/d，污泥產(chǎn)量1852.5m3/d，干物質(zhì)92.63t/d，采用五臺德國KLEIN-KS30型帶式壓濾機，每臺壓濾機的基礎占地面積僅為2750*3500mm,鞍山污水廠處理水量為22t/d，干物質(zhì)275t/d，采用六臺板框式壓濾機，每臺壓濾機地基礎占地面積達2400*12000mm，同時，由于板框式壓濾機為間斷式運行，效率低，操作間環(huán)境較差，有二次污染，國內(nèi)大型污水處量廠己很少采用。但近了大量開發(fā)研制工作，使其適應了現(xiàn)代化污水處理廠的要求，

如通過PLC系統(tǒng)控制就可以實現(xiàn)系統(tǒng)全自運方式，其壓濾、濾板的移動、濾布的振蕩、壓縮空氣的提供、濾布沖洗、進料等操作全部可通過PLC遠端控制來完成，大減輕了工人勞動強度。

脫水污泥含水率、脫液率、脫除液體的含固率;

感官指標:脫水污泥固化性狀(固形或塑形，濾餅強度)及粘結性(是否粘脫水器械)分散性(濾餅破斷后能否連接)

污泥性狀:顆粒粒徑及分布、污泥濃度、有機物含量、菌膠團組成情況、污泥中水的形態(tài)及分布、污泥中膠體物多少;

脫水時條件:溫度、pH值、粘度、比阻、ζ電位、;

預處理方法:重力沉降、酸堿處理、超聲波處理、微波處理、磁化處理、表面活性劑物化處理、生化處理;

脫水工藝:沉降(含重力、離心力)、過濾、擠壓、吸附(對液體份及極小微粒)、及兩種或兩種以上操作單元組合。

脫水設備:沉降離心機、廂式壓濾機、帶式壓濾機、螺旋或轉鼓或輥式擠壓脫水機、輥式或帶式吸附分離機。

中文名稱:聚丙烯酰胺

中文別名:絮凝劑3號;簡稱PAM;聚丙烯醯胺;聚丙烯酰胺;三號凝聚劑;陰離子聚丙烯酰胺;聚丙烯酰胺膠體Ⅱ型;聚丙烯酰胺膠體Ⅰ型;聚丙烯酰胺(膠體);聚丙烯酰胺膠體II型

英文名稱:Poly(acrylamide)

英文別名:Polyacrylamide absorbent Gel; Polyacrylamide solution; Acrylamide resin (low M.Wt.; Acrylamide resin (high M.Wt.); Acrylamide gel solution; Polyacrylamide,hydrolyzed; Polyacrylamide; PAM

簡 稱:PAM 聚丙烯酰胺為水溶性高分子聚合物，不溶于大多數(shù)有機溶劑，具有良好的絮凝性，可以降低液體之間的摩擦阻力，按離子特性分可分為非離子、陰離子、陽離子和兩性型四種類型。污泥脫水常常采用非離子聚丙烯酰胺或者陰離子聚丙烯酰胺。

污泥脫水一般選用:離子度較高的陽離子聚丙烯酰胺。陽離子PAM聚丙烯酰胺離子度的不同，對于污泥脫水的效果也會有很大的不同!

污泥脫水對于陽離子聚丙烯酰胺的選擇主要是篩選離子度通過燒杯小試來觀察其絮凝后的絮體而定，如:通過燒杯小試觀察其絮團大小、絮團強度、抱團緊密度等。

一、絮團過小時在污泥脫水過程中碎小的絮體會遭到壓濾機的擠壓而破碎，會隨著水而外排造成污泥脫水水質(zhì)發(fā)黑等情況。

二、絮團過大時會因絮體內(nèi)包裹較大的水影響脫水后的泥餅干度。

三、絮團強度和緊密度正常時可防止在剪切和擠壓過程中保持不宜破碎等狀態(tài)。

污泥脫水陽離子聚丙烯酰胺離子度的選擇盡量使用燒杯小試取得最佳型號，上機試用過程中應調(diào)節(jié)其加藥量、調(diào)節(jié)濾布張力、調(diào)節(jié)滾軸轉速等。

聚丙烯酰胺為白色粉狀物，密謀為1.32g/cm3(23度)，玻璃化溫度為188度，軟化溫度近于210度，一般方法干燥時含有少量的水，干時又會很快從環(huán)境中吸取水分，用冷凍干燥法分離的均聚物是白色松軟的非結晶固體，但是當從溶液中沉淀并干燥后則為玻璃狀部分透明的固體，完全干燥的聚丙烯酰胺PAM是脆性的白色固體，商品聚丙烯酰胺干燥通常是在適度的條件下干燥的，一般含水量為百分之五至百分之十五，澆鑄在玻璃板上制備的高分子膜，則是透明、堅硬、易碎的固體，固體聚丙烯酰胺的物理性質(zhì)見表:

固體聚丙烯酰胺的物理性質(zhì):

陽離子聚丙烯酰胺使用注意事項:

1、絮團的大小:絮團太小會影響排水的速度，絮團太大會使絮團約束較多水而降低泥餅干度。經(jīng)過選擇聚丙烯酰胺的分子量能夠調(diào)整絮團的大小。

2、污泥特性。第一點理解污泥的來源，特性以及成分，所占比重。依據(jù)性質(zhì)的不同，污泥可分為有機和無機污泥兩種。陽離子聚丙烯酰胺用于處置有機污泥，相對的陰離子聚丙烯酰胺絮凝劑用于無機污泥，堿性很強時用陽離子聚丙烯酰胺，而酸性很強時不宜用陰離子聚丙烯酰胺，固含量高時污泥通常聚丙烯酰胺的用量也大。

3、絮團強度:絮團在剪切作用下應堅持穩(wěn)定而不破碎。進步聚丙烯酰胺分子量或者選擇適宜的分子構造有助于進步絮團穩(wěn)定性。

4、聚丙烯酰胺的離子度:針對脫水的污泥，可用不同離子度的絮凝劑經(jīng)過先做小試停止挑選，選出最佳適宜的聚丙烯酰胺，這樣即能夠獲得最佳絮凝劑效果，又可使加藥量最少，節(jié)約本錢。

5、聚丙烯酰胺的溶解:溶解良好才干發(fā)充沛發(fā)揮絮凝作用。有時需求加快溶解速度，這時可思索進步聚丙烯酰胺溶液的濃度。

1、絮凝性:PAM能使懸浮物質(zhì)通過電中和，架橋吸附作用，起絮凝作用。

2、粘合性:能通過機械的、物理的、化學的作用，起粘合作用。

3、降阻性:PAM能有效地降低流體的摩擦阻力，水中加入微量PAM就能降阻50-80%。

4、增稠性:PAM在中性和酸條件下均有增稠作用，當PH值在10以上PAM易水解。呈半網(wǎng)狀結構時，增稠將更明顯。

【帶式污泥脫水機】由濾帶、輥壓筒、濾帶張緊系統(tǒng)、濾帶調(diào)偏系統(tǒng)、濾帶沖洗系統(tǒng)和濾帶驅動系統(tǒng)構成。帶式污泥脫水機分為4類:通用型帶式污泥脫水機、強力型帶式污泥脫水機、超強力型帶式污泥脫水機、用于工業(yè)生產(chǎn)的重型帶式污泥脫水機。