污泥去水技术探究
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本文作者：曹霞1,2作者单位：1同济大学环境科学与工程学院2浙江德安科技股份有限公司
污泥干化法
干化是一种利用热能将污泥中水分快速蒸发的处理工艺。污泥干化，传统意义上多为自然蒸发法，即将浓缩后的污泥在污泥干化场上铺成薄层，污泥所含水分一部分自然蒸发；一部分则渗入土壤或滤水层，渗滤液通过铺设的集水管网收集排走。这种方法可使污泥的含水率降到65%～80%，污泥失去了流动性，可以用作肥料[4]。污泥干化方法简单，但污泥经自然蒸发一般需要10天以上，因此占地面积较大。且维护管理工作量很大，受气候影响大，而且产生大范围的恶臭，卫生条件差，易形成二次污染，对某些不易脱水的污泥效果不好。目前，国外常见的还有流化床干化工艺，其优点是不易产生沼气，安全稳定，但是投资相对较大，运行费用高，对管理和操作技术有较高的要求[2]。
机械脱水法
目前世界各国普遍采用的脱水方法是机械脱水，污泥在采用机械脱水前，一般先采用加药调理法进行污泥浓缩，通过化学试剂的调理从而改善污泥的脱水特性，以提高脱水率。机械脱水种类非常多，按脱水原理可分为真空过滤脱水、压滤脱水、离心脱水和螺杆挤压脱水。
1真空过滤法
机械形式较多，可分为转鼓式、盘式、带式等多种。水处理行业中多实用转鼓式，一般是用横断面为圆形的滚筒，外张滤布，部分浸入污泥槽中。滚筒内抽为真空，部分水分透过滤布排出，污泥被截留在滤布上，随着滚筒的转动脱落下来，收集处理。但此法脱水率较差，一般脱水后的污泥含水率约为80%。[4]且真空过滤脱水因其泥饼含水率较高、噪声大、占地面积大等缺点已经逐渐被淘汰使用。
2加压过滤法
加压过滤法可分为带式压滤、鼓式压滤和板框压滤等。
1)带式机械压滤脱水
目前在水处理行业的污水脱水中，大多使用带式压滤机。带式机械压滤机（见图2）主要由框架、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。其工作原理是：污泥进入浓缩段时被均匀摊铺在滤带上，好似一层薄薄的泥层。通过上下2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，泥层污泥处理占我国固废处理中的重要地位12%28%9%垃圾处理污泥处理危险废弃物处理工业固废利用51%中污泥的表面水大量分离并通过滤布空隙迅速排走，依靠滤带自身的张力形成对泥层的压榨和剪切力，还可把污泥层中的毛细水挤压出来，而污泥固体颗粒则被截留在滤布上[5]。一般，带式机械压滤机的压力控制在3～5kgf/cm2，脱水后污泥含水率为70%～85%。带式机械浓缩机通常具备很强的可调节性，其进泥量、滤布走速，泥耙夹角和高度均可进行有效地调节以达到预期的浓缩效果。带式压滤机可连续生产，管理也比较容易。但它要求进入压滤机的污泥絮凝体大、密实、强度高，而且出泥的含固率较低，污泥的截留率也较低。此外，带式压滤机工作时为开敞式，工作环境较差。且滤布容易堵塞，需经常进行人工冲洗，管理人员劳动强度大。
2)板框式压滤脱水
板框式压滤机（见图3）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。它主要由凹入式滤板、框架、自动-气动闭合系统、滤板振动系统、空气压缩装置、滤布高压冲洗装置及机身等构成。板框式压滤机的脱水效果较好，一般泥饼含固率可达35%，如果从减少污泥占地因素考虑，板框式压滤机还是不错的选择。其缺点是设备占地面积大，且为间断式运行、效率低、操作环境较差，会产生二次污染[5]。
3)离心分离法
离心脱水机分为立式和卧式两种，目前国内水处理行业主要采用卧式离心机（见图4），主要由转鼓、螺旋、差速系统、液位挡板、驱动系统及控制系统等组成。离心式污泥脱水机利用固液两相的密度差，在离心力的作用下，加快固相颗粒的沉降速度来实现固液分离的。一般设置离心机转速为2000～4000r/min，污泥中的固体物在离心作用下向离心机转筒周壁上密集，并经固定在中轴上的螺旋叶片推出筒外收集，上清液则从转鼓大端排出，从而实现固液分离。离心分离法的优点是脱水时可连续运行，运行方式灵活，工作稳定可靠，容易操作，管理方便。且离心脱水机受进泥浓度变化影响小，而且出泥的含固率高，出泥量大。离心脱水机占地面积小，脱水车间可设为单层厂房，设备可全封闭运行，环境卫生条件好。运行过程可自动进料、卸料，为提高自动化程度提供了条件。离心脱水机对污泥含水率要求低，一般的污泥不需浓缩，均质之后脱水即可；另外离心机进泥加药量极少,甚至可以不加药,操作简单，安全卫生。相对真空过滤法和加压过滤法而言，运行费用省。缺点是电耗稍高、噪音较大、处理能力低，若分离液中悬浮物较多，还会给后续处理带来一定的困难。
4)螺杆挤压过滤法
此类脱水机（见图5）分机座、进水部、浓缩部、脱水部、出泥部和出水部，其主体是由相互层叠的固定环和游动环以及贯穿其中的螺旋轴组成的，有机地结合了过滤浓缩技术和螺杆挤压技术，利用相互层叠的固定环和游动环以及贯穿其中的螺旋轴的相互之间的机械运动，将经化学混凝的污泥进行螺旋推进脱水和挤压脱水，从而在相对封闭的空间内完成污泥浓缩和压榨脱水工作。传统脱水装置采用了滤网或滤孔部件，实际应用过程中絮状的污泥在挤压过程中容易滞留而形成堵塞，降低固液分离效率，缩短使用周期，给装置的维护也带来了许多麻烦。同时，也对进水造成阻力，直接导致处理能力降低，不能满足使用要求。而螺杆脱水机在浓缩部，通过螺旋轴的旋转，利用固定环和游动环之间相对游动，使滤液快速排出，从而清扫过滤部的空隙，不易堵塞。而污泥在浓缩部经过重力浓缩后，通过螺旋轴的运动逐步向前推进并被挤压，在排出口的背压板产生的内压作用下充分脱水，排出泥饼。产品特殊的机构设计，可直接处理污泥浓度低达1000mg/L的活性污泥，因而可直接对曝气池污泥或是沉淀池底部污泥进行脱水操作，不仅可节约污泥浓缩池和污泥贮存池的占地，还可减轻由于污泥储存时发生的磷释放和厌氧臭味，为改进污水处理工艺提供了新思路。该类设备采用低速机械挤压方式，出泥泥饼含水率可降至70％～80％。整个装置中无滤布，无污泥喷孔等易堵塞元件，不易发生无法分离、堵塞等问题，可轻松实现含油污泥脱水，操作简单方便。脱水过程中，无臭气；设计轻巧，占地面积小，具有能耗低，噪音低等特点，能实行全自动操作，连续24h无人值守运行。
其他技术
国外近些年新推出的污泥处理辅助技术———超声波处理浓缩污泥法，采用超声波段为20～100kHz的声波对经消化单元后的污泥进行处理。该方法可有效提高沼气生成量，增强对有机物的降解能力，破坏分解污泥中的丝状菌，使整个生化处理系统的剩余污泥减量化，降低运行成本。[4]但是，此项技术对声波的波强、作用时间和频率等都有较高要求，对污泥的处理效果还受污泥成分的影响较大，且国内尚无此类详细研究。另外，新型污泥处理技术还有电渗析脱水装置（见图6），类似于改进型的带式压滤机，将电渗析技术与带式压滤机技术相结合，此处不再做介绍。
结语
随着工业和城市的迅速发展，污水处理要求的提高，如何有效处理污水处理产物———污泥将成为一个重要的课题，而其中最关键的一步就是如何提高污泥的脱水效率。而污泥脱水技术作为一类较为成熟的技术各有优缺点，因此无论采取哪种技术须根据应用对象的实际情况，有针对性地加以选择。此外，污泥处理的目标是在减量化、无害化的基础上最终实现资源化，污泥脱水技术的选择要充分考虑到如何实现污泥被合理有效利用，因此可以考虑一些诸如混凝、絮凝等辅助工艺的结合以提高污泥处理效率。
