污泥脱水方法及机械介绍

浓缩后的污泥仍保持流动性，其含水率一般在96%左右，体积仍然较大，堆放、运输或再利用仍有诸多不便。因此必须采取进一步的脱水措施，使其中的固体部分得到富集，进一步减少污泥体积。经过脱水的污泥含水率一般在60%～85%。

脱水后的污泥需进一步干燥处理，以去除其中绝大部分的毛细水。经干燥处理后，污泥含水率可降至10%～30%左右。而焚烧可将干燥污泥中的表面附着水和内部结合水全部去除，使含水率降至零，甚至可破坏全部有毒、有害有机物，杀灭所有病原微生物，并最大限度地减少污泥体积。

污泥脱水的目的是去除污泥中的毛细水和表面附着水，进一步缩小其体积，减轻其质量。污泥脱水方法较多，一般分为自然干化脱水、机械脱水和烘干等几大类。

（1）污泥的自然干化脱水

为了方便操作，工程上有时会采用污泥干化床对污泥进行自然干化脱水。污泥干化床也称为污泥干化场或者晒泥场。含水较高的污泥在场地上平铺开来形成污泥薄层，由于自然地蒸发和渗透，最后变成干燥的污泥，这时污泥的体积减小、失去了流动性。经过自然脱水后污泥的含水率降至65%～75%。

污泥干化床示意图如图6-12所示，其四周筑有围堤（一般为土质），中间用隔墙或木板将其分成若干块，每块宽度一般不大于10m，围堤高0.5～1.0m，顶宽0.5～1.0m，围堤两边坡度取1∶1.5。围堤上设输泥槽，输泥槽上每隔一定距离设一放泥口。输泥槽坡度常取0.01～0.03。干化床通常设有滤水层和人工排水层。滤水层一般分上、下两层。上层通常是粒径为0.5～1.5mm的砂层，其厚度一般在10～20cm。为便于污泥流动，上面砂层需有一定坡度，一般在0.005～0.010。下层滤料一般采用砾石块、碎砖或矿渣铺成，厚度通常为10～20cm。在滤水层下面铺设直径为100～150mm的陶土管，为接纳下渗污泥水，管子连接处不密封。相间4～8m设一条排水管，排水管坡度为0.0025～0.0050，排水管最小埋深为1～1.2m。收集污泥水的排水干管也可采用陶土管，其装设坡度采用0.008为宜。排水层下可设不透水层。不透水层通常采用黏土做成，厚度宜取0.2～0.4m，且应有0.01～0.02的坡度。

图6-12　污泥干化床示意图

设计干化床主要是确定其面积，干化床面积可按下式计算：

式中，A为污泥干化床的有效面积，单位为m2；W为每年的总污泥量，单位为m3/a；δ为在一年内排放在干化床上的污泥层总厚度，单位为m。

δ值与污泥性质、气候条件等因素有关，一般在1.0～1.5m之间取值。

污泥干化床脱水是最简单经济的脱水方法，其建设投资和运行费用均较小，但需占用大片土地，干化过程受气候条件影响较大，卫生条件差，一般很少采用。

（2）污泥的机械脱水

机械脱水是目前世界各国普遍采用的污泥脱水方法。脱水机械主要有板框压滤机、带式压滤机和离心过滤机等。

①板框压滤机。

板框压滤机是加压过滤机械的一种，通常为间歇操作，基建设备投资较大，操作管理比较麻烦，且滤布容易损坏，过滤能力也较低。但其具有构造简单、推动力大、形成的滤饼含水率低、滤液比较清澈、调理药品消耗量少等许多优点，故在国内外得到广泛应用。图6-13所示为板框压滤机过滤原理图。

板框压滤机的主要部件是滤板、滤框和滤布。滤板和滤框相间排列，在滤板的两侧覆有滤布，并用压紧装置将滤板与滤框压紧，因而在滤板之间构成压滤室。在滤板和滤框的上端相同部位开设小孔，则压紧后各孔连成一条通道。污泥被加压后由该通道进入，经由每块滤框上的支路孔道进入压滤室。图6-13中箭头所示的是污泥的运动方向。在滤板的表面刻有供滤液下流的沟槽，下端则设有供滤液排出的孔道。滤液在压力作用下通过滤布，而污泥颗粒则被滤布截留，从而实现污泥与水的分离。

板框压滤机分为人工板框压滤机和自动板框压滤机两种。由于自动板框压滤机操作简单，劳动强度小，效率较高，故人工板框压滤机逐渐被自动板框压滤机所替代。

图6-13　板框压滤机过滤原理图(www.xing528.com)

②带式压滤机。

常用的带式压滤机是滚压带式压滤机，如图6-14所示。

该种压滤机由滚压轴及滤布带组成。压力施加在滤布带上，污泥在两条压滤带间受到挤压，因滤布的压力或张力而使污泥脱水，无须真空或加压设备，动力消耗也少，且可连续化生产。

在实际操作上，污泥先进入浓缩段，依靠重力过滤脱水而得到浓缩（10～20s），使污泥失去流动性，避免在压榨段被挤出滤布。然后进入压榨段压榨脱水，压榨时间通常为1～5min。

滚压方式通常有两种：一种是滚压轴上、下相对设置，压榨是瞬时的，但压力较大，见图6-14（a）；另一种是滚压轴上、下错开设置，依靠滚压轴施于滤布的张力压榨污泥，这种方式压力较小，故压榨时间较长，但在滚压过程中，污泥受到的剪切作用有利于其脱水，见图6-14（b）。

图6-14　滚压带式压滤机

压滤机的过滤能力计算公式为：

式中，L为对污泥的过滤能力（不计调理剂的影响），单位为kg干污泥/（m2·h）；G为滤饼干重，单位为kg；n为混凝剂与干污泥的质量比；S为有效过滤面积，单位为m2；t为总过滤时间，t=进泥时间+压滤时间+出泥时间，单位为h。

③离心过滤机。

离心过滤机利用离心分离原理，依靠转筒产生的离心力，使污泥中的固体与液体分离。这种方法具有设备占地少、效率高、操作简单、自动化程度高等优点，缺点是对污泥预处理要求较高，设备易磨损。

根据离心机的形状，用于污泥过滤脱水的离心机可分为转筒式和盘式等，其中转筒式离心机在污泥脱水中应用最广，其主要部件有转筒、螺旋输送器、空心转轴（进料管）、变速箱、驱动轮等，其结构如图6-15所示。

污泥通过空心转轴的分配孔连续进入转筒内，随着高速旋转的转筒作离心运动，实现固液分离。螺旋输送器与转筒同向旋转，但转速不同，二者的相对转动使污泥饼被推出排泥口，分离液则从另一端排出。

图6-15　转筒式离心机

离心机的分离能力可用分离因素（ψ）来表示，分离因素就是离心力与重力的比值，其计算公式如下：

式中，ψ为分离因素；F为离心力，单位为N；G为重力，单位为N；ω为角速度，单位为l/s；r为转筒的旋转半径，单位为m；g为重力加速度，单位为m/s2；n为转速，单位为r/min。

根据分离因素的大小，离心机可分为低速离心机（ψ为1000～1500）、中速离心机（ψ为1500～3000）、高速离心机（ψ为3000以上）三类。在采用离心机脱水时，因高速离心机转速快，对脱水泥饼的冲击和剪切作用力较大，故一般采用高速离心机来对污泥进行脱水处理。