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污泥脱水技术及设备选型
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污泥脱水技术及设备选型
【基本概述】
将流态的混合液经浓缩或消化污泥，减少、脱除水分，转化为半固态或固态泥饼的过程称作污泥脱水。经过脱水后，污泥含水率一般可降低到百分之七十至百分之八十五，视污泥和沉渣的性质和脱水设备的效能而定。污泥的进一步脱水则称污泥干化，干化污泥的含水率一般低于百分之二十。脱水的方法，主要有自然干化法、机械脱水法。
【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，脱水性能一般。
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较好。
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、肉联厂及酿造厂等；
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较好。
4. 化工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，如石油化工厂、有机化工厂等；
污泥分类：属细粒度混合污泥，含油性且粘性较大，其可压缩性能和脱水性能较差。
5.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；
污泥分类：属细粒度无机污泥，可压缩性能和脱水性能一般。
6.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；
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。
7.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； 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六十五左右。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、絮凝剂。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，以大于重力几千倍的离心力作用，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、复杂。板框压滤机为传统化工工业常用设备，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；板框压滤机滤布、滤板损坏较快，需经常更换。带式过滤机是利用滤带过滤污泥的，它们都有回转带，一边运泥，一边脱水，或只有运泥作用；运转中的滤带转入下部后，需大量的水反冲粘附在滤带上的污泥，使其不堵塞滤带孔隙；它们的复杂性和能耗都相近。离心法常用卧螺沉降离心脱水机，由内螺旋和外转筒组成，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，内螺旋和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。
机械脱水法主要用于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，板框压滤为百分之六十五至百分之八十，离心脱水为百分之七十至百分之八十五，带式过滤为百分之七十五至百分之八十五。
【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板框压滤脱水、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，视具体情况而定。
【设备选型】
1.离心式脱水机
卧螺离心脱水机主要由转鼓和带空心转轴的螺旋推料器组成，污泥由空心转轴送入转筒后，在高速旋转产生的大于重力几千倍的离心力作用下，立即被甩人转鼓腔内。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推料器的缓慢推动下，被输送到转鼓的锥端，经转鼓出泥口连续排出，液体则由出水口溢流排至转鼓外，汇集后排出脱水机。
卧螺离心脱水机的特点：占地面积小，操作简单，连续运行，自动化程度高，对工作环境污染少，操作人员的劳动强度较小；卧螺离心脱水机受污泥负荷的波动影响较小，由于离心力很大，故对污泥预处理（絮凝）要求不高，因此，可选用较小分子量的絮凝剂且用量小，运行费用较低。
离心式脱水机的脱水技术在近几年有了长足进展，特别是国外的一些先进技术，例如瑞典AlfaLayal公司，德国FlOwttwey公司，美国sharples公司，日本石川播磨公司等生产的螺旋离心式脱水机，其泥饼含固率可达百分之三十以上，连续运行，稳定可靠，浆液可不经浓缩，自动化程度高；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，具有极大的市场潜力。
2.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，连续运行，把污泥层中的水挤压出来，从而实现污泥脱水。
带式压滤脱水机受污泥负荷波动的影响较大，污泥负荷大时，污泥会从滤带两边溢出，污染场地；运转中的滤带转入下部后，需大量的水反冲粘附在滤带上的污泥，使其不堵塞滤带孔隙，因带式压滤脱水机为开放式工作，对工作环境的污染较大，消耗水量也较大；带式压滤脱水机操作较繁琐，运行过程滤带经常跑偏、滤带磨损也较大，需及时调正和更换新滤带，因此，管理控制相对复杂、对运转操作人员的素质要求较高；压滤脱水机对污泥预处理（絮凝）要求较高，需高分子量的絮凝剂且用量大，因此，价格贵、成本高。
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，达到脱水的目的。它主要由凹人式滤板、框架、自动-气动闭合系统侧板悬挂系统、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，可达百分之六十五，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）滤板及滤布的材质。要求耐腐蚀，具有一定的抗拉、抗压强度。
（3）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。
（4）操作工人劳动强度大，占地面积较大，场地污染大，滤布、滤板损耗大，生产效率低。
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