污泥脱水

污水處理所產生的污泥具有較高的含水量，由於水分與污泥顆粒結合的特性，採用機械方法脱除具有一定的限制，污泥中的有機質含量、灰分比例特別是絮凝劑的添加量對於最終含固率有着重要影響。一般來説，採用機械脱水可以獲得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，其處置難度和成本仍然較高，因此有必要進一步減量。此時，在自然風乾之外，只有通過輸入熱量形成蒸發，才能夠實現大規模減量。採用熱量進行乾燥的處理就是熱幹化。

常見污泥的分類：

1.生活污水廠二沉池排出的剩餘活性污泥；

污泥分類：屬親水性、微細粒度有機污泥，可壓縮性能差，脱水性能差。

2.自來水廠沉澱池或濃縮池排出的物化污泥；

污泥分類：屬中細粒度有機與無機混合污泥，可壓縮性能和脱水性能一般。

3.工業廢水處理產生的經濃縮池排出的物化和生化混合污泥，如造紙廠、印染廠、水洗布廠、石油化工廠、有機化工廠、肉聯廠及啤酒廠等等；

污泥分類：屬中細粒度混合污泥，含纖維體的脱水性能較好，其餘可壓縮性能和脱水性能一般。

4.工業廢水處理產生的經濃縮池排出的物理法和化學法產生的物化細粒度污泥，如電鍍廠、線路板廠等等；

污泥分類：屬細粒度無機污泥，可壓縮性能和脱水性能一般。

5.工業廢水處理產生的物化沉澱中粒度污泥，如鋼鐵廠脱硫除塵污泥、制鹼廠鹽泥、鋁廠赤泥、陶瓷廠污泥、彩管廠污泥、石灰中和沉澱污泥等等；

污泥分類：屬中粒度疏水性無機污泥，可壓縮性能和脱水性能較好。

6.工業廢水處理產生的物化沉澱粗粒度污泥：如洗煤廠尾泥、玻璃廠石英渣等等；

污泥分類：屬粗粒度疏水性無機污泥，可壓縮性能和脱水性能很好。

主要構築物是污泥幹化場，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，並設排水暗管。依靠下滲和蒸發降低流放到場上的污泥的含水量。下滲過程約經2～3天完成，可使含水率降低到百分之八十五左右。此後主要依靠蒸發，數週後可降到百分之七十五左右。污泥幹化場的脱水效果，受當地降雨量、蒸發量、氣温、濕度等的影響。一般適宜於在乾燥、少雨、沙質土壤地區採用。

水中造粒脱水機是發展的一種新設備。其主體是鋼板製成的卧式筒狀物，分為造粒部、脱水部和壓密部，繞水平軸緩慢轉動。加高分子混凝劑後的污泥，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，接着泥丸和水進入脱水部，水從環向泄水斜縫中排出。最後進入壓密部，泥丸在自重下進一步壓縮脱水，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。

在污水廠的污泥脱水過程中所產生的濾液，除幹化牀的濾液污染物含量較少外，其他都含有高濃度的污染物質。因此這些濾液必須處理，一般是與入流廢水一起處理。

通常污泥先進行預處理，改善脱水性能後再脱水。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。機械脱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）過濾，使水分（濾液）滲過濾層，脱水污泥（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。真空過濾機連續進泥，連續出泥,運行平穩，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，依據的脱水原理也有不同（重力過濾、壓力過濾、毛細管吸水、造粒），但它們都有迴轉帶，一邊運泥，一邊脱水，或只有運泥作用。它們的複雜性和能耗都相近。離心法常用卧式高速沉降離心脱水機，由內外轉筒組成，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，內外轉筒有一定的速差。離心脱水機連續生產和自動控制，衞生條件較好，佔地也小，但污泥預處理的要求較高。機械脱水法主要用於初次沉澱池污泥和消化污泥。脱水污泥的含水率和污泥性質及脱水方法有關。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，離心脱水為百分之八十至百分之八十五。

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，縮小後續處理構築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；第三階段為污泥脱水，使污泥進一步減容；第四階段為污泥處置，採用某種途徑將最終的污泥予以消納。以上各階段產生的清液或濾液中仍含有大量的污染物質，因而應送回到污水處理系統中加以處理。以上典型污泥處理工藝流程，可使污泥經處理後，實現“四化”：

(1)減量化：由於污泥含水量很高，體積很大，且呈流動性。經以上流程處理之後，污泥體積減至原來的十幾分之一，且由液態轉化成固態，便於運輸和消納。

(2)穩定化：污泥中有機物含量很高，極易腐敗併產生惡臭。經以上流程中消化階段的處理以後，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。經過以上流程中的消化階段，可以殺滅大部分的蛔蟲卵、病原菌和病毒，大大提高污泥的衞生指標。

(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(幹泥)之間，高於煤和焦炭。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。污泥濃縮常採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。污泥脱水常採用自然幹化和機械脱水。常用的機械脱水工藝有帶式壓濾脱水、離心脱水等。污泥處置的途徑很多，主要有農林使用、衞生填埋、焚燒和生產建築材料等。

以上為典型的污泥處理工藝流程，在各地得到了普遍採用。但由於各地的條件不同，具體情況也不同，尚有一些簡化流程。當污泥採用自然幹化方法脱水時，可採用以下工藝流程：

污泥—→污泥濃縮—→幹化場—→處置

也可進一步簡化為：污泥—→幹化場—→處置

當污泥處置採用衞生填埋工藝時。可採用以下流程：

污泥—→濃縮—→脱水—→衞生填埋

中國早期建成的處理廠中，尚有很多廠不採用脱水工藝，直接將濕污泥用做農肥，工藝流程如下：

污泥—→污泥濃縮—→污泥消化—→農用

污泥—→污泥濃縮—→農用

污泥—→農用

國外很多處理廠採用焚燒工藝，其中很多不設消化階段，流程如下：

污泥—→濃縮—→脱水—→焚燒

省去消化的原因，是不降低污泥的熱值，使焚燒階段儘量少耗或不耗另外的燃料。

工作原理：在密閉的狀態下，經過高壓泵打入的污泥經過板框的擠壓，使污泥內的水通過濾布排出，達到脱水目的。

優勢：價格低廉，擅長無機污泥的脱水，泥餅含水率低。

劣勢：易堵塞，需要使用高壓泵，不適用於油性污泥的脱水，難以實現連續自動運行。

工作原理：由上下兩條張緊的濾帶夾帶着污泥層，從一連串有規律排列的輥壓筒中，呈S形經過，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，從而實現污泥脱水。

優勢：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、離心式污泥脱水機：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，在高速旋轉產生的離心力下，立即被甩入轉鼓腔內。由於比重不一樣，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排出；液環層的液體則由堰口連續“溢流”排至轉鼓外靠重力排出。

優勢：處理能力大。

劣勢：耗電大，噪音大，震動劇烈；維修比較困難，不適於比重接近的固液分離。

由固定環，遊動環相互層疊，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壓作用實現充分脱水，濾液從固定環和活動環所形成的濾縫排出，泥餅從脱水部的末端排出。

優勢：能自我清洗，不堵塞，可以低濃度污泥直接脱水；轉速慢，省電，無噪音和振動；可以實現全自動控制，24小時無人運行。

劣勢：不擅長顆粒大、硬度大的污泥的脱水；處理量較小。

螺旋壓榨脱水機的螺桿安裝在由濾網組成的圓筒中，從脱水原料的入口至出口方向螺桿本體直徑逐漸變粗，隨着螺桿葉片之間的容積逐漸變小，脱水原料也逐漸被壓縮。通過壓縮使脱水原料中的固體和液體分離，濾液通過濾網的網孔被排出，流向脱水機下方的濾液收集槽後排至機器外部。

根據脱水原料的不同，也能夠通過加熱提高脱水效率。對脱水原料進行加熱時，脱水機螺桿的內部為空洞結構，通過接入外部蒸汽對脱水機內部的脱水原料進行間接加熱。

1.能夠實現連續脱水處理，因此前後的配套設備也能夠進行連續處理，從而省去了複雜的操作控制。

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台架。

4.低轉速，所需運行動力小，因此日常運行費用低廉。

5.易實現密閉構造，能夠簡單地解決臭氣問題並回收脱水處理時產生的氣體。

6.結構簡單，調節、檢修部位少，日常管理作業簡單。

7.結構簡單，與其他種類的脱水機相比，綜合費用低廉。

脱水污泥含水率、脱水率、脱水後的含固率；

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

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

脱水時條件：温度、pH值、粘度、比阻、ζ電位、；

預處理方法：重力沉降、酸鹼處理、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；

脱水工藝：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。

脱水設備：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脱水機、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：PolyacrylamideabsorbentGel;Polyacrylamidesolution;Acrylamideresin(lowM.Wt.;Acrylamideresin(highM.Wt.);Acrylamidegelsolution;Polyacrylamide,hydrolyzed;Polyacrylamide;PAM

簡稱：PAM　聚丙烯酰胺為水溶性高分子聚合物，不溶於大多數有機溶劑，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。污泥脱水常常採用非離子聚丙烯酰胺或者陰離子聚丙烯酰胺。

污泥脱水一般選用：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，對於污泥脱水的效果也會有很大的不同！

污泥脱水對於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後的絮體而定，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、絮團過小時在污泥脱水過程中碎小的絮體會遭到壓濾機的擠壓而破碎，會隨着水而外排造成污泥脱水水質發黑等情況。

二、絮團過大時會因絮體內包裹較大的水影響脱水後的泥餅乾度。

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。

污泥脱水陽離子聚丙烯酰胺離子度的選擇儘量使用燒杯小試取得最佳型號，上機試用過程中應調節其加藥量、調節濾布張力、調節滾軸轉速等。

聚丙烯酰胺為白色粉狀物，密謀為1.32g/cm3（23度），玻璃化温度為188度，軟化温度近於210度，一般方法乾燥時含有少量的水，干時又會很快從環境中吸取水分，用冷凍乾燥法分離的均聚物是白色鬆軟的非結晶固體，但是當從溶液中沉澱並乾燥後則為玻璃狀部分透明的固體，完全乾燥的聚丙烯酰胺PAM是脆性的白色固體，商品聚丙烯酰胺乾燥通常是在適度的條件下乾燥的，一般含水量為百分之五至百分之十五，澆鑄在玻璃板上製備的高分子膜，則是透明、堅硬、易碎的固體，固體聚丙烯酰胺的物理性質見表：

固體聚丙烯酰胺的物理性質：

備註：

鏈結構，鏈的鏈接具有一般的頭——尾結構，少量有些頭——頭加成，鏈的立體結構以無規立構為主

溶解性，溶於水，幾乎不溶於有機溶劑，如苯、甲苯、乙醇、丙酮、酯類等，僅在乙二醇、甘油、甲方酰胺、乳酸、丙烯酸中溶解1%左右

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乾度。經過選擇聚丙烯酰胺的分子量能夠調整絮團的大小。

2、污泥特性。第一點理解污泥的來源，特性以及成分，所佔比重。依據性質的不同，污泥可分為有機和無機污泥兩種。陽離子聚丙烯酰胺用於處置有機污泥，相對的陰離子聚丙烯酰胺絮凝劑用於無機污泥，鹼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，固含量高的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定而不破碎。提高聚丙烯酰胺分子量或者選擇適宜的分子構造有助於提高絮團穩定性。

4、聚丙烯酰胺的離子度：針對脱水的污泥，可用不同離子度的絮凝劑經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，節約成本。

5、聚丙烯酰胺的溶解：溶解良好才能充分發揮絮凝作用。有時需要加快溶解速度，這時可考慮提高聚丙烯酰胺溶液的濃度。

1、絮凝性：PAM能使懸浮物質通過電中和，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。呈半網狀結構時，增稠將更明顯。