introductory

污泥脫水是污泥處理處置過(guò)程的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。目前國(guó)內(nèi)外采用的污泥脫水方法主要有自然干化法、熱干化法、機(jī)械脫水法等。其中，機(jī)械脫水法應(yīng)用最為廣泛，一般大中型污水處理廠均采用該技術(shù)。1污泥來(lái)源及機(jī)械脫水技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀污泥來(lái)源非常廣泛，理論上所有污水處理都可能產(chǎn)生污泥，具有代表性的污泥包括城鎮(zhèn)污水污泥、含油 污 泥(包 括 石 油 行 業(yè)、鋼 鐵 行 業(yè)、機(jī) 械 加 工 行 業(yè)等)、電鍍行業(yè)污泥、造紙行業(yè)污泥、紡織印染行業(yè)污泥、河道疏浚污泥等。污泥機(jī)械脫水技術(shù)按原理可分為真空過(guò)濾脫水、壓濾脫水和離心脫水3類，目前常用的污泥機(jī)械脫水設(shè)備的性能及使用情況等詳見(jiàn)表1。

1. 1全國(guó)投運(yùn)的城鎮(zhèn)污水處理設(shè)施共3830座，總設(shè)計(jì)處理能力1. 62億m3/d，平均日處理水量1. 44億m3/d，每年產(chǎn)生含水率80%污泥 約4 200萬(wàn)t。從2009年的不完全統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)(表2)可以看出:2009年在建城鎮(zhèn)污水處理廠污泥脫水方式主要方式仍然后是帶式壓濾(48. 62%)和 離 心 脫 水(22. 98%)，但新建水廠采用帶式壓濾的占比呈下降勢(shì)態(tài)，更多的污水處理廠選擇了自然干化和其他污泥脫水方式。主 要 原 因 包 括:1)在建中小型污水處理廠數(shù)量增 加;2)出現(xiàn)了一些新型的脫水技術(shù)。總 體上，城鎮(zhèn)污水處理廠污泥脫水以帶式壓濾(55. 85%)和離心脫水(22. 59%)為主，主要原因是這兩項(xiàng)技術(shù)比較成熟，設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定可靠。

1. 2含油污泥我國(guó)每年產(chǎn)生的各種含油污泥總量約1 000萬(wàn)t，其中石油石化行業(yè)的含油污泥產(chǎn)量最大。該類型污泥產(chǎn)量大，重質(zhì)油含量高，處理難度大，且產(chǎn)量呈逐年上升趨勢(shì)。含油污泥的比阻比一般污泥大40倍，可壓縮性系數(shù)大20倍，屬難過(guò)濾性污泥;又由于其顆粒細(xì)小、呈絮凝體狀、含水率高、體積龐大，不易實(shí)現(xiàn)油－水－泥三相分離。我國(guó)大部分油田含油污泥的含水率一般為70% ～ 90%，油、鹽含量較高，且 含 有重金屬和苯系物等有毒有害物質(zhì)。含油污泥主要處理技術(shù)有:調(diào) 質(zhì)－機(jī) 械 脫 水 分離、固化處理、焚燒、填埋與干化、生物處理等。含油污泥機(jī)械脫水主要技術(shù)有真空過(guò)濾、加壓過(guò)濾、滾壓過(guò)濾和離心過(guò)濾。目前國(guó)內(nèi)多使用板框壓濾機(jī)和帶式過(guò)濾機(jī)，而國(guó)外廣泛使用帶式壓濾機(jī)和臥式螺旋卸料沉降離心機(jī)，而集污泥濃縮、油水分離功能于一體的三相臥式螺旋卸料沉降離心機(jī)對(duì)處理含油污泥有較大優(yōu) 勢(shì)。近年 來(lái)，疊螺式污泥脫水機(jī)在處理含油污泥方面已經(jīng)有不少成功案例。

1. 3電鍍污泥電鍍污泥是電鍍行業(yè)廢水處理的“終 態(tài) 物”，主要含有鉻、鐵、鎳、銅、鋅等重金屬化合物及可溶性鹽類。電鍍企業(yè)在初步處理電鍍廢水時(shí)，需要將廢水中的各種重金屬鹽類轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的氫氧化物并沉淀固化，因而需要加入還原劑、中和劑及絮凝劑等多種化學(xué)藥品，導(dǎo)致電鍍污泥中化學(xué)組分增多，重金屬化合物在組分中分散且含量偏低，以致進(jìn)一步的無(wú)害化處理、分離和綜合利用較為困難。據(jù)調(diào)查，一般新產(chǎn)生的電鍍污泥含水率為75% ～80%，鉻、鐵、鎳、銅及鋅的化合物含量一般為0. 5% ～ 3%(以氧化物計(jì))，石膏(硫酸鈣)含量為8% ～10%，其他水溶性鹽類及雜質(zhì)含量為5%左右。我國(guó)約有電鍍工廠1萬(wàn)多家，年均電鍍廢水排放量超過(guò)40億t，按照每立方米污水產(chǎn)生絕干污泥0. 2 ～0. 3 kg估算，我國(guó)每年產(chǎn)生80 ～120萬(wàn)t電鍍干污泥。針對(duì)此類污泥，目前國(guó)內(nèi)主要采用板框壓濾機(jī)和帶式壓濾機(jī)。

1. 4造紙污泥造紙污泥是制漿造紙廢水處理的副產(chǎn)物，造紙污泥有機(jī)質(zhì)含 量 較 高，但理化性質(zhì)與其他污泥有所不同。制漿造紙污泥有機(jī)物含量為50% ～ 65%，主 要含有纖維素、半纖維素和木質(zhì)素等高分子有機(jī)物以及凝聚劑等。每生產(chǎn)1 t紙，即產(chǎn)生含水率為80%的 污 泥 約1 200 kg，2012年我國(guó)機(jī)制紙漿、機(jī)制紙和紙板共計(jì)1. 81億t，估算每年造紙污泥產(chǎn)生量約為2. 2億t(含水率80%)，污泥產(chǎn)生量是同等規(guī)模市政污水處理廠的5 ～10倍，且 成 分 復(fù) 雜，含 水 量 高，處 理 難 度大，處置費(fèi)用約占造紙廢水處理總費(fèi)用的50%以上。造紙污泥以板框壓濾和帶式壓濾為主，也有企業(yè)開(kāi)發(fā)了連續(xù)式污泥深度脫水設(shè)備。這種設(shè)備利用不銹鋼帶，可提供高達(dá)150 kg/cm的張力，將污泥從含水率80%干化到50%左右。

2新型污泥機(jī)械脫水技術(shù)近幾年來(lái)，隨著污泥脫水工程需求的增加以及科技創(chuàng)新發(fā)展的帶動(dòng)，污泥機(jī)械脫水技術(shù)在國(guó)內(nèi)外都有了長(zhǎng)足進(jìn)步，新技術(shù)層出不窮。下文介紹幾種新型污泥脫水技術(shù)。

2. 1螺旋壓榨脫水機(jī)螺旋壓榨脫水機(jī)是近年來(lái)新發(fā)展起來(lái)的新型過(guò)濾分離機(jī)械，其脫水性能高、結(jié)構(gòu)緊湊密閉，具有噪音低、電耗低、沖洗水量少、工作環(huán)境好、自動(dòng)化程度高等優(yōu)點(diǎn)，但單機(jī)容量小，維修維護(hù)要求比較高。螺旋壓榨脫水機(jī)的工作原理是將圓錐狀螺旋軸與圓筒狀金屬外筒形成的間隙作為濾室，其內(nèi)部的圓錐狀螺旋軸以0. 02 ～2 r/min的低速旋轉(zhuǎn)，污泥從入口到出口，過(guò)濾壓榨區(qū)的容積逐漸減小，內(nèi)部壓力不斷上升，實(shí)現(xiàn)壓榨脫水。螺旋壓榨脫水進(jìn)泥含水率要求一 般 為95% ～ 99. 5%，出泥含水率一般可降至75% ～80%。

2. 2隔膜式板框壓濾機(jī)隔膜式板框壓濾機(jī)是一種間歇性加壓過(guò)濾設(shè)備，脫水原理主要是通過(guò)高壓進(jìn)料及高壓壓榨。進(jìn)泥后利用隔膜壓榨泵往壓濾機(jī)隔膜板中注入高壓水，利用隔膜張力對(duì)污泥進(jìn)行強(qiáng)力擠壓脫水，形成含水率較低的干物質(zhì)。隔膜式板框壓濾機(jī)處理的污泥水分含量一般能達(dá)到50%以下，其干度與高壓進(jìn)料壓力及壓榨壓力相關(guān)，但綜合考慮運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性及設(shè)備的安全性，設(shè)計(jì)時(shí)選高壓進(jìn)料壓力及壓榨壓力為1. 6 MPa，則污泥干度可達(dá)到50% ～60%。若壓榨壓力不能達(dá)到一定值，則不能使隔膜鼓張或張開(kāi)不充分，從而影響污泥脫水效果，故壓榨壓力一般不應(yīng)低于1 MPa。CJ/T 249—2007《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置混合填埋泥質(zhì)》中對(duì)混合填埋污泥含水率的基本要求為污泥含水率≤60%。目前常用的帶式壓濾機(jī)、離心脫水機(jī)等一般只能保證出泥含水率在70% ～80%。故隔膜式板框壓濾機(jī)能將脫水污泥含水率保持在60%以下，屬深度脫水范疇。

2. 3臥式螺旋離心脫水機(jī)臥式螺旋離心脫水機(jī)(簡(jiǎn)稱臥螺離心機(jī))是利用離心沉降原理分離懸浮液。固 相 顆 粒 當(dāng) 量 直 徑≥3μm，質(zhì)量濃度 比≤10%或 體 積 濃 度 比≤70%以及液固密度差≥0. 05 g/cm3的各種懸浮液均適合采用臥螺離心機(jī)進(jìn)行液固分離或顆粒分級(jí)，泥餅含固率可達(dá)30%以上，而且操作是在全封閉的環(huán)境中進(jìn)行，脫水機(jī)周圍沒(méi)有污水及惡臭氣味，可大大改善操作環(huán)境，但該裝置維修費(fèi)用較高。

2. 4電滲透污泥深度脫水技術(shù)電滲透污泥脫水技術(shù)利用電滲透和電泳原理實(shí)現(xiàn)污泥的深度脫水，適用于有機(jī)污泥的二次脫水。含水率為75% ～ 80%的一次脫水污泥泥餅，利 用 電 滲透脫水技術(shù)進(jìn)行深度脫水后，污餅?zāi)嗪士山档椭?0% ～60%，減容效果顯著。電滲透脫水技術(shù)的效果受污泥有機(jī)質(zhì)含量的影響，有機(jī)質(zhì)含量越低，則脫水效果越好。在工程中可與現(xiàn)有的常規(guī)一次脫水設(shè)備直接銜接，使用過(guò)程中無(wú)需添加任何藥劑，選擇后續(xù)污泥處置方法時(shí)不受限制，耗電量為70 ～150 kW·h/t。該技術(shù)在國(guó)內(nèi)外市政污水、工業(yè)廢水中均有成功使用的案例。

2. 5新型LCSS離心脫水技術(shù)機(jī)日本某公司生產(chǎn)的固液分離裝置(length-typecentrifugal separation system，LCSS)是一種利用比重差的原理，通過(guò)高速離心的方式完成分級(jí)、分離、脫水過(guò)程的新型離心設(shè)備。其主要特點(diǎn)是能夠高效回收超微細(xì)顆粒，與普通離心機(jī)相比，脫水后的污泥含水率降低5% ～ 20%，減 容 效 果 明 顯，通常情況下無(wú)需加藥劑并能夠利用再生電力運(yùn)轉(zhuǎn)。由 于LCSS裝 置回轉(zhuǎn)筒與螺旋軸的轉(zhuǎn)速差可以在0. 2 r/min以 上 任意調(diào)整，可以實(shí)現(xiàn)納米級(jí)別超微粒子的回收，并獲得澄清的分離液和含水率較低的污泥。但由于LCSS設(shè)備價(jià)格昂貴，在市政污泥處理領(lǐng)域使用，一次性投資大，資金回收期長(zhǎng)。短期內(nèi)國(guó)內(nèi)的污水處理企業(yè)負(fù)擔(dān)有一定困難。但由于該設(shè)備的出色的脫水率和超細(xì)微顆粒的回收效果，在貴金屬回收、資源再生利用、核污染廢水處理等方面具有普通離心機(jī)無(wú)法替代的優(yōu)勢(shì)。

3技術(shù)發(fā)展前景與污泥的自然干化脫水和熱干化脫水等技術(shù)相比，物理機(jī)械脫水技術(shù)因其占地面積小、處理效率高、處理成本低等諸多優(yōu)點(diǎn)，仍是未來(lái)一段時(shí)間污泥脫水工程采用的主要技術(shù)。結(jié)合我國(guó)未來(lái)幾年污染治理及污泥資源化利用需求的增加以及自控、機(jī)械加工整體水平的提高，未來(lái)污泥機(jī)械脫水技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)主要有如下幾個(gè)方面。

3. 1機(jī)械脫水技術(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)我國(guó)的污泥脫水機(jī)國(guó)產(chǎn)化程度高，生產(chǎn)企業(yè)眾多，但污泥的脫水處理技術(shù)還存在不足，需要進(jìn)一步優(yōu)化。真空過(guò)濾、離心脫水及壓濾脫水等技術(shù)都需要通過(guò)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)來(lái)提高設(shè)備的整體效能。通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)降低操作難度，降低運(yùn)行電耗、提高脫水效率。

3. 2機(jī)械脫水技術(shù)的行業(yè)細(xì)分對(duì)污泥來(lái)源行業(yè)進(jìn)行進(jìn)一步細(xì)分，根據(jù)處理對(duì)象的具體性質(zhì)，開(kāi)發(fā)出針對(duì)性更強(qiáng)的適用機(jī)械脫水設(shè)備，可以提高脫水效率和資源的回收水平。3. 3加快深度脫水技術(shù)的研發(fā)《國(guó)務(wù)院關(guān)于發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)的若干意見(jiàn)》中將污泥減量化、資源化利用作為發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)的重點(diǎn)環(huán)節(jié)之一。《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處理處置及污染防治技術(shù)政策(試 行)》也提 出，污 泥 處 理 處 置 的 目 標(biāo)是實(shí)現(xiàn)污泥的減量化、穩(wěn)定化和無(wú)害化;鼓勵(lì)回收和利用污泥中的能源和資源。高含水率給污泥后續(xù)處理、運(yùn)輸及處置均帶來(lái)了很大難度，因此在有條件的地區(qū)，應(yīng)推行污泥的深度脫水。所謂深度脫水是指脫水后污泥含水率達(dá)到55% ～65%，特殊條件下還可以更低。通 常 污 泥 脫水后含水率從97%左右降到70% ～80%，體積縮減為原體積的1 /6 ～1 /5，但仍達(dá)不到混合填埋的干度要求，也不能滿足專用填埋的污泥含水率須小于60%的要 求。深度脫水設(shè)備的市場(chǎng)空間是可觀的。

3. 4機(jī)械脫水設(shè)備與污泥調(diào)理技術(shù)的融合當(dāng)機(jī)械脫水設(shè)備因受材質(zhì)限制，機(jī)械脫水設(shè)備因壓力提高而大幅度增加運(yùn)行成本時(shí)，污泥調(diào)理技術(shù)能彌補(bǔ)機(jī)械脫水設(shè)備的不足，機(jī)械脫水設(shè)備與污泥調(diào)理技術(shù)的融合顯得尤為重要。將機(jī)械脫水設(shè)備與污泥調(diào)理技術(shù)(物理調(diào)理法、化學(xué)調(diào)理法、微生物調(diào)理法、復(fù)合調(diào)理法)相配合，可以達(dá)到更好的脫水效果。如生物污泥電磁破壁技術(shù)、污泥的加藥調(diào)理技術(shù)等與板框壓濾機(jī)、帶式壓濾機(jī)、臥式離心脫水機(jī)的結(jié)合，均可有效提高污泥脫水率。

3. 5機(jī)械脫水設(shè)備與自控、材料等技術(shù)的耦合任何一項(xiàng)機(jī)械脫水設(shè)備都是各項(xiàng)技術(shù)的綜合體，包含了自動(dòng)控制、系統(tǒng)工程學(xué)、材料制造(如隔膜等)等，各種技術(shù)的進(jìn)步均可以提高物理機(jī)械設(shè)備的實(shí)際效能，如板框壓濾機(jī)與自動(dòng)控制技術(shù)的耦合、機(jī)械脫水設(shè)備與材料制造(如隔膜等)等結(jié)合。

4結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，高性能污泥脫水設(shè)備的開(kāi)發(fā)研究、推廣應(yīng)用應(yīng)是物理機(jī)械脫水技術(shù)的主要發(fā)展方向。主要內(nèi)容包括研發(fā)和推廣脫水后污泥含水率低于60%的深度脫水設(shè)備，提高污泥的減容率和固形物的回收率;開(kāi)發(fā)低藥劑用量的設(shè)備及低能耗設(shè)備，并通過(guò)科學(xué)計(jì)算產(chǎn)泥 量，優(yōu)化設(shè)備選型等提高設(shè)備的運(yùn)行效率，降低運(yùn)行成本;提高設(shè)備的自動(dòng)化程度和連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行率等。

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