污泥脫水、干化工藝的技術(shù)探討
行業(yè)動態(tài)
污泥的產(chǎn)生在人類活動過程中是不可避免的。污水處理產(chǎn)生的大量的污泥的任意堆放和投棄對環(huán)境造成了新的污染，如何妥善處置這些污泥已成為全球共同關(guān)注的課題。
1 污泥概述
污泥是由水和污水處理過程所產(chǎn)生的固體沉淀物質(zhì)。
1.1 污泥的分類
根據(jù)其來源，污泥可以劃分為：
（1）市政污泥，主要指來自污水廠的污泥，這是數(shù)量較大的一類污泥。此外，自來水廠的污泥也來自市政設(shè)施，可以歸入這一類。
（2）管網(wǎng)污泥，來自排水收集系統(tǒng)的污泥。
（3）河湖污泥，來自江河、湖泊的淤泥。
（4）工業(yè)污泥，來自各種工業(yè)生產(chǎn)所產(chǎn)生的固體與水、油、化學(xué)污染、有機(jī)質(zhì)的混合物。在非特指環(huán)境下，污泥一般指市政排水污泥。污水處理廠的污泥根據(jù)處理的工藝級別不同，又可以分為以下幾種:
①初沉污泥：只經(jīng)過物理-化學(xué)處理。
②二沉污泥：生物處理后的污泥。
③三沉污泥：脫磷/脫氮后的污泥根據(jù)污泥的性質(zhì)，又可以區(qū)分為：未消化污泥；消化污泥。污泥的消化又有好氧消化與厭氧消化之分。各個級別的污泥的物理化學(xué)性質(zhì)不同，消化和未消化污泥的性質(zhì)差別更大。很多后端處理工藝必須了解前端污泥的性質(zhì)才能確定其處理方式。
1.2 污泥的主要成分
因污泥成分不同，未消化的市政污水污泥的有機(jī)物含量可能占到干物質(zhì)的60%～75%，高效消化處理后減半。有機(jī)硝酸鹽是污泥中的主要有效成分。施用到土壤里，硝酸鹽經(jīng)生物降解可改善土壤。污水廠污泥具有很強(qiáng)的流動性，這是因為其含水率很高，一般在95%以上，這是污泥本身的性質(zhì)決定的。根據(jù)分析，污泥與水分子的結(jié)合非常緊密，并具有不同的相態(tài)：
（1）自由態(tài)水：可經(jīng)重力沉淀和機(jī)械作用去除。
（2）物理性結(jié)合水：須更多能量去除（如加熱），包括毛細(xì)管/間隙水、膠態(tài)/表面吸附水。
（3）化學(xué)結(jié)合水：只有打破化學(xué)鍵才能去除，被稱為“平衡水”，包括細(xì)胞內(nèi)的水、分子水。
1.3 污泥處理、處置存在的問題
（1）污泥處置：污泥的處置指的是給污泥一個歸宿：要么作為肥料施用到農(nóng)田、綠化等土壤中，稱為土壤的一部分；要么加以資源化利用，形成有用的材料，如鋪路的渣土、水泥、制磚等；要么填埋，未加任何利用，且耗費土地資源而棄置。
（2）污泥處理：任何不能達(dá)到安置的過程，都可以算作處理。比如污泥堆肥，殺滅細(xì)菌和熟化后才能產(chǎn)生安全的肥效；焚燒還會產(chǎn)生灰燼，這部分的數(shù)量要占到原干物質(zhì)質(zhì)量的40%以上，因此還要考慮填埋或利用；干化是為了去掉泥餅中的大部分水分，節(jié)約運輸成本，減少占地，少付填埋費，并為其它的處置方案提供減量、衛(wèi)生化和經(jīng)濟(jì)性條件。污泥處理的主要目的是減少水分，為后續(xù)處理、利用和運輸創(chuàng)造條件；消除污染環(huán)境的有毒有害物質(zhì)；回收能源和資源。污泥的處理工藝包括污泥的濃縮、消化、脫水、干化及焚燒等方法以及處理。由于污泥是一種有潛在危險的物質(zhì)，所以污泥處理面臨以下的問題：
①干污泥中一般含有65%的有機(jī)物和35%的無機(jī)物。在中國，污泥中的有機(jī)物含量較低。
②濕污泥中含有各種各樣的細(xì)菌、病毒和寄生生物，病菌在其中大量繁殖。
③污泥中還含有鋅、銅、鉛和鎘等重金屬化合物，有毒的有機(jī)化合物，殺蟲劑等等，所有這些一旦進(jìn)入食物鏈將會導(dǎo)致嚴(yán)重的健康問題。對于工業(yè)發(fā)達(dá)的大中城市，這個問題尤其突出。
1.4 污泥的脫水與干化
污水處理所產(chǎn)生的污泥具有較高的含水量，由于水分與污泥顆粒結(jié)合的特性，采用機(jī)械方法脫除具有一定的限制，污泥中的有機(jī)質(zhì)含量、灰分比例特別是絮凝劑的添加量對于含固率有著重要影響。一般來說，采用機(jī)械脫水可以獲得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(zhì)，其處置難度和成本仍然較高，因此有必要進(jìn)一步減量。此時，在自然風(fēng)干之外，只有通過輸入熱量形成蒸發(fā)，才能夠?qū)崿F(xiàn)大規(guī)模減量。采用熱量進(jìn)行干燥的處理就是熱干化。污泥干化是水分蒸發(fā)的過程。為了進(jìn)行干化項目的調(diào)研，以確定減量處理的規(guī)模，必須了解有關(guān)污泥項目的一些經(jīng)濟(jì)參數(shù)，這些參數(shù)包括：機(jī)械脫水后的濕泥含固率處置的目的、類型、當(dāng)?shù)啬軌蛘业降牧畠r熱能及其價格指數(shù)污泥。污泥成分是根據(jù)污水廠的來水水質(zhì)變化的，當(dāng)然在很大程度上也會受到污水處理工藝的影響。會對干化工藝產(chǎn)生重大影響的內(nèi)容則是絮凝劑添加量。對干化工藝來說，以下內(nèi)容值得注意，這些內(nèi)容通常是通過試驗來確認(rèn)其干化效果的：污泥中絮凝劑含量；污泥的粘度、彈性；有機(jī)物在干物質(zhì)中的比例；磨蝕性成分的比例（如沙、石等）；腐蝕性成分的濃度（如氯、硫等）；油脂類物質(zhì)的百分比。污水中的污染物和營養(yǎng)成分在大量繁殖的細(xì)菌作用下，在化學(xué)藥劑的作用下形成聚集，逐漸增大的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)在水中沉淀下來，形成污泥。進(jìn)一步添加高分子絮凝劑，采用物理方法濃縮，可以脫去大部分或一部分所謂的自由態(tài)水，形成我們所見到的脫水污泥。因此經(jīng)生物處理所得到的污泥，其有機(jī)物構(gòu)成主要就是這些微生物細(xì)菌。
2 污泥的主要處理、處置途徑
2.1 污泥處理、處置的工藝路線
污水廠污泥的處理和處置主要遵循以下的途徑：
（1）污泥的濃縮。污泥濃縮的目的是使污泥初步脫水、縮小污泥體積，為后續(xù)處理創(chuàng)造條件。濃縮脫水方法有重力沉降濃縮、上浮濃縮以及其他濃縮方法。
（2）污泥消化。為了減少污泥量，防止污染環(huán)境和提高利用價值，一般需經(jīng)過消化處理。污泥消化即是借助微生物的代謝作用，使污泥中有機(jī)物質(zhì)分解成穩(wěn)定的物質(zhì)，去除臭味，殺死寄生蟲卵，減少污泥體積，回收利用消化過程中所產(chǎn)生的沼氣。
（3）污泥脫水與干化。污泥經(jīng)濃縮和消化之后，其含水率仍在96%左右，體積很大，不便于運輸和使用，需要進(jìn)一步脫水干化處理，其主要方法有自然蒸發(fā)法和機(jī)械脫水法兩種。
（4）污泥焚燒。污泥干化后，含水仍達(dá)10%～20%，體積仍較大，通過焚燒可將污泥中水分和有機(jī)雜質(zhì)完全去除，并殺滅病原微生物。有些污泥含有有毒物質(zhì)而不宜作農(nóng)肥，或因其他原因使污泥難以利用時，為防止污染，也采用焚燒方法。焚燒污泥的裝置為焚燒爐。
（5）污泥的處理。污泥含有重金屬離子等有毒物質(zhì)時，還須做處理，深埋或投棄海洋。
2.2 污泥處置方式
污泥的主要處置方式有：
（1）投海。由于對環(huán)境的負(fù)面影響（環(huán)境和生物受到污染的危險），在美國已經(jīng)被法律所禁止。在中國，相信在將來也不能采用污泥海洋投棄法作為處置方式。
（2）填埋。脫水泥餅直接填埋本身是對資源的嚴(yán)重浪費，此外，還可能對填埋場形成諸多困難：填埋場一般是一層固廢一層覆土，然后進(jìn)行碾壓，以確保更好的空間利用。污泥的高含水率、高粘度經(jīng)常使得碾壓機(jī)械打滑甚至深陷其中，給填埋操作帶來困難。污泥的流變性使得填埋體易變形和滑坡，成為人為的“沼澤地”，給填埋場帶來極大安全隱患。污泥的高含水率大大增加了填埋場滲濾液處理量，由于污泥細(xì)小，經(jīng)常堵塞滲濾液收集系統(tǒng)和排水管，加重了固廢壩的承載負(fù)荷，給填埋場安全和管理帶來困難。清理收集系統(tǒng)的費用極為昂貴。填埋資源有限，必然導(dǎo)致填埋成本的上升。填埋法將受到越來越嚴(yán)格的限制，在今后數(shù)年內(nèi)美國將關(guān)閉大部分的污泥填埋場。直接填埋污泥漿，所占用的土地非常多，而且由于存在病原體繼續(xù)繁殖、臭味等問題，尤其在人口非常稠密的地區(qū)，這種方法并不實際。因此這種處理方式在中國的沿海發(fā)達(dá)地區(qū)也將行不通。
（3）堆肥化堆肥是穩(wěn)定和衛(wèi)生的產(chǎn)品，但是大規(guī)模污泥堆肥存在著許多限制：
①污泥本身不是一個非常好的堆肥物料，降解性差，孔隙率低，含水率高，須添加大量調(diào)理劑來松散污泥，堆肥化處理污泥的量相對很低（經(jīng)堆肥處理的大部分是大量的調(diào)理劑），不適合多雨的南方地區(qū)。
②堆肥化過程沒有實現(xiàn)體積減量化，而且處理、儲存、緩沖區(qū)占地面積很大。
③臭味處理過程復(fù)雜，系統(tǒng)龐大。對于南方多雨的氣候，儲存和堆肥化的場地和設(shè)施要求高，同樣也增加了投資。
④運行費用較高：供氧、通風(fēng)和氣味處理所需的耗電量大，除蟲所需的化學(xué)劑量大，購買大量蓬松調(diào)理劑，運輸和儲存費用大。污泥堆肥不適應(yīng)于大型處理項目，而且沒有大型處理項目在成功運行的實例。目前世界上成功運行的較大的污泥堆肥場，其處理能力為10000噸/年。
（4）焚燒。焚燒是一個很好的解決方案，尤其：
①污染嚴(yán)重的污泥（例如重金屬含量或化學(xué)污染物超標(biāo)的工業(yè)污泥）：污泥要實現(xiàn)完全礦化。
②處理規(guī)模大（大于50000噸（泥餅）/年）：規(guī)模大，投資省。
③污泥焚燒的投資和運行費用要高于干燥/造粒，這是因為：焚燒運行溫度高（焚燒850℃，干燥100℃）；工藝復(fù)雜（還未實現(xiàn)完全自動化運行，需要更多人工，嚴(yán)格的排放限制，高額的二次固廢填埋費用）。
④在一些國家公眾對焚燒技術(shù)的接受程度較低（負(fù)面印象；可能對人們身體健康造成危害的高風(fēng)險的心理負(fù)擔(dān)）。多級焚燒爐由于其本身固有的缺陷，尾氣排放超標(biāo)，需要補(bǔ)充輔助燃料。因此許多多級焚燒爐已經(jīng)被流化床焚燒爐所取代。即使對于流化床焚燒爐，只有當(dāng)水分含量小于25%，干污泥的有機(jī)物含量為75%，即絕干污泥的低位發(fā)熱值為4155Kcal/kg，并且需要將燃燒空氣預(yù)熱到650度以上時，才無需輔助燃料。但對于中國的市政污泥，其有機(jī)物含量大約為50到65%，熱值為2400到3600Kcal/kg。很顯然，如果直接采用現(xiàn)有的流化床焚燒爐來焚燒中國的市政污泥，補(bǔ)充輔助燃料是不可避免的，只是補(bǔ)充輔助燃料的多少不同，取決于濕污泥的具體的水分含量和發(fā)熱值。目前，僅在美國，就有近200家污水處理廠采用焚燒的方式來處理污泥，處理的污泥量占全美的總產(chǎn)量的20%。
（5）干燥的優(yōu)點是非常明顯的：
①大幅度減小體積，從而減小了儲存、處置和運輸費用。
②用途靈活：產(chǎn)品用途廣泛（即可用來做肥料也可用于其它工業(yè)工藝過程中的燃料）。
③產(chǎn)品資源化利用：如果干燥污泥本身的重金屬和有機(jī)污染物等指標(biāo)達(dá)標(biāo)，污泥顆?？捎糜诜柿虾屯寥栏牧紕歉稍飶S的主要收入來源之一。
④安全、高效、投資和運行成本低。
⑤安全高效的工藝意味著產(chǎn)品完全干燥（含固率＞90%)，無塵、無菌、硬度高、密度大的球形顆粒。這樣可以確保安全、衛(wèi)生和低成本的運輸、處置、長時間的儲存和使用。但干燥也有其問題：
①對于重金屬含量高的污泥，如果用做肥料，會帶來土壤污染的問題。
②污泥作肥料的市場問題。由于污泥的N、P、K的含量比化肥低許多，并且公眾擔(dān)心其危害，市場需要開發(fā)。即使在美國，經(jīng)過多年的宣傳，推廣，污泥作肥料的市場仍然困難很大。加拿大的多倫多的干燥污泥要船運到佛羅里達(dá)銷售。
③價格問題。由于以上問題，在美國，噸干污泥的出廠價僅為10到20美元。而干燥成本（僅包括能源，未考慮設(shè)備折舊，人員工資等）就達(dá)50到70美元（盡管如此，仍有許多城市對市政污泥進(jìn)行干燥，主要原因是每噸濕污泥的拖運費為30到50美元，而干燥后，重量減少到原來的1/3到1/4）。在中國，只有用煤作燃料時，才可以考慮用干燥污泥作肥料。而目前，在大中城市，煤被禁止用作燃料。如果污泥干燥設(shè)備采用進(jìn)口，那么大家將非常高。
從長遠(yuǎn)考慮，污泥的處理方案只有三種：堆制肥料；熱力干燥后用作肥料；能量回收（即焚燒）。我國的污泥目前絕大部分是棄置或填埋的，只有極小量的進(jìn)行干化后用于制作混合肥。由于我國的填埋場標(biāo)準(zhǔn)實施較晚，舊的填埋場接納污泥，可能造成大量的污泥污染物隨滲濾液從地表進(jìn)入深層，甚至威脅地下水和江河湖海。無規(guī)則的棄置仍是主要消納途徑，其中一小部分進(jìn)入了農(nóng)田，這些棄置無論在近期還是遠(yuǎn)期都將成為地表水和地下水的潛在污染源。
3 污泥濃縮
污泥濃縮的目的是降低污泥含水率，減少污泥體積，以利于后續(xù)處理與利用。污泥濃縮的方法通常有五種：重力濃縮、氣浮濃縮、離心濃縮、帶式濃縮機(jī)濃縮和轉(zhuǎn)鼓濃縮機(jī)濃縮。
3.1 污泥濃縮工藝
（1）重力濃縮。重力濃縮本質(zhì)上是一種沉淀工藝，屬于壓縮沉淀。在污水處理廠中一般將初沉污泥和二沉污泥混合后采用重力濃縮，這樣可以提高重力濃縮池的濃縮效果，重力濃縮池固體表面負(fù)荷取決于二種污泥的比例。重力濃縮可以分為間歇式和連續(xù)式兩種，間歇式重力濃縮主要用于小型污水處理廠，連續(xù)式重力濃縮主要用于大、中型污水處理廠。
（2）氣浮濃縮。根據(jù)氣泡形成的方式，氣浮可以分為：壓力溶氣氣浮、生物溶氣氣浮、渦凹?xì)飧?、真空氣浮、化學(xué)氣浮、電解氣浮等，在污泥處理中壓力溶氣氣浮工藝已廣泛應(yīng)用于剩余活性污泥濃縮中，生物溶氣氣浮工藝濃縮活性污泥也已有應(yīng)用，渦凹?xì)飧」に囋谖勰酀饪s中的應(yīng)用正在摸索中，其它幾種氣浮在污泥濃縮中的應(yīng)用尚未見報道。
（3）離心濃縮。離心濃縮工藝的動力是離心力，離心力是重力的500～3000倍。離心濃縮工藝始于上世紀(jì)20年代初，當(dāng)時采用的是取原始的筐式離心機(jī)，后經(jīng)過盤嘴式等幾代更換，現(xiàn)在普遍采用的是臥螺式離心機(jī)。與離心脫水的區(qū)別在于離心濃縮用于濃縮活性污泥時，一般不需加入絮凝劑調(diào)質(zhì)，只有當(dāng)需要濃縮污泥含固率大于6%時，才加入少量絮凝劑。而離心脫水機(jī)要求必須加入絮凝劑進(jìn)行調(diào)質(zhì)。離心濃縮占地小，不會產(chǎn)生惡臭，對于富磷污泥可以避免磷的二次釋放，提高污泥處理系統(tǒng)總的除磷率，造價低，但運行費用的機(jī)械維修費用高，經(jīng)濟(jì)性差，一般很少用于污泥濃縮，但對于難以濃縮的剩余活性污泥可以考慮使用。
（4）帶式濃縮機(jī)濃縮。帶式濃縮機(jī)主要用于污泥濃縮脫水一體化設(shè)備的濃縮段。重力帶式機(jī)械濃縮機(jī)主要由框架、進(jìn)泥配料裝置、脫水濾布、可調(diào)泥耙和泥壩組成。其濃縮過程是這樣的：污泥進(jìn)入濃縮段時被均勻攤鋪在濾布上，好似一層薄薄的泥層，在重力作用下泥層中污泥的表面水大量分離并通過濾布孔隙迅速排走，而污泥固體顆粒則被截留在濾布上。帶式機(jī)械濃縮機(jī)通常具備很強(qiáng)的可調(diào)節(jié)性，其進(jìn)泥量、濾布走速，泥耙夾角和高度均可進(jìn)行有效地調(diào)節(jié)以達(dá)到預(yù)期的濃縮效果。污泥濃縮脫水一體化設(shè)備濃縮過程是關(guān)鍵控制環(huán)節(jié)，因此水力負(fù)荷顯得更為重要。一般，設(shè)備廠家通常會根據(jù)具體的泥質(zhì)情況提供水力負(fù)荷或固體負(fù)荷的建議值。應(yīng)當(dāng)注意的是，不同廠商設(shè)備之間的水力負(fù)荷可以相差很大，質(zhì)量一般的設(shè)備只有20～30m3(m帶寬h），但好的設(shè)備可以做到50～60m3/（m帶寬h）甚至更高，設(shè)備帶寬為3.0m。在沒有詳細(xì)的泥質(zhì)分析資料時，設(shè)計選型的水力負(fù)荷可按40～45m3/（m帶寬h）考慮。深圳羅芳污水處理廠，肇慶污水處理廠等采用了帶式機(jī)械濃縮機(jī)。
（5）轉(zhuǎn)鼓機(jī)械濃縮。轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)篩機(jī)械濃縮機(jī)或類似的裝置主要用于濃縮脫水一體化設(shè)備的濃縮段，轉(zhuǎn)鼓機(jī)械濃縮是將經(jīng)化學(xué)混凝的污泥進(jìn)行螺旋推進(jìn)脫水和擠壓脫水，是污泥含水率降低的一種簡便高效的機(jī)械設(shè)備。
3.2 污泥濃縮工藝的發(fā)展趨勢
（1）重力濃縮工藝逐漸被取代。隨著污水排放標(biāo)準(zhǔn)不斷提高，歐洲以單一去除COD為目的的污水處理工藝已不多見，代之以除磷脫氮為主要對象的生物營養(yǎng)物去除工藝，在我國以后的污水處理工藝亦將如此。釋磷條件需要改變。重力濃縮法，維修管理及動力費用低，但占地面積大，衛(wèi)生條件差，濃縮效果較差，不能有效地去除污泥中的水分，由于污泥在重力濃縮池停留時間長，濃縮池中形成厭氧環(huán)境，富磷污泥在濃縮中釋磷現(xiàn)象嚴(yán)重，使整個系統(tǒng)的除磷效果變差，使用受到了限制，在污水處理廠中會逐步被取代。
（2）濃縮脫水一體化設(shè)備的發(fā)展。濃縮脫水一體化設(shè)備具有工藝流程簡單、工藝適應(yīng)性強(qiáng)、自動化程度高、運行連續(xù)、控制操作簡單和過程可調(diào)節(jié)性強(qiáng)等一系列優(yōu)點，正得到越來越多的設(shè)計單位和用戶操作簡單和過程可調(diào)節(jié)性強(qiáng)等一系列優(yōu)點，正得到越來越多的設(shè)計單位和用戶特別是中小污水處理廠用戶的關(guān)注。在采用污泥濃縮脫水一體化機(jī)的工程中，各污水處理廠的污泥進(jìn)入污泥濃縮脫水一體化設(shè)備前，均有污泥貯泥池或污泥均質(zhì)池（實際上相當(dāng)于濃縮池），其停留時間甚至比重力濃縮池停留時間還長。污泥濃縮脫水一體化設(shè)備的目標(biāo)與實際應(yīng)用存在一定的差距，如果把長HRT的貯泥池看成是重力濃縮池的話，甚至可以認(rèn)為污泥濃縮脫水一體化設(shè)備比傳統(tǒng)污泥處理工藝在工藝流程上更加復(fù)雜，多了濃縮段，污泥濃縮脫水一體化設(shè)備的應(yīng)用需進(jìn)一步完善。根據(jù)環(huán)保設(shè)備廠樣本介紹，污泥濃縮脫水一體化機(jī)適用于進(jìn)泥含水率在99.5%以下，含水率高于99.5%不宜直接進(jìn)入一體化污泥濃縮脫水機(jī)，需要先經(jīng)過其它濃縮方法濃縮。實際應(yīng)用上一體化設(shè)備的對進(jìn)泥含固率的要求更高，故需進(jìn)一步研究開發(fā)對低濃度污泥濃縮新技術(shù)。
4 污泥脫水
污水經(jīng)過沉淀處理后會產(chǎn)生大量污泥，即使經(jīng)過濃縮及消化處理，含水率仍高達(dá)95%以上，體積很大，難以消納處置，必須經(jīng)過脫水處理，提高泥餅的含固率，以減少污泥堆置的占地面積。
一般大中型污水處理廠均采用機(jī)械脫水。脫水機(jī)的種類很多，按脫水原理可分為真空過濾脫水、壓濾脫水及離心脫水三大類。國內(nèi)污水處理廠常用的有壓濾機(jī)（包括帶式壓濾機(jī)及板框式壓濾機(jī)）和離心式脫水機(jī)。
4.1 帶式壓濾脫水機(jī)
帶式壓濾脫水機(jī)是由上下兩條張緊的濾帶夾帶著污泥層，從一連串有規(guī)律排列的輥壓筒中呈S形經(jīng)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(xì)水?dāng)D壓出來，獲得含固量較高的泥餅，從而實現(xiàn)污泥脫水。
一般帶式壓濾脫水機(jī)由濾帶、輥壓筒、濾帶張緊系統(tǒng)、濾帶調(diào)偏系統(tǒng)、濾帶沖洗系統(tǒng)和濾帶驅(qū)動系統(tǒng)構(gòu)成。作機(jī)型選擇時，應(yīng)從以下幾個方面加以考慮：
（1）濾帶。要求其具有較高的抗拉強(qiáng)度、耐曲折、耐酸堿、耐溫度變化等特點，同時還應(yīng)考慮污泥的具體性質(zhì)，選擇適合的編織紋理，使濾帶具有良好的透氣性能及對污泥顆粒的攔截性能。
（2）輥壓筒的調(diào)偏系統(tǒng)。一般通過氣動裝置完成。
（3）濾帶的張緊系統(tǒng)。一般也由氣動系統(tǒng)來控制。濾帶張力一般控制在0.3～0.7MPa，常用值為0.5MPa。
（4）帶速控制。不同性質(zhì)的污泥對帶速的要求各不相同，即對任何一種特定的污泥都存在一個較佳的帶速控制范圍，在該范圍內(nèi)，脫水系統(tǒng)既能保證一定的處理能力，又能得到高質(zhì)量的泥餅。
帶式壓濾脫水機(jī)受污泥負(fù)荷波動的影響小，還具有出泥含水率較低且工作穩(wěn)定啟耗少、管理控制相對簡單、對運轉(zhuǎn)人員的素質(zhì)要求不高等特點。同時，由于帶式壓濾脫水機(jī)進(jìn)入國內(nèi)較早，已有相當(dāng)數(shù)量的廠家可以生產(chǎn)這種設(shè)備。在污水處理工程建設(shè)決策時，可以選用帶式壓濾機(jī)以降低工程投資。
4.2 離心式脫水機(jī)
離心脫水機(jī)主要由轉(zhuǎn)鼓和帶空心轉(zhuǎn)軸的螺旋輸送器組成。污泥由空心轉(zhuǎn)軸送入轉(zhuǎn)鼓后，在高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力作用下，立即被甩入轉(zhuǎn)鼓腔內(nèi)。污泥顆粒比重較大，因而產(chǎn)生的離心力也較大，被甩貼在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁上，形成固體層；水密度小，離心力也小，只在固體層內(nèi)側(cè)產(chǎn)生液體層。固體層的污泥在螺旋輸送器的緩慢推動下，被輸送到轉(zhuǎn)鼓的錐端，經(jīng)轉(zhuǎn)鼓周圍的出口連續(xù)排出，液體則由堰口溢流排至轉(zhuǎn)鼓外，匯集后排出脫水機(jī)。離心機(jī)脫水機(jī)關(guān)鍵的部件是轉(zhuǎn)鼓，轉(zhuǎn)鼓的直徑越大，脫水處理能力越大，但制造及運行成本都相當(dāng)高，很不經(jīng)濟(jì)。轉(zhuǎn)鼓的長度越長，污泥的含固率就越高，但轉(zhuǎn)鼓過長會使性能價格比下降。使用過程中，轉(zhuǎn)鼓的轉(zhuǎn)速是一個重要的控制參數(shù)，控制轉(zhuǎn)鼓的轉(zhuǎn)速，使其既能獲得較高的含固率又能降低能耗，是離心脫水機(jī)運行好壞的關(guān)鍵。目前，多采用低速離心脫水機(jī)。在作離心式脫水機(jī)選型時，因轉(zhuǎn)輪或螺旋的外緣極易磨損，對其材質(zhì)要有特殊要求。新型離心脫水機(jī)螺旋外緣大多做成裝配塊，以便更換。裝配塊的材質(zhì)一般為碳化鎢，價格昂貴。離心脫水機(jī)具有噪音大、能耗高、處理能力低等缺點。前些年，國內(nèi)只有為數(shù)不多的幾個廠家可以生產(chǎn)小型離心脫水機(jī)，如果選擇大型離心脫水機(jī)，就只能依靠進(jìn)口，會增加工程投資。同時，離心脫水機(jī)受污泥負(fù)荷的波動影響較大，對運行人員的素質(zhì)要求較高。但近幾年來，隨著科技進(jìn)步，離心式脫水機(jī)的脫水技術(shù)在國外有了長足進(jìn)展，例如瑞典Alfa Laval公司生產(chǎn)的螺旋離心式脫水機(jī)，其泥餅含固率可達(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)周圍沒有任何污泥及污水存在，也沒有惡臭氣味，可以大大改善運行人員的工作環(huán)境，因而受到業(yè)界人士的青睞。近些年，國內(nèi)對離心脫水機(jī)的研究和開發(fā)也取得了一定的成果。目前國內(nèi)污泥脫水中帶式壓濾機(jī)的應(yīng)用較為廣泛，而離心脫水機(jī)是近幾年才日益受到人們的重視，人們對帶式壓濾機(jī)和離心脫水機(jī)的性能比較和討論也很多。以下為離心脫水機(jī)生產(chǎn)廠商提出的離心脫水機(jī)相對帶式壓濾機(jī)的優(yōu)勢：
（1）臥螺離心機(jī)利用離心沉降原理，使固液分離，由于沒有濾網(wǎng)，不會引起堵塞，而帶機(jī)利用濾帶使固液分離，為防止濾帶堵塞，需高壓水不斷沖刷。
（2）離心機(jī)適用各類污泥的濃縮和脫水，帶機(jī)也適用各類污泥，但對剩余活性污泥需投藥量大且脫水困難。
（3）離心機(jī)在脫水過程中當(dāng)進(jìn)料濃度變化時，轉(zhuǎn)鼓和螺旋的轉(zhuǎn)差和扭矩會自動跟蹤調(diào)整，所以可不設(shè)專人操作，而帶濾機(jī)在脫水過程中當(dāng)進(jìn)料濃度變化時，帶速、帶的張緊度、加藥量、沖洗水壓力均需調(diào)整，操作要求較高。
（4）在離心機(jī)內(nèi)，細(xì)小的污泥也能與水分離，所以絮凝劑的投加量較少，一般混合污泥脫水時的加藥量為：1.2kg/t（干泥），污泥回收率為95%以上，脫水后泥餅的含水率為65%～75%左右，而帶濾機(jī)由于濾帶不能織得太密，為防止細(xì)小的污泥漏網(wǎng)，需投加較多的絮凝劑以使污泥形成較大絮團(tuán)，一般混合污泥脫水時的加藥量大于3kg/t（干泥），污泥回收率為90%左右，脫水后泥餅含水率80%左右。
（5）離心機(jī)每立方米污泥脫水耗電為1.2kW/m3，運行時噪音為76-80db，全天24h連續(xù)運行，除停機(jī)外，運行中不需清洗水；而帶機(jī)每立方米污泥脫水耗電為0.8kW/m3，運行時噪音為70-75db，濾布需松弛保養(yǎng)，一般每天只安排二班操作，運行過程中需不斷用高壓水沖洗濾布。
（6）離心機(jī)占用空間小，安裝調(diào)試簡單，配套設(shè)備僅有加藥和進(jìn)出料輸送機(jī)，整機(jī)全密封操作，車間環(huán)境好；而帶機(jī)占地面積大，配套設(shè)備除加藥和進(jìn)出料輸送機(jī)外，還需沖洗泵，空壓機(jī)，污泥調(diào)理器等等，整機(jī)密封性差，高壓清洗水霧和臭味污染環(huán)境，如管理不好，會造成泥漿四溢。不過對以上論點中除了脫水污泥含水率低、占用空間小、安裝基建費用低等是公認(rèn)的離心脫水機(jī)相對帶式壓濾機(jī)的優(yōu)勢外，對其他方面人們的爭論還比較多。而且，設(shè)備成本高、電耗大、噪音等還是離心機(jī)尚需進(jìn)一步解決的問題。
4.3 板框式壓濾脫水機(jī)
板框式壓濾機(jī)的結(jié)構(gòu)由三部分組成：
（1）機(jī)架：機(jī)架是壓濾機(jī)的基礎(chǔ)部件，兩端是止推板和壓緊頭，兩側(cè)的大梁將二者連接起來，大梁用以支撐濾板、濾框和壓緊板。
①止推板：它與支座連接將壓濾機(jī)的一端坐落在地基上，廂式壓濾機(jī)的止推板中間是進(jìn)料孔，四個角還有四個孔，上兩角的孔是洗滌液或壓榨氣體進(jìn)口，下兩角為出口（暗流結(jié)構(gòu)還是濾液出口）。
②壓緊板：用以壓緊濾板濾框，兩側(cè)的滾輪用以支撐壓緊板在大梁的軌道上滾動。
③大梁：是承重構(gòu)件，根據(jù)使用環(huán)境防腐的要求，可選擇硬質(zhì)聚氯乙烯、聚丙烯、不銹鋼包覆或新型防腐涂料等涂覆。
（2）壓緊機(jī)構(gòu)：手動壓緊、機(jī)械壓緊、液壓壓緊。
①手動壓緊：是以螺旋式機(jī)械千斤頂推動壓緊板將濾板壓緊。
②機(jī)械壓緊：壓緊機(jī)構(gòu)由電動機(jī)（配置先進(jìn)的過載保護(hù)器）、減速器、齒輪副、絲桿和固定螺母組成。壓緊時，電動機(jī)正轉(zhuǎn)，帶動減速器、齒輪副，使絲桿在固定絲母中轉(zhuǎn)動，推動壓緊板將濾板、濾框壓緊。當(dāng)壓緊力越來越大時，電機(jī)負(fù)載電流增大，當(dāng)大到保護(hù)器設(shè)定的電流值時，達(dá)到壓緊力，電機(jī)切斷電源，停止轉(zhuǎn)動，由于絲桿和固定絲母有可靠的自鎖螺旋角，能可靠地保證工作過程中的壓緊狀態(tài)。退回時，電機(jī)反轉(zhuǎn)，當(dāng)壓緊板上的壓塊，觸壓到行程開關(guān)時退回停止。
③液壓壓緊：液壓壓緊機(jī)構(gòu)的組成由液壓站、油缸、活塞、活塞桿以及活塞桿與壓緊板連接的哈夫法蘭卡片。液壓站的結(jié)構(gòu)組成有：電機(jī)、油泵、溢流閥（調(diào)節(jié)壓力）換向閥、壓力表、油路、油箱。液壓壓緊機(jī)構(gòu)壓緊時，由液壓站供高壓油，油缸與活塞構(gòu)成的元件腔充滿油液，當(dāng)壓力大于壓緊板運行的摩擦阻力時，壓緊板緩慢地壓緊濾板，當(dāng)壓緊力達(dá)到溢流閥設(shè)定的壓力值（由壓力表指針顯示）時，濾板、濾框（板框式）或濾板（廂式）被壓緊，溢流閥開始卸荷，這時，切斷電機(jī)電源，壓緊動作完成，退回時，換向閥換向，壓力油進(jìn)入油缸的有桿腔，當(dāng)油壓能克服壓緊板的摩擦阻力時，壓緊板開始退回。液壓壓緊為自動保壓時，壓緊力是由電接點壓力表控制的，將壓力表的上限指針和下限指針設(shè)定在工藝要求的數(shù)值，當(dāng)壓緊力達(dá)到壓力表的上限時，電源切斷，油泵停止供油，由于油路系統(tǒng)可能產(chǎn)生的內(nèi)漏和外漏造成壓緊力下降，當(dāng)降到壓力表下限指針時，電源接通，油泵開始供油，壓力達(dá)到上限時，電源切斷，油泵停止供油，這樣循環(huán)以達(dá)到過濾物料的過程中保證壓緊力的效果。
（3）過濾機(jī)構(gòu)。過濾機(jī)構(gòu)由過濾板、濾框、濾布、壓榨隔膜組成，濾板兩側(cè)由濾布包覆，需配置壓榨隔膜時，一組濾板由隔膜板和側(cè)板組成。隔膜板的基板兩側(cè)包覆著橡膠隔膜，隔膜外邊包覆著濾布，側(cè)板即普通的濾板。物料從止推板上的進(jìn)料孔進(jìn)入各濾室，固體顆粒因其粒徑大于過濾介質(zhì)（濾布）的孔徑被截留在濾室里，濾液則從濾板下方的出液孔流出。濾餅需要榨干時，除用隔膜壓榨外，還可以壓縮空氣或蒸汽，從洗滌口通入，氣流沖去濾餅中的水分，以降低濾餅的含水率。
①過濾方式：濾液流出的方式分明流過濾和暗流過濾。
a. 明流過濾，每個濾板的下方出液孔上裝有水嘴，濾液直觀地從水嘴里流出。
b. 暗流過濾，每個濾板的下方設(shè)有出液通道孔，若干塊濾板的出液孔連成一個出液通道，由止推板下方的出液孔相連的管道排出。
②洗滌方式：濾餅需要洗滌時，有明流雙向洗滌和單向洗滌，暗流雙向洗滌和單向洗滌。
a. 明流單向洗滌：洗液從止推板的洗液進(jìn)孔依次進(jìn)入，穿過濾布再穿過濾餅，從無孔濾板流出，這時有孔板的出液水嘴處于關(guān)閉狀態(tài)，無孔板的出液水嘴處于開啟狀態(tài)。
b. 明流雙向洗滌：洗液從止推板上方的兩側(cè)洗液進(jìn)孔先后兩次洗滌，即洗液先從一側(cè)洗滌再從另一側(cè)洗滌，洗液的出口同進(jìn)口是對角線方向，所以又叫雙向交叉洗滌。
c. 暗流單向洗滌：洗液從止推板的洗液進(jìn)孔依次進(jìn)入有孔板，穿過濾布再穿過濾餅，從無孔濾板流出。
d. 暗流雙向洗滌是洗液從止推板上方的兩側(cè)的兩個洗液進(jìn)孔先后兩次洗滌，即洗滌先從一側(cè)洗滌，再從另一側(cè)洗滌，洗液的出口同進(jìn)口是對角線方向，所以又叫暗流雙向較差洗滌。
③濾布：濾布是一種主要過濾材質(zhì)，濾布的選用和使用，對過濾效果有決定性的作用，選用時要根據(jù)過濾物料的pH值，固體粒徑等因素選用合適的濾布材質(zhì)和孔徑以保證低的過濾成本和高的過濾效率，使用時，要保證濾布平整不打折，孔徑暢通。
板框式壓濾機(jī)是通過板框的擠壓，使污泥內(nèi)的水通過濾布排出，達(dá)到脫水目的。它主要由凹入式濾板、框架、自動-氣動閉合系統(tǒng)側(cè)板懸掛系統(tǒng)、濾板震動系統(tǒng)、空氣壓縮裝置、濾布高壓沖洗裝置及機(jī)身一側(cè)光電保護(hù)裝置等構(gòu)成。設(shè)備選型時，應(yīng)考慮以下幾個方面：
①對泥餅含固率的要求。一般板框式壓濾機(jī)與其他類型脫水機(jī)相比，泥餅含固率高，可達(dá)35%，如果從減少污泥堆置占地因素考慮，板框式壓濾機(jī)應(yīng)該是首選方案。
②框架的材質(zhì)。
③濾板及濾布的材質(zhì)。要求耐腐蝕，濾布要具有一定的抗拉強(qiáng)度。
④濾板的移動方式。要求可以通過液壓-氣動裝置全自動或半自動完成，以減輕操作人員勞動強(qiáng)度。
⑤濾布振蕩裝置，以使濾餅易于脫落。
與其他型式脫水機(jī)相比，板框式壓濾機(jī)的缺點是占地面積較大。同時，由于板框式壓濾機(jī)為間斷式運行，效率低，操作間環(huán)境較差，有二次污染，國內(nèi)大型污水處理廠已很少采用。但近年大量開發(fā)研制工作，使其適應(yīng)了現(xiàn)代化污水處理廠的要去，如通過PLC系統(tǒng)控制就可以實現(xiàn)系統(tǒng)全自運方式，其壓濾、濾板的移動、濾布的振蕩、壓縮空氣的提供、濾布沖洗、進(jìn)料等操作全部可通過PLC遠(yuǎn)端控制來完成，大大減輕了工人勞動強(qiáng)度。
5 結(jié)語
國內(nèi)在近十年左右時間里，帶式污泥脫水機(jī)的開發(fā)工作取得很大進(jìn)展，其主要技術(shù)性能和使用性能已接近國外同類產(chǎn)品的水平，在濾帶糾偏裝置的開發(fā)中有的使用了光電子技術(shù)和液壓技術(shù)，具備了自己的特色。但國產(chǎn)濾帶質(zhì)量與國外尚有一定差距，在使用防腐材質(zhì)方面還不太理想，導(dǎo)致使用故障率較高，同時要改進(jìn)外觀設(shè)計和設(shè)備表面處理工藝。板框式壓濾機(jī)因動力消耗大、產(chǎn)量低、操作不連續(xù)等在水廠中已逐漸不采用，在工業(yè)污水處理中使用量仍較大，目前已有塑料板框，預(yù)加壓脫水等新技術(shù)推廣使用。當(dāng)前國際上開發(fā)并推廣應(yīng)用離心式污泥脫水機(jī)，因其占地面積小、污泥脫水率高、產(chǎn)率高、自動化程度高，在污水處理廠使用比例逐漸擴(kuò)大。近年來還發(fā)展了傳統(tǒng)的帶式濾機(jī)與機(jī)械濃縮設(shè)備相結(jié)合的污泥濃縮脫水一體化裝置，可以取消重力濃縮池。
