0 前 言

隨著我國城鎮(zhèn)污水處理率的不斷提高，城鎮(zhèn)污水處理廠污泥產(chǎn)量也急劇增加。2009年，全國城鎮(zhèn)污水處理廠近2000座，處理污水量達(dá)300億噸，產(chǎn)生含水率80%的污泥約2000多萬噸；隨著城鎮(zhèn)化水平提高和污水處理量的增加，污泥量將很快突破3000萬噸。

據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前全國城鎮(zhèn)污水處理廠污泥只有小部分進(jìn)行填埋、土地利用、焚燒和建材利用等，其余大部分未進(jìn)行規(guī)范化的處理處置。其主要原因是污泥含水率過高，對(duì)污泥的“穩(wěn)定化、減量化、無害化和資源化”處理處置造成嚴(yán)重的“瓶頸”制約。污泥難于脫水、脫水能耗太大或脫水成本太高等是急需迫切解決的難題，污泥深度脫水對(duì)污泥的處理和處置具有至關(guān)重要的意義。

1 污泥水份組成

污泥中水分主要有自由水、間隙水（毛細(xì)水）、表面水（吸附水）和化學(xué)結(jié)合水（內(nèi)部水）。結(jié)合強(qiáng)度由小到大的順序?yàn)樽杂伤奸g隙水＜表面水＜化學(xué)結(jié)合水，結(jié)合強(qiáng)度越大，分離就越困難；重力濃縮、真空抽濾和離心脫水等單純的機(jī)械脫水方法只能取出部分自由水和間隙水；采用混凝劑調(diào)理污泥可以替換部分污泥顆粒表面吸附水份，使這部分水被機(jī)械分離；對(duì)于污泥中的化學(xué)結(jié)合水，必須采用其他高端技術(shù)手段才能轉(zhuǎn)移或去除。

2 污泥脫水方法

2.1 自然脫水干化

自然脫水干化是將污泥攤鋪晾曬于自然濾層或人工濾層干化場地，借助自然力和介質(zhì)（如太陽能、風(fēng)能和空氣），使得污泥中的水分由內(nèi)向外蒸發(fā)。該方法適用于氣候條件比較干燥、占地不緊張及環(huán)境衛(wèi)生允許的地區(qū)。自然干化的周期長（氣候條件影響極大），可采用翻拋工藝縮短周期；存在占地面積大，臭氣污染環(huán)境等問題，用于處理小規(guī)模經(jīng)過厭氧消化的脫水污泥為佳。

2.2 利用熱源脫水

是指利用燃料（煤、油、燃?xì)猓┊a(chǎn)生熱量或工業(yè)余熱、廢熱，通過專門的工藝和設(shè)備而使污泥失去水分。具有處理規(guī)模大、時(shí)間短、占地面積小等特點(diǎn)；不足之處尾氣量大，臭味大，熱耗大。

2.3 機(jī)械脫水

污泥經(jīng)過調(diào)理后，通過機(jī)械的方法脫水。目前采用的機(jī)械設(shè)備有帶式壓濾機(jī)、板框式壓濾機(jī)、箱式壓濾機(jī)、高壓隔膜壓濾機(jī)等。機(jī)械脫水具有處理量大，周期短，占地少、便于操作和控制，穩(wěn)定性高，沒有廢氣，工作環(huán)境良好，濾液清澈達(dá)標(biāo)排放等優(yōu)點(diǎn)。

下面著重介紹利用高壓隔膜壓濾機(jī)在污泥深度脫水方面的試驗(yàn)和實(shí)踐。

3 污泥隔膜壓濾脫水

隔膜壓濾是采用隔膜濾板完成機(jī)械脫水過程的。該濾板有一個(gè)可前后移動(dòng)的過濾面——隔膜，當(dāng)在一側(cè)通入壓榨介質(zhì)時(shí)（如壓縮空氣或水），可移動(dòng)的隔膜就會(huì)向過濾腔室的方向鼓出，使過濾腔室里的濾餅在整個(gè)過濾面上均勻的受壓，也就是說在過濾過程結(jié)束以后，對(duì)濾餅進(jìn)行再次擠壓來達(dá)到深度脫水的效果。

3.1 高壓隔膜壓濾機(jī)

采用景津壓濾機(jī)集體有限公司生產(chǎn)的XMZGF800/2000-U型程控隔膜壓濾機(jī)。該壓濾機(jī)過濾面積800，液壓壓緊方式，過濾壓力0.2～2.5MPa，隔膜壓力1.0～3.5 MPa。

3.2 脫水試驗(yàn)

進(jìn)入隔膜壓濾機(jī)脫水的污泥應(yīng)呈濃漿狀，可泵送，含水率控制在90±1%為宜。

3.2.1 污泥直接脫水試驗(yàn)

取樣為浙江省臺(tái)州市污水處理廠的城市污泥，含水率為78—83%，對(duì)其進(jìn)行編號(hào)，分5組試驗(yàn)。通過控制不同的進(jìn)料時(shí)間和壓榨時(shí)間進(jìn)行試驗(yàn)脫水效果。試驗(yàn)結(jié)果見表-1所示。

表-1 污泥脫水時(shí)間和含水率關(guān)系

直接脫水較為困難，時(shí)間長，泥餅含水率高。

3.2.2 添加調(diào)理劑脫水試驗(yàn)

污泥直接脫水試驗(yàn)效果不佳，很難達(dá)到預(yù)期效果。下面采用添加自配調(diào)理劑進(jìn)行脫水效果試驗(yàn)。

①不同調(diào)理劑脫水試驗(yàn)

表-2 污泥添加調(diào)理劑脫水

注：調(diào)理劑“X—1”為自配無機(jī)材料；調(diào)理劑“X—2”為自配高分子無機(jī)材料；

調(diào)理劑“X—3”為自配復(fù)合型高分子材料。

從表-2可以看出加入調(diào)理劑“X—3”脫水效果良好，周期3.5—4小時(shí)可脫水至含固率為51—58%。

試驗(yàn)證明：加入調(diào)理劑對(duì)污泥脫水起著重要的作用，其作用機(jī)理：

a、電荷中和作用；b、吸附架橋作用；c、絮體的卷掃沉淀作用等。

②調(diào)理劑用量對(duì)脫水影響

以添加調(diào)理劑“X—3”為例，在進(jìn)料過濾時(shí)間、壓榨時(shí)間和壓力相同情況下，添加比例與脫水效果試驗(yàn)見表-3。

表-3 不同調(diào)理劑比例對(duì)脫水效果的影響

從試驗(yàn)結(jié)果表-3看出，調(diào)理劑“X—3”劑量4-6%（干基）脫水效果較好，隨著劑量加大脫水效果不明顯卻使成本提高。

③攪拌條件對(duì)脫水影響

以添加自配調(diào)理劑“X—3”為例，在添加劑量一定的情況下（干基比例5%），與污泥混合攪拌速度和時(shí)間對(duì)脫水效果的影響見試驗(yàn)表-4

從試驗(yàn)結(jié)果表-4可以認(rèn)為：攪拌速度過快，攪拌時(shí)間過長，使得聚集一起的污泥顆粒被攪碎又分散成為膠體穩(wěn)定體系，降低脫水效果；攪拌速度過慢，攪拌時(shí)間過短，則會(huì)使調(diào)理劑與污泥顆粒不能充分接觸，不利于調(diào)理劑捕集膠體顆粒，同時(shí)調(diào)理劑的濃度也分布不均勻，不能發(fā)揮很好作用，致使脫水效果不佳。

表-4 攪拌時(shí)間對(duì)脫水效果的影響

4 污泥脫水實(shí)踐

浙江方遠(yuǎn)建材科技有限公司以城市污泥為主要原料之一，生產(chǎn)人造輕集料——陶粒。其污泥來自浙江臺(tái)州污水處理廠，原來污泥未經(jīng)脫水直接使用因污泥含水率高而使用量受到極大限制；當(dāng)時(shí)利用烘干方法進(jìn)行污泥脫水，由于廢氣量大，臭味大，能耗大，工作環(huán)境差等原因被迫停止使用。目前經(jīng)過改造后采用隔膜壓濾技術(shù)，選購2臺(tái)高壓隔膜壓濾機(jī)為主要設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了污泥深度脫水的目標(biāo)。污泥經(jīng)添加自配調(diào)理劑“X—3”（干基5%），脫水周期為2.5-3.5小時(shí)，脫水后含固率50-58%，日處置含水率78—83%污泥150—180噸。脫水后污泥餅臭度大大減小，穩(wěn)定性提高；濾液清澈透明，經(jīng)簡單處理可達(dá)標(biāo)排放，工作環(huán)境得以改善。脫水后污泥餅實(shí)現(xiàn)了高比例直接摻配原料中燒制陶粒；每噸含水率78-83%污泥脫水至含水率50%泥餅費(fèi)用40-45元，成本大大降低。

5 結(jié)論和建議

1、經(jīng)實(shí)踐證明，采用高壓隔膜壓濾工藝技術(shù)進(jìn)行污泥深度脫水，技術(shù)上是可行的；脫水效率高，脫水周期短，控制方便，過程穩(wěn)定，能耗低；不產(chǎn)生臭氣，工作環(huán)境衛(wèi)生良好。

2、應(yīng)根據(jù)污泥特性，通過試驗(yàn)選擇合理的調(diào)理劑及科學(xué)的添加方法，對(duì)污泥深度脫水效率和成本是至關(guān)重要的。

3、污泥脫水至含固率50-58%成為現(xiàn)實(shí)，解決了污泥含水率高的瓶頸問題，為后續(xù)污泥的處理處置奠定了基礎(chǔ)。

4、污泥深度脫水技術(shù)研究是復(fù)雜的和多方面的，應(yīng)向更深更廣的方面拓展。如PH值、溫度、攪拌工藝及條件、調(diào)理劑性質(zhì)、分離的方法、電位大小等等對(duì)污泥的深度脫水都一定的影響。