城市污水处理厂剩余污泥脱水技术

3、污泥脱水技术

污泥脱水流程主要分为四个部分：1)污泥浓缩，对污泥进行初步脱水；2)污泥调质，改变污泥的絮体结构；3)污泥脱水，减少污泥体积；4)污泥最终处置。

3.1、传统污泥脱水工艺

3.1.1、干化

传统的污泥脱水方式是自然干化，主要方法有污泥池法、沙地干化床和冷冻脱水等。虽然自然干化成本低，操作简单，但其也具有时耗长、有毒有害物质残留、脱水不彻底等缺点。自然干化通常需要4~5周的时间，第一周可以将污泥的含水率降低至60%左右，4~5周后污泥的含水率通常低于10%，但为了保证脱水效果，该工艺只能在气候干燥的地区使用。

为避免造成二次污染和降低成本，很多技术都是建立在微生物的基础上。污泥生物干化法是快速散发污泥中的水分降低其含水率，并使物料保持较高的热值，便于焚烧或作为肥料等后续再利用，该技术虽未能推广运用，但具有极高的开发价值和广阔的运用前景。

3.1.2、机械脱水

机械脱水是污泥最常见的脱水方式，常见的脱水机有离心分离机、压滤、机真空过滤机等。主要是依靠过滤介质两面的压力差作为推动力，使污泥泥水强制分离。

但是，直接通过机械脱水，污泥的含水率并不能有效的降低。李华等试验研究表明，某石油化工企业污水处理厂的污泥，经过浓缩作用和机械脱水后,污泥的含水率仍高达85%左右。而且也没有解决污泥干化时成本高的问题。

目前，国家提倡把污泥的含水率降低到60%以下。南京某污水处理厂所采用的高压双膜片压滤机系统。与现普遍使用的带式脱水机和离心脱水机相比，高压双膜片污泥压滤机的脱水效果得到极大的提高，脱水后污泥含水率最低可达到45%。

3.2、常见的脱水工艺

3.2.1、酸处理工艺

酸处理污泥的作用机理是在酸性条件下，活性污泥的胞外聚合物受到破坏水解，改变污泥的水分分布，使部分间隙水从污泥絮体或细胞中释放出来，从而达到提高污泥脱水性能的效果。

将酸处理与絮凝剂相结合能有效的降低药剂的投加量，如何文远等使用H2SO4对污泥进行预处理，并与仅使用阳离子型PAM处理的污泥进行对照，H2SO4预处理之后，板框压滤30min后，泥饼含水率降低了5.9%（从76.14%降低到70.24%），提高了脱水性能。同样的洪晨等的研究也表明，酸性条件下表面活性剂的作用效果较好，污泥滤饼含水率明显降低。当pH值为３、表面活性剂投加量为93.75mg/g时含水率和比阻可分别降至60.12%、0.59×1013m/kg。

3.2.2、氧化法工艺

氧化法是利用强氧化性的药剂，破坏污泥颗粒中的细胞组织及胶体结构，释放内部结合水，从而提高污泥的脱水性能。

常用的工艺为Fenton，在实际操作中也有良好的效果。如梁秀娟等采用Fenton氧化法对印染污泥进行处理，当pH值为2.0，H2O2和Fe2+投加量分别为428mg˙g－1(干泥)和42.8mg˙g－1(干泥)，反应时间1.5h、反应温度80℃时,TSS由18.66g/L下降至4.82g/L。毛细水时间和比阻分别由98.6s和6.03×1011s2/g下降至18.9s和8.42×1010s2/g。

3.2.3、冷冻冻融技术

冷冻冻融技术，通过有效地压缩污泥絮体结构来提高污泥的脱水性能。污泥中的水分子在冷冻时会形成不规则的冰针，这些冰针不断凝结污泥絮体中的自由水，絮体网状结构被破坏，释放大部分的间隙水。

例如陈悦佳等的研究表明，在相对较高的温度（-5℃）下冻融，可以更加完全的破解污泥，最大限度的释放胞内有机物。污泥在-5℃下完全冷冻后（约5h），转移到相对较低的温度下继续固化，可以获得更好的冻融效果。而李恺等研究了冷融技术与化学调理联合对污泥脱水的影响，得出在-15℃，表面活性剂CTAC投加量为7.38g/L时，将污泥含水率降至62%左右。对于冷冻温度的差异，可能是由于整体调理方式的不同导致的。

3.2.4、污泥调理技术

目前运用最为广泛的污泥脱水方式是调理剂与机械脱水相结合的工艺。调理剂分为化学调理剂和生物调理剂两大类，化学调理剂又分为助凝剂和絮凝剂。目前在污水处理厂应用广泛的是无机絮凝剂及有机高分子絮凝剂。无机絮凝剂是一种电解质化合物，主要有铁系和铝系两类。虽然无机絮凝剂廉价易得，但是用量大，处理效果不理想。所以近些年渐渐的开始被有机高分子絮凝剂替代。天然生物高分子絮凝剂具有经济、环境双重效益，但是还处于研究阶段。

近年来，研究者发现调理剂的复配使用往往可以达到单一调理剂所不达到的效果。如郦光梅等比较了有机高分子絮凝剂调理污泥与氯化铁、硫酸铝、氯化铝复配使用的效果：结果表明投加混凝剂调理后污泥比阻降低了70%，比单独投加有机高分子絮凝剂的污泥比阻降低率高33%。

邓伟研究了聚丙烯酰胺—硫酸铁复合调理剂对活性污泥的脱水性能的影响，达到相同脱水效果，PAM和Fe2(SO4)3复配时的用量比单独使用时减少一半以上。熊唯试验表明：红石膏与阴离子有机聚合物LT25（有机高分子絮凝剂），使污泥絮体分型维数由1.38增加到1.71，复配后泥饼含水率比不加石膏调理的泥饼含水率降低了7.1%。

表2常见的无机絮凝剂

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