城市生活污泥深度脱水技术研究与实践

0 前 言

随着我国城镇污水处理率的不断提高，城镇污水处理厂污泥产量也急剧增加。2009年，全国城镇污水处理厂近2000座，处理污水量达300亿吨，产生含水率80%的污泥约2000多万吨；随着城镇化水平提高和污水处理量的增加，污泥量将很快突破3000万吨。

据不完全统计，目前全国城镇污水处理厂污泥只有小部分进行填埋、土地利用、焚烧和建材利用等，其余大部分未进行规范化的处理处置。其主要原因是污泥含水率过高，对污泥的“稳定化、减量化、无害化和资源化”处理处置造成严重的“瓶颈”制约。污泥难于脱水、脱水能耗太大或脱水成本太高等是急需迫切解决的难题，污泥深度脱水对污泥的处理和处置具有至关重要的意义。

1 污泥水份组成

污泥中水分主要有自由水、间隙水（毛细水）、表面水（吸附水）和化学结合水（内部水）。结合强度由小到大的顺序为自由水＜间隙水＜表面水＜化学结合水，结合强度越大，分离就越困难；重力浓缩、真空抽滤和离心脱水等单纯的机械脱水方法只能取出部分自由水和间隙水；采用混凝剂调理污泥可以替换部分污泥颗粒表面吸附水份，使这部分水被机械分离；对于污泥中的化学结合水，必须采用其他高端技术手段才能转移或去除。

2 污泥脱水方法

2.1 自然脱水干化

自然脱水干化是将污泥摊铺晾晒于自然滤层或人工滤层干化场地，借助自然力和介质（如太阳能、风能和空气），使得污泥中的水分由内向外蒸发。该方法适用于气候条件比较干燥、占地不紧张及环境卫生允许的地区。自然干化的周期长（气候条件影响极大），可采用翻抛工艺缩短周期；存在占地面积大，臭气污染环境等问题，用于处理小规模经过厌氧消化的脱水污泥为佳。

2.2 利用热源脱水

是指利用燃料（煤、油、燃气）产生热量或工业余热、废热，通过专门的工艺和设备而使污泥失去水分。具有处理规模大、时间短、占地面积小等特点；不足之处尾气量大，臭味大，热耗大。

2.3 机械脱水

污泥经过调理后，通过机械的方法脱水。目前采用的机械设备有带式压滤机、板框式压滤机、箱式压滤机、高压隔膜压滤机等。机械脱水具有处理量大，周期短，占地少、便于操作和控制，稳定性高，没有废气，工作环境良好，滤液清澈达标排放等优点。

下面着重介绍利用高压隔膜压滤机在污泥深度脱水方面的试验和实践。

3 污泥隔膜压滤脱水

隔膜压滤是采用隔膜滤板完成机械脱水过程的。该滤板有一个可前后移动的过滤面——隔膜，当在一侧通入压榨介质时（如压缩空气或水），可移动的隔膜就会向过滤腔室的方向鼓出，使过滤腔室里的滤饼在整个过滤面上均匀的受压，也就是说在过滤过程结束以后，对滤饼进行再次挤压来达到深度脱水的效果。

3.1 高压隔膜压滤机

采用景津压滤机集体有限公司生产的XMZGF800/2000-U型程控隔膜压滤机。该压滤机过滤面积800，液压压紧方式，过滤压力0.2～2.5MPa，隔膜压力1.0～3.5 MPa。

3.2 脱水试验

进入隔膜压滤机脱水的污泥应呈浓浆状，可泵送，含水率控制在90±1%为宜。

3.2.1 污泥直接脱水试验

取样为浙江省台州市污水处理厂的城市污泥，含水率为78—83%，对其进行编号，分5组试验。通过控制不同的进料时间和压榨时间进行试验脱水效果。试验结果见表-1所示。

表-1 污泥脱水时间和含水率关系

直接脱水较为困难，时间长，泥饼含水率高。

3.2.2 添加调理剂脱水试验

污泥直接脱水试验效果不佳，很难达到预期效果。下面采用添加自配调理剂进行脱水效果试验。

①不同调理剂脱水试验

表-2 污泥添加调理剂脱水

注：调理剂“X—1”为自配无机材料；调理剂“X—2”为自配高分子无机材料；

调理剂“X—3”为自配复合型高分子材料。

从表-2可以看出加入调理剂“X—3”脱水效果良好，周期3.5—4小时可脱水至含固率为51—58%。

试验证明：加入调理剂对污泥脱水起着重要的作用，其作用机理：

a、电荷中和作用；b、吸附架桥作用；c、絮体的卷扫沉淀作用等。

②调理剂用量对脱水影响

以添加调理剂“X—3”为例，在进料过滤时间、压榨时间和压力相同情况下，添加比例与脱水效果试验见表-3。

表-3 不同调理剂比例对脱水效果的影响

从试验结果表-3看出，调理剂“X—3”剂量4-6%（干基）脱水效果较好，随着剂量加大脱水效果不明显却使成本提高。

③搅拌条件对脱水影响

以添加自配调理剂“X—3”为例，在添加剂量一定的情况下（干基比例5%），与污泥混合搅拌速度和时间对脱水效果的影响见试验表-4

从试验结果表-4可以认为：搅拌速度过快，搅拌时间过长，使得聚集一起的污泥颗粒被搅碎又分散成为胶体稳定体系，降低脱水效果；搅拌速度过慢，搅拌时间过短，则会使调理剂与污泥颗粒不能充分接触，不利于调理剂捕集胶体颗粒，同时调理剂的浓度也分布不均匀，不能发挥很好作用，致使脱水效果不佳。

表-4 搅拌时间对脱水效果的影响

4 污泥脱水实践

浙江方远建材科技有限公司以城市污泥为主要原料之一，生产人造轻集料——陶粒。其污泥来自浙江台州污水处理厂，原来污泥未经脱水直接使用因污泥含水率高而使用量受到极大限制；当时利用烘干方法进行污泥脱水，由于废气量大，臭味大，能耗大，工作环境差等原因被迫停止使用。目前经过改造后采用隔膜压滤技术，选购2台高压隔膜压滤机为主要设备，实现了污泥深度脱水的目标。污泥经添加自配调理剂“X—3”（干基5%），脱水周期为2.5-3.5小时，脱水后含固率50-58%，日处置含水率78—83%污泥150—180吨。脱水后污泥饼臭度大大减小，稳定性提高；滤液清澈透明，经简单处理可达标排放，工作环境得以改善。脱水后污泥饼实现了高比例直接掺配原料中烧制陶粒；每吨含水率78-83%污泥脱水至含水率50%泥饼费用40-45元，成本大大降低。

5 结论和建议

1、经实践证明，采用高压隔膜压滤工艺技术进行污泥深度脱水，技术上是可行的；脱水效率高，脱水周期短，控制方便，过程稳定，能耗低；不产生臭气，工作环境卫生良好。

2、应根据污泥特性，通过试验选择合理的调理剂及科学的添加方法，对污泥深度脱水效率和成本是至关重要的。

3、污泥脱水至含固率50-58%成为现实，解决了污泥含水率高的瓶颈问题，为后续污泥的处理处置奠定了基础。

4、污泥深度脱水技术研究是复杂的和多方面的，应向更深更广的方面拓展。如PH值、温度、搅拌工艺及条件、调理剂性质、分离的方法、电位大小等等对污泥的深度脱水都一定的影响。