污泥含水率太難降？搞清楚這些，輕松降到60%以下
【谷騰環(huán)保網(wǎng)訊】含水率，是污泥中水分所占的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，它不僅決定了活性污泥的體積，并與后續(xù)處置一起決定了污泥所采用的脫水方法。
污泥的含水率（以%表示）：
w=(m-m1)/m×100%
式中，m為活性污泥樣品的質(zhì)量，單位為g；m1為樣品經(jīng)105℃烘干至恒重后的質(zhì)量，單位為g。
污泥的含固體率（以%表示）：
W1=1-w=m1/m×100%
污泥脫水率（以%表示）：
W(脫水)=[m(未處理)-m(處理后)]/m(未處理)×100%
若要降低污泥含水率，得到較好的污泥脫水效果，有必要對污泥進(jìn)行前期處理以改變其特性。
01、影響污泥含水率的2要素——污泥顆粒、污泥中水形態(tài)
含水率一般由污泥顆粒的大小及其中固體的種類決定，污泥的相對密度為1左右。
一般情況下，固體顆粒越小，有機(jī)質(zhì)含量越高，污泥含水率就越高。
同時(shí)，污泥中水的存在形態(tài)是直接導(dǎo)致其是否便于過濾、脫水污泥的體積大小的因素。
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污泥的水分形態(tài)通常分為4類。
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1、與固體顆粒沒有關(guān)聯(lián)的自由水。是被污泥顆粒包圍，卻并不與污泥顆粒連接的那些水，一般占總水分的70%左右。
自由水分離的過程相對簡單，可以通過重力沉淀而分離。
2、顆粒與顆粒之間毛細(xì)管內(nèi)的毛細(xì)水。是被束縛在絮體與微生物的間隙和夾縫中或者由于產(chǎn)生毛細(xì)現(xiàn)象而密集聚集在細(xì)小污泥顆粒旁邊的水，約占總水分的20%。
向污泥施加外力，如施加負(fù)壓力（真空過濾）或離心力等，破壞毛細(xì)管表面張力或凝聚力去除。
3、污泥顆粒的吸附水。是污泥表面的強(qiáng)力吸附的水，通過吸附和粘附方式在固體顆粒表面。
只有通過改變固體顆粒的物理性狀，降低表面張力，如采用超聲波空化，酶水解等才能使吸附水從污泥顆粒上分離。
4、化學(xué)束縛水（內(nèi)部水）。存在于污泥顆粒內(nèi)部，吸附水和化學(xué)束縛水約占總水量的 10%。
需通過熱干燥或焚燒，使化學(xué)鍵斷裂才能釋放去除的水。
02、幾種污泥的處理工藝——濃縮、穩(wěn)定、調(diào)理、脫水
一般來說，初沉污泥的含水率大約為95%至97%，剩余活性污泥的含水率也高達(dá)90%以上。
正是由于污泥具有含固率低以及顆粒結(jié)構(gòu)松散等物理性質(zhì)和非常不穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)，處理難度較高，處理成本較大。
因而在最終處置之前，需要將污泥進(jìn)行前期處理以改變其特性，降低污泥含水率。
1、污泥的濃縮
污泥濃縮是為了得到干凈的分離水，同時(shí)得到高濃度的濃縮污泥，縮小體積。
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重力濃縮
重力濃縮主要使用在混合污泥的濃縮。重力濃縮的工藝常用的處理設(shè)施為間隙式污泥濃縮池和連續(xù)式污泥濃縮池。
氣浮濃縮
氣浮濃縮是依賴產(chǎn)生的微小氣泡與污泥顆粒結(jié)合而產(chǎn)生的絮體，絮體的存在使得污泥顆粒的密度變得比水要小，因此在吹氣過程中會(huì)上浮，污泥顆粒上浮收集后加以濃縮即可。
離心濃縮
離心濃縮的原理為利用污泥中固、液相的密度不同，在高速旋轉(zhuǎn)的離心機(jī)中，固相和液相受到不同的離心力作用而使二者分離。
機(jī)械濃縮
機(jī)械濃縮的方式有板框壓濾、帶式壓濾等。
其中，較早應(yīng)用于污泥脫水的機(jī)械是板框壓濾機(jī)，它基建投資比較大，過濾能力偏低，cod君發(fā)現(xiàn)采用間歇操作方式，需至少配置兩臺(tái)，但經(jīng)板框壓濾處理的脫水污泥含水率低、濾液清澈、污泥濃縮時(shí)所需藥劑用量不多，比較環(huán)保。
而帶式壓濾機(jī)能比較高效的實(shí)現(xiàn)固液分離，它具有工藝流程簡單、操作控制簡單、可連續(xù)運(yùn)行等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)基建投資相對較小。
2、污泥穩(wěn)定技術(shù)
用于污泥穩(wěn)定的技術(shù)目前主要有厭氧消化、兩相厭氧消化、好氧消化、污泥堆肥、熱處理、石灰穩(wěn)定、氯氧化、堿性穩(wěn)定工藝以及自熱式高溫好氧消化的污泥穩(wěn)定技術(shù)等。
厭氧消化
厭氧消化污泥在單級消化池內(nèi)進(jìn)行攪拌和加熱，是目前應(yīng)用最廣的工藝。
不僅可以減少初沉池污泥和剩余污泥的污泥量，還可以產(chǎn)生沼氣來回收能源，但厭氧消化后，回流至污水處理單元的上清液中含有很高濃度的COD和氨氮。
厭氧和好氧消化相比，污泥絮體的分解機(jī)制不同，污泥在厭氧條件下發(fā)生降解時(shí)，污泥中鐵含量由于被溶解而降低，弱化了蛋白質(zhì)之間的作用力，引起污泥絮體解體，從而提高了整個(gè)厭氧過程中的污泥降解率。
好氧消化
污泥好氧消化是污泥在好氧條件下長時(shí)間的呼吸，使污泥自身氧化的處理方式。
通過好氧消化，污泥中有機(jī)質(zhì)含量降低，生物穩(wěn)定性提高，污泥量減少，污泥沉淀脫水性能得到改善。
與厭氧消化相比，污泥好氧消化有速度快，消化程度高，運(yùn)行管理簡單，污泥減量效果明顯，生物穩(wěn)定性好，不產(chǎn)生臭味，易于脫水等優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)是電耗高，二氧化碳排放量高，運(yùn)行成本高。
3、污泥調(diào)理
一般認(rèn)為活性污泥的SRF在（0.981~3.924）×10的12次方m/kg之間或CST值小于20s時(shí)，進(jìn)行機(jī)械脫水是較為經(jīng)濟(jì)與適宜的。然而未調(diào)理的活性污泥的SRF和CST一般均大于此值, 故機(jī)械脫水前, 須進(jìn)行活性污泥調(diào)理。
相對于物理調(diào)理和生物調(diào)理，化學(xué)調(diào)理因操作簡單、對設(shè)備要求低、成本較低等優(yōu)點(diǎn)而往往成為首選。
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聚合電解質(zhì)調(diào)理
陽離子PAM的主要作用機(jī)理是電性中和與吸附架橋。
相關(guān)研究表明，分批式地加入聚合物（如先加鐵鹽或者陽離子聚合物，再加入廉價(jià)的陰離子聚合物）能在減少調(diào)理劑用量的同時(shí)保證脫水效果，從而有效地降低了處理成本。
但聚合電解質(zhì)調(diào)理活性污泥僅僅是加快活性污泥脫水速率卻不改變活性污泥最終脫水程度。使用聚合電解質(zhì)調(diào)理活性污泥的缺點(diǎn)在于其價(jià)格比較高，并存在一定的生物毒性。
無機(jī)鹽調(diào)理
二價(jià)和三價(jià)陽離子有利于絮體形成團(tuán)聚，因此加入此類無機(jī)鹽能提髙活性污泥脫水性能。
氧化鐵或氧化鈣的加入在活性污泥絮體表面形成一層緊密堅(jiān)硬的外売，這層緊密的外殼不僅能在機(jī)械脫水過程中將壓力傳遞給絮體內(nèi)部，還能有效防止活性污泥絮體在高壓時(shí)解體。
比較石灰和明礬對含油污泥的脫水性能影響cod君發(fā)現(xiàn)兩者均有明顯的脫水改善效果且都存在一個(gè)最佳投加量，而且明礬比石灰的調(diào)理效果更好。
煅燒過的鋁鹽作為調(diào)理劑能改善活性污泥脫水性能，它能將濾餅含水率降低到60%以下。
4、污泥干化和脫水
污泥干化脫水工藝經(jīng)過污泥濃縮和污泥穩(wěn)定工藝后，污泥仍具有較大的體積，這時(shí)在污泥處理中常通過對污泥進(jìn)行干化和脫水處理來降低污泥的含水率。常用的有自然干化及機(jī)械脫水等方法。
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自然干化
把污泥攤開放在由砂石鋪墊的干化場上，采取蒸發(fā)、滲透和清液溢流等方法使其脫水，這個(gè)過程稱之為自然干化。
自然干化主要需要的是干化場，可以是自然濾層干化場，也可以是人工搭建的濾層干化場。自然干化的缺點(diǎn)是占地面積大，容易產(chǎn)生惡臭，管理過程所需人力物力多。
機(jī)械脫水
機(jī)械脫水指通過壓濾、離心等方式來使污泥脫除水分的過程。
相對自然干化而言， 機(jī)械脫水具有占地少、惡臭小的特點(diǎn)，但其也具有基建投資大、維護(hù)費(fèi)用高的缺點(diǎn)。
但機(jī)械脫水可顯著提高污泥的含固率，一般可達(dá)到 20%至 30%，得以實(shí)現(xiàn)濕污泥體積的減小。目前常用的機(jī)械脫水設(shè)備有真空過濾機(jī)、板框過濾機(jī)、帶式過濾機(jī)和離心機(jī)。
03、脫水減容后的污泥處置階段——污泥填埋、干化、焚燒、堆肥
污泥在進(jìn)行調(diào)理、脫水減容后，還需要進(jìn)一步處置，該階段即是為了實(shí)現(xiàn)污泥的資源化。
目前現(xiàn)行的處置方式有污泥填埋、堆肥、污泥干化、污泥焚燒等幾種方式，幾種處置方式各有千秋。
1、污泥填埋。
衛(wèi)生、傳統(tǒng)、和安全填埋是污泥填埋常見的三種。
傳統(tǒng)填埋是一種極其簡單沒有其他處置的方法，即是將污泥不需掩埋而直接堆置在坑、塘或洼地中。顯而易見，這是一種并不科學(xué)和環(huán)保的處理方法。
這種填埋方法會(huì)使污泥中的有害物質(zhì)滲入土壤和地下水，污泥產(chǎn)生的異味污染大氣。20世紀(jì)60年代來，對傳統(tǒng)填埋進(jìn)行了改善，應(yīng)運(yùn)而生了衛(wèi)生填埋。
安全填埋則是對衛(wèi)生填埋又進(jìn)行了改善，主要用于有害固廢的處置。
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污泥混合填埋的工藝流程
根據(jù)我國規(guī)定，污泥用于混合填埋時(shí)應(yīng)符合以下要求：
污泥與生化垃圾的混合比例不能超過8%；
污泥含水率要低于60%；
嚴(yán)格控制pH在5~10之間。
現(xiàn)階段，隨著標(biāo)準(zhǔn)的不斷提高，污泥填埋原本的操作簡單，費(fèi)用低廉等優(yōu)點(diǎn)都受到了不斷的挑戰(zhàn)。主要存在以下問題：
管理體制存在一定問題；
脫水污泥含水率達(dá)不到要求；
滲濾液的處理和費(fèi)用都在激增等。
2、污泥干化
常見的污泥干化種類和設(shè)備如下表所示。
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3、污泥焚燒
污泥焚燒是一種比較徹底的處置工藝。
它破壞有機(jī)質(zhì)，消滅病原體，是一種能最多減少污泥體積的方法，焚燒后的污泥變?yōu)樵畜w積約 1/10（以污泥含水率為75%計(jì)）。
污泥焚燒適用于條件較為嚴(yán)苛的情況，或者有害物質(zhì)含量高時(shí)。但是污泥焚燒前，必須先進(jìn)行脫水。
污泥焚燒的 4 種方法所示如下：
利用現(xiàn)有垃圾焚燒爐
利用現(xiàn)有的工業(yè)用爐
利用火力燒煤發(fā)電廠
污泥單獨(dú)焚燒
其中，污泥單獨(dú)焚燒設(shè)備有最常見的多段爐、次之的回轉(zhuǎn)爐以及流動(dòng)床爐和噴射式焚燒爐等。
4、污泥堆肥
堆肥通俗的說就是污泥中微生物發(fā)酵的意思。按照適當(dāng)?shù)谋壤谖勰嘀型都优蛩蓜┖驼{(diào)理劑。在潮濕的環(huán)境中，微生物可以腐化有機(jī)物。
污泥堆肥的優(yōu)點(diǎn)在于可以產(chǎn)生利于植物吸收的養(yǎng)分形態(tài)，同時(shí)可以消除臭味，殺死病原體，使之無害化。污泥堆肥后，污泥顆粒具有疏松、細(xì)小、分散的形態(tài)，給其儲(chǔ)藏、運(yùn)輸及使用都帶來了便利。
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污泥堆肥的基本工藝流程圖
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