四、污泥的脱水
污泥脱水的目的是进一步去除经浓缩后污泥内部的水分，脱水工艺包括机械脱水和自然脱水干化法两种。机械脱水主要有真空过滤法、压滤法、离心法三种，它们的原理基本相同，以过滤介质两面的压力差作为推动力，使污泥水分强制通过过滤介质形成滤液，固体颗粒被截留在介质上，达到脱水的目的，属于过滤脱水。真空过滤法压差是在过滤介质的一面通过负压而产生；压滤法的压差来自在过滤介质一面加压；离心法的压差是以离心力作为推动力。
增加压力能明显提高过滤机对于不可压缩污泥的生产能力；但对活性污泥等易压缩污泥，增大压力对提高生产能力效果不大。
（一）机械脱水
1.真空过滤法
真空过滤是目前使用较广泛的机械脱水方法。一般用于初沉池污泥和消化污泥的脱水。该过滤机具有连续运行、操作平稳、处理量大、易实现操作自动化的优点；缺点是脱水前必须预处理、附属设备多、动力消耗大、工序复杂、运行费用高、再生与清洗不充分、易堵塞、不适合处理比阻抗大及易挥发物质较多的污泥。
真空过滤机有转筒式、绕绳式、转盘式三种类型。其中应用最广的是转鼓真空过滤机（图7-6）。
这种过滤机有自动切换阀门、滤饼洗涤装置、滤饼剥离装置和污泥搅拌装置。污泥搅拌装置可防止液体中的固体沉淀而造成的浓度不均。转鼓用隔板将其分成许多扇形小室，每个小室都有与中心轴承一端的自动阀门相连接的导管，当转鼓某一部分浸入液面下时，相对应小室的自动阀门打开，由于真空作用，污泥被吸附在过滤介质上。当转鼓露出液面，则开始进行脱水操作，紧接着又在自动阀门的作用下切断真空，通入压缩空气，使滤饼从滤布上吹起，易于剥离。然后由刮板把滤饼从滤布上刮下来。
对于黏度较大的污泥，使用转鼓真空过滤机易造成过滤介质再生与清洗不充分，易堵塞，故可采用履带式真空过滤机（图7-7），滤布从旋转的转鼓被卷到直径很小的滚筒上。由于曲率的急剧变化，滤饼从滤布上被剥离下来。滤布在两边高压水清洗作用下保持干净，且每旋转一周清洗一次，从而防止了滤布的堵塞。
图7-6 转鼓真空过滤机
图7-7 履带式真空过滤机
2.压滤法
压滤法是为了增加过滤的推动力，利用多种液压泵形成4～8MPa的压力，加到污泥上进行过滤的方式。它们具有过滤效率高、适应性广、脱水滤饼含固率高、滤液中含固率低、过滤前可不调理、滤饼剥离简单等特点。但也存在动力消耗大、更换滤布较费力的缺点。常用的压滤机械有板框压滤机和带式压滤机两种。
（1）板框压滤机。板框压滤机适用于各种性质的污泥，且推动力大、结构简单、形成的滤饼含水率低。但它只能间断运行，操作管理麻烦，滤布易坏。板框压滤机可分为人工和自动板框压滤机两种。人工板框压滤机劳动强度大、生产周期长、效率低；而自动板框压滤机由于滤饼的剥落、滤布的洗涤、板框的拉开与压紧完全自动化，劳动强度低、操作简单。板框压滤机的工作原理如图7-8所示。将带有滤液通路的滤板与滤框平行交替排列，滤布夹在滤板与滤框中间。用可动端板将滤框压紧，使滤板间构成一个压滤室。污泥从给料口压入滤框，水通过滤板从滤液排出口流出，泥饼堆积在框内滤布上，滤板和滤框松开后泥饼很容易剥落下来。
（2）带式压滤机。带式压滤机中，较常见的是滚压带式压滤机。其特点是可以连续生产、机械设备较简单、动力消耗少、无须设置高压泵或空压机。
图7-8 板框式压滤脱水的工作原理
滚压带式压滤机由滚压轴及滤布带组成，压力施加在滤布带上，污泥在两条压滤带间挤压，由于滤布的压力或张力得以脱水。其基本流程如图7-9所示。(https://www.daowen.com)
污泥在经过浓缩段内部时，50%～70%的水分由于自身重力穿过滤带而去除，使污泥含固量增加而失去流动性，以免在压轧时被挤出滤布带，之后进入压轧段，依靠滚压轴的压力与滤布的张力除去污泥中的水分。压轧的方式有相对压轧式和水平滚压式两种。相对压轧式滚压轴上下相对，压轧的时间几乎是瞬时的，但压力大，如图7-9（a）所示；水平滚压式滚压轴上下错开，依靠滚压轴施于滤布的张力压轧污泥，因压轧的压力较小，故所需压轧时间较长，但在滚压过程中对污泥有一种剪切力的作用，可促进污泥的脱水，如图7-9（b）所示。
图7-9 滚压带式压滤机的基本流程
3.离心法
离心浓缩法就是利用离心力作为推动力进行的沉降分离、过滤及脱水，由于离心力大且可控，因此，脱水的效果比重力浓缩好。它的优点是设备占地面积小、效率高、可连续生产、自动控制、卫生条件好；缺点是对污泥预处理要求高，必须使用高分子聚合物电解质作为调理剂，设备易磨损。
离心机的分离能力用分离因子来表示：
式中：Kc——分离因子；
Fc——颗粒离子力；
Fg——颗粒重力；
n——转速，r/min；
R——旋转半径，m。
分离因子Kc表征离心力的相对大小和离心机的分离能力，分离因子越大，固液分离效果越好。按分离因子大小不同可分为：低速离心机Kc=1000～1500；中速离心机Kc=1500～3000；高速离心机Kc＞3000。
根据离心机的形状，可分为转筒式离心机和盘式离心机等，其中以转筒式离心机在污泥脱水中应用最为广泛。它的主要组成部分是转筒和螺旋输送器，工作过程如图7-10所示。通过中空转轴分配的孔污泥连续进入筒内，由于转筒的带动而高速旋转，并在离心力作用下使泥水分离。虽然转筒和螺旋输送器同向旋转，但存在转速差异，即两者有相对转动，这一相对转动使得泥饼被推出排泥口，而分离液从另一端排出。
（二）自然脱水干化法
自然脱水干化法适合于那些日照时间长、降雨少、空气干燥的某些北方地区，沉淀污泥或浓缩污泥内部水分主要依靠渗透、撇水和蒸发脱水。渗透的水分及用撇水法去除的污泥上层形成的清水层都应进行处理。该法具有无污染、能量大、成本低等特点，但占地面积大，且易受到雨水干扰。
图7-10 转筒式离心机的工作过程
