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【摘要】本文从我国城市污水厂污泥的特点及物理化学性质、污水厂污泥的处理和处置、污泥深度脱水工艺介绍这三个方面进行论述，以及对具体的工程实例进行说明，从而对城市污水厂污泥处理深度脱水工艺进行研究、阐述。
【关键词】城市污水厂；污泥处理；深度脱水；工艺研究
中图分类号：U664文献标识码： A
一、前言
随着城市不断向前发展，城市内部每天生产的污水量不断增加，污水中含有的污物种类也越多。在进行处理的过程中，需要选择合理的技术进行处理，避免发生污染。
二、我国城市污水厂污泥的特点及物理化学性质
1.我国城市污水厂中污泥的碳水化合物的含量高，有机质和脂肪的含量较低从我国的城市污水厂的初沉污泥和剩余污泥中的成分分析中可以发现，污水中的碳水化合物的含量较高，高于50%，污水中的有机质和脂肪的含量较低低于20%，较欧美发达国家的而言是达不到标准的。
2.我国城市污水厂中污泥的碳氮比较高
城市污水污泥的碳氮比为3%左右，从碳氮比分析可见污泥中的含氮量是十分高的，条件适于厌氧消化。
3.我国城市污水厂污泥中重金属含量高
众所周知，工业废水在我国的城市污水中占有大量的比例，城市污水厂中的初级沉淀和二级沉淀污泥中的重金属含量高都严重超标，从当前的我国城市污水厂中污泥中的重金属进行分析，其含有的主要的重金属有砷、镉、铬、贡、铜、铅、锌、镍等。
4.城市污水厂中污泥的热值
在我国当前的城市污水厂中污泥的初沉污泥、二沉污泥、消化污泥和混合污泥，在对其进行相关分析，其干基热值和无灰基热值都很高，在一定含量的含水率下，都有作为能源的可能性。
5.城市污水厂的污泥的PH值正常
我国城市污水厂的污泥的PH值正常，其具体数值在6.5和7.0之间。
三、污水厂污泥的处理和处置
1.污泥的处理
污泥稳定处理有好氧稳定和厌氧稳定，好氧稳定有很多优点，但能耗很高，只有当污泥量较少时才采用。污泥经消化后，有机物含量减少，性能稳定，总体积减少，污泥消化过程中还产生大量沼气可以回收利用。污泥的稳定问题，除了采取污泥厌氧消化外，还应结合污水处理工艺中考虑少产生污泥和稳定泥质的方案。
2.污泥的处置
(1)制复合肥
按我国目前的经济条件，对多数污水厂来说，污泥用于农田是比较可行和现实的方案。污泥中的氮、磷、钾和微量元素，对农作物有增产作用；污泥中的有机质、腐殖质是良好的土壤改良剂。污泥经适当浓缩、脱水后运至市郊或邻近省份作为农肥，是许多污水厂采用的方法。但农田施肥有季节性，不需要泥肥时，污水厂会泥满为患，影响正常运行。
（2）卫生填埋
有些城市拟将污水厂污泥运至城市垃圾填埋场一并处置，这存在两个实际问题：一是管理体制上的问题。垃圾的中转站和填埋场的布点、设计和投资，属环卫局管理，而污水厂的污泥属市政系统管理，设计垃圾填埋场使用年限和布点距离未考虑接纳污水厂污泥；二是脱水污泥含水率过高。运往垃圾填埋场的污泥，要求含水率不大于30％，而目前污水厂的脱水污泥含水率在70％ ～80％，这类污泥不易碾压填埋，除非将污泥作适当干化或加石灰、絮凝剂处理。无论作何种填埋，污泥宜采取高干度脱水方案。
（3）干化、焚烧
由于污泥干化和污泥焚烧相结合比单污泥焚烧一次性投资少，处理成本低，故污泥干化往往是焚烧的前处理。对于焚烧处理工艺，为了避免消化后污泥热值减少，也可以不作污泥消化处置。
四、污泥深度脱水工艺介绍
1.深度脱水系统的工作原理
高压压滤设备是污泥深度脱水系统的核心设备，机架采用特种材质的钢结构。满足了高压工况的需要。高压污泥压滤设备主要由固定滤板、活动滤板、横粱、过滤介质、压紧装置、集液槽等组成。滤板采用耐高压材料，使用时间长，故障率低。设备的工作过程是：调理后的污泥由污泥输送泵送入压滤设备滤室，滤室进泥完成后自动关闭进料阀，向滤室内通入气体或液体，使得滤布膨胀变形，从而达到对滤饼的二次压榨的作用，高压将滤饼之中的毛细水、结合水等水分脱出。压榨完成后可实现自动卸泥。
2.深度压滤脱水系统的特点
采用液压高压压紧装置，具有自动进程、回程和保压控制功能；采用独立的液压系统和自动控制系统，操作安全、简单；机架强度高，承压支撑性好；有效过滤面积大，过滤速度快；滤板材质强度高、耐腐蚀、使用寿命长；滤板抗疲劳、抗老化、密封性能好。
3.深度脱水技术
污泥深度脱水是指对污泥进行调理，改善污泥的脱水性能，使得脱水后的污泥含水率达到60％以下。目前，国内对该工艺的命名有所不同，使用的调理药剂有无机物也有有机物，或者是生物菌种，脱水设施以低压或高压板框压滤机为主。但是归结到底，深度脱水技术可以由以下四部分组成：
第一步：污泥的浓缩。由于污水厂储泥池的污泥含水率约为99.3％，高含水率的污泥若直接投药会导致药剂的大量消耗，因此需要对污泥进行预浓缩，通过重力浓缩使含水率达到95.98％左右；一般来说，使用无机物或有机物作为投加药剂的工艺，会使用一个较大体积的浓缩罐进行污泥的浓缩，有些还会投加适量的药剂(主要是PAC)加速沉淀浓缩过程，以减少浓缩容器的容积。
第二步：污泥的调理。这一步是整个工艺的核心，如果是投加无机物或有机物药剂，这时会通过调节泥水混合物的DH值(一般会调至pH=8.12)，然后投加水解能力强、氧化性强的物质，改变污泥生物细胞结构，提高疏水性能，从而降低污泥的含水率，投加药量按绝干污泥量质量比约为10～30％。通过投加无机物或有机物药剂调理后的污泥由于析出了部分的水分，因此大多都会对泥水混合物进行沉淀，以减少药剂的用量，上清液进入污水厂处理，沉淀液进行后续的灭活和重新絮凝。
第三步：污泥的灭活和重新絮凝。通过投加灭活剂和絮凝剂，对泥水混合物进行灭活处理，杀菌除臭，有效控制臭气的溢出；同时也在污泥中形成多孔网格状骨架，改善污泥的可压缩性，增强絮凝体的强度。无论是投加无机物或有机物作为药剂的工艺，一般均会使用CaO作为灭活剂，有些会适当投加聚丙烯酰胺(PAM)加强絮凝效果。
第四步：污泥的脱水。利用过滤板、隔膜板和滤布组成的过滤单元，在液压系统恒压压紧所有滤板的条件下，利用进料泵压力在进泥过程中对物料进行初步固液分离，并在进料结束后，注入高压水到隔膜板腔对泥饼进行压榨，提高压滤机的脱水效率。一般可以采用传统的板框压滤机或厢式压滤机，也可以采用较先进的可变滤室高压压滤机。
该工艺适用范围广，运行费用省，占地面积相对较小，与传统的污水厂污泥脱水工艺相比，可一次将污泥含水率从97％脱至60％以下，可以解决长期以来污泥需二次脱水问题，大大降低污泥处理处置费用，也无需消耗热源。
五、工程实例说明
江苏某钢铁厂工业循环净水站污泥处理系统。
某钢铁厂原工业清水装置的泥浆水、滤池反洗水原先均由老排水道排放。业主方考虑新建一套泥浆水处理设施，作者设计方案为将原有及新建工业清水装置的沉淀池泥浆水、滤池反冲洗水进行统一收集。收集后的泥浆水采用机械浓缩后再进入板框压滤机进行压榨脱水处理，压榨脱水机的滤出水收集后重新回到反应沉淀池进行再次处理。經过板框压榨机压榨脱水后形成的泥饼装车外运。
该项目预期排泥量为：11000kgDS/d，1600m3/d；采用作者的高效污泥脱水技术，使用带式浓缩机：2 台，带宽2000mm，有效过滤面积8.2m2，每台最大允许进泥流量80m3/hr，750kgDS/hr；高分子絮凝剂PAM 自动配制装置一套，配制能力最大8kgPAM/hr；板框压榨机：2 台，Af＝300m2，V≈4500L，配套空压机储气罐等吹气装置。
项目投产后，收集的泥浆水含水率约99.9%，经过带式浓缩机浓缩处理后含水率降为约92%，板框最终压榨后泥饼含水率在50—55%。
六、结语
总的来说，污水厂深度脱水系统可以有效地将污泥进行深度脱水，这样可以对污泥进行下一步的处理，最大程度的减少污泥对于周边环境的破坏，同时便于后续的污泥处理措施实施。
参考文献
[1]王强 关于城市污水厂污泥处理深度脱水工艺的研究 [J] 《广东科技》 -2013年3期-
[2]姚杰 污泥深度脱水关键技术研究及应用 [J] 《中国给水排水》 ISTIC PKU -2013年23期-
[3]陈柏校，张辰，王国华，来巧红，徐禹华，孙晓 污泥深度脱水工艺在杭州七格污水处理厂的应用 [J] 《中国给水排水》 ISTIC PKU -2011年8期-
[4]余权，项文娟，冯志翔 基于深度脱水的污泥干化焚烧工艺 [J] 《能源工程》 -2013年2期-
【关键词】城市污水厂；污泥处理；深度脱水；工艺研究
中图分类号：U664文献标识码： A
一、前言
随着城市不断向前发展，城市内部每天生产的污水量不断增加，污水中含有的污物种类也越多。在进行处理的过程中，需要选择合理的技术进行处理，避免发生污染。
二、我国城市污水厂污泥的特点及物理化学性质
1.我国城市污水厂中污泥的碳水化合物的含量高，有机质和脂肪的含量较低从我国的城市污水厂的初沉污泥和剩余污泥中的成分分析中可以发现，污水中的碳水化合物的含量较高，高于50%，污水中的有机质和脂肪的含量较低低于20%，较欧美发达国家的而言是达不到标准的。
2.我国城市污水厂中污泥的碳氮比较高
城市污水污泥的碳氮比为3%左右，从碳氮比分析可见污泥中的含氮量是十分高的，条件适于厌氧消化。
3.我国城市污水厂污泥中重金属含量高
众所周知，工业废水在我国的城市污水中占有大量的比例，城市污水厂中的初级沉淀和二级沉淀污泥中的重金属含量高都严重超标，从当前的我国城市污水厂中污泥中的重金属进行分析，其含有的主要的重金属有砷、镉、铬、贡、铜、铅、锌、镍等。
4.城市污水厂中污泥的热值
在我国当前的城市污水厂中污泥的初沉污泥、二沉污泥、消化污泥和混合污泥，在对其进行相关分析，其干基热值和无灰基热值都很高，在一定含量的含水率下，都有作为能源的可能性。
5.城市污水厂的污泥的PH值正常
我国城市污水厂的污泥的PH值正常，其具体数值在6.5和7.0之间。
三、污水厂污泥的处理和处置
1.污泥的处理
污泥稳定处理有好氧稳定和厌氧稳定，好氧稳定有很多优点，但能耗很高，只有当污泥量较少时才采用。污泥经消化后，有机物含量减少，性能稳定，总体积减少，污泥消化过程中还产生大量沼气可以回收利用。污泥的稳定问题，除了采取污泥厌氧消化外，还应结合污水处理工艺中考虑少产生污泥和稳定泥质的方案。
2.污泥的处置
(1)制复合肥
按我国目前的经济条件，对多数污水厂来说，污泥用于农田是比较可行和现实的方案。污泥中的氮、磷、钾和微量元素，对农作物有增产作用；污泥中的有机质、腐殖质是良好的土壤改良剂。污泥经适当浓缩、脱水后运至市郊或邻近省份作为农肥，是许多污水厂采用的方法。但农田施肥有季节性，不需要泥肥时，污水厂会泥满为患，影响正常运行。
（2）卫生填埋
有些城市拟将污水厂污泥运至城市垃圾填埋场一并处置，这存在两个实际问题：一是管理体制上的问题。垃圾的中转站和填埋场的布点、设计和投资，属环卫局管理，而污水厂的污泥属市政系统管理，设计垃圾填埋场使用年限和布点距离未考虑接纳污水厂污泥；二是脱水污泥含水率过高。运往垃圾填埋场的污泥，要求含水率不大于30％，而目前污水厂的脱水污泥含水率在70％ ～80％，这类污泥不易碾压填埋，除非将污泥作适当干化或加石灰、絮凝剂处理。无论作何种填埋，污泥宜采取高干度脱水方案。
（3）干化、焚烧
由于污泥干化和污泥焚烧相结合比单污泥焚烧一次性投资少，处理成本低，故污泥干化往往是焚烧的前处理。对于焚烧处理工艺，为了避免消化后污泥热值减少，也可以不作污泥消化处置。
四、污泥深度脱水工艺介绍
1.深度脱水系统的工作原理
高压压滤设备是污泥深度脱水系统的核心设备，机架采用特种材质的钢结构。满足了高压工况的需要。高压污泥压滤设备主要由固定滤板、活动滤板、横粱、过滤介质、压紧装置、集液槽等组成。滤板采用耐高压材料，使用时间长，故障率低。设备的工作过程是：调理后的污泥由污泥输送泵送入压滤设备滤室，滤室进泥完成后自动关闭进料阀，向滤室内通入气体或液体，使得滤布膨胀变形，从而达到对滤饼的二次压榨的作用，高压将滤饼之中的毛细水、结合水等水分脱出。压榨完成后可实现自动卸泥。
2.深度压滤脱水系统的特点
采用液压高压压紧装置，具有自动进程、回程和保压控制功能；采用独立的液压系统和自动控制系统，操作安全、简单；机架强度高，承压支撑性好；有效过滤面积大，过滤速度快；滤板材质强度高、耐腐蚀、使用寿命长；滤板抗疲劳、抗老化、密封性能好。
3.深度脱水技术
污泥深度脱水是指对污泥进行调理，改善污泥的脱水性能，使得脱水后的污泥含水率达到60％以下。目前，国内对该工艺的命名有所不同，使用的调理药剂有无机物也有有机物，或者是生物菌种，脱水设施以低压或高压板框压滤机为主。但是归结到底，深度脱水技术可以由以下四部分组成：
第一步：污泥的浓缩。由于污水厂储泥池的污泥含水率约为99.3％，高含水率的污泥若直接投药会导致药剂的大量消耗，因此需要对污泥进行预浓缩，通过重力浓缩使含水率达到95.98％左右；一般来说，使用无机物或有机物作为投加药剂的工艺，会使用一个较大体积的浓缩罐进行污泥的浓缩，有些还会投加适量的药剂(主要是PAC)加速沉淀浓缩过程，以减少浓缩容器的容积。
第二步：污泥的调理。这一步是整个工艺的核心，如果是投加无机物或有机物药剂，这时会通过调节泥水混合物的DH值(一般会调至pH=8.12)，然后投加水解能力强、氧化性强的物质，改变污泥生物细胞结构，提高疏水性能，从而降低污泥的含水率，投加药量按绝干污泥量质量比约为10～30％。通过投加无机物或有机物药剂调理后的污泥由于析出了部分的水分，因此大多都会对泥水混合物进行沉淀，以减少药剂的用量，上清液进入污水厂处理，沉淀液进行后续的灭活和重新絮凝。
第三步：污泥的灭活和重新絮凝。通过投加灭活剂和絮凝剂，对泥水混合物进行灭活处理，杀菌除臭，有效控制臭气的溢出；同时也在污泥中形成多孔网格状骨架，改善污泥的可压缩性，增强絮凝体的强度。无论是投加无机物或有机物作为药剂的工艺，一般均会使用CaO作为灭活剂，有些会适当投加聚丙烯酰胺(PAM)加强絮凝效果。
第四步：污泥的脱水。利用过滤板、隔膜板和滤布组成的过滤单元，在液压系统恒压压紧所有滤板的条件下，利用进料泵压力在进泥过程中对物料进行初步固液分离，并在进料结束后，注入高压水到隔膜板腔对泥饼进行压榨，提高压滤机的脱水效率。一般可以采用传统的板框压滤机或厢式压滤机，也可以采用较先进的可变滤室高压压滤机。
该工艺适用范围广，运行费用省，占地面积相对较小，与传统的污水厂污泥脱水工艺相比，可一次将污泥含水率从97％脱至60％以下，可以解决长期以来污泥需二次脱水问题，大大降低污泥处理处置费用，也无需消耗热源。
五、工程实例说明
江苏某钢铁厂工业循环净水站污泥处理系统。
某钢铁厂原工业清水装置的泥浆水、滤池反洗水原先均由老排水道排放。业主方考虑新建一套泥浆水处理设施，作者设计方案为将原有及新建工业清水装置的沉淀池泥浆水、滤池反冲洗水进行统一收集。收集后的泥浆水采用机械浓缩后再进入板框压滤机进行压榨脱水处理，压榨脱水机的滤出水收集后重新回到反应沉淀池进行再次处理。經过板框压榨机压榨脱水后形成的泥饼装车外运。
该项目预期排泥量为：11000kgDS/d，1600m3/d；采用作者的高效污泥脱水技术，使用带式浓缩机：2 台，带宽2000mm，有效过滤面积8.2m2，每台最大允许进泥流量80m3/hr，750kgDS/hr；高分子絮凝剂PAM 自动配制装置一套，配制能力最大8kgPAM/hr；板框压榨机：2 台，Af＝300m2，V≈4500L，配套空压机储气罐等吹气装置。
项目投产后，收集的泥浆水含水率约99.9%，经过带式浓缩机浓缩处理后含水率降为约92%，板框最终压榨后泥饼含水率在50—55%。
六、结语
总的来说，污水厂深度脱水系统可以有效地将污泥进行深度脱水，这样可以对污泥进行下一步的处理，最大程度的减少污泥对于周边环境的破坏，同时便于后续的污泥处理措施实施。
参考文献
[1]王强 关于城市污水厂污泥处理深度脱水工艺的研究 [J] 《广东科技》 -2013年3期-
[2]姚杰 污泥深度脱水关键技术研究及应用 [J] 《中国给水排水》 ISTIC PKU -2013年23期-
[3]陈柏校，张辰，王国华，来巧红，徐禹华，孙晓 污泥深度脱水工艺在杭州七格污水处理厂的应用 [J] 《中国给水排水》 ISTIC PKU -2011年8期-
[4]余权，项文娟，冯志翔 基于深度脱水的污泥干化焚烧工艺 [J] 《能源工程》 -2013年2期-