污泥脫水是污泥處理處置過程的一個重要環節。目前國內外采用的污泥脫水方法主要有自然干化法、熱干化法、機械脫水法等。其中，機械脫水法應用較為廣泛，一般大中型污水處理廠均采用該技術。

1 污泥來源及機械脫水技術應用現狀

污泥來源非常廣泛，理論上所有污水處理都可能產生污泥，具有代表性的污泥包括城鎮污水污泥、含油污泥（包括石油行業、鋼鐵行業、機械加工行業等）、電鍍行業污泥、造紙行業污泥、紡織印染行業污泥、河道疏浚污泥等。

污泥機械脫水技術按原理可分為真空過濾脫水、壓濾脫水和離心脫水3類，目前常用的污泥機械脫水設備的性能及使用情況等詳見下表：

1.1 城鎮污水污泥

截至2015年，全國投運的城鎮污水處理設施共3830座，總設計處理能力1.62億m3/d，平均日處理水量1.44億m3/d，每年產生含水率80%污泥約4200萬t。從2009年的不完全統計數據可以看出：2009年在建城鎮污水處理廠污泥脫水方式主要方式仍然是帶式壓濾（48.62%）和離心脫水（22.98%），但新建水廠采用帶式壓濾的占比呈下降勢態，更多的污水處理廠選擇了自然干化和其他污泥脫水方式。主要原因包括：①在建中小型污水處理廠數量增加；②出現了一些新型的脫水技術。

總體上，城鎮污水處理廠污泥脫水以帶式壓濾（55.85%）和離心脫水（22.59%）為主，主要原因是這兩項技術比較成熟，設備運行穩定可靠。

1.2 含油污泥

我國每年產生的各種含油污泥總量約1000萬t，其中石油石化行業的含油污泥產量較大。該類型污泥產量大，重質油含量高，處理難度大，且產量呈逐年上升趨勢。含油污泥的比阻比一般污泥大40倍，可壓縮性系數大20倍，屬難過濾性污泥；又由于其顆粒細小、呈絮凝體狀、含水率高、體積龐大，不易實現油-水-泥三相分離。我國大部分油田含油污泥的含水率一般為70%～90%，油、鹽含量較高，且含有重金屬和苯系物等有毒有害物質。

含油污泥主要處理技術有：調質-機械脫水分離、固化處理、焚燒、填埋與干化、生物處理等。含油污泥機械脫水主要技術有真空過濾、加壓過濾、滾壓過濾和離心過濾。目前國內多使用板框壓濾機和帶式壓濾機，而國外廣泛使用帶式壓濾機和臥式螺旋卸料沉降離心機，而集污泥濃縮、油水分離功能于一體的三相臥式螺旋卸料沉降離心機對處理含油污泥有較大優勢。近年來，疊螺式污泥脫水機在處理含油污泥方面已經有不少成功案例。

1.3 電鍍污泥

電鍍污泥是電鍍行業廢水處理的“終態物”，主要含有鉻、鐵、鎳、銅、鋅等重金屬化合物及可溶性鹽類。電鍍企業在初步處理電鍍廢水時，需要將廢水中的各種重金屬鹽類轉化為相應的氫氧化物并沉淀固化，因而需要加入還原劑、中和劑及絮凝劑等多種化學藥品，導致電鍍污泥中化學組分增多，重金屬混合物在組分中分散且含量偏低，以致進一步的無害化處理、分離和綜合利用較為困難。據調查，一般新產生的電鍍污泥含水率為75%～80%，鉻、鐵、鎳、銅及鋅的化合物含量一般為0.5%～3%（以氧化物計），石膏（硫酸鈣）含量為8%～10%，其他水溶性鹽類及雜質含量為5%左右。

我國約有電鍍工廠1萬多家，年均電鍍廢水排放量超過40億t，按照每立方米污水產生絕干污泥0.2～0.3kg估算，我國每年產生80～120萬t電鍍干污泥。針對此類污泥，目前國內主要采用板框壓濾機和帶式壓濾機。

1.4 造紙污泥

造紙污泥是制漿造紙廢水處理的副產物，造紙污泥有機質含量較高，但理化性質與其他污泥有所不同。制漿造紙污泥有機物含量為50%～65%，主要含有纖維素、半纖維素和木質素等高分子有機物以及凝聚劑等。

每生產1t紙，即產生含水率為80%的污泥約1200kg，2012年我國機制紙漿、機制紙和紙板共計1.81億t，估算每年造紙污泥產生量約為2.2億t（含水率80%），污泥產生量是同等規模市政污水處理廠的5～10倍，且成分復雜，含水量高，處理難度大，處置費用約占造紙廢水處理總費用的50%以上。

造紙污泥以板框壓濾和帶式壓濾為主，也有企業開發了連續式污泥深度脫水設備。這種設備利用不銹鋼帶，可提供高達150kg/cm的張力，將污泥從含水率80%干化到50%左右。

2 新型污泥機械脫水技術

近幾年來，隨著污泥脫水工程需求的增加以及科技創新發展的帶動，污泥機械脫水技術在國內外都有了長足進步新技術層出不窮。下文介紹幾種新型污泥脫水技術。

2.1 螺旋壓榨脫水機

螺旋壓榨脫水機是近年來新發展起來的新型過濾分離機械，其脫水性能高、結構緊湊密閉，具有噪音低、電耗低、沖洗水量少、工作環境好、自動化程度高等優點，但單機容量小，維修維護要求比較高。

螺旋壓榨脫水機的工作原理是將圓錐狀螺旋軸與圓筒狀螺旋軸與圓筒狀金屬外筒形成的間隙作為濾室，其內部的圓錐狀螺旋軸以0.02～2r/min的低速旋轉，污泥從入口到出口，過濾壓榨區的容積逐漸減小，內部壓力不斷上升，實現壓榨脫水。螺旋壓榨脫水進泥含水率要求一般為95%～99.5%，出泥含水率一般可降至75%～80%。

2.2 隔膜式板框壓濾機

隔膜式板框壓濾機是一種間歇性加壓過濾設備，脫水原理主要是通過高壓進料及高壓壓榨。進泥后利用隔膜壓榨泵往壓濾機隔膜板中注入高壓水，利用隔膜張力對污泥進行強力擠壓脫水，形成含水率較低的干物質。

隔膜式板框壓濾機處理的污泥水分含量一般能達到50%以下，其干度與高壓進料壓力及壓榨壓力相關，但綜合考慮運行的經濟性及設備的安全性，設計時選高壓進料壓力及壓榨壓力為1.6MPa，則污泥干度可達到50%～60%。若壓榨壓力不能達到一定值，則不能使隔膜鼓張或張開不充分，從而影響污泥脫水效果，故壓榨壓力一般不應低于1MPa。

CJ/T249-2007《城鎮污水處理廠污泥處置混合填埋泥質》中對混合填埋污泥含水率的基本要求為污泥含水率≤60%。目前常用的帶式壓濾機、離心脫水機等一般只能保證出泥含水率在70%～80%。故隔膜式板框壓濾機能將脫水污泥含水率保持在60%以下，屬深度脫水范疇。

2.3 臥式螺旋離心脫水機

臥式螺旋離心脫水機（簡稱臥螺離心機）是利用離心沉降原理分離懸浮液。固相顆粒當量直徑≥3μm，質量濃度比≤10%或體積濃度比≤70%以及液固密度差≥0.05g/cm3的各種懸浮液均適合采用臥螺離心機進行液固分離或顆粒分級，泥餅含固率可達30%以上，而且操作是在全封閉的環境中進行，脫水機周圍沒有污水及惡臭氣體，可大大改善操作環境，但該裝置維修費用較高。

2.4 電滲透污泥深度脫水技術

電滲透污泥脫水技術利用電滲透和電泳原理實現污泥的深度脫水，適用于有機污泥的二次脫水。含水率為75%～80%的一次脫水污泥泥餅，利用電滲透脫水技術進行深度脫水后，污泥泥餅含水率可降低至40%～60%，減容效果顯著。電滲透脫水技術的效果受污泥有機質含量的影響，有機質含量越低，則脫水效果越好。在工程中可與現有的常規一次脫水設備直接銜接，使用過程中無需添加任何藥劑，選擇后續污泥處置方法時不受限制，耗電量為70～150kW·h/t。該技術在國內外市政污水、工業廢水中均有成功使用的案例。

2.5 新型LCSS離心脫水技術機

日本某公司生產的固液分離裝置（LCSS)是一種利用比重差的原理，通過高速離心的方式完成分級、分離、脫水過程的新型離心設備。其主要特點是能夠高效回收超微細顆粒，與普通離心機相比，脫水后的污泥含水率降低5%～20%，減容效果明顯，通常情況下無需加藥劑并能夠利用再生電力運轉。由于LCSS裝置回轉筒與螺旋軸的轉速差可以在0.2r/min以上任意調整，可以實現納米級別超微粒子的回收，并獲得澄清的分離液和含水率較低的污泥。

但由于LCSS設備價格昂貴，在市政污泥處理領域使用，一次性投資大，資金回收期長。短期內國內的污水處理企業負擔有一定困難。但由于該設備出色的脫水率和超細微顆粒的回收效果，在貴金屬回收、資源再生利用、核污染廢水處理等方面具有普通離心機無法替代的優勢。

3 技術發展前景

與污泥的自然干化脫水和熱干化脫水等技術相比，物理機械脫水技術因其占地面積小、處理效率高、處理成本低等諸多優點，仍是未來一段時間污泥脫水工程采用的主要技術。結合我國未來幾年污染治理及污泥資源利用需求的增加以及自控、機械加工整體水平給提高，未來污泥機械脫水技術的發展趨勢主要有如下幾個方面。

3.1 機械脫水技術優化設計

我國的污泥脫水機國產化程度高，生產企業眾多，但污泥的脫水處理技術還存在不足，需要進一步優化。真空過濾、離心脫水及壓濾脫水等技術都需要通過結構的優化設計來提高設備的整體效能。通過優化設計降低操作難度，降低運行電耗、提高脫水效率。

3.2 機械脫水技術的行業細分

對污泥來源行業進行進一步細分，根據處理對象的具體性質，開發出針對性更強的適用機械脫水設備，可以提高脫水效率和資源的回收水平。

3.3 加快深度脫水技術的研發

《國務院關于發展循環經濟的若干意見》中將污泥減量化、資源化利用作為發展循環經濟的重點環節之一。《城鎮污水處理廠污泥處理處置及污染防治技術政策（試行）》也提出，污泥處理處置的目標是實現污泥的減量化、穩定化和無害化；鼓勵回收和利用污泥中的能源和資源。高含水率給污泥后續處理、運輸及處置均帶來了很大難度，因此在有條件的地區，應推行污泥的深度脫水。

所謂深度脫水是指脫水后污泥含水率達到55%～65%，特殊條件下還可以更低。通常污泥脫水后含水率從97%左右降到70%～80%，體積縮減為原體積的1/6～1/5，但仍達不到混合填埋的干度要求，也不能滿足專用填埋的污泥含水率須小于60%的要求。深度脫水設備的市場空間是可觀的。

3.4 機械脫水設備與污泥調理技術的融合

當機械脫水設備因受材質限制，機械脫水設備因壓力提高而大幅度增加運行成本時，污泥調理技術能彌補機械脫水設備的不足，機械脫水設備與污泥調理技術的融合顯得尤為重要。將機械脫水設備與污泥調理技術（物理調理法、化學調理法、微生物調理法、復合調理法）相配合，可以達到更好的脫水效果。如生物污泥電磁破壁技術、污泥的加藥調理技術等與板框壓濾機、帶式壓濾機、臥式離心脫水機的結合，均可有效提高污泥脫水率。

3.5 機械脫水設備與自控、材料等技術的耦合

任何一項機械脫水設備都是各項技術的綜合體，包含了自動控制、系統工程學、材料制造（如隔膜等）等，各種技術的進步均可以提高物理機械設備的實際效能，如板框壓濾機與自動控制技術的耦合、機械脫水設備與材料制造（如隔膜等）等結合。

4 結束語

綜上所述，高性能污泥脫水設備的開發研究、推廣應用應是物理機械脫水技術的主要發展方向。主要內容包括研發和推廣脫水后污泥含水率低于60%的深度脫水設備，提高污泥的減容率和固形物的回收率；開發低藥劑用量的設備及低能耗設備，并通過科學計算產泥量，優化設備選型等提高設備的運行效率，降低運行成本；提高設備的自動化程度和連續穩定運行率等。