在水處理技術(shù)不斷發(fā)展的過程中，伴生出許多二次污染問題，剩余污泥就是其中主要問題之一。

傳統(tǒng)污泥處理工藝如填埋法、污泥消化、土壤改良等，因污泥中含水率過高，不能高效利用污泥，造成了能源的浪費。目前，污泥處理的一個主要問題是污泥含水率過高，其熱值大部分都消耗在蒸發(fā)水分上，甚至需要額外能源用于焚燒，因此污泥脫水成為了污泥處理的主要技術(shù)問題之一。

污泥脫水方法可分為自然干化和機械脫水兩大類。自然干化設施常見的有干化床和干化塘，機械脫水常見的有真空脫水、壓濾脫水、離心脫水、造粒脫水等多種方式。機械脫水常見的有真空脫水、壓濾脫水、離心脫水、造粒脫水等多種方式。機械脫水因其脫水效果好、效率高、處理量大等優(yōu)點而得到越來越廣泛的應用。

1 真空脫水

真空脫水主要是利用低真空下水沸點降低的機理設計的。真空過濾機是一種利用真空脫水原理的固液分離設備。以ZPG型盤式真空過濾機為例，過濾盤由調(diào)速電機通過減速器及開式齒輪傳動來驅(qū)動過濾盤，在裝滿料漿的槽體中以一定的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動。真空泵作用于過濾圓盤的某一濾扇處。在過濾吸附區(qū)，過濾介質(zhì)兩側(cè)形成壓力差，使固體物料吸附在濾布上形成濾餅，而濾液則經(jīng)濾液管及分配頭排出。當這一濾扇從料漿液位中脫離而進入脫水區(qū)后，真空的抽吸力使得濾餅中的水不斷與濾餅分離，進一步從濾液管及分配頭排出，濾餅得以干燥。在卸料區(qū)濾餅自濾盤上卸下，落入排料槽，由集料皮帶運走。整個作業(yè)過程連續(xù)不斷地重復進行。

通常真空脫水都需要對所處理的污泥進行不同的前期處理。胡曉峰通過室內(nèi)試驗、半工業(yè)性試驗及生產(chǎn)實踐，對錳鐵高爐洗煤氣含氰污泥進行了混凝沉淀、泥漿濃縮、濾餅真空脫水等研究和探討。南素芳研究了無機混凝劑對消化污泥、活性污泥、腐殖污泥的調(diào)理效果。

隨著真空脫水的發(fā)展，對于污泥的干燥特性及干燥設備的研究更加深入。陳茗、李愛民利用自制的小型實驗臺對真空狀態(tài)下污泥的干燥特性進行了實驗研究，表明污泥真空干燥與水果干燥過程不同，污泥真空干燥過程中沒有恒速干燥期。張進峰、張新提出了真空帶式壓榨脫水機的過濾機理及過濾分離原理，然后對真空帶式壓榨脫水機的總體結(jié)構(gòu)進行了分析，介紹了真空帶式脫水機的工作原理和結(jié)構(gòu)形式的選擇，簡要闡述了真空帶式壓榨脫水機的跑偏問題，提出跑偏的解決措施和直接原因分析。

但是真空過濾脫水目前應用較少，使用的機械稱為真空過濾機，可用于經(jīng)預處理后的初次沉淀污泥、化學污泥及消化污泥等的脫水。真空過濾機脫水的特點是能夠連續(xù)生產(chǎn)，運行穩(wěn)定，工序較復雜，運行費用較高。但是真空過濾成本較高，很少單獨使用，多與其他脫水技術(shù)混合應用。

2 壓濾脫水

壓濾機主要是靠壓力將污泥中的水分擠壓出去，包括板框式壓濾機、廂式壓濾機、旋轉(zhuǎn)壓濾機、壓榨脫水機、罐式壓濾機等。

近年來，旋轉(zhuǎn)擠壓式污泥脫水機越來越受到關(guān)注，加拿大法尼亞滾壓式污泥脫水機在上海龍華污水廠進行了各種污泥處理的混合試驗，并通過建設部給水排水設備產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心和上海市城市排水監(jiān)測站的檢測。同濟大學李平元等指出其工作原理為：濕態(tài)污泥及混凝劑分別由污泥泵和加藥泵打入裝有攪拌器的混凝混合槽內(nèi)，絮凝后污泥進入滾壓脫水機的污泥通道。通道兩旁各有一片圓形的鉆有小孔的不銹鋼柵格，柵格轉(zhuǎn)動時把污泥帶進脫水機內(nèi)。滾壓機圓形脫水道的前半部分0～180℃是過濾區(qū)，污泥中的水分從兩旁柵格的出水孔中擠出，并由污水槽排出。污泥經(jīng)過過濾區(qū)后，承受的壓力越來越大，使更多水分被擠出。柵格再利用摩擦力把污泥輸送到出口閘門（擠壓區(qū)），污泥被擠壓成泥餅。李元平等采用加拿大法尼亞公司生產(chǎn)的1-900/0750A型滾壓式污泥脫水機進行了生產(chǎn)性脫水試驗，證明該脫水機適用于城市污水廠混合污泥的脫水，并具有濃縮脫水一體化的功能。

隨著污泥濃縮脫水技術(shù)的發(fā)展，針對不同類污泥的脫水問題又有了更深入的研究。針對含有特種物質(zhì)的污泥壓縮方式也開發(fā)出了新的壓縮方法。黃自力等針對含鋅廢水采用此種絮凝磁分離（BFMS）方法對模擬某鋅鹽制造企業(yè)的排放廢水進行處理，研究了廢水pH值對Zn去除效果的影響、絮凝劑聚丙烯酰胺（PAM）和磁種（Fe₃O₄）對氫氧化鋅沉淀物沉降性能的影響以及外加磁場對氫氧化鋅絮凝體沉降性能的影響。韓虹等通過將磁粉引入絮體使之磁化并在自行研制的高梯度磁分離裝置中實現(xiàn)磁混凝與磁分離的協(xié)同作用進行壓縮脫水。

板框壓濾機的構(gòu)造較簡單，過濾推動力大，適用于各種污泥，但不能連續(xù)運行。滾壓脫水采用帶式壓濾機是把壓力施加在濾布上，用濾布的壓力和張力使污泥脫水，不需要真空或加壓設備，動力消耗少，可連續(xù)生產(chǎn)。這種脫水方法已廣泛應用。但這種脫水方法運行費用較高，還需要酰胺絮凝才能使用，這就增加了污泥的處理費用。范德順指出旋轉(zhuǎn)擠壓式污泥脫水機具有結(jié)構(gòu)簡單、高脫水性能、結(jié)構(gòu)緊湊、密閉構(gòu)造、維修管理容易等優(yōu)點，可用于污水處理，也可用于食品工業(yè)和醫(yī)藥工業(yè)的固液分離，有廣泛的用途和發(fā)展前景。

3 離心脫水

離心就是利用離心機轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的強大離心力，加快液體中顆粒的沉降速度，把樣品中不同沉降系數(shù)和浮力密度的物質(zhì)分離開。離心脫水機就是利用機械旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力將液態(tài)轉(zhuǎn)化固態(tài)，液態(tài)轉(zhuǎn)化液態(tài)，液態(tài)轉(zhuǎn)化液態(tài)再轉(zhuǎn)化固態(tài)等非均質(zhì)混合物分離成固體和液體組分或輕相和重相組分的一種機械設備。離心過濾機分為臥式和立式。

以VMI400型臥式振動離心機為例，電機啟動后皮帶輪帶動主軸旋轉(zhuǎn)，篩籃也隨主軸旋轉(zhuǎn)，物料從入料管進入篩籃底部，物料中的水在離心力作用下，透過料層和篩縫，甩向機殼四周，從離心液口排出，篩籃內(nèi)的物料受離心力作用緊貼篩面，在振動電機振動力作用下，料層均勻地向篩籃大端移動，脫水后的物料從篩籃大端甩出，經(jīng)排料口排出。

離心脫水首先使用是在選礦上。王立龍介紹了LWZ1400×2000型離心脫水機的工作原理、結(jié)構(gòu)特點和技術(shù)參數(shù)。同時指出望峰崗選煤廠應用該離心脫水機回收粗煤泥，緩解了煤泥水系統(tǒng)壓力，提高了混煤產(chǎn)率，取得了良好的經(jīng)濟效益。

針對不同場合產(chǎn)生污泥所使用的離心污泥脫水機也進行了研究。徐偉中針對鋼鐵行業(yè)污泥的特點對離心式污泥脫水機進行了改進，使其更適合鋼鐵行業(yè)中污泥的脫水工藝。

離心脫水中脫水的推動力是離心力，推動的對象是固相，離心力的大小可控制，比重力大幾百倍甚至幾萬倍，因此脫水的效果也比濃縮好。離心機可連續(xù)操作，工作場所衛(wèi)生條件好，占地面積小。同時，離心脫水機結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，分離效率高，處理量大，濾餅水分低，附屬設備少。大型離心脫水機內(nèi)部磨損較快，而且耗電量大，噪聲大。離心脫水進泥含水率要求一般為95%～99.5%，出泥含水率一般為75%～80%。目前，離心脫水機在處理廠使用比例逐漸增大。

4 造粒脫水

水中造粒脫水機是近年來發(fā)展的一種新設備，就是利用懸浮顆粒的混凝傾向，向污泥中投入少量的電解質(zhì)后，使憎水性膠體顆粒電荷中和，或使親水性膠體顆粒穩(wěn)定的水合度減小以及同時出現(xiàn)的其它因素（如高分子化合物的交聯(lián)吸附作用）來使之混凝。

絮凝造粒脫水裝置由絮凝造粒脫水機及投泥漿、投藥液系統(tǒng)組成。經(jīng)斜板沉降器增稠的污水-泥漿，依靠液位之靜壓直接打入脫水機，由調(diào)節(jié)閥控制入機之流量。藥液由藥液罐稀釋溶解后打入高位槽，經(jīng)轉(zhuǎn)子流量計計量后與泥漿棍合流入機內(nèi)。主機轉(zhuǎn)速由電磁調(diào)速異步電機驅(qū)動行星擺線針輪減速機，再配一級鏈輪和齒輪傳動實現(xiàn)減速、調(diào)速。經(jīng)脫水機分離出之清液入分離液貯罐后，循環(huán)回用或排放。泥餅則排入小車運走做肥料。

蔣素英等指出包括以下步驟：首先用堿性試劑將待處理污泥的pH調(diào)節(jié)至8～10。如污泥為含水率85%以上的污泥，則加入陰離子高分子絮凝劑；如污泥為含水率85%以下的污泥，則加入分散劑，攪拌均勻，快速形成大的絮凝體。將大絮凝體機械破碎成小絮凝體，排出顆粒中包裹的水分；在小絮凝體中再加入陰離子高分子絮凝劑，快速形成大的絮凝體；絮凝體中加入無機絮凝劑使其疏水化；將上述經(jīng)化學藥劑改性處理的污泥移送脫水機中機械脫水。

芮延年、聞邦椿得到了活性污泥等料漿絮凝造粒過程較佳絮凝劑用量及操作條件，并設計了低速螺旋絮凝造粒脫水強化裝置，同時還推得了該裝置分離效率的關(guān)聯(lián)式。芮延年、陳長琦針對造粒脫水技術(shù)進行了深入的研究，尤其是絮凝劑的量對造粒脫水的影響。通過對活性污泥等料漿的強化絮凝造粒過程的試驗研究，得到了該過程較佳絮凝劑用量及操作條件。

與此同時，造粒的裝置也在不斷地發(fā)展。馬德剛，趙嫻設計了一種環(huán)狀電場與壓力協(xié)同作用的污泥脫水造粒裝置。柳建國、柳思佳設計了一種生物污泥加工設備。特別是蔣斌、侯澄友設計了一種生物有機肥造粒機的真空脫水裝置，該裝置由真空室、真空罐、脫水罐、真空泵通過氣管順序連接組成，真空室一端與造粒機的雙軸攪拌擠壓機連接，另一端與螺旋擠壓機連接。其能在生物有機肥造粒前，利用真空負壓將肥料中的水分抽走，使肥料適合造粒。工作時，當雙軸攪拌擠壓機將肥料送至真空室后，真空泵將真空室、真空罐、脫水罐造成負壓，肥料中的水分在負壓下蒸發(fā)，經(jīng)真空罐送至脫水罐，肥料脫去大部分水分，達到造粒的水分含量要求。

造粒機構(gòu)造簡單，不易磨損，電耗少，維修容易。泥丸的含水率一般在70%左右。其脫水工藝，固液分離速度快；絮凝體密實、強度大、顆粒剝離性好；疏水性優(yōu)、易形成自然拱架結(jié)構(gòu)、透水速度快。但是造粒一般都只是脫水中的一部分，因此一般造粒脫水都要結(jié)合其他脫水方式進行。

5 結(jié)語

幾種污泥機械脫水技術(shù)的比較如下表所示：

污泥脫水設備各具特點，各種設備適用于不同的場合。污水處理廠由于占地面積大，地理位置較偏僻，有大量水可以回用，可以考慮選用帶式脫水機或者離心式脫水機，但是二者運行費用都較高。近年來發(fā)展起來的旋轉(zhuǎn)擠壓式污泥脫水機，占地面積小，同樣可以連續(xù)運行，未來的應用會更適宜污水處理廠。

目前， 對污泥處置要求提高，在污泥脫水環(huán)節(jié)上實現(xiàn)低投資成本、低運行成本、低能耗、高污泥脫水率將是未來脫水機發(fā)展的趨勢。