廣州市某水廠供水量100萬m3/d，原水取自順德水道西海段。據統計，平均日原水濁度為73NTU（發生率82%），經測定及工藝計算排泥水平均污泥含量為105.2t/d，相當含固率為4%的濃縮污泥2630m3/d，污泥中無機成分含量高，無明顯的親水性。

為處理該水廠的污泥，必須首先對污泥進行脫水處理，這是方便污泥后續處理、大大減少污泥體積的關鍵。因此，就涉及到污泥脫水設備的選型。本文以該污水廠為例，通過對常用的污泥脫水設備的介紹，選擇合適的污泥脫水設備和脫水工藝，合理有效地處理該污水廠的污泥。

1 常見污泥脫水設備介紹

污水經過沉淀處理后會產生大量污泥，即使經過濃縮及消化處理，含水率仍高達96%，體積很大，難以消納處置，必須經過脫水處理，提高泥餅的含固率，以減少污泥堆置的占地面積。一般大中型污水處理廠均采用機械脫水。脫水機一般可分為帶式壓濾脫水機、離心式脫水機和板框式壓濾脫水機三大類。

1.1 帶式壓濾脫水機

帶式壓濾脫水機是由上下兩條張緊的濾帶夾帶著污泥層，從一連串有規律排列的輥壓筒中呈S形經過，依靠濾帶本身的張力形成對污泥層的壓榨和剪切力，把污泥層中的毛細水擠壓出來，獲得含固量較高的泥餅，從而實現污泥脫水。

一般帶式壓濾脫水機由濾帶、輥壓筒、濾帶張緊系統、濾帶調偏系統、濾帶沖洗系統和濾帶驅動系統構成。作機型選擇時，應從以下幾個方面加以考慮：

（1）濾帶。要求其具有較高的抗拉強度、耐曲折、耐酸堿、耐溫度變化等特點，同時還應考慮污泥的具體性質，選擇適合的編織紋理，使濾帶具有良好的透氣性能及對污泥顆粒的攔截性能。

（2）輥壓筒的調偏系統。一般通過氣動裝置完成。

（3）濾帶的張緊系統。一般也由氣動系統來控制。濾帶張力一般控制在0.3～0.7MPa，常用值為0.5MPa。

（4）帶速控制。不同性質的污泥對帶速的要求各不相同，即對任何一種特定的污泥都存在一個較佳的帶速控制范圍，在該范圍內，脫水系統既能保證一定的處理能力，又能得到高質量的泥餅。

帶式壓濾脫水機受污泥負荷波動的影響小，還具有出泥含水率較低且工作穩定啟耗少、管理控制相對簡單、對運轉人員的素質要求不高等特點。同時，由于帶式壓濾脫水機進入國內較早，已有相當數量的廠家可以生產這種設備。在污水處理工程建設決策時，可以選用帶式壓濾機以降低工程投資。目前，國內新建的污水處理廠大多采用帶式壓濾脫水機，例如北京高碑店污水處理廠一期工程五臺脫水機全部是帶式壓濾脫水機，濾帶、輥壓筒投入運行以來情況良好，所以在二期設備選型時仍然選用了這種機型。

1.2 離心式脫水機

離心式脫水機主要由轉鼓和帶空心轉軸的螺旋輸送器組成，污泥由空心轉軸送入轉鼓后，在高速旋轉產生的離心力作用下，立即被甩入轉鼓腔內。污泥顆粒比重較大，因而產生的離心力也較大，被甩貼在轉鼓內壁上，形成固體層；水密度小，離心力也小，只在固體層內側產生液體層。固體層的污泥在螺旋輸送器的緩慢推動下，被輸送到轉鼓的錐端，經轉鼓周圍的出口連續排出，液體則由堰口溢流排至轉鼓外，匯集后排出脫水機。

離心脫水機關鍵的部件是轉鼓，轉鼓的直徑越大，脫水處理能力越大，但制造及運行成本都相當高，很不經濟。轉鼓的長度越長，污泥的含固率就越高，但轉鼓過長會使性能價格比下降。使用過程中，轉鼓的轉速是一個重要的控制參數，控制轉鼓的轉速，使其既能獲得較高的含固率又能降低能耗，是離心脫水機運行好壞的關鍵。

目前，多采用低速離心脫水機。在作離心式脫水機選型時，因轉輪或螺旋的外緣極易磨損，對其材質要有特殊要求。新型離心脫水機螺旋外緣大多做成裝配塊，以便更換。裝配塊的材質一般為碳化鎢，價格昂貴。

離心脫水機具有噪音大、能耗高、處理能力低等缺點。國內只有為數不多的幾個廠家可以生產小型離心脫水機，如果選擇大型離心脫水機，就只能依靠進口，會增加工程投資，同時，離心脫水機受污泥負荷的波動影響較大，對運行人員的素質要求較高，因此一般污水處理廠均不采用離心脫水工藝。但近幾年來，隨著科技進步，離心式脫水機的脫水技術在國外有了長足進展，例如瑞典Alfa Laval公司生產的螺旋離心式脫水機，其泥餅含固率可達30%以上，而且操作是在全封閉的環境中進行，脫水機周圍沒有任何污泥及污水存在，也沒有惡臭氣味，可以大大改善運行人員的工作環境，因而受到業界人士的青睞。

1.3 板框式壓濾脫水機

板框式壓濾機是通過板框的擠壓，使污泥內的水通過濾布排出，達到脫水目的。它主要由凹入式濾布、框架、自動-氣動閉合系統側板懸掛系統、濾板震動系統、空氣壓縮裝置、濾布高壓沖洗裝置及機身一側光電保護裝置等構成。設備選型時，應考慮以下幾個方面：

（1）對泥餅含固率的要求。一般板框式壓濾機與其他類型脫水機相比，泥餅含固率高，可達35%，如果從減少污泥堆置占地因素考慮，板框式壓濾機應該是首選方案。

（2）框架的材質。

（3）濾板及濾布的材質。要求耐腐蝕，濾布要具有一定的抗拉強度。

（4）濾板的移動方式。要求可以通過液壓-氣動裝置全自動或半自動完成，以減輕操作人員勞動強度。

（5）濾布振蕩裝置，以使濾餅易于脫落。與其他型式脫水機相比，板框式壓濾機的缺點是占地面積較大。以北京高碑店污水處理廠一期工程使用的帶式壓濾機和鞍山工業污水處理廠使用的板框式壓濾機為例作比較：高碑店污水廠處理污水量為50萬t/d，污泥產量1852.5m3/d，干物質92.63t/d，采用五臺德國KLEIN-KS30型帶式壓濾機，每臺壓濾機的基礎占地面積僅為2750×3500mm，鞍山污水廠處理水量為22t/d，干物質275t/d，采用六臺板框式壓濾機，每臺壓濾機的基礎占地面積達2400×12000mm，同時，由于板框式壓濾機為間斷式運行，效率低，操作間環境較差，有二次污染，國內大型污水處理廠已很少采用。但近來大量開發研制工作，使其適應了現代化污水處理廠的要求，如通過PLC系統控制就可以實現系統全自運方式，其壓濾、濾板的移動、濾布的振蕩、壓縮空氣的提供、濾布沖洗、進料等操作全部可通過PLC遠端控制來完成，大大減輕了工人勞動強度。

2 脫水設備的選擇

根據文獻分析，在相同生產工況條件下，國產離心脫水機和進口離心脫水機均能連續、可靠、穩定運行。但在進泥含固率出現較大變化或超負荷運行時，進口設備容易出現堵料現象，故障排除困難且勞動強度大，停機檢修的時間長達2～3d。而國產設備在上述情況下仍能正常工作，在破壞性試驗中，人為制造的堵料故障，只需啟動堵料排除程序就可以自動排沉，15min后即可恢復正常生產。所以在工況變化的適應性及故障排除方面國產離心脫水機有明顯的技術優勢，而且裝機容量小、投資少、技術支持到位、易損件修復容易、備品備件供貨期短。

經多方面綜合比較，設計選用國產臥式螺旋卸料沉降離心機。考慮到季節及原水濁度的變化，離心機組采用大、小機型級配設置。

3 脫水工藝及設備選型

脫水工藝由進料、投藥、脫水、污泥收集和供壓力水等五部分組成。

（1）進料。主要由帶變頻裝置的螺桿泵及電磁流量計組成。按設定，螺桿泵可根據儲泥池待脫水污泥濃度自動調速改變流量大小。

（2）投藥。主要由負壓裝置、儲粉罐、螺旋送粉器、混合斗、攪拌桶、儲藥罐、帶變頻裝置的投藥螺桿泵、流量計、混合器等組成。儲粉罐內的粉劑PAM通過螺旋送粉器計量送進混合斗，與壓力水混合后通過水射器送進攪拌桶，充分攪拌溶解成質量分數0.3%的PAM溶液并被送進儲藥罐備用。螺桿泵根據投加量大小從儲藥罐抽吸PAM溶液送進離心脫水機。為了保證藥液的良好流淌性，在投加管上計量加注壓力水稀釋藥液。

（3）脫水。主要由臥式螺旋卸料沉降離心機及配套的機旁液壓站組成。

（4）污泥收集。由全密封型無軸螺旋輸送器及水平雙向輸送物料的皮帶運輸機組成。

（5）供壓力水。由DN15～150鍍鋅鋼管組成。為溶解稀釋PAM、清洗進料螺桿泵及離心機提供壓力水，并為離心機的液壓站提供冷卻水。進料螺桿泵從儲泥池抽吸污泥計量送至離心機，與此同時，投藥螺桿泵亦把調好的PAM溶液計量送至離心機，兩者在離心機進口處混合并進入高速旋轉的離心機內，在離心力的作用下實現泥、水分離。脫水泥餅從離心機的固相排口排出，通過無軸螺旋輸送器送到脫水機房外的污泥堆場外運填埋處理。

4 運行情況

2007年5月調試完畢投入試運行，脫水成套設備運轉正常、穩定，各項生產運行參數達到或優于工藝設計要求。