给排水干货——污泥浓缩

大致分为四类：颗粒间的空隙水、毛细水、污泥颗粒吸附水和颗粒内部水；

1）空隙水 ：一般占污泥中总水分的65%～85%，这部分水是污泥浓缩的主要对象，因空隙水所占比例最大，故浓缩是减容的主要方法；

2）毛细水 ：即颗粒间的毛细管内的水，约占污泥中总水分的10%～25%，脱除这部分水必须要有较高的机械作用力和能量，可采用自然干化和机械脱水法去除；

3）污泥颗粒吸附水 ：指由于污泥颗粒的表面张力作用而吸附的水；

4）内部水 ：指污泥中微生物细胞体内的水分，吸附水和内部水总体积约占污泥中水分的10%，可通过干燥和焚烧法脱除。 干燥→热干化

污泥浓缩的目的在于减容 。因为污泥中含有大量的水分，初次沉淀污泥含水率介于95%～97%，剩余活性污泥达99%以上。 导致污泥的体积大，对污泥的后续处理造成困难，通过浓缩能够减少污泥的体积，节省污泥处理处置费用。

通常有 重力浓缩、气浮浓缩、机械浓缩三种；机械浓缩有离心浓缩、带式浓缩、转鼓浓缩和螺压浓缩。

初沉污泥和混合污泥 宜采用 重力浓缩和机械浓缩 ； 剩余污泥 宜采用 气浮浓缩 。目前经常采用重力浓缩和机械浓缩。 机械浓缩一般可将剩余污泥的含水率从99.2%～99.8%降至94%～96%。

目前，国内以重力浓缩为主，占71.5%，机械浓缩和气浮浓缩分别占21.4%和7.1%。由于污泥浓缩一般不需要添加调理剂，污泥浓缩设施的主要能源消耗为其主机设备及其配套设备的驱动动力。污泥浓缩段产生的上清液一般回流入污水处理系统，浓缩污泥进入后续污泥处理段。因此，浓缩段主要考虑能源消耗，不同浓缩工艺的污泥浓缩物料消耗比较见下表，从表中可以看出，污泥浓缩工艺中，重力浓缩的能耗要比其他工艺能耗低很多，仅仅是离心浓缩的1%。气浮浓缩次之，离心浓缩能耗最高。 药剂消耗主要是机械浓缩装置，如转鼓浓缩机和带式浓缩机。

能耗比较：离心＞气浮＞(带式、转鼓、螺压)＞重力

不同浓缩工艺的污泥浓缩能耗比较

重力浓缩池

重力浓缩是根据沉降原理，利用污泥中 固体颗粒与水之间的相对密度差来实现污泥浓缩 的，是目前最常用的方法之一。主要利用压缩沉降，去除的是间隙水。

1） 初沉池污泥 可 直接进入浓缩池进行浓缩，含水率一般可从95%～97%浓缩至90%～92% ；

2） 剩余污泥一般不宜 单独 进行重力浓缩 。 如果采用重力浓缩，含水率可从99.2%～99.6%降到97%～98% ； 剩余污泥可以单独进行重力农作，但是单独效果差

3） 对于设有初沉池和二沉池的污水处理厂，可将这两种污泥混合后进行重力浓缩。含水率可由96%～98.5%降至93%～95%。

优点 ：重力浓缩储存污泥能力强，操作要求一般，运行费用低，动力消耗小。

缺点 ：占地面积大，污泥易发酵产生臭气，新建的污水厂应考虑采取防臭或脱臭措施；对某些污泥（如剩余活性污泥）浓缩效果不理想；在厌氧环境中停留时间太长，产生磷的释放。 一般适合没有除磷要求的污水厂，如用于除磷脱氮工艺，需要对上清液进行化学除磷处理。

7.6.18 采用 生物除磷处理 污水时， 剩余污泥宜采用机械浓缩 。 气浮也可以

8.2.3 当采用 生物除磷工艺 进行污水处理时， 不宜采用重力浓缩 。 当采用重力浓缩池时，宜对污泥水进行除磷处理 。

污水生物除磷工艺是靠聚磷菌在好氧条件下超量吸磷形成富磷污泥，将富磷污泥从系统中排出，达到生物除磷的目的。重力浓缩池因水力停留时间长，污泥在池内会发生厌氧释磷，如果将污泥水直接回流至污水处理系统，将增加污水处理的磷负荷，降低生物除磷的效果。因此，当采用生物除磷工艺进行污水处理时，不宜采用重力浓缩。 当采用重力浓缩时，应对污泥水进行处理，回收污泥水中的磷 。 宜单独，不宜回流至A ² O池

根据运行方式不同，可分为 连续式和间歇式 两种。

1） 间歇式重力污泥浓缩池 ：多用于 小型污水处理 厂，池型可建成矩形或圆形， 间歇式重力浓缩池主要设计参数是停留时间 。设计停留时间最好由试验确定，在不具备试验条件时， 浓缩时间不宜小于12h。间歇式重力污泥浓缩池应设置可排出深度不同的污泥水的设施，浓缩池上清液应返回污水处理构筑物进行处理 。 表层有浮渣

8.2.6 间歇式 污泥浓缩池 应 设置 可排出深度不同的污泥水的设施 。 防止表层有浮渣

污泥在间歇式污泥浓缩池为静止沉淀，一般情况下污泥水在上层，浓缩污泥在下层。但经日晒或贮存时间较长后，部分污泥可能腐化上浮，形成浮渣，变为中间是污泥水，上下层是浓缩污泥。此外，污泥贮存深度也有不同。为此，本条规定应设置可排除深度不同的污泥水的设施。

8.1.10 污泥处理处置过程中产生的 污泥水应单独处理或返回污水处理构筑物进行处理。

污泥水返回污水厂进口，和进水混合后一并处理。若条件允许，也可送入初次沉淀池或生物处理构筑物进行处理。

不在污水厂内的污泥处理设施产生的污泥水，可通过管道输送至污水厂或污泥水处理设施进行处理。

《城乡排水工程项目规范》4.4.8 城镇污水厂的污泥处理和处置过程中产生的污泥水应进行处理。

2） 连续式污泥重力浓缩池 ：一般采用 辐流式沉淀池 的形式，多用于大中型污水厂。采用 栅条浓缩机 时，可促进浓缩作用，提高浓缩效果。因为每条栅条后面，可形成微小涡流，有助于颗粒之间的絮凝，使颗粒逐渐变大，并可造成空穴，促使污泥颗粒的空隙水与气泡逸出，浓缩效果约可提高20%以上； 故重力浓缩池刮泥机上应设置浓缩栅条。

8.2.2 污泥浓缩池宜设置 去除浮渣的装置 。

由于污泥在浓缩池内停留时间较长，有可能会因厌氧分解而产生气体，污泥附着该气体上浮到水面，形成浮渣。如不及时排除浮渣，会产生污泥出流。为此，规定宜设置去除浮渣的装置。

8.2.1 浓缩剩余污泥时 ，重力式污泥浓缩池的设计宜符合下列要求：

1. 污泥固体负荷宜采用30～60kg/(m ² ·d) ； 接收负荷

2. 浓缩时间不宜小于12h ； V=QT，水力停留时间

3. 由生物反应池后 二次沉淀池进入污泥浓缩池的污泥含水率，为99.2%～99.6%时，浓缩后污泥含水率可为97%～98% ；

4. 有效水深宜为4m ；

5. 采用栅条浓缩机时，其外缘线速度一般宜为1～2m/min，池底坡向泥斗的坡度不宜小于0.05 。

注： 浓缩初沉污泥时，固体负荷可取较大值；浓缩剩余污泥时，应采用较小值 。

水力负荷 ：单位时间内通过单位浓缩池表面积的上清液溢流量，单位为m ³ /(m ² ·h)或m ³ /(m ² ·d)。 初沉污泥 最大水力负荷可取1.2～1.6m ³ /(m ² ·h)； 剩余污泥 取0.2～0.4m ³ /(m ² ·h)。按固体负荷计算出浓缩池的面积后，应与按水力负荷核算出的面积进行比较，取较大值 。

污泥室容积和排泥时间 ： 应根据排泥方法和两次排泥的时间间隔而定，当采用定期排泥时，两次排泥的间隔时间一般可采用8h 。 间歇：泥的停留时间

气浮浓缩

原理： 污泥颗粒在浓缩池中与微细气泡充分接触，附着在污泥颗粒的周围，使颗粒被强制上浮，从而与水分离，达到污泥浓缩的目的 。

气浮浓缩池有圆形与矩形两种，如下图所示。圆形气浮浓缩池的刮浮泥板、刮沉泥板都安装在中心旋转轴上一起旋转。矩形气浮浓缩池的刮浮泥板与刮沉泥板由电机用链带连动刮泥。 气浮浓缩可以使污泥含水率从99%以上降低到95%～97%，澄清液的悬浮物浓度不超过0.1%，可回流到污水厂的进水泵房处理。

注： 气浮浓缩由于停留时间较短，且在好氧池中完成，适合脱氮除磷系统的污泥浓缩。

    1）气浮浓缩的设计，应符合下列规定：

    2）气浮浓缩的运行，应符合下列规定：

    运行应重点控制进泥量、气量、加压水量、刮泥和排底泥等，确保气浮分离清液清澈；固体负荷、水力负荷应满足设计要求； 剩余污泥气浮浓缩的絮凝剂可采用阳离子聚丙烯酰胺，配药浓度宜为0.2% ，加药量宜为0.1%～0.2%；应调整溶气系统进气流量，使溶气压力稳定在0.4～0.5MPa；溶气系统和刮泥机宜24h连续运行，浮泥层厚度宜稳定在0.3～0.6m；应定期清理溶气释放器。

    3）混凝剂在气浮浓缩中的应用

    气浮浓缩可采用无机混凝剂如铝盐、铁盐、活性二氧化硅等，或有机高分子混凝剂如聚丙烯酰胺（PAM）等，提高气浮浓缩的效果。混凝剂可在水中形成便于吸附或俘获空气泡的表面，使污泥与气泡易于互相吸附。采用混凝剂的种类及剂量，宜通过试验决定。当气浮浓缩后的污泥要回流到曝气池时，不宜使用混凝剂。因为混凝剂会影响曝气池活性污泥的质量。

离心浓缩法的原理是 利用污泥中的固体和液体的相对密度差 ，在离心力场中所受的离心力不同而被分离。

①优点：

由于离心力几千倍于重力，只需十几分钟， 污泥含水率便可由99.2%～99.5%浓缩至91%～95% ，因此，离心浓缩占地面积小，设备全密闭，臭气少，工作环境较卫生；停留时间较短， 对于富磷污泥，可以避免磷的二次释放，从而可提高污水系统总的除磷率 。

②缺点

离心浓缩法耗电量和噪声较大，运行费用与机械维修费用较高 ；对操作人员要求较高。离心浓缩一般不需絮凝剂调理，如果要求浓缩污泥含固率大于6%，则可适量加入部分絮凝剂以提高含固率，但切忌加药过量，造成输送困难。

③适用

有除磷脱氮要求的污水厂，以及对不易重力浓缩的剩余活性污泥进行浓缩 。用于离心浓缩的离心机有转盘式离心机、篮式离心机和转鼓离心机等。

④设计

离心浓缩工艺主要应当控制进泥特性、转动速率、水力负荷、转筒内液体深度以及絮凝剂添加等关键参数

⑤运行

絮凝剂投加量宜小于4‰；主电机转速应根据出泥浓度调整，控制在1800～2800rpm；差速宜为最高差速的60%～80%；正常运行时堰板开度宜为70%～80%。

离心浓缩的运行参数与效果

带式浓缩主要由重力带构成，重力带在由变速装置驱动的辊子上移动，用聚合物调理过的污泥均匀分布在移动的带子上，在梳水犁的作用下将污泥中的水释放出来。 带式浓缩通常在污泥含水率大于98%的情况下使用，常用于剩余污泥的浓缩，将其含水率从99.2%～99.5%浓缩至93%～95% 。

①优点

带式浓缩可与脱水机一体，节省空间；工艺控制能力强；投资和动力消耗较低；噪声低，设备日常维护简单 ；添加少量絮凝剂便可获得较高固体回收率（高于90%），可提供较高的浓缩固体浓度；停留时间较短， 对于富磷污泥，可以避免磷的二次释放 ，从而可提高污水系统总的除磷率，适合有除磷脱氮要求的污水厂

②缺点

带式浓缩存在现场 环境卫生差、需添加絮凝剂、产生臭气和腐蚀等问题。

③设计规定

带式浓缩机水力负荷范围

④运行规定

a.絮凝剂投加量宜为0.1%～1%。

b.带速应控制在4～16m/min。

c.应进行上机试验，选择适宜的网带

转鼓浓缩系统包括絮凝调理和转动的圆柱形筛网或滤布。污泥与絮凝剂充分反应后，进入转鼓中，污泥被截留在转鼓的筛网或滤布上 ，而水分通过筛网或滤布流出，达到浓缩的目的。转鼓浓缩可用于对初沉污泥、剩余活性污泥以及两者的混合污泥进行浓缩。 一般可将污泥含水率从97%～99.5%浓缩到92%～94%。

①优点

转鼓浓缩可与脱水机一体，节省空间；噪声低；投资和动力消耗较低；容易获得高的固体浓度，固体回收率高于90%；滤网更换方便；停留时间较短，对于富磷污泥，可以避免磷的二次释放，从而可提高污水系统总的除磷率，适合有除磷脱氮要求的污水厂。

②缺点

转鼓浓缩存在现场 环境卫生差、加药量较大（一般在4～7g药剂/kg干泥）、产生臭气、腐蚀以及滤网易被细小颗粒堵塞等问题 。

③设计规定

    a.筛网筛距范围为0.5～2mm。

    b.固体负荷15～3000kgDS/h。

    c.水力负荷15～100m ³ /h。

④运行规定

    a.体负荷、水力负荷应满足设计要求。

    b.螺旋转速10～68r/min。

    c.絮凝剂投加量宜为0.4%～0.7%。

    d.应定期清洗筛网，确保过滤效果。

    e.当滤液含固量升高时，应检查过程控制参数。

污泥机械浓缩的工艺设计：无论哪一种浓缩方式，其工艺都可以用浓缩比、分离率和固体回收率三个指标进行综合评价。

8.2.4 当采用机械浓缩设备进行污泥浓缩时，宜根据试验资料或类似运行经验确定设计参数。

调查表明，目前一些污水厂采用机械污泥浓缩设备浓缩污泥，如采用带式浓缩机、螺压式浓缩机和转筒式浓缩机等。鉴于污泥浓缩机械设备种类较多，各设备生产厂家提供的技术参数不尽相同，因此宜根据试验资料确定设计参数，无试验资料时，按类似运行经验（污泥性质相似、单台设备处理能力相似）合理选用设计参数。

8.2.5 污泥浓缩脱水可采用一体化机械。 浓缩脱水一体机有：离心脱水机、带式压滤机、叠螺机

目前，污泥浓缩脱水一体化机械已经较广泛应用于工程中。