污泥之污泥浓缩（四）
1. 水分问题
二沉池排出来的剩余污泥，90%以上都是水，为了降低湿污泥的体积，需要对污泥进行浓缩，脱水。污泥中的水分可以分为四种类型：孔隙水、毛细水、吸附水、结合水。这四种水与污泥颗粒的结合程度为：结合水>吸附水>毛细水>孔隙水。其中浓缩、脱水主要针对的是孔隙水和毛细水。
孔隙水：不与污泥颗粒直接结合，也不受污泥毛细作用的影响，作用力比较弱，比较容易分离，此部分水量占污泥总含水量的65-85%，污泥浓缩可以将绝大部分孔隙水分离出来。
毛细水：存在于污泥颗粒之间的间隙处，由于毛细结合水受到液固表面附着力和液体凝聚力作用，要分离出毛细管结合水，需要较高机械力和能量，此部分水量占污泥总含水量的15-25%，污泥浓缩不能将毛细水分离，必须通过机械脱水进行分离。
吸附水：污泥颗粒比较小，而且常处于胶体状态，污泥比表面积较大，所以表面张力作用吸附水分较多，而且表面吸附水除去比较困难。
结合水：存在于污泥颗粒内部或微生物细胞内，内部水和固体结合比较紧，要除去这部分水，必须要破坏微生物细胞结构。
吸附水和结合水占污泥总含水量的10%左右，只有通过高温加热或焚烧办法才能将这两部分水分离出来。
通过上述介绍可知，污泥主要是通过浓缩和脱水两种方法去除孔隙水和毛细水，而对于吸附水和结合水的去除基本无能为力。浓缩的方法有三大类：重力浓缩、机械浓缩和气浮浓缩。其中机械浓缩又分为四类：离心浓缩、带式浓缩、转鼓浓缩、螺压浓缩。本文简单介绍重力浓缩和带式浓缩，其它类型后面有时间再接续。
2. 重力浓缩
1）原理
一种沉淀工艺，压缩沉淀。上层污泥颗粒压缩下层颗粒，孔隙水被挤出去，颗粒之间变得更加拥挤，在压缩过程中，污泥浓度逐渐提高，而上清液则被排出，从而实现污泥浓缩。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97.0-98.0%，浓缩时间不宜小于12h。
2）类别
重力式污泥浓缩池周边传动浓缩机：通过周边驱动方式，将污泥浓缩池的污泥浓缩并缓慢刮入集泥斗的机械，它又分为全桥、半桥、3/4桥式三种类型。浓缩机主要由中心旋转支座、桥架、浓缩栅条、桁架、驱动装置、集电装置、刮板、导流筒等组成。
重力式污泥浓缩池悬挂式中心传动浓缩机：悬挂于桥架中心，通过中心驱动方式，将污泥浓缩池的污泥浓缩并刮入集泥斗的机械，它又分为直联驱动和组合驱动两种形式。浓缩机主要由桥架、驱动装置、主轴、导流筒、水下轴承、浓缩栅条、刮臂、刮板等组成。直连式为立式减速电机与主动滚轮直联传动，结构紧凑，机械效率高，直接传力驱动。组合驱动式宜采用卧式减速机与蜗轮蜗杆或回转支承的组合，间接传力驱动。相较于周边传动，感觉用中心传动的多一些。
3）优缺点
优点：贮泥能力强，动力消耗小，设备及运行费用低，操作简便。
缺点：占地面积大，土建费用大；浓缩效果差，浓缩后污泥含水率高；由于一般露天设置，易发酵产生臭气，对周边环境影响较大，为避免臭气，需加罩除臭，但又不利于溶解氧的进入。由于停留时间长（12h以上），易导致池体内部产生厌氧环境，造成微生物厌氧分解或反硝化作用而产生气体，污泥附着气体上浮到水面，形成浮渣，此时池子需要设置去浮渣的装置。同样由于停留时间过长，浓缩池中的聚磷菌会发生厌氧释磷现象，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，采用生物除磷工艺进行污水处理时，不宜采用重力浓缩，而当采用重力浓缩时，应对污泥水进行处理，回收污泥水中的磷。
4）适用范围
主要用于浓缩初沉池污泥以及初沉池污泥和剩余污泥的混合污泥。
3. 机械浓缩
1）原理
这里仍以带式机为例进行简单介绍。之前在学习带式压滤机时候，搞不清楚几个概念，因为太乱了，带式浓缩机，带式过滤机，带式压滤机，带式浓缩压滤机等。在看设计手册时才发现，原来真的有带式浓缩机，不过它只有重力浓缩脱水段，相当于带式压滤机的简配版，其原理为：原污泥加絮凝剂经调理搅拌槽充分搅拌后进入布泥器，污泥经布泥器被均匀送入滤带，在犁耙的疏导作用下，污泥被翻向犁耙两侧，从而留出导水的空位，使得污泥中的水分能更容易地被脱除，这些自由水在重力作用下通过滤带流入排水槽，而污泥继续随滤带移动，在边缘处滑落排出浓缩机而进入下一道工序。
带式浓缩机通常在污泥含水率大于98%的情况下使用，不过通常需要设置污泥储池，有点调节池的感觉，可将剩余污泥的含水率从99.2-99.5%浓缩至93-95%。原以为带式压滤机就是脱水的，没想到它兼具浓缩和脱水两个功能，通常带式压滤机滤饼含水率在80%附近，而带式浓缩机相当于把浓缩部分从带式压滤机上拆除开来，后续可以搭配其它类型的高效脱水机，比如板框压滤机（厢式或隔膜），实现泥饼含水率在60%附近。
2）优缺点
优点：耗电少、噪声低。土建费用小，占地面积小。基本上是全封闭操作环境，不会发生厌氧释磷现象，且臭气对周围环境影响小。
缺点：装机功率较大，絮凝剂用量较大，设备费用较高。易造成现场清洁问题，车间空气环境较差。
3）适用范围
主要用于剩余污泥的浓缩。如果仅要实现80%的泥饼含水率，可直接采用带式压滤机（浓缩与脱水一体化），如果要实现60%的泥饼含水率，可将带式压滤机（减配版）单独作为浓缩装置，后采用板框压滤机（厢式或隔膜）进行压滤脱水。