1 污泥深度脱水工艺的背景

近年来，佛山市禅城区先后建成4间污水处理厂，污水处理能力57.2万t/d，日均产生污泥量约170t。目前，4间污水厂污泥均采用机械脱水方式进行处理，脱水后的污泥其含水率从99.3%降到80%以下，满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）要求。但是，该处理方式难以满足《城镇污水处理厂污泥处置混合填埋泥质》（CJ/T249-2007）规定的后续污泥堆肥、制作建材、焚烧发电、填埋等资源化利用的要求。据了解，目前国内及省内许多地区，都进行了污泥处理处置技术的探索和实验，污泥深度脱水工艺是解决污泥安全处理与处置较为有效的途径。

2 污泥深度脱水工艺介绍

污泥深度脱水是指对污泥进行调理，改善污泥的脱水性能，使得脱水后的污泥含水率达到60%以下。目前，国内对该工艺的命名有所不同，使用的调理药剂有无机物也有有机物，或者是生物菌种，脱水设施以低压或高压板框压滤机为主。但是归结到底，深度脱水技术可以由以下四部分组成：

第一步：污泥的浓缩。由于污水厂储泥池的污泥含水率约为99.3%，高含水率的污泥若直接投药会导致药剂的大量消耗，因此需要对污泥进行预浓缩，通过重力浓缩使含水率达到95%～98%左右；一般来说，使用无机物或有机物作为投加药剂的工艺，会使用一个较大体积的浓缩罐进行污泥的浓缩，有些还会投加适量的药剂（主要是PAC）加速沉淀浓缩过程，以减少浓缩容器的容积。

第二步：污泥的调理。这一步是整个工艺的核心。如果是投加无机物或有机物药剂，这时会通过调节泥水混合物的pH值（一般会调至pH=8～12），然后投加水解能力强、氧化性强的物质（例如Fe3+），改变污泥生物细胞结构，提高疏水性能，从而降低污泥的含水率，投加药量按绝干污泥量质量比约为10～30%。通过投加无机物或有机物药剂调理后的污泥，由于析出了部分的水分，因此大多都会对泥水混合物进行沉淀，以减少药剂的用量，上清液进入污水厂处理，沉淀液进行后续的灭活和重新絮凝。

第三步：污泥的灭活和重新絮凝。通过投加灭活剂和絮凝剂，对泥水混合物进行灭活处理，杀菌除臭，有效控制臭气的溢出；同时也在污泥中形成多孔网格状骨架，改善污泥的可压缩性，增强絮凝体的强度。无论是投加无机物或有机物作为药剂的工艺，一般均会使用CaO作为灭活剂，有些会适当投加聚丙烯酰胺（PAM）加强絮凝效果。

第四步：污泥的脱水。利用过滤板、隔膜板和滤布组成的过滤单元，在液压系统恒压压紧所有滤板的条件下，利用进料泵压力在进泥过程中对物料进行初步固液分离，并在进料结束后，注入高压水到隔膜板腔对泥饼进行压榨，提高压滤机的脱水效率。一般可以采用传统的板框压滤机或厢式压滤机，也可以采用较先进的可变滤室高压压滤机。

该工艺适用范围广，运行费用省，占地面积相对较小，与传统的污水厂污泥脱水工艺相比，可一次将污泥含水率从97%脱至60%以下，可以解决长期以来污泥需二次脱水问题，大大降低污泥处理处置费用，也无需消耗热源。

3 药剂调理技术的主要原理

（1）无机和有机体系药剂均无毒，通过对药剂的配比调整，使之适合于污泥处理。

（2）无机药剂在溶解过程中形成胶体，与骨料形成起到骨架搭建的作用，并提高排水性能。

（3）有机药剂基团极性强、密度高，在污泥颗粒表面作用强，非极性的端有一定疏水作用，对水溶性影响较弱，也可作为中心链部分，具有降低污泥比阻，同时调节表面活性等作用。

（4）在主体药剂作用的基础上，由于不同污泥性质不同，则需要调配污泥的电荷、极性、亲水性、疏水性等因素，增加药剂的适应性，也是药剂调理的核心技术。

通过污泥的力学指标的检测，做3个泥样，三个样品抗压强度分别为：62kPa，65kPa，66kPa，平均值为64.3kPa。三个样品横向剪切强度分别为：40kPa，52kPa，48kPa，平均值为46.6kPa，而污泥填埋要求：抗压强度大于50kPa，横向剪切强度大于25kPa，是符合填埋的要求的。

通过污泥的热值指标的检测，上述样品在含水率降低到5%的低位热值达到9115.8J/kg（即2170kcal/kg）。

4 社会、经济效益分析

以填埋为处置目的的工艺方案（以处理1m³含水率为97～98%城市生活污水厂污泥计算，处理后污泥含水率低于60%）。

方案1：经济的投加方式总投加药量占绝干污泥比例低于25%，处理后污泥含水率约59%，根据实际耗水耗电量和药剂价格，折算运行成本为94.6元/t污泥（80%含水率，不含人工、维修等费用）。

方案2：脱水效果好，且较经济的投加方式总投加药量占绝干污泥比例低于25%，处理后污泥含水率约40%，根据实际耗水耗电量和药剂价格，折算运行成本为158元/t污泥（80%含水率，不含人工、维修等费用）。

如污泥处理后直接运走，当运输填埋费用高于120元/t污泥时，方案2比方案1的总处理处置费用要低，反之则方案1优胜。

5 存在问题与建议

采用污泥调理板框深度脱水技术方案并无法消除污泥中的结合水，只能通过高温焚烧或者水泥窑协同处置的方式继续降低污泥的含水率，后续处置能耗较高不利于资源化利用，且由于阻燃性添加剂含量较多不利于固体燃料的配置。

因此，需要继续开发以有机脱水剂为主的板框调理工艺试剂。