1 目前国内污泥处理现状

近年来，随着我国社会经济和城市化的发展，供排水管网扩建，污水处理厂的增加，污泥产量越来越多，但是目前国内污泥处理处置水平很低，污泥经过常规的浓缩脱水后，主要是弃置，难以达到污泥的减量化、稳定化、无害化、资源化的要求，并带来环境的二次污染和供排水、污水处理正常运行的困难。虽然有些水处理企业，也投入一些污泥机械脱水设备，由于技术落后，出泥干度低，总是不尽人意。《国务院关于发展循环经济的若干意见》已把污泥减量化、资源化利用，作为发展循环经济的重点环节之一。推行城市污泥的无害化，减量化，资源化利用已经成为行业专家、公众共同关注的焦点，进入“十二五”之后已经成为地方政府的施政目标。因此污泥处理处置，已经成为污水处理，环境整治过程中的新课题，成为发展循环经济，建设和谐社会的新任务。

2 污泥机械脱水设备的改革

2.1 国内外污泥处理设备技术产品的状况、问题、趋势

（1）国内在水处理过程中所采用的机械脱水设备情况

机械脱水的种类，按脱水原理可分为真空过滤脱水、压滤脱水和离心脱水三大类。真空过滤脱水系统将污泥置于多孔性过滤介质上，在介质另一侧造成真空，将污泥中的水分强行“吸入”，使之与污泥分离，从而实现脱水。常用的设备有各种形式的真空转鼓过滤脱水机。压滤脱水系统将污泥置于过滤介质上，在污泥一侧对污泥施加压力，强行使水分通过介质，使之与污泥分离，从而实现脱水，常用的设备有各种形式的带式压滤脱水机和板框压滤机。离心脱水系统通过水分与污泥颗粒的离心力之差使之相互分离从而实现脱水，常用的设备有各种形式的离心脱水机。

以上几种脱水设备都已有一定的使用历史，但具体使用情况存在很大差别。早期建设的污水处理厂，大多采用真空过滤脱水机，但由于其泥饼含水率较高、噪声大、占地也大，而其构造及性能本身又无较大的改进，二十世纪80年代以来，已很少采用。板框压滤脱水机泥饼含水率较低，因而一直在采用。但这种脱水机为间断运行，效率低，且操作麻烦，维护量很大，所以使用并不普遍，仅在要求出泥含水率很低的情况下使用。带式压滤机是近几年常用的脱水设备，它是把压力施加在滤布上，用滤布的压力和张力使污泥脱水，这种设备需要频繁清洗滤布，反冲水消耗大、在反冲过程中二次生成的污水加大，且脱水效果并不理想。从了解的一些设备用户来看，用户对该设备的脱水性能很不满意。离心脱水设备的脱水效果比较好，但它耗电量大，噪声也大。从噪声的角度讲，它是一个较大的声污染设备。另外，该设备较大的缺点是：一旦出现故障，维修时难以准确掌握轴平衡，维修难度很大，中轴一旦产生平衡偏差，对设备的损坏极大。总体分析，原来水处理市场中所用的脱水设备并不理想。

（2）国外在水处理过程中使用的污泥脱水技术设备情况

目前， 上较 的污泥脱水设备是加拿大法尼亚公司所生产的滚压式污泥脱水机。对滚压机污泥脱水的研究原由加拿大政府研究院开始。法尼亚在1990年买下该研究技术，再把其按商业及生产条件进行改进，并于1991年开始在加拿大LONGUEUIL 25万t/d一级化学增强污泥法的污水厂投产。该厂到现在已连续运转11年，24小时运行，没有发生重大故障。现在法尼亚在加拿大、美国、英国、法国及日本已有70多个项目。处理量由250t/d到3000万t/d。处理污泥有一级化学增强污泥、活性污泥、消化污泥、生物处理及人畜粪便、造纸等污泥。在2001年，日本离心机厂TOMOI向法尼亚购买技术。

法尼亚滚压式污泥脱水机不但具有浓缩、脱水一体化功能，而且具有耗能少、产出率高、性能稳定、易损件少、维修量小、自动化程度高等优点。但它同时也存在一些技术和性能缺陷：一是滤水板上的滤水孔的数量受技术结构的影响，使有效滤水面积减少，进而影响污泥脱水效率；二是设备的脱水效率直接受污泥进口压力的影响，而法尼亚公司的滚压式污泥脱水机进入设备的湿态污泥其压力只能在60kPa内调整，如果压力过大，会造成滤板变形，损坏设备，压力小，则泥饼产量低，效益差；三是法尼亚滚压式污泥脱水机结构中的滤板固定在一个转鼓上，转鼓在转动过程中常常偏离水平，造成滤板倾斜，使滤板与相邻部件产生碰撞和摩擦，这使滤板和相邻部件产生损伤，增加了设备的维修量，减少了设备的使用寿命，同时增加了能耗。

（3）推广使用高性能污泥脱水设备的意义

在污水处理过程中，污泥的处理是水处理工艺中一个重要的环节之一。污泥的处理量将占处理水量的0.3%～0.5%，在污水处理厂的全部建设费用中，用于处理污泥的将占20%～50%，甚至70%。而用来处理污泥的一个重要设备就是污泥脱水机。它能够使污泥减量、稳定、无害化和综合利用。因此，使用高性能的污泥脱水设备，不仅是水处理的基本要求，而且可以减少污水处理单位费用支出，有效解决治污单位的污泥处理问题。

2.2 活塞式污泥脱水机

活塞式污泥脱水机正是应我国环保形势和环保市场的要求，近几年开发的新型、高效污泥脱水设备，它不但具有污泥浓缩、脱水一体化功能，使污泥减量、稳定、无害化和综合利用，而且性能具有耗能少、产出率高、性能稳定、易损件少、维修量小、自动化程度高，效果性能指标均优于传统机械类污泥脱水设备。

活塞式浓缩脱水机的情况介绍：

（1）产品用途：

该设备适用于高浓度、难以实现泵输送介质物料的浓缩与脱水，同时也适用于城市废水初次处理污泥、城市废水活性污泥、造纸、酿造业，生物过滤污泥、化粪池、矿渣、屠宰厂等污泥或废料的浓缩与脱水。

（2）设备性能特点：

①脱水效率高：浓缩物料含水率为70%～79%。

②生产效率高：每小时可处理浓缩介质40～45m³。

③固体介质保留率高：大部分固体介质保留在介质浓缩饼中，不会随水分流走，造成二次污染。

④可连续长期运行：不需要停机清洗或更换滤网。

⑤操作简单、自动化程度高。

⑥性能稳定可靠，活塞与滤网接触为非金属接触，活塞低速运动，故运行可靠，部件极少损坏。

⑦本设备具有浓缩一体化功能。

⑧设备经济技术比高：设备功率小，生产能力大。

（3）技术分析：

①脱水效率高

该设备每个活塞缸为一个处理单元，对JS4-40型设备来说，缸的外径为219mm，在缸内壁上附有两层精密制孔的不锈钢孔板，孔板厚度分别为2mm和1mm，两层孔板焊接与活塞缸缸壁形成一个刚性整体，内层孔板的孔径为0.2～0.25mm，致密的小孔和很小的孔径，确保了絮凝后的污泥中的水分被及时排出，且污泥颗粒大部分保留缸体内，下排液只含有很少的颗粒物质。这就保证了设备的脱水效率。

②处理量大

对JS4-40型设备来说，每个处理单元-活塞缸的内径为200mm，污泥在缸体内纵向装填长度为1.4米，每个处理单元在一个压力行程下，装填污泥的体积为：0.044立方米，4个缸的总容量为0.044×4=0.176立方米。全自动电液推杆动力传动使每个处理单元的活塞杆运行压缩4次/分钟，故设备的处理能力为：0.176×4×60=42.24立方米/小时。在实际运行状态下，输入的污泥是连续的，也就是说在活塞杆伸出和压缩状态下，缸体内一直在输入污泥，所以，实际生产过程中，污泥的处理量要大于42.24，立方米/小时。

③全自动，实现无人值守

本设备配置了自动控制系统，动力传动和污泥输入、泥饼输出以及定时反冲都采用的自动控制，实现了无人值守。

④设备全部密封，生产现场清洁，工矿卫生好

本设备在污泥处理过程中，污泥处于密封状态，过滤的下排水直接通过管道排出，不像目前所使用的板框、带式压滤设备那样工矿卫生差。本设备生产过程中无臭味，无污泥溢漏。

⑤使用寿命长

本设备内活塞缸的压缩活塞结构和缸体内的不锈钢过滤筒的接触为非刚性接触，过滤筒几乎不被磨损。加之设备运行速度慢，易损部件少，故设备使用寿命长。

⑥设备功率小，能耗低

本设备采用液压动力传动，液压站的电机功率为3kW，液压传动力为30000NF，即3000公斤，每个处理单元的活塞推力（或压力）为3000/4=750公斤，这一压力远远大于污泥脱水所需要的挤压力，并且和国内脱水设备如板框、带式、离心式脱水设备相比，其挤压力远远高于这些设备。

（4）经济分析

①占用人员少，减少人员开支

本设备自动化程度高，可实现无人值守，减少人员开支。

②维护费用低

本设备滤板有两层厚度分别为2mm、1mm精密制孔的不锈钢钢筒组成，由于设备运行速度低，过滤筒磨损极小，5年内一般不需要检查和更换滤板。主要检修的部件在于处理单元中活塞的塑胶材料的胶板和密封圈，其检修费用每年在600元左右（含人工及部件费用）。而板框压滤机每4～6个月需要全部更换滤布，以同处理量设备相比，更换滤布费用至少在5000～6000元，带式压滤机的滤布也是如此。相对离心式污泥脱水机来说，离心式脱水设备由于高速运行，使得易损件增多，且容易发生故障，而一旦发生故障，中轴难以调整平衡，维修难度不但大，而且维修费用高。

③药剂用量少

本设备滤筒采用精密制孔，孔径为0.05～0.25mm，由于孔板厚度大，形成的孔径小于打孔理论直径，由于孔径小，就大大降低了对絮凝状态的严格要求，絮凝用药量明显降低。对带式压滤机来说，絮凝一旦不好，泥水就会从履带两侧溢出，且难以形成泥饼。而综合比较目前脱水设备的滤板（布），离心式脱水机的网孔直径较大，需要的加药量也较大。使用本设备，对城市污水处理厂来说，配制0.2%的聚丙烯酰胺C496H溶液，100毫升剩余活性污泥仅加3毫升C496H溶液即可达到脱水要求。

④污泥处理干度自由调节，增大处理能力，进一步降低处理费用

本设备的泥饼出口压力可自由调节，根据运输需要，可通过降低气压值，增加泥饼湿度，进而提高处理量。

⑤能耗低

活塞式污泥脱水机动力全自动电液推杆作为动力，电机功率为3kW，根据效能计算，本技术设备处理污泥能耗为6kWh/吨干固体，而脱水设备能耗为18.84～20kWh/吨干固体。而相对离心式污泥脱水机来说，能耗降低更明显。

⑥设备全密封，生产工况好，节省了除臭通风设备投资

与带式压滤机相比，带式压滤机在生产过程中，不但全部暴露，而且污泥常常从滤带两侧溢出，工况条件极差。根据客户需要，本设备可在泥饼出口下方，安装泥饼输送带，将泥饼输送到指定位置。

据测算，目前全国环保产业从业单位约3.5万家，从业人员近300万人，产业收入总额超过1.1万亿元。其中污泥脱水机销售收入占到环保产业总收入的15～20%左右。

3 国内目前用于城市污水处理厂几种代表性污泥脱水设备应用情况和技术现状

污水经过沉淀处理后会产生大量污泥，即使经过浓缩及消化处理，含水率仍高达96%，体积很大，难以消纳处置，必须经过脱水处理，提高泥饼的含固率，以减少污泥堆置的占地面积。

一般大中型污水处理厂均采用机械脱水。脱水机的种类很多，按脱水原理可分为真空过滤脱水、压滤脱水及离心脱水三大类。下面就国内污水处理厂经常选用的压滤机（包括带式压滤机及板框式压滤机）和离心式脱水机的工作原理、设备选型时需重点考虑的问题以及维护运行成本等作一介绍。

3.1 带式压滤脱水机

带式压滤脱水机是由上下两条张紧的滤带夹带着污泥层，从一连串有规律排列的辊压筒中呈S形经过，依靠滤带本身的张力形成对污泥层的压榨和剪切力，把污泥层中的毛细水挤压出来，获得含固量较高的泥饼，从而实现污泥脱水。

一般带式压滤脱水机由滤带、辊压筒、滤带张紧系统、滤带调偏系统、滤带冲洗系统和滤带驱动系统构成。作机型选择时，应从以下几个方面加以考虑：

（1）滤带。要求其具有较高的抗拉强度、耐曲折、耐酸碱、耐温度变化等特点，同时还应考虑污泥的具体性质，选择适合的编织纹理，使滤带具有良好的透气性能及对污泥颗粒的拦截性能。

（2）辊压筒的调偏系统。一般通过气动装置完成。

（3）滤带的张紧系统。一般也由气动系统来控制。滤带张力一般控制在0.3～0.7MPa，常用值为0.5MPa。

（4）带速控制。不同性质的污泥对带速的要求各不相同，即对任何一种特定的污泥都存在一个较佳的带速控制范围，在该范围内，脱水系统既能保证一定的处理能力，又能得到高质量的泥饼。

带式压滤脱水机受污泥负荷波动的影响小，还具有出泥含水率较低且工作稳定启耗少、管理控制相对简单、对运转人员的素质要求不高等特点。同时，由于带式压滤脱水机进入国内较早，已有相当数量的厂家可以生产这种设备。在污水处理工程建设决策时，可以选用带式压滤机以降低工程投资。目前，国内新建的污水处理厂大多采用带式压滤脱水机，例如北京高碑店污水处理厂一期工程五台脱水机全部是带式压滤脱水机，投入运行以来情况良好，所以在二期设备选型时仍然选用了这种机型。

3.2 离心式脱水机

离心脱水机主要由转筒和带空心转轴的螺旋输送器组成，污泥由空心转轴送入转筒后，在高速旋转产生的离心力作用下，立即被甩入转筒腔内。污泥颗粒比重较大，因而产生的离心力也较大，被甩贴在转筒内壁上，形成固体层。水密度小，离心力也小，只在固体层内侧产生液体层。固体层的污泥在螺旋输送器的缓慢推动下，被输送到转筒的锥端，经转筒周围的出口连续排出，液体则由堰口溢流排至转筒外，汇集后排出脱水机。

离心脱水机关键的部件是转筒，转筒的直径越大，脱水处理能力越大，但制造及运行成本都相当高，很不经济。转筒的长度越长，污泥的含固率就越高，但转筒过长会使性能价格比下降。使用过程中，转筒的转速是一个重要的控制参数，控制转筒的转速，使其既能获得较高的含固率又能降低能耗，是离心脱水机运行好坏的关键。目前，多采用低速离心脱水机。在作离心式脱水机选型时，因转筒或螺旋的外缘极易磨损，对其材质要有特殊要求。新型离心脱水机螺旋外缘大多做成装配块，以便更换。装配块的材质一般为碳化钨，价格昂贵。

离心脱水机具有噪音大、能耗高、处理能力低等缺点。国内只有上海、浙江等地为数不多的几个厂家可以生产小型离心脱水机，如果选择大型离心脱水机，就只能依靠进口，会增加工程投资，同时，离心脱水机受污泥负荷的波动影响较大，对运行人员的素质要求较高，因此一般污水处理厂均不采用离心脱水工艺。但近几年来，随着科技进步，离心式脱水机的脱水技术在国外有了长足进展，例如瑞典Alfa Laval公司生产的螺旋离心式脱水机，其泥饼含固率可达30%以上，而且操作是在全封闭的环境中进行，脱水机周围没有任何污泥及污水存在，也没有恶臭气味，可以大大改善运行人员的工作环境，因而受到业界人士的青睐。

3.3 板框式压滤脱水机

板框式压滤机是通过板框的挤压，使污泥内的水通过滤布排出，达到脱水目的。它主要由凹入式滤板、框架、自动-气动闭合系统、侧板悬挂系统、滤板震动系统、空气压缩装置、滤布高压冲洗装置及机身一侧光电保护装置等构成。设备选型时，应考虑以下几个方面：

（1）对泥饼含固率的要求。一般板框式压滤机与其他类型脱水机相比，泥饼含固率较高，可达35%，如果从减少污泥堆置占地因素考虑，板框式压滤机应该是首选方案。

（2）框架的材质。

（3）滤板及滤布的材质。要求耐腐蚀，滤布要具有一定的抗拉强度。

（4）滤板的移动方式。要求可以通过液压-气动装置全自动或半自动完成，以减轻操作人员劳动强度。

（5）滤布振荡装置，以使滤饼易于脱落。与其他型式脱水机相比，板框式压滤机较大的缺点是占地面积较大。以北京高碑店污水处理厂一期工程使用的带式压滤机和鞍山工业污水处理厂使用的板框式压滤机为例作比较：高碑店污水厂处理污水量为50万t/d，污泥产量1852.5m³/d，干物质92.63t/d，采用五台德国KLEIN-KS30型带式压滤机，每台压滤机的基础占地面积仅为2750×3500mm，鞍山污水厂处理水量为22t/d，干物质275t/d，采用六台板框式压滤机，每台压滤机的基础占地面积达2400×12000mm，同时，由于板框式压滤机为间断式运行，效率低，操作间环境较差，有二次污染，国内大型污水处理厂已很少采用。但近来大量开发研制工作，使其适应了现代化污水处理厂的要求，如通过PLC系统控制就可以实现系统全自动运行，其压滤、滤板的移动、滤布的振荡、压缩空气的提供、滤布冲洗、进料等操作全部可通过PLC远端控制来完成，大大减轻了工人劳动强度。

根据不同型式脱水机性能的比较分析可以看出，不同的污水处理厂在作污泥脱水方式选择时，应从污泥特性、运行状况、人员素质、对泥饼的要求以及资金、成本等几个方面综合考虑，才能作出相对合理的选择。

4 河南省、上海市污泥处理现状

4.1 河南省

目前河南污水厂采购污泥脱水设备的主要目的是对污水处理过程产生的污泥进行脱水，脱水后的污泥大多采用保守的填埋处理方法。污泥脱水机的作用是去除污泥中毛细水和表面附着水，从而缩小其体积，减轻其重量。污泥脱水设备以国产的带式机和离心机为主，从目前设备效率来看，污泥脱水后含水率能从96%左右降到70～80%，其体积为原体积1/5以上，如能进一步提高出泥干度，则能进一步降低运输费用和有利于污泥后续处理。

污泥处理处置是污水处理得以实施的保障，在发达 ，其投资约占污水处理厂总投资的50～70%。据统计，河南用于污泥处理处置的投资仅仅占污水处理厂总投资的20～50%，历史欠账较多，导致污泥处理处置技术装备水平滞后，污泥处理量也处于严重滞后状态。截止2008年底，河南省已建成城市污水处理厂136座，日处理污水586.8万吨，总投资118.6亿元，并已全部实现稳定运行。2008年，河南全省城镇污水厂实际处理污水量14.9亿立方米，实现了每县都有一座污水处理厂的目标。与此同时，污水处理的副产品污泥的产生量也在大幅度增长。

过去由于没有严格的污泥排放监管和政策要求，河南省内污水处理厂普遍将污水和污泥处理单元剥离开来，为了追求简单的污水处理率，尽可能的简化、甚至忽略了污泥处理单元。有的污水处理厂为了节省运行费用，将已建成的污泥处理设施长期闲置，甚至将未处理的湿污泥随意外运、简单填埋或堆放，导致许多中心城市出现了污泥包围城市的现象，并且逐步向中小城市蔓延，给生态环境带来了不容忽视的安全隐患。

4.2 上海市

上海市污泥处理处置现状在全国具有普遍性，具体表现为：因污泥处理不到位，达不到处理填埋的干度要求（干度≥40%），污泥外运不出去，填埋场不欢迎，专用填埋场不能够填埋，污泥资源化利用受阻。这一现状，在上海乃至全国都普遍存在。

上海作为特大型城市，随着污水厂不断增加，污水量不断增长，处理效率不断提高，上海市污水处理厂污泥量也不断增加，现实表明，上海市的污水处理厂污泥实现有效处理到了不得不解决的时刻。

上海市目前每处理1万m³的污水（视进水污染物浓度高低）按照经验值估算：

按照含水率80%计算，日产生5～8m³的污泥。

折算成干物质估算，约1000～1600kg干物质。

2007年，上海市48座城镇污水处理厂，每日处理污水量457万立方米，每天约产生含水率80%的污泥3800立方米。

2010年，上海市污水处理率达到80%，每天处理污水量为540万立方米，每天产生含水率80%的污泥约3800立方米。

处理得当的污泥，在环境中处置时才会较大程度上避免有害影响的产生。污泥处置主要包括污泥浓缩、污泥机械脱水、污泥稳定、污泥干化、污泥焚烧等等。

上海市目前污泥如何满足填埋要求之办法建议：

方法一、更换污泥脱水机械

上海市目前使用的污泥脱水设备绝大多数为离心及和带式压滤机，脱水后的含水率在80%左右，且采用高分子药剂聚丙烯酰胺调理，脱水后的污泥像“凉粉”，无法满足填埋要求。

个别厂家为了提高污泥干度，采用板框式压滤机替代原有的离心机和带式机，出泥干度是提高了，但是仍然无法满足污泥有机物减量和稳定的要求。

方法二：将污泥变成灰

也就是将污泥当中的水分尽可能脱出来以后，采用焚烧的方法，将污泥变成灰分，这样彻底满足了填埋要求，灰分同时还可以作为建材制作、水泥的骨料。