在现代化城市中，生活废水和工业废水的各种处理工艺（包括自来水厂的水处理）都要形成大量的废水污泥。废水污泥含水量大，一般都在95%（重量百分数）以上。必须经过脱水后才能进一步处理，或送作农肥、或运走堆弃、或焚烧掉。废水的种类极其多样，各种废水污泥的特性也差别很大。因此尽管废水污泥实质上是一种固液相非均匀系，但并不是所有的机械脱水设备都能有效地应用于废水污泥的机械脱水。本文将对用于废水污泥脱水的主要机械设备及其应用进行评价和分析。

1 废水污泥的基本构成及预处理

1.1 废水污泥的基本构成

废水污泥由在水中颗粒状、絮凝状和胶状固粒与水构成。其中水又可分为：自由水、毛细作用水、粘附水、吸附水及晶格内水等五种。例如普通含固量为5%的消化污泥，各种类型水的组成情况大致如下表所示：

经过机械和生化各个处理过程所形成的废水污泥，按其脱水难易程度，基本上可分为三类：

（1）易脱水污泥（含有相当数量的砂型固体，如煤和泥沙），含吸附及晶格内水量少，一般不超过6%。

（2）普通型污泥（从城市生活污水处理设备来，无大量工业污泥），含吸附及晶格内水量中等，约13%。

（3）难脱水污泥（含有大量工业污泥，如氢氧化物等），含吸附及晶格内水量高，多达30%。

1.2 废水污泥的预处理

为使废水污泥机械脱水效果好，废水污泥在进入机械脱水设备前常需进行预处理。废水污泥预处理概念是广义的，大体上包括废水污泥的增稠，化学调整及加热等过程。

（1）增稠。在沉降池或其它专用设备中进行。在增稠开始阶段，固粒沉降速度高，在悬浮液浓度不断增高情况下，沉降速度迅速降低。如根据这一较低的沉降速度值来设计，则将得到表面积和体积很大的沉降池，由于后面机械脱水工序通常不需要较佳的增稠效果，因此可在较低的增稠浓度要求下来设计沉降池的尺寸。这种沉降池也可单独用作废水污泥的处理设备。专用的增稠装置有如带式压滤机中的旋转筛等。

（2）化学调整。指用钙、铁盐、铝盐和聚合电解质等化学药剂加入废水污泥中，破坏悬浮颗粒的胶体状态，或增加pH值，促进絮凝和形成滤饼的支承结构，以降低废水污泥的过滤或离心分离阻力。

化学调整方法的选择包括化学药剂种类、数量、添加形式（粉状或液状等）以及添加部位等因素的确定。对于不同机械脱水设备，上列各因素均不一样，应通过试验研究来确定。

研究结果表明铁盐种类及数量对真空过滤机过滤能力的影响。随着铁盐用量增加，过滤速率增加；随着铁盐用量增加，污泥滤饼固相浓度减少。因此化学调整效果还和其它许多因素，诸如脱水污泥输送，操作费用，后处理等有密切关系，选择调整方案时应作全面考虑。

2 用于废水污泥机械脱水的过滤机

各种类型过滤机在废水污泥的机械脱水中应用得较多，主要有转鼓真空过滤机、带式压滤机和板式压滤机等三种。

2.1 转鼓真空过滤机

这种机器早已用于废水污泥的脱水。所形成污泥滤饼含固量在20～30%之间。滤饼含固量与下列因素有关：真空度、脱水时间、运转时的压力降、滤饼厚度及污泥废水的粘度。转鼓约有25%周长沉浸在污泥槽中，污泥滤饼厚度约6～7毫米。

根据污泥种类不同，化学调整用药剂可为三氯化铁和石灰合用，或单用三氯化铁；硫酸铁和聚合电解质也有使用。新鲜、澄清的或化学沉淀的污泥用石灰和三氯化铁调整。

化学药剂的用量，以干固体为基准计，对于澄清好的污泥，约为2%三氯化铁，10%石灰；对于消化污泥用4%三氯化铁，8%石灰；对于经过淘洗的消化固粒用2～3%三氯化铁；对于活性污泥用4%三氯化铁。

为了尽可能提高脱水污泥中含固量及改善过滤操作性能，还可采用滤布运动的转鼓真空过滤机及预涂层转鼓真空过滤机等。后者在滤布上预涂有一层矿灰、硅藻土和锯末，每次刮卸滤饼时助滤层约有0.1毫米一起刮去，使得过滤时总保持有更新的有效过滤面。

转鼓真空过滤机虽然在结构及性能等方面有了改进，但由于污泥滤饼含水率较高、占地面积大、滤布消耗多、更换清洗麻烦，维修费用高，在应用上受到很大限制。

2.2 带式压滤机

带式压滤机自一九六七年用于废水污泥脱水以来，已经历了三个发展阶段。

代带式压滤机上面一条是挤压带，下面一条是过滤带。废水污泥加入后依次经过泄水区，挤压区，剪压区后卸去污泥滤饼。在泄水区是用重力脱水原理进行泄水，在污泥随滤带移动过程中，自由水穿过污泥泄出。在挤压和剪压区脱水数量与受压时间、压力梯度及进入该区域污泥的状况有关。这种装置用于普通混合废水污泥很有效。

经过化学调整絮凝后的废水污泥需缓慢地加入滤带上，以免湍动或剪力过大，破坏污泥絮凝状态。为便于废水污泥加入滤带上，发展有第二代带式过滤机。该装置的两条带皆为滤带，重力泄水在上面一条滤带上进行。

这二代带式压滤机的优点是对污泥适应性比转鼓真空过滤机好，能耗也少。对于含固量超过2%的污泥效果好。处理稀的生化污泥，胶质或其它难脱水污泥时，效果就较差。主要原因在于重力泄水区要泄出水的量太大，泄水区需要很大的过滤面积。为克服此缺点，近年来又发展了第三代带式压滤机。

第三代带式压滤机的基本特点有二个：

（1）附加一个连续的机械增稠装置。选择增稠器是目前常用的一种。在该增稠器中污泥连续地在工作面更新了的筛网上工作，适于处理稀的生化污泥。在平滤带泄水区上，自由水系在静压作用下，先经污泥层再经滤带泄出；而在选择增稠器内，固粒沉降在筛网上，更新的筛网可与在污泥上面的清液相接触，自由水从污泥层上面被撇去。显然由于连续转动，旋转筛在很紧凑的尺寸下，比平滤带泄水区提供了大得多的有效过滤面积，这样可处理含固量很低，甚至低于0.3%的废水污泥。

（2）增加多个中压或高压挤压段，以提高脱水效果及加大剪压作用。已研制有很多种结构。两条循环滤带由合成纤维制成。经过初步的重力泄水后，两根滤带相遇形成一个垂直夹层泄水区。两条滤带在拉力作用下带着污泥沿经交错排列的辊子，挤出水分。滤带连续地加以洗涤。对于一般消化污泥，脱水污泥中含固量可达36%以上。

带式压滤机结构简单，维护方便，尤其配用聚合电解质作絮凝剂，脱水效果较好，是重要的废水污泥脱水机械。

2.3 板式压滤机

该机器以其脱水污泥含水量较其它机械设备小而长。因而在污泥处理量大时，可以显著减少脱水污泥体积。例如脱水污泥含水量由70%减至60%，污泥总容积要减少35%以上，大大节省了堆放场地或其它后处理费用。同时是用价廉的无机絮凝剂，化学调整的经济指标也好。因此板式压滤机尽管操作间歇，占地面积大，但其在废水污泥脱水中的应用仍具有重要地位。

普通板框式压滤机也有用于污泥脱水，但近年来更多的是用膜板式压滤机。该机操作循环与板框式不同之处是在过滤操作后，再增加一个由膜侧通入高压空气（或水）的膜挤压操作，使脱水污泥含水量更低，同时污泥滤饼内水分布得均匀些。现代化膜板式压滤机的加料、过滤、膜挤压、洗涤、卸料各项操作均系自动进行，是全自动化机器。大型膜式压滤机的过滤室尺寸达2000毫米×2000毫米，可有80或更多个过滤室。

各种絮凝剂调整情况下，脱水污泥滤饼含固量近似值见下表：

絮凝剂添加量与污泥性质和组成有关。如6%城市生活废水污泥经板式压滤机脱水后含固量需达42%，则每1立方米废水污泥大致需加18公斤氢氧化钙和9公斤三氯化铁。三氯化铁一般以40%溶液形式，用计量泵加入。

3 用于废水污泥机械脱水的离心机

只有沉降式三足下部卸料离心机、喷嘴排渣碟式分离机和卧式沉降螺旋卸料离心机（简称卧螺离心机）等三种沉降型离心机用于废水污泥机械脱水。其中卧螺离心机结构紧凑，分离效果好，适应性强，近年来应用尤为广泛。

卧螺离心机只是在用大分子量聚合电解质作絮凝剂的情况下才能有效应用。一般分子量愈高，对污泥的絮凝效果愈好。用15×10⁸分子量时，在与2×10⁸分子量同样投加量下，固相回收率提高约15%。

4 结语

由上分析可知，随着现代技术的进展，各种机械结构 、自动化程度高、分离效果好的机械脱水设备已大量地应用于废水污泥脱水，并日益取代传统所用的转鼓真空过滤机。其中带式压滤机、板式压滤机及卧螺离心机等三种机器，各有独特长处，都在废水污泥脱水中有较大应用前景。也可看出机械脱水设备效果的好坏，不只取决于设备本身的性能，还和预处理、工艺流程等许多因素有关，因此废水污泥脱水设备的选用，应是在全面分析各种因素及实验研究基础上来作出经济合理的抉择。