来源：企业污废水圈
含水率，是污泥中水分所占的质量分数，它不仅决定了活性污泥的体积，并与后续处置一起决定了污泥所采用的脱水方法。
污泥的含水率（以%表示）：
w=(m-m1)/m×100%
式中：
m为活性污泥样品的质量，单位为g；
m1为样品经105℃烘干至恒重后的质量，单位为g。
污泥的含固体率（以%表示）：
W1=1-w=m1/m×100%
污泥脱水率（以%表示）：
W(脱水)=[m(未处理)-m(处理后)]/m(未处理)×100%
若要降低污泥含水率，得到较好的污泥脱水效果，有必要对污泥进行前期处理以改变其特性。
1、影响污泥含水率的2要素 污泥颗粒、污泥中水形态
含水率一般由污泥颗粒的大小及其中固体的种类决定，污泥的相对密度为1左右。
一般情况下，固体颗粒越小，有机质含量越高，污泥含水率就越高。
同时，污泥中水的存在形态是直接导致其是否便于过滤、脱水污泥的体积大小的因素。
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污泥含水率及其状态 |
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含水率(%) |
50 |
60~70 |
70~80 |
80~90 |
90以上 |
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污泥状态 |
黏土状 |
几乎为固体 |
柔软状 |
粥状物 |
几乎为液体 |
污泥的水分形态通常分为4类。
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1）与固体颗粒没有关联的自由水。是被污泥颗粒包围，却并不与污泥颗粒连接的那些水，一般占总水分的70%左右。
自由水分离的过程相对简单，可以通过重力沉淀而分离。
2）颗粒与颗粒之间毛细管内的毛细水。是被束缚在絮体与微生物的间隙和夹缝中或者由于产生毛细现象而密集聚集在细小污泥颗粒旁边的水，约占总水分的20%。
向污泥施加外力，如施加负压力（真空过滤）或离心力等，破坏毛细管表面张力或凝聚力去除。
3）污泥颗粒的吸附水。是污泥表面的强力吸附的水，通过吸附和粘附方式在固体颗粒表面。
只有通过改变固体颗粒的物理性状，降低表面张力，如采用超声波空化，酶水解等才能使吸附水从污泥颗粒上分离。
4、化学束缚水（内部水）。存在于污泥颗粒内部，吸附水和化学束缚水约占总水量的 10%。
需通过热干燥或焚烧，使化学键断裂才能释放去除的水。
2、几种污泥的处理工艺 浓缩、稳定、调理、脱水
一般来说，初沉污泥的含水率大约为95%至97%，剩余活性污泥的含水率也高达90%以上。
正是由于污泥具有含固率低以及颗粒结构松散等物理性质和非常不稳定的化学性质，处理难度较高，处理成本较大。
因而在最终处置之前，需要将污泥进行前期处理以改变其特性，降低污泥含水率。
1）污泥的浓缩
污泥浓缩是为了得到干净的分离水，同时得到高浓度的浓缩污泥，缩小体积。
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污泥浓缩工艺说明 |
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处理方法 |
目的和作用 |
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重力浓缩 |
缩小体积 |
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气浮浓缩 |
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机械浓缩 |
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重力浓缩 |
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重力浓缩主要使用在混合污泥的浓缩。重力浓缩的工艺常用的处理设施为间隙式污泥浓缩池和连续式污泥浓缩池。
气浮浓缩是依赖产生的微小气泡与污泥颗粒结合而产生的絮体，絮体的存在使得污泥颗粒的密度变得比水要小，因此在吹气过程中会上浮，污泥颗粒上浮收集后加以浓缩即可。
离心浓缩的原理为利用污泥中固、液相的密度不同，在高速旋转的离心机中，固相和液相受到不同的离心力作用而使二者分离。
机械浓缩的方式有板框压滤、带式压滤等。
其中，较早应用于污泥脱水的机械是板框压滤机，它基建投资比较大，过滤能力偏低，采用间歇操作方式，需至少配置两台，但经板框压滤处理的脱水污泥含水率低、滤液清澈、污泥浓缩时所需药剂用量不多，比较环保。
带式压滤机能比较高效的实现固液分离，它具有工艺流程简单、操作控制简单、可连续运行等优点，同时基建投资相对较小。
2）污泥稳定技术
用于污泥稳定的技术目前主要有厌氧消化、两相厌氧消化、好氧消化、污泥堆肥、热处理、石灰稳定、氯氧化、碱性稳定工艺以及自热式高温好氧消化的污泥稳定技术等。
厌氧消化
厌氧消化污泥在单级消化池内进行搅拌和加热，是目前应用最广的工艺。
不仅可以减少初沉池污泥和剩余污泥的污泥量，还可以产生沼气来回收能源，但厌氧消化后，回流至污水处理单元的上清液中含有很高浓度的COD和氨氮。
厌氧和好氧消化相比，污泥絮体的分解机制不同，污泥在厌氧条件下发生降解时，污泥中铁含量由于被溶解而降低，弱化了蛋白质之间的作用力，引起污泥絮体解体，从而提高了整个厌氧过程中的污泥降解率。
好氧消化
污泥好氧消化是污泥在好氧条件下长时间的呼吸，使污泥自身氧化的处理方式。
通过好氧消化，污泥中有机质含量降低，生物稳定性提高，污泥量减少，污泥沉淀脱水性能得到改善。
与厌氧消化相比，污泥好氧消化有速度快，消化程度高，运行管理简单，污泥减量效果明显，生物稳定性好，不产生臭味，易于脱水等优点。缺点是电耗高，二氧化碳排放量高，运行成本高。
3）污泥调理
一般认为活性污泥的SRF在（0.981~3.924）×10的12次方m/kg之间或CST值小于20s时，进行机械脱水是较为经济与适宜的。然而未调理的活性污泥的SRF和CST一般均大于此值, 故机械脱水前, 须进行活性污泥调理。
相对于物理调理和生物调理，化学调理因操作简单、对设备要求低、成本较低等优点而往往成为首选。
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污泥调理工艺说明 |
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处理方法 |
目的和作用 |
说明 |
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化学调理 |
改善脱水性质 |
改变污泥的结构 |
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加热调理 |
破坏胶体的结构 |
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冷冻调理 |
冰晶网格中固体析出 |
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辐射法调理 |
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聚合电解质调理
阳离子PAM的主要作用机理是电性中和与吸附架桥。
相关研究表明，分批式地加入聚合物（如先加铁盐或者阳离子聚合物，再加入廉价的阴离子聚合物）能在减少调理剂用量的同时保证脱水效果，从而有效地降低了处理成本。
但聚合电解质调理活性污泥仅仅是加快活性污泥脱水速率却不改变活性污泥最终脱水程度。使用聚合电解质调理活性污泥的缺点在于其价格比较高，并存在一定的生物毒性。
无机盐调理
二价和三价阳离子有利于絮体形成团聚，因此加入此类无机盐能提髙活性污泥脱水性能。
氧化铁或氧化钙的加入在活性污泥絮体表面形成一层紧密坚硬的外売，这层紧密的外壳不仅能在机械脱水过程中将压力传递给絮体内部，还能有效防止活性污泥絮体在高压时解体。
比较石灰和明矾对含油污泥的脱水性能影响，两者均有明显的脱水改善效果且都存在一个最佳投加量，而且明矾比石灰的调理效果更好。
煅烧过的铝盐作为调理剂能改善活性污泥脱水性能，它能将滤饼含水率降低到60%以下。
4）污泥干化和脱水
污泥干化脱水工艺经过污泥浓缩和污泥稳定工艺后，污泥仍具有较大的体积，这时在污泥处理中常通过对污泥进行干化和脱水处理来降低污泥的含水率。常用的有自然干化及机械脱水等方法。
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污泥脱水工艺说明 |
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处理方法 |
目的和作用 |
说明 |
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自然干化 |
减小体积 |
干化池 |
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机械脱水 |
板框和真空抽滤等 |
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贮泥池 |
可代替干化池 |
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自然干化
把污泥摊开放在由砂石铺垫的干化场上，采取蒸发、渗透和清液溢流等方法使其脱水，这个过程称之为自然干化。
自然干化主要需要的是干化场，可以是自然滤层干化场，也可以是人工搭建的滤层干化场。自然干化的缺点是占地面积大，容易产生恶臭，管理过程所需人力物力多。
机械脱水
机械脱水指通过压滤、离心等方式来使污泥脱除水分的过程。
相对自然干化而言，机械脱水具有占地少、恶臭小的特点，但其也具有基建投资大、维护费用高的缺点。
但机械脱水可显著提高污泥的含固率，一般可达到 20%至 30%，得以实现湿污泥体积的减小。目前常用的机械脱水设备有真空过滤机、板框过滤机、带式过滤机和离心机。
3、脱水减容后的污泥处置阶段 污泥填埋、干化、焚烧、堆肥
污泥在进行调理、脱水减容后，还需要进一步处置，该阶段即是为了实现污泥的资源化。
目前现行的处置方式有污泥填埋、堆肥、污泥干化、污泥焚烧等几种方式，几种处置方式各有千秋。
1）污泥填埋。
卫生、传统、和安全填埋是污泥填埋常见的三种。
传统填埋是一种极其简单没有其他处置的方法，即是将污泥不需掩埋而直接堆置在坑、塘或洼地中。显而易见，这是一种并不科学和环保的处理方法。
这种填埋方法会使污泥中的有害物质渗入土壤和地下水，污泥产生的异味污染大气。20世纪60年代来，对传统填埋进行了改善，应运而生了卫生填埋。
安全填埋则是对卫生填埋又进行了改善，主要用于有害固废的处置。
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根据我国规定，污泥用于混合填埋时应符合以下要求：
（1）污泥与生化垃圾的混合比例不能超过8%；
（2）污泥含水率要低于60%；
（3）严格控制pH在5~10之间。
现阶段，随着标准的不断提高，污泥填埋原本的操作简单，费用低廉等优点都受到了不断的挑战。主要存在以下问题：
（1）管理体制存在一定问题；
（2）脱水污泥含水率达不到要求；
（3）渗滤液的处理和费用都在激增等。
2）污泥干化
常见的污泥干化种类和设备如下表所示。
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污泥干化设备类型表 |
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加热类型 |
原理 |
代表设备 |
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直接加热法 |
对流加热 |
转鼓、流化床 |
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间接加热式 |
传导或接触加热 |
螺旋、圆盘、碟片 |
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热辐射加热式 |
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螺旋式和带式 |
3）污泥焚烧
污泥焚烧是一种比较彻底的处置工艺。
它破坏有机质，消灭病原体，是一种能最多减少污泥体积的方法，焚烧后的污泥变为原有体积约 1/10（以污泥含水率为75%计）。
污泥焚烧适用于条件较为严苛的情况，或者有害物质含量高时。但是污泥焚烧前，必须先进行脱水。
污泥焚烧的 4 种方法所示如下：
（1）利用现有垃圾焚烧炉；
（2）利用现有的工业用炉；
（3）利用火力烧煤发电厂；
（4）污泥单独焚烧；
其中，污泥单独焚烧设备有最常见的多段炉、次之的回转炉以及流动床炉和喷射式焚烧炉等。
4）污泥堆肥
堆肥通俗的说就是污泥中微生物发酵的意思。按照适当的比例，在污泥中投加膨松剂和调理剂。在潮湿的环境中，微生物可以腐化有机物。
污泥堆肥的优点在于可以产生利于植物吸收的养分形态，同时可以消除臭味，杀死病原体，使之无害化。污泥堆肥后，污泥颗粒具有疏松、细小、分散的形态，给其储藏、运输及使用都带来了便利。
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各种堆肥工艺对比表 |
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堆肥工艺 |
优点 |
缺点 |
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好氧静态堆肥 |
适用于各类调理剂、操作灵活、机械设备相对简单 |
劳动强度大、空气需要量大、工人与堆肥有所接触、工作环境差、占地大 |
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条垛式堆肥 |
适用于各类调理剂、操作灵活、机械设备相对简单、无需固定机械设备 |
劳动强度大、工人与堆肥有所接触、工作环境差、占地大 |
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垂直推流式堆肥 |
系统完全封闭，臭气易于控制、占地面积小、工人与堆肥物料无直接接触 |
各反应器使用独自的出流设备、易产生瓶颈，不易维持整个反应器的均匀好氧条件，设备多、维护复杂，当条件变化时操作不够灵活，对调理剂的选择有所要求 |
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水平推流式系统 |
系统完全封闭，臭气易于控制、占地面积小、工人与堆肥物料无直接接触 |
反应器容积固定、操作不灵活，运行条件变化时、处理能力受到限制，设备多、维护复杂，对调理剂的选择有所要求 |
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搅动柜系统 |
混合强化曝气、堆肥混合物均匀，具有对堆肥进行混合的能力，对各种添加剂具有广泛的适应性 |
反应器容积固定、操作不灵活，占地大，工作环境差、粉尘多，工人与堆肥有所接触，设备多、维护复杂 |
