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4 课后巩固
污泥浓缩的目的使通过降低污泥含水率，减少污泥体积，以便于后续处理和运输。初沉池污泥含水率95~97%，剩余活性污泥含水率达99%以上。
污泥中所含水分大致分为四类，在污泥中的位置和形态如图9-2所示。颗粒间的空隙水，约占污泥水分的70%，这部分水容易分离，通过浓缩法即可去除；毛细水是污泥颗粒间由于毛细管作用形成的毛细结合水，约占20%，要分离毛细水需要较大的机械作用力，只能通过真空过滤、压滤和离心分离作用才可以去除；颗粒的吸附水及颗粒内部水，约占10%，吸附水是由于固体颗粒的表面张力而吸附的水，相对稳定，只有通过混凝脱稳才能够去除；内部水与固体结合紧密，只有通过破坏污泥细胞膜才能够使内部水变为外部水被去除。
图9-2 污泥所含水分示意图
浓缩脱水的对象是颗粒间的空隙水，浓缩是缩小污泥体积的第一道工序，能够有效提高污泥中固体物质的浓度，大幅度减少污泥体积；此外重力浓缩在水处理和泥处理之间达到了一个“缓冲”的效果。如进行机械脱水，则可减少混凝剂投加量和脱水设备的数量。
污泥浓缩的方法有重力浓缩、气浮浓缩法、机械浓缩。
9.2.1重力浓缩法
重力浓缩主要利用污泥的自然沉降进行浓缩，不需要外加能量，是一种节能的浓缩方法。
一、重力浓缩法基本原理
重力浓缩法实质上是沉淀分离工艺，一般属于压缩沉淀。当污泥进入重力浓缩池后，在浓缩池内会形成不同的区域，浓缩池上部主要为上清液（澄清区），在该区域内污泥浓度不高，颗粒之间能够进行自由沉淀；随着池深的增加，污泥浓度越来越高，颗粒之间相互碰撞，对各自的沉淀产生干扰，这时沉淀的类型主要是成层沉淀（阻滞区）；随着池深的进一步加深，污泥浓度更高，上层的污泥挤压下层污泥，挤出其中所含水分，使污泥被压缩和固化，这部分沉降类型为压缩沉淀（压缩区），污泥浓度随着深度增加而增加。
二、重力浓缩池
重力浓缩法使用的构筑物为重力浓缩池，一般采用类似于沉淀池的构造，如竖流式或辐流式污泥浓缩池。浓缩池可以连续运行，也可以间歇运行，前者主要用于大规模污水处理茶馆，后者主要适用于小规模污水处理厂。
对于间歇式重力浓缩池，如停留时间过短则起不到浓缩的目的，但浓缩时间过长会导致底部污泥的厌氧分解，产生气泡，影响重力沉降过程，降低沉降效率。所以其停留时间一般不超过24h，常采用9~12h，可以据此确定浓缩池面积。一般需要设两个以上浓缩池便于轮换操作。
连续流污泥浓缩池的面积需要根据污泥沉淀曲线决定的固体负荷率计算。当无试验资料时，对于含水率95~97%的初沉池污泥浓缩至90~92%，一般采用的固体负荷率为80~120kgSS/(m³·d)；对于含水率99.2~99.6%的活性污泥浓缩至含水率97.5%左右，一般可采用20~30kgSS/(m³·d)，浓缩池的有效水深一般采用4.0m。
重力浓缩发主要用于浓缩初沉池污泥及初沉池和剩余污泥或初沉池和腐殖污泥的混合污泥。初沉池污泥颗粒大、密度较高、与活性污泥和腐殖污泥混合后能够增加沉淀过程对下层的挤压效果。
重力浓缩法的缺点是易产生腐败异味，可以通过在浓缩前投加石灰予以解决，但是投加量不能过多，以免影响后续处理。此外也可以将浓缩池加盖，抽出污染气体进行处理后排放。
9.2.2气浮浓缩法
气浮浓缩法与污水的气浮工艺类似，通过压力溶气罐溶入过量空气，然后减压使微小气泡释放出来，黏附在污泥表面，将其带出水面。气浮法适用于对密度接近于1，难以沉淀的污泥进行浓缩。
气浮浓缩法可以处理固体负荷率为1.8~5.0kgSS/(m³·d)的污泥，如果通过预先加入高分子聚合电解质，其负荷率可提高50~100%，浮渣浓度可提高1%，分离效率可提高5%，化学混凝剂的投加量一般为污泥干重的2~3%。
气浮浓缩法一般用于剩余活性污泥的浓缩，也有用于生物膜的。该方法能把含水率为98.5~99.3%的活性污泥浓缩到94~96%，其浓缩效果优于重力浓缩法，特别使密度接近1的污泥；浓缩时间短；耐冲击负荷和温度的变化；污泥处于好氧状态，没有腐败异味。但是运行费用高。
9.2.3机械浓缩法
重力浓缩之后的污泥含固率仍然较低，特别是剩余活性污泥，一般不会超过4%（含水率＞96%），仍不能达到浓缩目的就需要使用机械浓缩的方法进一步提高污泥含固率，达6~7%。
机械浓缩所用设备主要有转鼓式浓缩机、螺旋式浓缩机、带式浓缩机和离心式浓缩机，前三种借助重力，通过投加混凝剂改善污泥的脱水性能，增加处理后污泥的含固率。由于投加了混凝剂，所以需要机械设备进行混合搅拌，以得到良好的混凝效果。离心式浓缩机是借助离心力（惯性力）作用强化污泥的分离效果，可以在不投加混凝剂的情况下得到一定的浓缩效果。
一、转鼓式浓缩机
转鼓式浓缩机的外形是以外壳绷有滤网的圆柱形转鼓，滤网网孔直接约为0.5mm。转鼓水平或以较小的倾角安装，工作时转鼓缓慢转动，转鼓内有螺旋线。当与高分子混凝剂良好混合的污泥进入缓慢转动的转鼓内之后，一边向前一边旋转运动，呈螺旋线运动至转鼓的另一端。在运动过程中颗粒之间相互剪切、揉搓，造成转鼓内的污泥结构发生变化，从而促进污泥中水的脱除。脱除的水通过滤网进入收集容器，转鼓另一端则收集浓缩后的污泥。剩余污泥经过转鼓式浓缩机浓缩后，含固率可提高至4~8%。
转鼓式浓缩机结构简单、紧凑、占地面积小；操作维修方便；耗电少；固体回收率高可达99%。但是其所需投加的药剂量较多，一般为5kg/t干固体；同时滤网易堵塞，需要压力水定时进行冲洗（可使用滤后水冲洗）。
二、螺旋式浓缩机
螺旋式浓缩机工作原理与转鼓式浓缩机类似，区别在于其绷有滤网的圆柱体外壳是固定不转动的，其内部设有可转动的螺旋推进器可使污泥呈螺旋形前进。螺旋式浓缩机需倾斜30°安装，如图9-3所示。运行过程与转鼓式浓缩机类似。
为了避免污泥在率网上沉积，在螺旋推进器上安装有刷子，运行时需要定期用压力水冲洗滤网外部。
图9-3 螺旋式浓缩机结构示意图
三、带式浓缩机
带式浓缩机是一种可连续运行的污泥浓缩机械，当经过化学调理的污泥通过机械进料均匀分布在循环运动的滤带上时，由于污泥与混凝剂的反应促使污泥中的水在重力作用下与泥分离。滤带下保持负压，在重力和负压作用下强化浓缩效果。
四、离心式浓缩机
离心式浓缩机也是一种可连续工作的浓缩机械。被浓缩污泥经常压进泥管进入泥室，进入高速旋转的转筒，转筒的整个长度方向都是污泥的沉淀区，污泥在转筒内壁上沉淀和浓缩，使污泥颗粒与水分离。转筒中心有螺旋输送机，用于运送浓缩后的污泥离开转筒。
离心式浓缩机的固体回收率不高，仅为80%左右，但其所分离的污泥含固率高（可达4~10%），为了提高固体回收率可以投加混凝药剂，改善污泥性能。离心式浓缩机封闭系统对环境影响小；可不投或少投药剂。但离心机价格昂贵、维修费用高；耗电量大、噪声大。所以一般用于对含固率要求较高，或浓缩时投加混凝剂对后续处理有影响的场合。
