第3章　污泥浓缩和脱水技术

3.1　污泥中水的存在形式及去除方式

污泥含水率的降低是进行污泥处理处置与资源化再利用的关键所在，因此，污泥的浓缩和脱水作为去除污泥中水分的重要手段而在污泥领域占据着至关重要的位置，其作用是将污泥的含水率从99.3%左右降至60%～80%，体积降至原体积的1/10～1/15，使之有利于贮存、运输和后续处理。而为了保证污泥浓缩和脱水效果，通常需要对污泥进行调理，以提高其浓缩和脱水性能。一般来说，浓缩是脱水的预处理，脱水是最终污泥处理处置与资源化的预处理，而污泥调理则可以看作是污泥浓缩和脱水操作的预处理。

根据污泥中所含水分与污泥的结合方式，可以将污泥中的水分分为间隙水、毛细结合水、表面吸附水和内部水。

（1）间隙水

间隙水是存在于污泥颗粒间隙中的游离水，又称自由水，约占污泥总水分的70%。由于间隙水不直接与固体结合，所以作用力弱，很容易分离，分离过程可借助重力沉淀（浓缩压密）或离心力进行。间隙水是通过污泥浓缩的方法来降低含水率的主要去除对象。污泥浓缩处理之后，大部分间隙水得以去除。通常认为，污泥的调理技术和后续机械脱水破坏了污泥胶体结构，从而可以进一步释放出间隙水。

（2）毛细结合水

毛细结合水是在高度密集的细小污泥颗粒周围的水，由于产生毛细管现象，既可以构成在固体颗粒的接触面上由于毛细压力的作用而形成的楔形毛细结合水，又可以构成充满于固体本身裂隙中的毛细结合水，由毛细现象而形成的，约占污泥总水分的20%。由于这部分水是结合力大、结合紧的多层水分子，仅靠重力浓缩不易使其脱出，可通过人工干化、电渗力或热处理加以去除，也可施加与毛细水表面张力方向相反的外力，如离心力、负压力抽真空等，从而破坏毛细管表面张力和凝聚力而使水分分离。在实际应用中，常用离心机、真空过滤机或高压压滤机来对此部分水分加以去除。此外，污泥的调理技术和后续机械脱水除了可以进一步降低间隙水的含量，还可以去除部分毛细结合水。

（3）表面吸附水

表面吸附水是在污泥颗粒表面附着的水分，常在胶体状颗粒和生物污泥等固体表面上出现，约占污泥水分总量的7%。表面张力较大，附着力较强，去除较难，不能用普通的浓缩或脱水方法去除。通常可以在污泥中加入电解质絮凝剂，采用絮凝方法使胶体颗粒相互絮凝，从而使污泥固体与水分分离而排除附着表面的水分，也可以采用热干化和焚烧等热力方法去除。

（4）内部水

内部水是污泥颗粒内部或者微生物细胞膜中的水分，包括无机污泥中金属化合物所带的结晶水等，约占污泥中总水分的3%。由于内部水与微生物紧密结合，因此去除较困难，一般用机械方法不能脱除，但可采用生物技术使微生物细胞进行生化分解，或采用热干化和焚烧等热力方法对细胞膜造成破坏而使其破裂，从而使污泥内部水扩散出来后再加以去除。