城市污泥脱水干化技术进展*李辉1，2，5吴晓芙2蒋龙波3，4梁婕3，4李昌珠1，5袁兴中3，4肖智华3，4郭晶晶3，4（1.湖南省林业科学院生物能源研究所，长沙410004；2.中南林业科技大学林学院，长沙410004；3.湖南大学环境科学与工程学院，长沙410082；4.环境生物与控制教育部重点实验室（湖南大学），长沙410082；5.湖南省生物柴油工程技术研究中心，长沙410004）摘要：污泥处理与处置问题是世界性难题，而无论采取何种处置方式，污泥的脱水干化都是其必要前提。
对现有的污泥脱水干化技术进行了研究，分别介绍了污泥浓缩技术、脱水技术和干化技术，详细阐述了其各自的现有技术手段、达到的干化效果和研究进展。
并指出物理化学调理联合机械脱水是目前主流的脱水技术，而热干化是最为成熟的干化技术。
重点描述了目前工程上应用比较多的工艺技术，以及污泥的脱水干化对于污泥农用、燃料化、焚烧和填埋等处理处置方式的积极作用。
关键词：污泥；浓缩；脱水；深度脱水；干化DOI ：10.13205/j．hjgc．201411024PＲOGＲESS ON THE DEWATEＲING AND DＲYING TECHNOLOGY OF MUNICIPAL SLUDGELi Hui 1，2，5Wu Xiaofu 2Jiang Longbo 3，4Liang Jie 3，4Li Changzhu 1，5Yuan Xingzhong 3，4Xiao Zhihua 3，4Guo Jingjing 3，4（1.Institute of Bio-Energy ，Hunan Academy of Forestry ，Changsha 410004，China ；2.College of Forestry ，Central South University of Forestry and Technology ，Changsha 410004，China ；3.College of Environment Science and Engineering ，Hunan University ，Changsha 410082，China ；4.Key Laboratory of Environmental Biology and Pollution Control （Hunan University ），Ministry of Education ，Changsha 410082，China ；5.Hunan Biodiesel Ｒesearch and Engineering Center ，Changsha 410004，China ）Abstract ：The treatment and disposal of sludge are the present challenges of the world．Dewatering and drying are the essential pretreatment for any sludge disposal procedure．The present methods were investigated ，including thickening ，dewatering ，and drying ，in order to enhance the properties of dewatering and drying of sludge．Several important characteristics were elaborated ，in which methods ，effects ，and the research progresses of those three methods were involved．It is pointed out that the physical-chemical conditioning combined with mechanical dewatering is the most popular dewatering technology ，while thermal drying is the wide-used drying procedure．The popular techniques in the current project were highlighted in detail．Moreover ，the positive effects of sludge dewatering and drying for its application in farming ，fuel ，incineration and landfill were identified．Keywords ：sludge ；thickening ；dewatering ；deep dewatering ；drying*湖南省科技计划项目（2014WK2030）；湖南省自然科学基金（13JJ4118）；国家自然科学基金（51009063）；中国科学院可再生能源重点实验室开放基金（y407k91001）；中欧中小企业节能减排科研合作资金项目（SQ2011ZOD200002）。
收稿日期：2013－12－100引言污泥处理是以减量化、稳定化、无害化和资源化为原则。
污泥处置方法主要可分为土地利用、污泥农用、填埋、能源化利用和综合利用［1］。
无论填埋、焚烧、农业利用还是热能利用，污泥脱水干化都是重要的第一步，这使其在整个污泥处理处置体系中扮演越来越重要的角色。
然而污泥的特殊胶体结构加大了污泥脱水干化的难度，国内外学者对此进行了大量的研究，探索出了一系列的技术手段，主要有污泥浓缩技术、污泥脱水技术、污泥深度脱水技术和污泥干化技术。
201环境工程Environmental Engineering早期的污泥脱水干化大多采用污泥浓缩技术和污泥脱水技术，但脱水效果不理想。
目前，污泥深度脱水技术和污泥干化技术得到了长足的发展，能够较好地实现污泥的脱水干化。
目前全面介绍污泥浓缩技术、污泥脱水技术、污泥深度脱水技术和污泥干化技术的文献还未见报道，本文详细阐述了这四种技术及其发展前景，旨在为污泥的脱水干化提供可靠的参考资料。
1污泥浓缩污水处理厂初沉池和二沉池的剩余污泥一般要经过污泥浓缩、污泥脱水和污泥干化3个过程来实现资源化利用。
污水处理厂剩余污泥的含水率一般高达到96.0% 99.3%。
污泥浓缩是为了降低污泥中的水分，减少污泥体积，以减少运输及后续处理和处置利用成本。
污泥中水的存在形式有以下四种：间隙水、毛细水、颗粒表面吸附水和内部结合水［2］。
污泥浓缩常用的方法有重力浓缩、加压过滤浓缩、离心浓缩、气浮浓缩和隔膜浓缩等［3］，但应用领域有限。
浓缩后污泥的含水率仍高达90%以上，污泥浓缩仅能去除污泥中的部分自由水和间隙水。
2污泥脱水污泥脱水是指用物理、化学和生物方法进一步降低浓缩后污泥的含水率，以便于污泥的运输、填埋或资源化利用。
污泥脱水主要有自然脱水法和机械脱水法。
2.1自然脱水法自然脱水法是一种古老、传统的污泥脱水方法，主要工艺有污泥池法、沙地干化床和冷冻脱水等［4］。
自然脱水法一般将浓缩后的污泥在污泥干化床上铺成薄层，污泥中的水分一部分自然蒸发，一部分渗入土壤或滤水层。
对于人工滤层干化床，污泥的干化主要经历自由水的重力脱除和泥饼蒸发风干两个阶段。
虽然干化床技术较为成熟，但由于占地面积大、操作自动化程度低、工况恶劣、处理效率低、受气候影响大等缺陷已逐渐被淘汰并被机械脱水方式所取代。
近年来，联合传统的沙地干化床和人工湿地构建污泥干燥芦苇床（SDＲB）系统用于污泥脱水得到一定的应用［4-6］，同时也出现了一些改进的干化床，如真空干化床，太阳能干化床以及设置雨篷等辅助设备的干化床等。
2.2机械脱水法机械脱水是指对过滤介质两侧施加压力，强制污泥水分经过过滤介质形成滤液，固体颗粒在介质上形成滤饼的方式来实现污泥脱水。
国内外已经得到商业化运作的污泥机械脱水工艺主要有真空过滤脱水、带式压滤脱水、离心脱水、板框压滤机、螺压式脱水机及滚压式脱水机等［4］。
污泥是由亲水性胶体和大颗粒凝聚体组成的非均相体系，具有胶体性质。
普通机械方法只能把表面吸附水和毛细水除去，难以将结合水和间隙水除去。
经机械脱水后污泥的含水率仍在80%左右［7］。
机械脱水是污泥实现脱水的基础，不断优化现有机械设备，开发新型设备，针对污泥性质选择合适的污泥脱水工艺，以达到低成本、高效、深度的污泥脱水效果是今后研究的方向。
3污泥深度脱水为进一步降低污泥含水率有两种方法：一是优化机械设计，二是在机械脱水前对污泥进行调理。
3.1优化机械设计陈聪等［8］设计的机械加压污泥脱水机，可以将污泥的含水率从90%降到50%以下。
张民良等［9］研制的污泥脱水柔韧管压榨机，可以将污泥的含水率从80%降到60%以下。
Lee J E等［10］设计的电动压滤脱水机，在最佳工况下可将污泥含水率降低25%。
因此，优化机械设计是一种可行的污泥深度脱水途径。
3.2污泥调理技术污泥调理方法主要有物理调理法、化学调理法、微生物调理法和复合调理法。
各种方法在实际中均有应用，但以化学调理法为主。
3.2.1物理调理法传统物理调理主要包括加热和冷冻调理［11］。
加热调理可以破坏污泥细胞结构，使污泥间隙水游离出来，改善污泥脱水性能。
冷冻调理可以破坏污泥絮体结构，降低污泥中难以去除的结合水含量。
国内外对这两种技术也进行了一定的研究，但加热调理技术受经济条件的限制，冷冻调理技术受气候条件的限制，使得这两种技术难以推广使用［12］。
在物理调理方面，出现了其他调理技术，主要为超声波调理技术［13-14］、微波调理技术［15-16］和电渗透脱水技术［7，17］。
超声波能有效地破坏污泥细胞结构，释放内部结合水，从而改善污泥的脱水性能。
微波调理污泥本质上是加热调理污泥，但是微波并非从物质的表面开始加热，而是各向均衡的穿透材料后加热。
电渗透脱水过程中，水流方向和污泥絮体流动方向相反，水分可不301固废处理与处置Solid Waste Treatment and Disposal经过泥饼的空隙通道而与污泥分离。
此外，还有通过向机械脱水的污泥中加入物理调理剂的方法，物理调理剂主要包括矿物质材料和碳质材料。
这些物质在污泥内部起到骨架的作用，可以增加泥饼内部的刚性和不可压缩结构，进而提供更多的水通道以达到增强污泥脱水的效果［18-19］。
3.2.2化学调理法污泥化学调理常用的絮凝剂有无机絮凝剂、有机絮凝剂和复合絮凝剂。
无机絮凝剂主要分为普通无机絮凝剂和无机高分子絮凝剂。