1.4固體廢物的脫水
固體廢物含水率較高時，不利于其運輸和后續處理，難以貯藏。固體廢物的脫水問題常見于城市污水與工業廢水處理廠產生的污泥處理以及類似于污泥含水率的其他固體廢物的處理。按其所含成分的不同，需進行脫水處理的固體廢物分為兩大類：一類是以無機物為主要成分的無機泥渣或污泥，如冶金、建材等工業廢水處理后的固體廢物，其特性是密度較大、含水率較低、易于脫水，但流動性較差、對設備和管道磨損嚴重；另一類是以有機物為主要成分的有機泥渣或污泥，紡織、造紙、食品等工業廢水和城市污水處理后的固體廢物多屬于此類，其特性是有機物含量高、容易腐敗發臭、密度較小、含水率較高，呈
膠體結構，不易脫水，但流動性較好，便于用管道輸送。凡含水率超過90%的固體廢物，必須先脫水減容，以便于包裝、運輸與資源化利用。
1.4.1水分存在形式及其脫除方法
需脫水處理的固體廢物的種類較多，按廢水的性質和水處理方法有生活污水污泥、工藝廢水污泥和給水污泥。按來源有初次沉淀污泥、剩余污泥、熟污泥和化學污泥。按成分和某些性質又有有機污泥和無機污泥、親水性污泥和疏水性污泥等。按污泥處理的不同階段有生污泥、濃縮污泥、消化污泥、脫水污泥和干化（燥）污泥等。但無論哪一種都有共同的特征一含水率高。
1.水分存在形式
污泥中所含的水分，按它的存在形式，可分為間隙水、毛細結合水、表面吸附水和內部水四種。
（1）間隙水
存在污泥顆粒間隙中的水稱為間隙水，約占污泥水分的70%左右，是污泥濃縮的主要對象。對于間隙水不直接與固體顆粒結合，因而很容易分離。通常采用濃縮法分離。當間隙水很多時，只需要在調節池或濃縮池中停留幾小時，就可利用重力作用使間隙水分離出來。
(2)毛細結合水
在細小污泥固體顆粒周圍的水，由于產生毛細現象，可以構成如下幾種結合水：在固體顆粒的接觸面上由于毛細壓力的作用而形成的楔形毛細結合水，充滿于固體本身裂隙中的毛細結合水。各類毛細結合水約占污泥中水分總量的20%。由毛細現象形成的毛細結合水受到液體凝聚力和液固表面附著力作用，要分離出毛細結合水需要有較高的機械作用力和能量，可以用與毛細水表面張力相反的作用力，例如離心力、負壓抽真空、電滲力熱滲力等，常用離心機、真空過濾機或高壓壓濾機來除去這部分水。
（3）表面吸附水
吸附于污泥顆粒表面的水稱為表面吸附水，約占污泥水分的7%左右。污泥常處于固體顆粒狀態，比表面積大，在表面張力作用下能吸附較多的水分。表面吸附水的去除較難，不能用普通的濃縮或脫水方法去除，可用加熱法脫除。
（4）內部水
存在于污泥顆粒內部的水稱為內部水，約占污泥水分的3%左右。內部水與固體結合得很緊，用機械方法不能脫除，但可用高溫加熱法或冷凍法去除。污泥中水分與污泥顆粒結合的強度由大到小的順序大致為：
內部水>表面吸附水>毛細結合水>間隙水
該順序也是污泥脫水的難易程度。
另外，污泥脫水的難易還與污泥顆粒的大小和污泥中有機物的含量有關。污泥顆粒越細、有機物含量越高，其脫水的難度就越大。
2.常用的脫水方法
固體廢物脫水方法很多，概括起來主要有濃縮脫水、機械脫水和干燥等。濃縮脫水僅對自由水分的脫除有效，主要利用的是重力場和低強度離心力場的作用進行脫水；機械脫水對自由水分和部分間隙水分的脫除有效，主要是利用人工壓應力場和高強度離心力場的作用進行脫水；干燥指的是利用人工熱源，主要通過加熱至水分蒸發汽化不同的脫水方法，其脫水裝置、脫水效果都有所不同。
1.4.2濃縮脫水
濃縮脫水方法主要有重力濃縮、氣浮濃縮和離心濃縮三種，其中重力濃縮是使用最廣泛和最簡便的濃縮脫水方法。
1.重力濃縮法
重力濃縮法是借重力作用使固體廢物脫水的方法，其脫水依據是廢物中的固體顆粒與溶液存在的密度差。一般，脫水后的上清液只含有少量固體（1~2g/L），底流固體含量則因脫水廢物的性質不同而不同，一般僅50%左右，因此重力濃縮脫水不能進行徹底的固液分離，常與機械脫水配合使用，作為初步濃縮以提高過活機的效率。重力濃縮構筑物稱為濃縮池。按其運行方式可分為間隙式濃給池和連續式濃縮池兩類。
（1)間隙式濃縮池
間斷濃縮，上清液虹吸排出，僅在小型處理廠或工業企業的污水處理廠供污泥脫水使用，無需專門設備。
（2）連續式濃縮池
連續式濃縮池為專用設備，多用于大中型污水處理廠。其結構類似于輻射式沉淀池。一般為直徑5~20m的圓形或矩形鋼筋混凝上將貧制?？煞譃閹Ч文鄼C與攪動柵，不帶刮泥機、帶刮泥機多層濃縮池等三種。
連續式濃縮池是一個圓形錐底濃縮池，水深約3m,池底坡度很小，一般為1/100~1/12,污泥在水下的自然坡度為1/20。進泥口設在池中心，池周圍有溢流堰。自進泥口進人的污泥在向池的四周緩慢流動過程中，固體顆粒得到沉降分離，分離液則越過溢流堰流人溢流槽。被濃縮沉降到池底的污泥，經過安裝在中心旋轉軸上的刮泥機很緩慢地旋轉刮動，從排泥口用螺旋運輸機或泥漿泵排出。為了提高濃縮效果和縮短濃縮時間，可在刮泥機上安裝攪動柵，刮泥機與攪動柵的旋轉速度很慢，不致使污泥受到攪動，其旋轉周速度一般為2至20cm/s。攪動作用可使濃縮時間縮短4至5h。
對于土地緊缺的地區，可采用帶刮泥機的多層輻射式濃縮池。如不
用刮泥機，可采用多斗連續式濃縮池。
多斗連續式濃縮池采用重力排泥，污泥斗錐角大于55°，故在泥部分，污泥受到三向壓縮，有利于密實。污泥由進泥管進入池內，由排泥管從底斗排除?？筛鶕锨逡旱奈恢秒S意升降。
重力濃縮法操作簡便，維修管理及動力費用低，但占地面積較大。
2.氣浮濃縮法
氣浮濃縮法是使大量的微小氣泡附著在污泥顆粒的表面，從而使污泥顆粒而上浮，實現泥水分離的目的。因而氣浮法適用于濃縮活性污泥和生物濾池污泥等顆粒密度較小的污泥。通過氣浮濃縮，可以使含水率為99.5%的活性污泥濃縮到含水率94~96%。氣浮濃縮法所得到的出流污泥含水率低于采用重力濃縮所能達到的含水率，可達到較高的固體通量，但運行費用比重力濃縮法高，適合于人口密集缺乏士土地的城市應用。
進水室的作用是使減壓后的溶氣水大量釋放出微細氣泡，并迅速附著在污泥顆粒上。氣浮池的作用是為污泥顆粒上浮濃縮提供時間和空間，在該池表面形成的濃縮污泥層由刮泥機刮出池外。不能上浮的顆粒沉至池底，隨設在池底的清液排水管一起排出。部分清液回流加壓，并在溶氣罐中壓入壓縮空氣，使空氣大量地溶解在水中。減壓閥的作用是使加壓容器水減壓至常壓，使之進入進水室能釋放微細氣泡，起氣浮作用。氣浮濃縮池有圓形和矩形兩種結構，圓形池的刮浮泥板、刮沉泥板都安裝在中心轉軸上一起旋轉。矩形池的刮浮泥板和刮沉泥板由電動機及鏈帶連動刮泥。與重力濃縮法相比，氣浮濃縮法濃縮速度快，處理時間一般為重力濃縮所需時間的1/3左右，且設備緊湊、占地面積較少；生產的污泥含水率低，濃縮度高（污泥中固體含量可濃縮到5%~9%）；操作彈性大，且能適應污泥負荷變化和季節變化；混入空氣的污泥不易腐敗發臭；表面刮泥較方便。但基建費用和操作費用較高，管理較復雜，如氣浮濃縮法的操作運行費用較重力濃縮法高約2~3倍。
3.離心濃縮法
離心濃縮法是利用污泥中固體顆粒和水的密度差異，在高速旋轉的離心機中，固體顆粒和水分別受到大小不同的離心力而使其固液分離，達到污泥濃縮的目的。
離心機由轉筒和同心螺旋軸組成，污泥由中心管進入，經螺旋上噴口進入轉筒，在離心力作用下進行固液分離，污泥甩向轉筒內壁濃縮，借螺旋與轉筒的相對運動，移向漸縮段進一步濃縮脫水再從漸縮段排出，離心澄清液從溢流口排出。
1.4.3過濾脫水
機械過濾脫水是以過濾介質兩邊的壓力差為推動力，使污泥中的水分強制通過過濾介質成為濾液，固體顆粒被截流成為濾餅的固液分離操作。機械過濾脫水主要用于脫除污泥中毛細結合水和表面吸附水。
1.過濾介質
過濾介質是濾餅的支撐物，它應具有足夠的機械強度和盡可能小的流動阻力。工業上常用的過濾介質主要有織物介質、粒狀介質和多孔固體介質三大類。
（1）織物介質
又稱濾布，包括棉、毛、絲、麻等天然纖維及由各種合成纖維制成的織物，以及由玻璃絲、金屬絲等織成的網狀物。
（2）粒狀介質
包括細砂、木炭、石棉、硅藻土及工業廢物等細小堅硬的顆粒狀物質，多用于深層過濾。
（3）多孔固體介質
具有很多微細孔道的固體材料，如多孔陶瓷、多孔塑料及多孔金屬制成的管或板。此類介質大多耐腐蝕，且孔道細微，適用于處理只含少量細小顆粒的腐蝕性懸浮液及其他特殊場合。選擇過濾介質既要滿足生產要求，又要經濟耐用，以降低生產成本。
2.過濾脫水方式
機械過濾脫水的主要方法有三種：采用加壓或抽吸真空的方式將濾液層內液體用空氣或蒸汽排除的通氣脫水法；靠機械壓縮作用的壓榨法，它往往以濃度很高的污泥、半固體原料及濾餅為操作對象；用離心力作為推動力除去料層內液體的離心脫水法。
過濾污泥的機械脫水設備按作用原理又可分為真空式、加壓式與離心式三種。
（1)真空過濾脫水
真空過濾是在負壓條件下操作的脫水過程。目前普遍使用的真空過濾脫水設備是包。
式真空過濾機，該機由空心轉筒、分配頭、污序槽、真空系統和壓縮空氣系統組成。在空心轉筒分成許多扇形間格，每格有單獨的連通管與分配頭相接。分配頭由慣片緊靠在一起的轉動部件和固定部件成。固定部件與真空管路相通，轉動部件有一系列小孔，每孔通過連通管與各扇形間格相連。轉筒旋轉時，由于負壓作用，將污泥吸附在過濾介質上，液體通過過濾介質沿真空管路進入氣水分離罐。
吸附在轉筒上的濾餅旋轉至污泥槽的污泥面后，如果扇形間格的連通管在固定部件的縫槽范圍內，則處于真空區I（濾餅形成區），真空區Ⅱ（吸干區或稱干化區）繼續吸干水分。當管孔與固定部件的孔相通，濾餅被反吹松動，并被刮刀剝落。刮落的濾餅用皮帶輸送器運走?？梢?，轉筒每旋轉一周，依次經過濾餅形成區Ⅰ、吸干區Ⅱ、反吹區Ⅲ、休止區Ⅳ。
轉鼓式真空過濾機的優點是能連續操作，運行平穩，可以自動控制，處理量較大。其缺點是附屬設備較多，工序復雜，運行費用較高，其過濾介質緊包在轉鼓上，清洗不充分，容易堵塞，影響生產效率，濾餅含水率較高（達60%~80%）。主要用于初次沉淀污泥及消化污泥的脫水。
（2）壓濾脫水
壓濾是在外加一定壓力的條件下使含水固體廢物過濾脫水的操作，可分為間歇型與連續型兩種。間歇型的典型壓濾機為板框壓濾機，連續型的典型壓濾機為帶式壓濾機。
1）板框壓濾機。由濾板與濾框相間排列組成。濾框兩側用濾布包夾在中間，兩端用夾板固定。板與框均開有溝槽與進泥孔相連，形成導管。過濾時，用泵將泥漿由導管壓入機內，分別導人各濾框空間，濾液通過濾布，沿濾板溝槽匯集于排液管排出，濾餅留在框內。當一次操作完成后，壓濾機自動拉開根板，卸出濾餅。
目前常用的壓濾機主要是自動板框壓濾機。 .
兩根主梁把固定板與壓緊機構連在一起構成機架。在固定板和活動壓板之間依次交替排列著濾板和濾框，而環形濾布繞夾在板和框之間。壓緊機構驅使活動板帶動濾板和濾框在主梁上行走，用以壓緊和拉開板框。在濾板和濾框四周均
有耳孔，板框壓緊后形成暗通道，分別為進泥口、高壓水進口、濾液出口，以及壓干、正吹、反吹和壓縮空氣通道。在濾框和濾板之間，用以排泄濾液和支撐壓干濾餅。
框式壓濾機的優點是結構簡單、制造方便、適應性強、自動程度高、處理污泥含水率范圍較大、濾布壽命較長，因而得到廣泛應用。缺點是間歇操作處理量較低。
2）帶式壓濾機。帶式壓濾機種類很多，但基本結構相同，都由滾壓軸和濾布組成。主要區別在于擠壓方式與裝置的不同。
污泥用混凝劑調理后，給入濃縮段，依靠重力作用濃縮脫水，使污泥失去流動性，不致在壓榨時被擠出濾布帶。濃縮段的濃縮時間一般為10~20s，然后進入壓榨段，依靠滾壓軸的壓力與濾布的張力榨取污泥中的水分，壓榨段的壓榨時間為1~5min。
壓榨方式一般分為對置滾壓式和水平滾壓式兩種。對置滾壓式的滾壓軸處于上下垂直的相對位置，污泥由雙帶之間通過，經上下壓滾擠壓，濾液通過濾布而排出。水平滾壓式的滾壓軸上下錯開，污泥既受到擠壓作用，又同時受到剪切作用，擠壓作用力較對置滾壓式的小，剪切作用力可使污泥的脫水效率得到提高，并使濾餅容易從過濾帶上剝離。
三級皮帶壓濾機是一種將重力脫水、轉簡-壓滾脫水、壓滾壓滾脫水組合起來的脫水裝置，使濾餅介于上下兩條金屬網帶之間而被擠壓。壓滾的擠壓力可根據濾餅的性質調節彈簧而定。
