1.4固体废物的脱水
固体废物含水率较高时，不利于其运输和后续处理，难以贮藏。固体废物的脱水问题常见于城市污水与工业废水处理厂产生的污泥处理以及类似于污泥含水率的其他固体废物的处理。按其所含成分的不同，需进行脱水处理的固体废物分为两大类：一类是以无机物为主要成分的无机泥渣或污泥，如冶金、建材等工业废水处理后的固体废物，其特性是密度较大、含水率较低、易于脱水，但流动性较差、对设备和管道磨损严重；另一类是以有机物为主要成分的有机泥渣或污泥，纺织、造纸、食品等工业废水和城市污水处理后的固体废物多属于此类，其特性是有机物含量高、容易腐败发臭、密度较小、含水率较高，呈
胶体结构，不易脱水，但流动性较好，便于用管道输送。凡含水率超过90%的固体废物，必须先脱水减容，以便于包装、运输与资源化利用。
1.4.1水分存在形式及其脱除方法
需脱水处理的固体废物的种类较多，按废水的性质和水处理方法有生活污水污泥、工艺废水污泥和给水污泥。按来源有初次沉淀污泥、剩余污泥、熟污泥和化学污泥。按成分和某些性质又有有机污泥和无机污泥、亲水性污泥和疏水性污泥等。按污泥处理的不同阶段有生污泥、浓缩污泥、消化污泥、脱水污泥和干化（燥）污泥等。但无论哪一种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，可分为间隙水、毛细结合水、表面吸附水和内部水四种。
（1）间隙水
存在污泥颗粒间隙中的水称为间隙水，约占污泥水分的70%左右，是污泥浓缩的主要对象。对于间隙水不直接与固体颗粒结合，因而很容易分离。通常采用浓缩法分离。当间隙水很多时，只需要在调节池或浓缩池中停留几小时，就可利用重力作用使间隙水分离出来。
(2)毛细结合水
在细小污泥固体颗粒周围的水，由于产生毛细现象，可以构成如下几种结合水：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，充满于固体本身裂隙中的毛细结合水。各类毛细结合水约占污泥中水分总量的20%。由毛细现象形成的毛细结合水受到液体凝聚力和液固表面附着力作用，要分离出毛细结合水需要有较高的机械作用力和能量，可以用与毛细水表面张力相反的作用力，例如离心力、负压抽真空、电渗力热渗力等，常用离心机、真空过滤机或高压压滤机来除去这部分水。
（3）表面吸附水
吸附于污泥颗粒表面的水称为表面吸附水，约占污泥水分的7%左右。污泥常处于固体颗粒状态，比表面积大，在表面张力作用下能吸附较多的水分。表面吸附水的去除较难，不能用普通的浓缩或脱水方法去除，可用加热法脱除。
（4）内部水
存在于污泥颗粒内部的水称为内部水，约占污泥水分的3%左右。内部水与固体结合得很紧，用机械方法不能脱除，但可用高温加热法或冷冻法去除。污泥中水分与污泥颗粒结合的强度由大到小的顺序大致为：
内部水>表面吸附水>毛细结合水>间隙水
该顺序也是污泥脱水的难易程度。
另外，污泥脱水的难易还与污泥颗粒的大小和污泥中有机物的含量有关。污泥颗粒越细、有机物含量越高，其脱水的难度就越大。
2.常用的脱水方法
固体废物脱水方法很多，概括起来主要有浓缩脱水、机械脱水和干燥等。浓缩脱水仅对自由水分的脱除有效，主要利用的是重力场和低强度离心力场的作用进行脱水；机械脱水对自由水分和部分间隙水分的脱除有效，主要是利用人工压应力场和高强度离心力场的作用进行脱水；干燥指的是利用人工热源，主要通过加热至水分蒸发汽化不同的脱水方法，其脱水装置、脱水效果都有所不同。
1.4.2浓缩脱水
浓缩脱水方法主要有重力浓缩、气浮浓缩和离心浓缩三种，其中重力浓缩是使用最广泛和最简便的浓缩脱水方法。
1.重力浓缩法
重力浓缩法是借重力作用使固体废物脱水的方法，其脱水依据是废物中的固体颗粒与溶液存在的密度差。一般，脱水后的上清液只含有少量固体（1~2g/L），底流固体含量则因脱水废物的性质不同而不同，一般仅50%左右，因此重力浓缩脱水不能进行彻底的固液分离，常与机械脱水配合使用，作为初步浓缩以提高过活机的效率。重力浓缩构筑物称为浓缩池。按其运行方式可分为间隙式浓给池和连续式浓缩池两类。
（1)间隙式浓缩池
间断浓缩，上清液虹吸排出，仅在小型处理厂或工业企业的污水处理厂供污泥脱水使用，无需专门设备。
（2）连续式浓缩池
连续式浓缩池为专用设备，多用于大中型污水处理厂。其结构类似于辐射式沉淀池。一般为直径5~20m的圆形或矩形钢筋混凝上将贫制。可分为带刮泥机与搅动栅，不带刮泥机、带刮泥机多层浓缩池等三种。
连续式浓缩池是一个圆形锥底浓缩池，水深约3m,池底坡度很小，一般为1/100~1/12,污泥在水下的自然坡度为1/20。进泥口设在池中心，池周围有溢流堰。自进泥口进人的污泥在向池的四周缓慢流动过程中，固体颗粒得到沉降分离，分离液则越过溢流堰流人溢流槽。被浓缩沉降到池底的污泥，经过安装在中心旋转轴上的刮泥机很缓慢地旋转刮动，从排泥口用螺旋运输机或泥浆泵排出。为了提高浓缩效果和缩短浓缩时间，可在刮泥机上安装搅动栅，刮泥机与搅动栅的旋转速度很慢，不致使污泥受到搅动，其旋转周速度一般为2至20cm/s。搅动作用可使浓缩时间缩短4至5h。
对于土地紧缺的地区，可采用带刮泥机的多层辐射式浓缩池。如不
用刮泥机，可采用多斗连续式浓缩池。
多斗连续式浓缩池采用重力排泥，污泥斗锥角大于55°，故在泥部分，污泥受到三向压缩，有利于密实。污泥由进泥管进入池内，由排泥管从底斗排除。可根据上清液的位置随意升降。
重力浓缩法操作简便，维修管理及动力费用低，但占地面积较大。
2.气浮浓缩法
气浮浓缩法是使大量的微小气泡附着在污泥颗粒的表面，从而使污泥颗粒而上浮，实现泥水分离的目的。因而气浮法适用于浓缩活性污泥和生物滤池污泥等颗粒密度较小的污泥。通过气浮浓缩，可以使含水率为99.5%的活性污泥浓缩到含水率94~96%。气浮浓缩法所得到的出流污泥含水率低于采用重力浓缩所能达到的含水率，可达到较高的固体通量，但运行费用比重力浓缩法高，适合于人口密集缺乏士土地的城市应用。
进水室的作用是使减压后的溶气水大量释放出微细气泡，并迅速附着在污泥颗粒上。气浮池的作用是为污泥颗粒上浮浓缩提供时间和空间，在该池表面形成的浓缩污泥层由刮泥机刮出池外。不能上浮的颗粒沉至池底，随设在池底的清液排水管一起排出。部分清液回流加压，并在溶气罐中压入压缩空气，使空气大量地溶解在水中。减压阀的作用是使加压容器水减压至常压，使之进入进水室能释放微细气泡，起气浮作用。气浮浓缩池有圆形和矩形两种结构，圆形池的刮浮泥板、刮沉泥板都安装在中心转轴上一起旋转。矩形池的刮浮泥板和刮沉泥板由电动机及链带连动刮泥。与重力浓缩法相比，气浮浓缩法浓缩速度快，处理时间一般为重力浓缩所需时间的1/3左右，且设备紧凑、占地面积较少；生产的污泥含水率低，浓缩度高（污泥中固体含量可浓缩到5%~9%）；操作弹性大，且能适应污泥负荷变化和季节变化；混入空气的污泥不易腐败发臭；表面刮泥较方便。但基建费用和操作费用较高，管理较复杂，如气浮浓缩法的操作运行费用较重力浓缩法高约2~3倍。
3.离心浓缩法
离心浓缩法是利用污泥中固体颗粒和水的密度差异，在高速旋转的离心机中，固体颗粒和水分别受到大小不同的离心力而使其固液分离，达到污泥浓缩的目的。
离心机由转筒和同心螺旋轴组成，污泥由中心管进入，经螺旋上喷口进入转筒，在离心力作用下进行固液分离，污泥甩向转筒内壁浓缩，借螺旋与转筒的相对运动，移向渐缩段进一步浓缩脱水再从渐缩段排出，离心澄清液从溢流口排出。
1.4.3过滤脱水
机械过滤脱水是以过滤介质两边的压力差为推动力，使污泥中的水分强制通过过滤介质成为滤液，固体颗粒被截流成为滤饼的固液分离操作。机械过滤脱水主要用于脱除污泥中毛细结合水和表面吸附水。
1.过滤介质
过滤介质是滤饼的支撑物，它应具有足够的机械强度和尽可能小的流动阻力。工业上常用的过滤介质主要有织物介质、粒状介质和多孔固体介质三大类。
（1）织物介质
又称滤布，包括棉、毛、丝、麻等天然纤维及由各种合成纤维制成的织物，以及由玻璃丝、金属丝等织成的网状物。
（2）粒状介质
包括细砂、木炭、石棉、硅藻土及工业废物等细小坚硬的颗粒状物质，多用于深层过滤。
（3）多孔固体介质
具有很多微细孔道的固体材料，如多孔陶瓷、多孔塑料及多孔金属制成的管或板。此类介质大多耐腐蚀，且孔道细微，适用于处理只含少量细小颗粒的腐蚀性悬浮液及其他特殊场合。选择过滤介质既要满足生产要求，又要经济耐用，以降低生产成本。
2.过滤脱水方式
机械过滤脱水的主要方法有三种：采用加压或抽吸真空的方式将滤液层内液体用空气或蒸汽排除的通气脱水法；靠机械压缩作用的压榨法，它往往以浓度很高的污泥、半固体原料及滤饼为操作对象；用离心力作为推动力除去料层内液体的离心脱水法。
过滤污泥的机械脱水设备按作用原理又可分为真空式、加压式与离心式三种。
（1)真空过滤脱水
真空过滤是在负压条件下操作的脱水过程。目前普遍使用的真空过滤脱水设备是包。
式真空过滤机，该机由空心转筒、分配头、污序槽、真空系统和压缩空气系统组成。在空心转筒分成许多扇形间格，每格有单独的连通管与分配头相接。分配头由惯片紧靠在一起的转动部件和固定部件成。固定部件与真空管路相通，转动部件有一系列小孔，每孔通过连通管与各扇形间格相连。转筒旋转时，由于负压作用，将污泥吸附在过滤介质上，液体通过过滤介质沿真空管路进入气水分离罐。
吸附在转筒上的滤饼旋转至污泥槽的污泥面后，如果扇形间格的连通管在固定部件的缝槽范围内，则处于真空区I（滤饼形成区），真空区Ⅱ（吸干区或称干化区）继续吸干水分。当管孔与固定部件的孔相通，滤饼被反吹松动，并被刮刀剥落。刮落的滤饼用皮带输送器运走。可见，转筒每旋转一周，依次经过滤饼形成区Ⅰ、吸干区Ⅱ、反吹区Ⅲ、休止区Ⅳ。
转鼓式真空过滤机的优点是能连续操作，运行平稳，可以自动控制，处理量较大。其缺点是附属设备较多，工序复杂，运行费用较高，其过滤介质紧包在转鼓上，清洗不充分，容易堵塞，影响生产效率，滤饼含水率较高（达60%~80%）。主要用于初次沉淀污泥及消化污泥的脱水。
（2）压滤脱水
压滤是在外加一定压力的条件下使含水固体废物过滤脱水的操作，可分为间歇型与连续型两种。间歇型的典型压滤机为板框压滤机，连续型的典型压滤机为带式压滤机。
1）板框压滤机。由滤板与滤框相间排列组成。滤框两侧用滤布包夹在中间，两端用夹板固定。板与框均开有沟槽与进泥孔相连，形成导管。过滤时，用泵将泥浆由导管压入机内，分别导人各滤框空间，滤液通过滤布，沿滤板沟槽汇集于排液管排出，滤饼留在框内。当一次操作完成后，压滤机自动拉开根板，卸出滤饼。
目前常用的压滤机主要是自动板框压滤机。 .
两根主梁把固定板与压紧机构连在一起构成机架。在固定板和活动压板之间依次交替排列着滤板和滤框，而环形滤布绕夹在板和框之间。压紧机构驱使活动板带动滤板和滤框在主梁上行走，用以压紧和拉开板框。在滤板和滤框四周均
有耳孔，板框压紧后形成暗通道，分别为进泥口、高压水进口、滤液出口，以及压干、正吹、反吹和压缩空气通道。在滤框和滤板之间，用以排泄滤液和支撑压干滤饼。
框式压滤机的优点是结构简单、制造方便、适应性强、自动程度高、处理污泥含水率范围较大、滤布寿命较长，因而得到广泛应用。缺点是间歇操作处理量较低。
2）带式压滤机。带式压滤机种类很多，但基本结构相同，都由滚压轴和滤布组成。主要区别在于挤压方式与装置的不同。
污泥用混凝剂调理后，给入浓缩段，依靠重力作用浓缩脱水，使污泥失去流动性，不致在压榨时被挤出滤布带。浓缩段的浓缩时间一般为10~20s，然后进入压榨段，依靠滚压轴的压力与滤布的张力榨取污泥中的水分，压榨段的压榨时间为1~5min。
压榨方式一般分为对置滚压式和水平滚压式两种。对置滚压式的滚压轴处于上下垂直的相对位置，污泥由双带之间通过，经上下压滚挤压，滤液通过滤布而排出。水平滚压式的滚压轴上下错开，污泥既受到挤压作用，又同时受到剪切作用，挤压作用力较对置滚压式的小，剪切作用力可使污泥的脱水效率得到提高，并使滤饼容易从过滤带上剥离。
三级皮带压滤机是一种将重力脱水、转简-压滚脱水、压滚压滚脱水组合起来的脱水装置，使滤饼介于上下两条金属网带之间而被挤压。压滚的挤压力可根据滤饼的性质调节弹簧而定。
