固液分離設備產生的污泥是水處理過程的副產物，包括篩余物、沉泥、浮渣和剩余污泥等。污泥體積約占處理水量的0.3%~0.5%左右，如水進行深度處理，污泥量還可能增加0.5~1倍。是使污泥減量、穩定、無害化及綜合利用。污泥含水率：污泥中所含水分的重量與污泥總重量之比的百分數稱為污泥含水率。壓濾機的過濾面積選型主要是的依據就是根據物料的脫水前的含固率（原漿的含固率）和脫水后的含固率的濃縮比，而“固相物“恒等不變的原理，即：干濕平衡法：

1) 參數設定:

原漿(處理前的懸浮液)體積為：V₁(M³)

原漿含固率(干灰)：δ₁(%)

濾餅含固率：δ₂(%)

濾餅的體積：V₂(m³)

過濾濃縮比：Δ=δ₁(%)÷δ₂(%)

壓濾機單位容積：v( 15L/ m²)

壓濾機的過濾速度：s（L/h×m²）

壓濾機過濾面積：M(m²)

壓濾機的過濾周期：T

2）公式計算：

∵ V₂(m³) ×δ₂(%)= V₁(m³) ×δ₁(%)

∴ V₂(m³)= V₁(M³) ×δ₁(%)÷δ₂(%)=V₁(M³) ×Δ

即：濾餅的體積=原漿的體積×濃縮比

∵ 濾餅的體積V₂(M³) ÷壓濾機單位容積v( 0.015 M³/ m²)=過濾面積M(m²)

∴ 過濾周期T=濾餅的體積V₂(M³) ÷壓濾機的過濾速度s（M³/h×m²）÷過濾面積M(m²)

即：過濾周期=濾餅體積×過濾面積÷過濾速度

1、污泥中水的存在形式有：空隙水，顆粒間隙中的游離水，約70%，可通過重力沉淀（濃縮壓密）而分離；毛細水，是在高度密集的細小污泥顆粒周圍的水，由毛細管現象而形成的，約20%，可通過施加離心力、負壓力等外力，破壞毛細管表面張力和凝聚力的作用力而分離；顆粒表面吸附水和內部結合水，約10%。表面吸附水是在污泥顆粒表面附著的水分，起附著力較強，常在膠體狀顆粒，生物污泥等固體表面上出現，采用混凝方法，通過膠體顆粒相互絮凝，排除附著表面的水分；內部結合水，是污泥顆粒內部結合的水分，如生物污泥中細胞內部水分，無機污泥中金屬化合物所帶的結晶水等，可通過生物分離或熱力方法去除。

通常含水率在85%以上時，污泥呈流態；65%~85%時呈塑態；低于60%時則呈固態。

2、污泥體積、重量及所含固體物濃度之間的關系：

V₁/V₂=W₁/W₂=（100-p₂）/（100-p₁）=C₂/C₁             （8-1）

式中： p₁、V₁、W₁、C₁——污泥含水率為p₁時的污泥體積、重量與固體物濃度；

       p₂、V₂、W₂、C₂——污泥含水率為p₁時的污泥體積、重量與固體物濃度；

說明：式（8-1）適用于含水率大于65%的污泥。因含水率低于65%以后，體積內出現很多氣泡，體積與重量不在符合式（8-1）的關系。

例題8-1：污泥含水率從97.5%降低至95%時，求污泥體積。

解：由式（8-1）

      V₂= V₁（100-p₁）/（100-p₂）= V₁（100-97.5）/（100-95）=（1/2）V₁

可見污泥含水率從97.5%降低至95%時，污泥體積減少一半。

揮發性固體（或稱灼燒減重）和灰分（或稱灼燒殘渣）：揮發性固體近似地等于有機物含量；灰分表示無機物含量。

可消化程度：表示污泥中可被消化降解的有機物數量。

消化對象：污泥中的有機物。一部分是可被消化降解的（或稱可被氣化，無機化）；另一部分是不易或不能被消化降解的，如脂肪、合成有機物等。

消化程度的計算公式：

R_d=[1-（p_V2p_S1）/（p_V1p_S2）] ×100                                （8-2）

式中：R_d——可消化程度，%；

      p_S1 、p_S2——分別表示生污泥及消化污泥的無機物含量，%；

      p_V1 、p_V1——分別表示生污泥及消化污泥的有機物含量，%。

消化污泥量的計算公式：V_d= V₁（100-p₁）/（100-p_d）[（1- p_V1/100）+ p_V1/100（1- R_d/100）]    （8-3）

式中：V_d——消化污泥量，m^3/d；

      p_d——消化污泥含水率，%，取周平均值；

      V₁——生污泥量，m^3/d；

      p₁——生污泥含水率，%，取周平均值；

      p_V1——生污泥有機物含量，%；

      R_d——可消化程度，%，取周平均值；

濕污泥比重與干污泥比重：

濕污泥重量等于污泥所含水分重量與干固體重量之和。濕污泥比重等于濕污泥重量與同體積的水重量之比值。干固體物質包括有機物（即揮發性固體）和無機物（即灰分）。確定濕污泥比重和干污泥比重，對于濃縮池的設計、污泥運輸及后續處理，都有實用價值。

經綜合簡化后，濕污泥比重（γ）和干污泥比重（γ_s）的計算公式分別為：

γ=（100γ_s ）/[γ_s p+（100-p）]                                （8-4）

或γ=25000/[250p+（100-p）（100+1.5p_V）]                    （8-8）

γ_s=250/（100+1.5p_V）                                          （8-7）

式中：γ——濕污泥比重；

      γ_s——污泥中干固體物質平均比重，即干污泥比重；

      p——濕污泥含水率，%；

      p_V——污泥中有機物含量，%；

（1）污泥量計算

1初次沉淀污泥量和二次沉淀污泥量的計算公式：

           V=100C₀ηQ/1000（100-p）ρ               （8-9）

式中：V——初次沉淀污泥量，m³/d；

      Q——污水流量，m³/d；

      η——去除率，%；（二次沉淀池η以80%計）

      C₀——進水懸浮物濃度，mg/L；

      P——污泥含水率，%；

      ρ——沉淀污泥密度，以1000kg/m³計。 

    2剩余活性污泥量的計算公式：

          Q_s=ΔX/fX_r                     （4-113）

式中：Q_s——每日從系統中排除的剩余污泥量，m³/d；

      ΔX——揮發性剩余污泥量（干重），kg/d；

f=MLVSS/MLSS，生活污水約為0.75，城市污水也可同此；

X_r——回流污泥濃度，g/L。

3消化污泥量的計算公式：見公式（8-3）。

（2）污水處理廠干固體物質平衡：

污水處理廠內部存在著固體物質的平衡問題，通過固體物質的平衡計算，有助于污泥處理系統的設計與管理。污水處理廠固體物質平衡的典型計算，

設原污水懸浮物X₀為100，初次沉淀池懸浮物去除率以50%計，二次沉淀池去除率以80%計，懸浮物總去除率總去除率為90%。各處理構筑物固體回收率為：濃縮池為r₁=90%；消化池為r₂=80%；懸浮物減量為r_g=30%；機械脫水為r₃=95%（預處理所加混凝劑的固體量略去不計）。因此其平衡式為：

進入污泥濃縮池的懸浮物量：X₁=ΔX+X_R                      （8-10）

                          X_R=Xˊ₂+ Xˊ₃+ Xˊ₄                       （8-11）

式中：X₁——進入濃縮池的固體物量；

ΔX——初次沉淀池排泥的懸浮物量加二次沉淀池剩余污泥中的懸浮物量；

X_R——等于濃縮池上清液含有的懸浮物量Xˊ₂，消化池上清液懸浮物量Xˊ₃，機械脫水上清液懸浮物量Xˊ₄的總和。

進入消化池的懸浮物量：X₂= X₁ r₁                            （8-12）

濃縮池上清液懸浮物量：Xˊ₂= X₁（1- r₁）                    （8-13）           

消化池懸浮物減量：G= X₂r_g= X₁ r₁r_g                          （8-14）              

進入機械脫水設備的懸浮物量：X₃=（X₂-G）r₂                              （8-15）                     

消化池上清液懸浮物量：Xˊ₃=（X₂-G）（1- r₂）                （8-16）       

脫水泥餅固體物量：X₄= X₃ r₃                                                                   

機械脫水上清液含有的懸浮物量：Xˊ₄= X₃（1- r₃）             （8-17）              

回流至沉砂池前的上清液中所含懸浮物總量：

X_R=Xˊ₂+ Xˊ₃+ Xˊ₄   = X₁（1- r₁r_g-r₁r₂r₃₊r₁r₂r₃r_g）

             （X₁- X_R）/ X₁= r₁r_g+r₁r₂r_3-r₁r₂r₃r_g=ΔX/ X₁

              X₁=ΔX/ r₁[r_g+r₂r₃（1-r_g）]                      （8-18）          

（3）設計要點：

小型污水處理廠采用方形或圓形間歇式濃縮池；大、中型污水處理廠采用豎流式和輻流式連續式濃縮池；間歇式濃縮池的主要設計參數是水力停留時間，停留時間由試驗確定。時間過短，濃縮效果差；過長會造成污泥厭氧發酵。無試驗數據時，可按12~24h設計。當以濃縮后的濕污泥作肥料時，污泥濃縮和貯存可采用方或圓形濕污泥池，有效水深采用1~1.5m，池底坡0.01，坡向一端。連續式濃縮池的主要設計參數有：固體通量和水力負荷。有效水深采用4m，豎流式有效水深按沉淀部分的上升流速不大于0.1mm/s進行復核。池容積按濃縮10~16h核算。當采用定期排泥時，兩次排泥間隔可取8h。濃縮池的上清液應回送初沉池或調節池重新處理。

（4）設計計算：

濃縮池表面積F：選定固體通量，計算濃縮池表面積Fˊ_S，與用水力負荷計算的濃縮池表面積Fˊ_W進行比較，取其大者。

按固體通量，計算濃縮池表面積Fˊ_s（m²）：Fˊ_s=Qω/q_s

按水力負荷計算的濃縮池表面積Fˊ_w（m²）：Fˊ_w=Q/q_w

    則F=max（Fˊ_s，Fˊ_w）

式中：Q——污泥量，m³/d；

          ω——污泥含固量，kg/m³；

          q_s——選定的固體通量，kg/（m².d）；

          q_w——水力負荷，m³/（m².d）；

濃縮池有效池容W和停留時間t：根據確定的池表面積F，計算濃縮池的有效容積Wˊ，根據Wˊ復核污泥在池中停留時間tˊ。若tˊ大于10~16h，則修定固體通量，重新計算上述各值，最終確定濃縮池設計表面積F、有效容積W和停留時間t。

       計算有效容積Wˊ（m³）：Wˊ=Fh₂

       復核停留時間tˊ（h）：tˊ= Wˊ/Q

       式中：h₂——有效水深，m。

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