8.1 基本理论概述 8.1.1 污泥的分类
在给水排水领域，污泥从大的方面可分为污水处理厂污泥和净水厂排泥水所产生的污泥两大类。污水处理厂污泥以处理有机污泥为主，净水厂排泥水所产生的污泥则主要以无机成分为主。净水厂污泥又可根据原水性质及水处理工艺的不同分成絮凝污泥、地下水污泥、天然污泥、软化水污泥。在净水厂污泥中，目前最普遍存在的是絮凝污泥。
目前，以地表水为水源的水处理工艺主要采用混凝、沉淀、过滤工艺，这种水处理工艺的排泥水所产生的污泥称为絮凝污泥。主要来自絮凝池、沉淀池的排泥水，气浮池的浮渣和滤池的反冲洗排水。当滤池排放初滤水和进行深度处理时，还包括初滤水和深度处理的反冲洗排水。这些排泥水所产生的污泥其成分由原水中的悬浮物质，部分溶解物质和药剂所形成的矾花组成。它的主要成分是无机的，但也部分有机物，一般约占污泥重量的10％～15％。这些有机物主要来自原水中的色度、浮游生物和藻类等动植物残骸。近年来，随着江河、湖泊的污染及富营养化，有机物的比例呈上升趋势。特别是处理高藻水所产生的气浮池的藻渣，有机成分更高，根据《含藻水给水处理设计规范》第4.4.5条：气浮池藻渣必须全部收集，严禁直接排入水体，并应按照无害化的要求进行处理和处置。因此，对气浮池的藻渣，不仅不能排入水体，也不应排入城市排水管道。因为很高的藻渣浓度污泥进入污水处理构筑物，有可能破坏活性污泥法处理工艺的正常运行。
8.1.2 净水厂排泥水的组成
净水厂排泥水主要来自于以下几个方面： 1）沉淀池排泥水。
2）气浮池浮渣产生的排泥水。
3）滤池反冲洗排水，包括滤池排放的初滤水；活性炭滤池反冲洗排水。 4）清洗池子产生的生产废水。
净水厂排泥水量主要是由前三项，即沉淀池（澄清池）排泥水、气浮池浮渣、滤池反冲洗废水组成。因为这三项不仅水量较大，而且有规律的发生，比较稳定。清洗池子的水量与所采用的工艺流程和运行管理有关，其量在一些水厂可能很小，在另一些水厂可能很大；在一些水厂可能是暂态的，临时性的，而在一些水厂有可能是常态的，具有冲击负荷的特点，很不稳定。
清洗池子所产生的生产废水，如果回收利用，一般排入排泥池。排泥池调节容积是由沉淀池最大一次排泥水量决定的，如果是一年半载才清洗1次，对排泥
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池的调节容积的影响是暂态，临时性的，可以不予考虑。但如果清洗池子的水量很大，而且是常态，几乎是每日都有，则应充分考虑清洗池子产生的生产废水对排泥池调节容积的影响。例如，北京市第九水厂每日清洗1个机械搅拌澄清池，1个池子2000多立方米2小时排除，清洗池子1次排泥水量远大于沉淀池1次排泥水量，成为控制排泥池调节容积的主要因素。
因此，在设计调节构筑物排泥池和排水池时，应对进入排泥池、排水池的排泥水量和1次排泥的持续时间进行认真地调查和详细的计算。
5）其它排泥水量
其它排泥水量包括加药、加氯所耗水量和生活污水排放水量。由于加药、加氯过程所用水量很小，这部分水量虽然取自水厂出水，但随着药剂又回到了水厂净水工艺，因此，加药、加氯这部分用水量是循环水量，从产水量来说，并不消耗水量。只不过是净化构筑物的流量负荷有所增加，但量很小，可以忽略不计。
生活污水排放量可根据水厂值班人数，按居民生活用水定额[L/(人·d)]进行计算。
8.1.3 净水厂排泥水水质特点
净水厂排泥水水质与原水水质密切相关，排泥水中的物质主要来自原水中所含物质，是原水水质的进一步浓缩。但是也有一部分来自处理时所投加的药剂和粉末活性炭。其水质又因工艺流程和出处不同而各有其特点。
（1）沉淀池排泥水
沉淀池排泥水水质与其它排泥水相比有以下特点：
1）在净水厂排泥水中，以沉淀池排泥水的污泥浓度最高，最高可达15 000 mg/L，对于发生高浊度的河流，预沉池和沉淀池的排泥浓度甚至达到100 000 mg/L。因此，根据这一特点，沉淀池排泥水是不能直接排入天然水体和市政排水管道。必须经过处理后才能排出，是净水厂排泥水处理的主要对象。
2）沉淀池排泥水浓度开始很高，但持续30 s～60 s后，排泥浓度陡然下降。因此，要测定沉淀池排泥浓度历时曲线，选择最佳排泥历时，以提高排泥浓度，减小排泥水量。
（2）滤池反冲洗排水
滤池反冲洗排水浓度比沉淀池低，据一些文献记载，当所有污泥都来自滤池时，如采用直接过滤，滤池反冲洗排水浓度可达1000 mg/L，在有沉淀过滤情况下，一般为200 mg/L～500 mg/L。其排水污泥浓度高低还与反冲洗方式有关，一般单一水冲洗，冲洗强度大，冲洗历时长，耗水量大，因此排水污泥浓度低，一般在200 mg/L。气水反冲洗耗水率低，带走同量的污泥，耗水量小，因此，排水污泥浓度较高，可达400 mg/L～500mg/L。
根据《污水综合排放标准》（GB 8978－1996），净水厂排泥水排入执行一级
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标准的水域，排泥水悬浮物SS不能大于70 mg/L；排入执行二级标准的水域，排泥水悬浮物SS不能大于200 mg/L；排入执行三级标准的水域，例如设置二级污水处理厂的城镇排水系统，排泥水悬浮物SS不能大于400 mg/L。滤池反冲洗排水能否直接排入城镇排水系统，应根据水厂的具体情况确定。目前一些水厂采用沉淀池排泥水进行处理如经调节、浓缩后上清液排放，而滤池反冲洗排水则直接或经调节后排入城镇排水系统。
（3）气浮池浮渣
与沉淀池排泥水水质一样，浮渣的水质特点也与原水的水质、投加的药剂等因素有关。
气浮池浮渣与沉淀池排泥水相比有以下特点：
1）气浮池浮渣的浓度比一般沉淀池排泥水高得多，这是由于气浮池的浮渣受气泡的浮托逐渐露出水面，不断脱水之故。浮渣的含水率可达到95％～97％。
2）气浮池常用来处理低温低浊高藻水，根据国内一些学者的研究结果，当原水为含藻水时，其藻渣污泥具有以下特点：
①含藻水是由于水体遭受污染、水体富营养化造成的，高浓度氮、磷出现后，高浓度藻密度和藻毒素也会相继出现，且藻密度、藻毒素浓度与水中氮、磷浓度呈正相关关系。
②气浮池藻渣的主要成分是藻，另外还含有原生动物及其尸体、其它有机物碎屑、无机粒子、氢氧化物絮体等。
③藻渣的污染物浓度与原水浊度、日照、水温、水体富营养化程度等环境因素和排渣周期有关。BOD5一般为2 500 mg/L～8 800 mg/L ，平均约5 200 mg/L；CODcr一般为9 200 mg/L～50 900 mg/L。1 m3藻渣BOD5、CODcr、相当于20～50 m3城市污水的BOD5、CODcr总量。
藻渣污泥除含有较高的悬浮固体、BOD5、CODcr外，还含有较高的总砷、总锌、总镉、总铅、总铁、总氮、总磷、铝等。其中悬浮固体、BOD5、CODcr、总砷、总锌、总镉、总铅、总铁这8种污染物浓度是污水排入城市排水系统最高允许浓度的19倍～204倍。
④藻渣含水率一般为95％～97％，平均藻渣体积为气浮池处理水量的0.04％，即气浮池处理1万m3水量，产生的藻渣量为4 m3。
⑤含藻水经过气浮池处理后，出水的藻毒素比进水减少了60％。减少的藻毒素包括细胞内和细胞外的，两种毒素都进入藻渣中。
处理含藻水的气浮池藻渣污泥污染物浓度高，不仅不能排入水体，也不应排入城市排水系统。而是应该经过处理达标后才能排放。
8.1.4 净水厂排泥水排放标准
表8-1为《污水综合排放标准》（GB 8978-1996）的主要指标，表中只列出
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悬浮物、pH、色度三项指标。原因是净水厂排泥水水质主要是悬浮物含量超出排放标准、酸处理及投加石灰引起的pH超标。
《污水综合排放标准》（GB 8978-1996）的主要指标 表8-1
水域类别 GB3838-2002（水域） I II III IV V 受纳水体分类 GB3097（海域） 一 二 三 下水道 有二类处无 理 污水厂 三级标准 根据受纳 400 水体能确定 执行标6~9 准 – 执行标准 GB8978-2002 主 悬浮要 物 指 (mg/L) pH 标 色度 不得排入 – 一级 标准 70 二级 标准 200 不得排入 – 一级标准 70 6~9 50 二级标准 200 6~9 50 6~9 180 – – 6~9 180 8.1.5 排泥水处理与净水厂水处理的相互关联和影响
净水厂水处理系统以下简称水线，排泥水处理系统以下简称泥线。泥线脱胎于水线，两者相互影响，相辅相成。
（1）净水厂水处理对泥线的影响
净水厂水线对泥线的影响主要体现在沉淀池排泥和滤池反冲洗采用非均匀排泥模式，对调节构筑物排泥池和排水池产生冲击负荷，破坏排泥池和排水池的正常运行。
沉淀池排泥和滤池反冲洗的时序安排下面统称为排泥模式，可分为两种，一是均匀排泥模式，二是非均匀排泥模式。
1）均匀排泥模式
沉淀池连续均匀排泥，或者是沉淀池的排泥次数在24小时内均匀分布，每次排泥延续时间相同，间隔相同；滤池反冲洗次数在24小时内均匀分布。例如某水厂一、二、三期有沉淀池12个，滤池24格。每个沉淀池1日排泥2次，共24次，每格滤池1日反冲洗1次，每日反冲洗24次。均匀模式就是沉淀池每1小时排泥1次，滤池也是每1小时反冲洗1次。如果联合排序，就是每1小时排1次泥，滤池反冲洗1次。
2）非均匀排泥模式
沉淀池间断排泥，排泥次数在24 小时内分布不均匀，每次排泥延续时间也不尽相同；滤池反冲洗次数在24小时内分布不均匀，其时序安排具有随意性。最典型的是滤池反冲洗，1格接着1格冲洗，24格滤池1次连续冲洗完毕。沉淀池排泥也是12个一个接一个，一次排完，或者是安排在某一时段全部排完。在实践中最具代表性的是利用晚上低谷电价时段，例如某水厂低谷电价时段是晚上0点～4点，为了节约电费，沉淀池排泥和滤池反冲洗全部安排在这4个小时低
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谷电价时段内完成。
3）非均匀排泥模式对调节工序的影响 ①对调节构筑物调节容积的影响
非均匀模式排泥的不均匀性越大，调节的任务就越重，调节的难度加大，所需的的调节容积就越大。
以分建式调节构筑物为例，沉淀池排泥水进入排泥池，滤池反冲洗废水进入排水池。如果沉淀池排泥和滤池反冲洗废水排放采用均匀模式，均匀程度越高，与调节池出流的均匀程度越接近，则所需的调节容积越小，如果调节池的入流和出流的均匀程度完全一致，随来随走，则理论上所需的调节容积为0，调节池就成了一个水流通道。如果沉淀池排泥和滤池反冲洗废水排放采用非均匀模式，调节池出流也采用非均匀出流，调节池入流和出流的非均匀程度也完全一致，也是随来随走，理论上所需的调节容积也等于0，就不需要设调节构筑物。但是，排泥池出流是下一道工序浓缩池的入流，浓缩池入流要求连续均匀，若调节池采用不均匀出流，则严重损害浓缩池浓缩功能。因此，在调节池只能采用连续均匀出流的前提下，只有沉淀池排泥和滤池反冲洗废水排放的时序安排采用均匀模式，才能减小调节构筑物调节容积。但是其均匀程度要达到调节池出流连续均匀的程度，达到完全同步，一般难以做到，因此，设调节池是不可避免的。调节池的任务就是把间断的、不均匀的入流变成连续的均匀的出流。沉淀池排泥的不均匀性越大，调节的任务就越重，调节的难度加大，所需的的调节容积就越大。
②对回流的影响
排泥模式不仅影响排泥水处理系统调节池的容积，如果排泥水回收利用，而且还影响回流的均匀程度，影响回流比的大小。在调节容积一定的情况下，滤池反冲洗模式、沉淀池排泥模式的不均匀性越大，回流的不均匀性也越大，回流比也就越大，给水线造成冲击负荷的可能性越大。
调节池调节容积按沉淀池最大一次排泥水量确定和滤池最大一次反冲洗水量确定时，下一次排泥水量和反冲洗水量到来时，存留在池中的上一次排泥水量和反冲洗水量必须排出，否则不是溢流就是空池子现象。如果采用均匀排泥模式，排泥水和反冲洗废水虽不连续，但均匀间歇进入调节池，经调节后可以做到连续均匀排出，理论上能形成均匀回流模式。如果采用非均匀排泥模式，沉淀池排泥或滤池反冲洗时间间隔时而长、时而短，排泥水和反冲洗废水既不连续，又不均匀进入调节池，当排泥间隔很短时，就会出现下一次排泥水和反冲洗废水到来之时，存留在调节池中的上一次排泥水量还没有排出，为了防止溢流，运行管理人员必然开足马力，把存留的和新来的泥水排掉。造成调节池出流流量很大，形成不均匀回流；当排泥间隔很长时，调节池的泥水抽空了，还不见进水，造成一段时间空池子，调节池出水断流，造成回流停止，形成时间上断断续续、流量上或
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大或小的非均匀回流模式。例如一些水厂为了利用晚上低谷电价，所有滤池反冲洗和沉淀池排泥都集中在晚上4个小时完成，滤池反冲洗一格接一格冲洗，沉淀池排泥一个接一个连续进行，造成调节池上一次来水还没有送走，下一次排水又到了，造成溢流，不得不增加排水泵的容量，小泵换大泵，提高回流比，虽然解决了排水池的溢流问题，但对水线的净化构筑物形成冲击负荷，影响出水水质。
（2）泥线对净水厂水处理系统的影响
泥线对水线的影响主要体现在不均匀回流，回流比太大，回流流量太大对净化构筑物造成冲击负荷，破坏净化构筑物的正常运行，严重影响水厂出水水质。
1）回流系统流量关系分析
图8-1 净水厂排泥水处理工艺流程流量关系图一（不回流）
图8-2 净水厂排泥水处理工艺流程流量关系图二
图8-1表示净水厂排泥水不回收利用时的工艺流程流量关系图，图8-2表示净水厂排泥水量回收利用时的工艺流程流量关系图。从图8-1可以看出，来自取水口进入絮凝沉淀池的流量为（1+k0）Q，沉淀池排泥耗水率为k01，则沉淀池排
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泥水量＝k01Q；沉淀池上清液进入滤池的流量负荷是（1+k0-k01）Q；滤池反冲洗耗水率为k02，则滤池反冲洗排水量为＝k02×Q，滤后水进入下一个构筑物的流量是（1+k03）×Q或（1+k0-k01-k02）Q。因此（1+k0）称为絮凝、沉淀池的流量负荷系数，滤池的流量负荷系数是（1+k0-k01）。清水池的流量负荷系数为（1+k03）或（1+k0-k01-k02）。例如假设k0＝7％，k01＝3％，k02＝3％，k03＝1％，则通过絮凝、沉淀池的流量负荷为（1+k0）Q＝1.07Q，通过滤池的流量负荷为（1+k0-k01）Q＝1.04Q，进入清水池的流量负荷为（1+k03）Q＝1.01Q。
根据物料平衡关系，从图8-1可以看出：
（1+k0）Q=k01Q +k02Q +k03Q+Q
进而得出：
k0=k01+k02+k03 （8-1）
由式8-1可以看出：净水厂生产过程自用水量系数为k0等于各构筑物排泥耗水率之和。因此，各构筑物排泥耗水率也称各构筑物生产过程分项自用水量系数。
图8-1表示排泥水不回流时的流量关系，图8-2表示净水厂排泥水量回收利用时回流系统的流量关系。后者排泥水回收利用时，来自取水口的流量为（1+k）Q，进入絮凝沉淀池前与回流水量yQ汇合变成了（1+）Q。而前者不回流时进入絮凝沉淀池的流量维持不变，仍为（1+k0）Q，根据图8-2所表示的流量关系，进入絮凝沉淀池的流量负荷（1+k0）Q应等于来自取水口进入絮凝沉淀池的流量（1+k）Q加上回流水量yQ，由此得出：
(1+k0)Q=（1+k）Q+yQ
(1+k0)Q=（1+k+y）Q （8-2）
k0Q＝kQ+yQ （8-3）
式8-3中，k0Q表示生产过程自用水量，因此，k0称生产过程自用水量系数；kQ表示扣除回流水量后实际消耗的水量，因此，k称为水厂自用水量净值系数；yQ表示回流水量，因此y称回流比。
由式8-1、8-3可以得出：
q0=q+yQ （8-4）
式中：k0—净水厂生产过程自用水量系数；
k—净水厂自用水量净值系数； y—回流比；
q0—生产过程自用水量； q—水厂自用水量净值。
从式8-3、8-4可以看出，水厂生产过程自用水量等于水厂自用水量净值q加上回流水量yQ。
2）净水厂自用水量系数
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在回流系统流量关系图8-2中，出现了两个自用水量系数。一个是净水厂生产过程自用水量系数k0，另一个是净水厂自用水量净值系数k。生产过程自用水量系数k0可定义为：净水厂排泥水量W0与水厂生产规模Q的比值
k0＝ （8-5）
净水厂自用水量净值系数k则为排泥水量W0中不回收利用直接排放这一部分与水厂生产规模Q的比值。
k＝ （8-6）
式中：W0—净水厂生产过程排泥水量，m3/d WH—回收利用水量，m3/d； Q—净水厂生产规模，m3/d。
生产过程自用水量系数k0是净水厂净化构筑物设计的一个重要参数，同时它又是絮凝沉淀池流量负荷系数，因此，k0取值大小，影响净化构筑物体积的大小。k0取值越大，构筑物体积越大。
如图8-1、8-2，当净水厂排泥水不回收利用时，进入絮凝沉淀池的流量负荷只有来自取水口的流量，但是，当净水厂排泥水回收利用时，进入絮凝沉淀池的流量负荷由两部分组成，一个是来自取水口的流量（1+k）Q，另一个是回流水流量yQ，因此进入絮凝沉淀池的流量负荷可表示为（1+k）Q+yQ=（1+k0）Q。计算取水口的规模用（1+k）Q，而不是（1+k0）Q，其自用水量净值系数为k，计算絮凝沉淀池采用的流量负荷是（1+k0）Q，采用的是生产过程自用水量系数。如果不考虑回流水量的影响，回流比y＝0，取水口的流量和进入絮凝沉淀池的流量负荷都用（1+k0）Q。这种做法目前普遍存在，因为一般是先做水线设计，排泥水处理设计相对滞后，设计人往往还是老办法，取水口的流量和进入絮凝沉淀池的流量负荷都用（1+k0）Q。带来两种结果，一是絮凝沉淀池超负荷运行，因为通过絮凝沉淀池的流量负荷不是（1+k0）Q，而是（1+k0）Q + yQ，多了一个回流水量yQ；二是水厂生产规模Q扩大了，出厂水量比设计规模多了yQ。例如一个100万m3/d的水厂，生产过程自用水量系数k0＝6％，均匀回流比y0＝5％，则自用水量净值系数为k＝1％。如果取水口也按（1+k0）Q设计，则取水量为106万m3/d，通过絮凝沉淀池的流量负荷为取水量加上回流水量5万m3/d等于111万m3/d，净水厂产水量变成了105万m3/d。比设计规模100万m3/d多出了5万m3/d。应该是取水量按（1+k）Q＝101万m3/d设计，其产水量才能与设计规模相符。
3）回流比与回流模式
为了方便计算回流水量，将回流比定义如下：回流比为回流流量与水厂生产规模的比值。
y＝ （8-7）
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式中：y—回流比 Qp—回流水量，m3/h
Qh—平均时流量，m3/h，当水厂按设计规模运行时，为高日平均时流量。
由式8-7得出：
（8-8）
当回流比y确定后，就可根据式8-8计算得出回流流量Qp。
根据回流水量的均匀程度，回流方式可分为均匀回流和非均匀回流两种模式。 ①均匀回流模式
均匀回流模式就是回流水量在时空上均匀分布。所谓时间上均匀分布就是一日24小时连续不间断均匀回流，回流流量是恒定不变的；与水线采用高日平均时这种均匀体系相对应。所谓空间上均匀分布就是回流水量要与全厂原水均匀混合，不能把全部回流水量集中于某一点。例如，某水厂一、二、三期，排水池（回流水池）离一期很近，离三期较远，为了缩短回流管道长度，降低回流水泵扬程，把一、二、三期的排泥水量全部送入一期的混合井，只与一期的原水均匀混合，造成一期净化构筑物超负荷运行。
均匀回流模式的回流比称均匀回流比，用表示。 （a）均匀回流模式判别式 根据式8-3，可得出：
k0＝k+y （8-9）
对于均匀回流模式，回流比用表示，则上式为：
k0＝k+y0 （8-10） y0＝k0-k （8-11）
由于水厂中生活污水和部分生产废水一般都要排掉，因此＞0，得出：
y0＜k0 （8-12）
式y0＜、y0＝k0-k是均匀回流模式的判别式，是判别是否均匀回流的标准。 只要是均匀回流模式，均匀回流比必然小于k0，除非排泥水量100％回收利用，即k=0，这是不可能的，因此判别式的第一条y0＜k0就确定了均匀回流比y0的取值范围。
（b）均匀回流比y0计算
均匀回流比y0可采用以下几种方法计算 方法1：
假如一日的回流水量为WH，则均匀回流模式的回流流量为：
（8-13）
则根据式8-7，得出：
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（8-14）
从式8-14可以看出，均匀回流比y0与回流水量WH成正比，Qh是水厂运行规模，以平均时流量计，当达到设计规模时，为一定值高日平均时。因此水厂运行方式确定后，回流水量WH也基本上确定，y0就是一个恒量。1日的回流水量WH可从回流水流量计上读取。
方法2：利用判别式计算：
均匀回流比y0可利用判别式第二条即式8-11：计算得出，即
y0=k0-k
其实，方法一和方法二殊途同归，都要求出净水厂生产过程排泥水量W0和回流水量WH，得出回流水量WH后，根据式8-14求出均匀回流比y0；根据W0、WH又可按式8-5、8-6求出k0和k，进而根据式8-11得出均匀回流比。
k0和k还可以实测得出。
k＝ （8-15） ＝－1 （8-16）
式中：Q进—原水进厂流量计流量； Q出—水厂出水流量计流量； Q回—回流流量计流量。
进厂流量Q进可从净水厂进厂流量计读取1日的累计流量，出厂流量可从水厂出厂流量计读取1日的累计流量，Q回可从回流流量计读取1日的累计回流流量，也就是1日的回流水量，这几个数据都是净水厂日常运行管理必须实测的数据。在没有实测数据时，规范规定，净水厂生产过程自用水量系数为k0一般取5％～10％。但由于取值范围太大，准确性差，最好经过实测确定。如果相似水厂有实测数据，也可参照采用。
（c）维持水线净化构筑物不超设计负荷的回流比
生产废水所占比例虽然不大，但回流后，有可能增加净水工艺流程中净化构筑物的处理负荷。使净化构筑物超设计负荷运行；有些甚至产生冲击负荷，严重影响净水厂出水水质。
水厂设计规模为Q，生产过程自用水量系数为，当净水厂排泥水不回收利用时，则通过絮凝沉淀池的流量负荷为（1+）Q，如图8-1；当净水厂排泥水回收利用时，如图8-2，来自取水口的流量为（1+k）Q，回流流量为yQ，进入絮凝沉淀池的流量负荷为（1+k）Q+yQ，要维持净化构筑物不超过设计负荷，无论是否回流，通过絮凝沉淀池的流量负荷应该不变，即
（1+）Q＝（1+k）Q+yQ
得出：
y＝-k （8-17）
即 y=
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只有回流比y＝，才能满足式8-17条件，因此，维持净化构筑物不超过设计负荷的回流比是：y＝。即要维持净化构筑物不超过设计负荷，必须采用均匀回流模式，即回流比必须采用均匀回流比。
2）非均匀回流模式
非均匀回流模式就是回流水量在时空上分布不均匀。在时间上是间断回流，回流时间小于24小时，且回流流量和回流比在各个不连续的时段可能是不同的；在空间上，回流水量不是与整个水厂的原水均匀混合，而是集中回流到某一点，例如一、二、三期集中回流到一期，与部分原水混合。更有甚者，把几个水厂的排泥水集中到一个水厂处理，以追求规模效应。
如果在时间上和空间上有一个不符合均匀回流模式标准，也属于非均匀回流模式。非均匀回流模式回流比用y表示。
①非均匀回流模式判别式
前面提到，均匀回流模式的判别式是y0＜k0、y0＝k0-k。则非均匀回流模式的判别式是：
y≥k0 （8-18）
判别是否非均匀回流模式，看是否y≥k0，如果y≥k0，肯定是非均匀回流模式。
②非均匀回流比y计算
非均匀模式下的回流流量可按以下公式计算：
（8-19）
根据式8-7、8-19，得出：
y＝＝= （8-20）
式中：y—非均匀回流比 Qp—回流流量，m3/h；
WH—某一时段t的回流水量；m3； t—回流时间，h。
式8-20与求均匀回流比y0的式8-14相比可以看出：回流比y与均与回流水量WH成正比。不同的是式8-14中回流时间t和Qh基本上是不变的，t＝24 h；Qh是水厂的高日平均时。而式8-20中回流时间t和Qh的取值随回流水量WH的时空分布不同，可能是变化的，这种变化有三种工况，以设计工况为例，一是回流水量WH在时间上分布不均匀，而空间上分布均匀，这时回流是不连续的，回流时间t＜24 h，Qh两式取值相同，都是高日平均时；二是回流水量WH在时间上分布均匀，1日24 h连续均匀回流，而空间上分布不均匀。这时，回流时间两式取值相同，均为t＝24 h，但Qh不能取高日平均时，例如，一、二、三期的排泥水量集中回流至一期，则Qh不是整个水厂的规模（以高日平均时表示），而是
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一期的处理水量，如果一、二、三期处理规模相同，则一期的Qh是整个水厂的1/3，在回流水量WH不变的工况下，回流比y升高了3 倍。
三是回流水量WH在时间上和空间上的分布都不均匀。这时，回流时间t＜24 h，Qh不是整个水厂的规模，而是某一期的处理水量，这种工况容易产生冲击负荷，应尽可能避免发生。
③非均匀回流模式对净水厂水处理系统的影响 采用非均匀回流模式对净水厂水处理系统的影响是：
非均匀回流模式回流比大，容易形成冲击负荷，造成净化构筑物超负荷运行，影响水厂出水水质。
由于产生冲击负荷，加药量难以及时跟踪流量的变化，造成加药量不足或过量，影响水处理效果。
回流流量大，回流水泵大，虽然水泵效率高，但水泵电功率大，1日运行时间短，有时还频繁起动，不仅对净化构筑物造成冲击负荷，而且还对净水厂供电系统形成冲击负荷。
例如某水厂设计规模50万m3/d，为了利用晚上低谷电价，把回流时间集中安排在晚上4个小时，时间上分布不均匀；水厂二期离排水池较远，回流管道较长，且厂平面没有预留回流管道的位置，很难通过，把整个水厂的排泥水经排水池调节后集中排入一期混合井，造成空间上分布也不均匀。要把回流时间集中在晚上4个小时，沉淀池排泥和滤池反冲洗排水也必须配套跟上，也安排在这4个小时，造成排泥池和排水池容积不够而发生溢流和冒顶，备用泵投入也不解决问题，只好小泵换大泵，换大泵解决了排泥池、排水池溢流和冒顶问题，又出现沉淀池出浑水，严重恶化出水水质。
假设水厂自用水量系数设计取值为：k0=7%，k0=3%，k02=3%，k03=1%，近似取y1＝k01＝3％，y2＝k02=3％，当采用均匀回流模式，24小时均匀回流时，回流比y0＝6％，现在集中安排在晚上4个小时回流，且全部排入一期，属于非均匀回流模式，回流时间t是均匀回流模式的1/6，回流比是均匀回流模式的6倍，则采用安排在晚上4小时集中回流的回流比y＝6，y0＝36％；再加上集中排入一期混合井，回流比又提高近2倍，则回流比又上升到y=72％，净化构筑物流量负荷严重超载，产生冲击负荷，首当其冲的是絮凝沉淀池，紧随其后的是滤池。根据该水厂的反映，只要回流水泵一起动，沉淀池出水很快就变浑浊，水厂出水水质恶化。其原因很明显，由于在回流这一时段，絮凝沉淀池、滤池的流量负荷突然大幅度升高，絮凝时间缩短，沉淀池液面负荷大幅度提高，滤池的滤速急剧升高，再加上加药系统跟不上，出水水质必然恶化。解决的方法一是改集中排泥为分散排泥，变化冲击负荷为匀佈荷载。把沉淀池排泥和滤池反冲洗统一排序，尽可能分布均匀，尽可能做到24小时均匀回流，；并把回流水量均匀分配到一、
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二期。二是提高沉淀池排泥浓度，减少排泥水量。
（3）净水厂水处理工艺对回流水水质的要求
回流水水质决定于净水厂排泥水水质，净水厂排泥水水质又与原水水质密切相关，排泥水中的污染物质主要来自原水中所含的污染物质，是原水水质的进一步浓缩。但是也有一部分来自处理时所投加的药剂和粉末活性炭。其水质又因工艺流程不同而各有其特点。
回流水水质对净水厂处理工艺的影响有有利的一方面，也有不利的一方面 1）有利方面
由于排泥水是原水水质的进一步浓缩，其悬浮物含量一般比原水高，对低温低浊水处理，排泥水回流，提高了原水浊度，增加了凝聚核心，对原水絮凝、沉淀有利。
排泥水中还含有残余未经利用的药剂，排泥水回流能提高药剂的利用率，能减少药剂用量。
2）不利方面
回流水中含有金属离子铁、锰。铁、锰、有机物有可能因长时间回用而循环累积引起水质恶化。
藻类等生物发生时，有可能因回流而循环累积引起滤池阻塞 和臭气的循环累积。贾弟鞭毛虫和隐孢子虫长时间回用而富集。
直接过滤或者是虽设有沉淀池，原水一年中大部分时间低浊而采用直接过滤，在这种情况下如果反冲洗废水经调节后回用，则反冲洗废水的浊度无出路，所有浊度、有害物质都会产生循环累积而破坏直接过滤。
若在排泥水前处理，例如浓缩工序中投加高分子絮凝剂聚丙烯酰胺，若这种含聚丙烯酰胺的排泥水回流利用，有可能引起净水厂出水水质指标中丙烯酰胺单体含量超标。
对于水资源十分缺乏，回收利用须实行进一步处理，则回收利用须进行技术经济比较。如果原水水量充沛，处理费用高于原水费用，则可选择弃掉。
对排泥水实行进一步处理的手段可采用沉淀，气浮，超滤膜等方法。如果要去除回流水中的浊度、色度、藻类、贾弟鞭毛虫和隐孢子虫等生物、铁、锰等物质，采用气浮是一种比较好的方法，因为采用一般的沉淀法很难去除色、嗅、藻类及某些有机杂质，而采用气浮法，由于释放出来的大量微气泡对水体产生曝气充氧作用，增加水中的溶解氧，不仅对去除色嗅味方面，有明显的效果，而且对去除藻类，两虫指标、铁、锰 也有较好的效果。对贾弟鞭毛虫和隐孢子虫的去除率可达到99.9％。特别是溶气水中的过饱和溶解氧，提高了COD的去除率，加速了不溶性高价氢氧化铁的形成，提高了铁锰的去除效果。
8.1.6 排泥水处理基本工艺流程
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净水厂排泥水处理流程大致可分为调节、浓缩、脱水、处置四道基本工序。调节是浓缩的前处理，调节、浓缩是脱水的前处理，调节、浓缩、脱水又是处置的前处理。净水厂排泥水处理流程可根据各水厂所处的社会环境和自然条件，以及污泥的特性选择全部或部分工序组成。
在排泥水处理的各道工序中，都要去除一部分水量，因此，残留在污泥中的水量将随着工序向前推移而逐渐减小，污泥浓度将随着工序向前推移而逐渐增大，可以说净水厂排泥水处理就是一个采用不同方法使之逐步脱去水分的过程。在排泥水处理的各道工序中，脱去水分的多少是不同的，随着工序的向前推移，各道工序脱去的水分越来越少，但去除水分的难度越来越大。
调节、浓缩是脱水工序的前处理，脱水工序的前处理要达到两个目的：其一是残留在污泥中的水量将随着工序向前推移而逐渐减小，污泥浓度将随着工序向前推移而逐渐增大。经过脱水前处理，污泥浓度要满足脱水机的进机浓度要求，一般要求达到含水率小于等于97％，即含固率达到大于等于3％。
其二是经过脱水前处理，进入脱水工序的干泥量要等于小于计划处理干泥量。干泥量与原水浊度有关，原水浊度越高，干泥量越大，由于原水浊度一年四季变化很大，有时短时的高浊度是平均浊度的几十倍，如果按最高浊度设计，脱水机及其附属设备的台数特别多，一年中满负荷运行几日时间，大部分时间闲置，造成浪费。因此，目前的净水厂排泥水处理都采用一部分处理、一部分排放的非全量完全处理模式，原水浊度所携带的干泥量S中，计划处理的部分是计划处理泥量，超过计划处理部分的干泥量通过调节、浓缩两道工序处理后，或者排放，或者通过临时存储转化成计划处理内干泥量，保证进入脱水工序的干泥量不大于计划处理泥量。
8.1.7 排泥水处理设计规模
原水浊度一年四季变化很大，特别是从河流取水的供水工程。例如，原水浊度平均浊度20 NTU，但在雨季一年中有10多日原水浊度达到150 NTU，每次持续时间24小时～36小时。很明显，原水浊度150 NTU产生的干泥量远大于20 NTU所产生的干泥量，按150 NTU产生的干泥量和按20 NTU所产生的干泥量作为计划处理干泥量，其排泥水处理规模两者相差悬殊，因此，确定排泥水处理设计规模 是首先要解决的问题。
（1）排泥水处理模式 下面先明确几个概念。 1）计划处理干泥量
在净水厂达到设计规模时，排泥水系统能够完全处理的干泥量就是计划处理干泥量，用S0表示，实际发生的原水浊度C所产生的干泥量用S表示。S0是一个随机变量，但是当全量完全处理保证率确定后，S0就是一个定值，代表排泥水
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系统的处理能力，决定排泥水系统的规模。而S随着原水浊度的变化而不断变化。有可能S＞S0，S＝S0，S＜S0。
2）计划处理浊度C0
计划处理浊度所产生的干泥量，称计划处理干泥量S0，计划处理干泥量S0所对应的原水浊度称计划处理浊度，也称原水浊度设计取值，用C0表示。
计划处理浊度C0与实际发生的浊度是不同的，实际发生的原水浊度用C表示，可以用实测的方法得到，而计划处理浊度C0是在现有系列资料基础上采用数理统计方法获得，是象征排泥水处理系统处理能力一个重要参数。计划处理浊度C0也是一个随机变量，但是当全量完全处理保证率确定后，计划处理浊度C0就是一个定值。实际发生的原水浊度C一年四季是变化的，有可能C≤C0，也有可能C＞C0。
3）完全处理
净水厂所产生的排泥水经处理后，在排水水质上达到了国家颁布的相关排放标准。这种处理就是完全处理。
4）非完全处理
净水厂所产生的排泥水经处理后，在排水水质上未达到国家颁布的相关排放标准。这种处理就是非完全处理。
5）全量完全处理
净水厂某一时段所产生的排泥水量，经处理后全部排泥水量在排水水质上都达到了国家颁布的相关排放标准。这种处理就是全量完全处理。
只有在某一时段实际发生的原水浊度C小于或等于计划原水浊度C0时，干泥量S＜S0，排泥水系统才有能力实施全量完全处理。
6）非全量完全处理
净水厂某一时段所产生的排泥水量部分进行了完全处理，还有一部分排泥水量未经处理直接排放，或者是经部分处理后未达到国家颁布的相关排放标准，这种处理就是非全量完全处理。
当原水浊度C高于计划处理浊度C0时，其高于计划取值部分所产生的干泥量（S-S0），因排泥水系统能力不足而直接排放。或者是经部分处理，例如经过调节工序后均匀排放。
7）全量完全处理保证率
全量完全处理的日数占总日数的比率称全量完全处理保证率，简称保证率。用u表示。《室外给水设计规范》（GB 50013-2006）第10.1.3条“净水厂排泥水处理系统的规模应按满足全年75％～95％日数的全量完全处理要求确定。”中所提到的“满足全年75％～95％日数的全量完全处理要求”就是要求保证率达到75％～95％，即u＝75％～95％。如果任何一年365日全部是全量完全处理的日
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数，则全量完全处理保证率达到了100％。这种全量完全处理保证率达到u＝100％的处理模式以下称全量完全处理模式。这种模式达到了零排放。
8）超量污泥
当原水浊度C超过计划原水浊度C0，其差值部分（C-C0）所对应的干泥量（S-S0）是超过计划处理的泥量，称超量污泥。用表示。
对于全量完全处理，C≤C0，超量污泥＝0；对于C0＜C的非全量完全处理就是将携带超量污泥的排泥水量直接排入水体，以缓解排泥水处理系统能力不足。因此可以说全量完全处理就是超量污泥＝0的排泥水处理；非全量完全处理就是有部分日数＞0，有超量污泥排入水体的排泥水处理。
（2）计划处理干泥量计算
干泥量即原水中所携带的干固体总量。干泥量由原水中悬浮物及投加的药剂和其它添加剂组成，其它添加剂如粉末活性炭等。关于干泥量的计算经常碰到的主要有以下两种类型：一类是计算计划处理干泥量S0；另一种类型是计算某一日产生的干泥量，是通过实测某一日的原水浊度、原水流量，用相关计算公式计算出当日的干泥量。一般用于科学研究，或者是用于水厂日常管理，了解时下的干泥量与本工程计划处理干泥量S0的差距。计划处理干泥量用S0表示，计划处理干泥量S0的大小表示该水厂排泥水处理系统的处理能力，决定该水厂排泥水处理的规模。计划处理干泥量按下式计算：
= （8-21）
式中：S0—计划处理干泥量（t/d）； C0—计划处理浊度（NTU）； D—药剂投加量（mg/L）； Q—水厂设计规模（m3/d）； k0—水厂生产过程自用水量系数；
k1—浊度单位NTU与SS单位mg/L的转换系数； k2—药剂转换成干泥量的系数。
当投加的药剂不只是1种时，应将各种药剂产生的干泥量迭加，各种药剂转化成干泥量的系数是不同的。即采用代替。
对于计算某一日产生的干泥量，不推荐采用公式8-21，特别是一些低浊度高色度水源。但对于计算计划处理干泥量，虽然式8-21中忽略了色度和溶解固体所生成的干泥量，但还是推荐采用式8-21计算，其原因是计划处理浊度和计划处理干泥量都是与发生频率相关的随机变量。用来计算计划处理干泥量的原水浊度称计划处理浊度，不是单凭实测得到的，而是根据多年的实测资料采用分析水文现象的数理统计方法获得，用多年原水浊度平均值的倍数表示。按该公式计算得出的计划处理干泥量能覆盖某一全量完全处理保证率下该时段任何1日所产
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生的泥量，而且还具有一定的安全余度，其安全余度能包住色度和和铁、锰、其它溶解性固体所生成的泥量。满足工程要求。例如，全量完全处理保证率为95％，计划处理浊度按原水平均浊度的4倍取值，除原水浊度变化幅度特别大的河流外，一般的都小于4倍，特别是水库水源。再者如果某一低温低浊水源，多年平均浊度为5 NTU，按4倍取值得出计划处理浊度是20 NTU，干泥量按5 NTU计算时，色度生成干泥量所占比重可能不能忽略，但是，在按20 NTU计算时，色度生成干泥量所占比重就可能可以忽略不计了。二是干泥量是由原水流量和原水浊度的乘积QC决定的，计算计划处理干泥量时，Q是水厂的设计规模高日用水量，1年中达到高日用水量的日数很少，高日用水量又赶上高浊，或者是赶上对应某一保证率的浊度就更少，计算得出的干泥量偏大，有一定的安全余度。就流量Q采用高日用水量这一点，其安全余度就有可能抵消色度所产生的泥量。上述两个因素安全系数的乘积就更大了。三是浊度转化成干泥量的系数是2，而色度是0.2，两者相差约10倍，因此，按公式8-21计算得出的计划处理干泥量S0能覆盖某一全量完全处理保证率下该时段任何1日所产生的干泥量。而且，简化了计算，因为原水浊度的系列资料都很难找齐，色度和铁、锰、其它溶解性固体的系列资料就更难了。
（3）排泥水处理设计规模的确定
排泥水处理的规模与计划处理干泥量的大小有关，计划处理干泥量S0越大，脱水设备的台数越多，相应的浓缩池、排泥池容积也越大。计划处理干泥量S0又与全量完全处理的保证率有关，即与采用全量完全处理模式还是非全量完全处理模式有关。如果采用全量完全处理模式，任何1年中所有日数都要全量完全处理，达标后才能排放，全量完全处理的保证率达到了u＝100％，排泥水处理规模就大；如果采用非全量完全处理模式，1年中有部分日数进行非全量完全处理，有部分排泥水量未经处理而直接排放。因此，采用非全量完全处理模式，完全处理的保证率u＜100％，排泥水处理规模就相对小。在非全量完全处理模式中，全量完全处理的保证率越高，计划处理的泥量就越大，排泥水处理的规模就越大。
根据《室外给水设计规范》（GB 50013-2006），“净水厂排泥水处理系统的规模应按满足全年75％～95％日数的全量完全处理要求确定。”很明显，全量完全处理保证率达到95％的排泥水处理规模比75％大多了。
要确定一个水厂排泥水处理的规模，第一步就首先要根据净水厂所处的社会环境和自然条件，根据环评要求，是否允许排泥水全部或部分排入附近水体，确定是采用非全量完全处理模式，还是采用全量完全处理模式。如果允许采用非全量完全处理模式，进一步确定全量完全处理的保证率u，进而求出计划处理浊度C0，再根据公式计算出计划处理的干泥量。
如何确定非全量完全处理模式中的完全处理保证率u，《室外给水设计规范》
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规定为95％～75％。各水厂可根据当地的社会环境和自然环境及相关政策，确定适合本水厂完全处理的保证率u，进而计算出本水厂全量完全处理的日数及计划处理浊度。
由于缺乏原水的系列水文资料，现在一些设计人员只是在其中随意取1个，例如，取中间值85％，随意确定一个原水浊度取值C0，缺乏科学依据。如果系列水文资料不全，可根据多年平均浊度值进行估算，设多年平均浊度值为，则不同保证率下的计划处理浊度取值为
C0=k （8-22）
式中：—多年平均浊度；
k－不同保证率的取值倍数。
不同保证率的取值倍数 表8-2
保证率u 取值倍数 95% 4.00 90% 2.77 85% 2.20 80% 1.63 75% 1.39 表8-2是不同保证率时的最高取值倍数，因此，按原水平均浊度的4倍取值，能全部涵盖全量完全处理保证率u=95%的范围；按原水平均浊度的2.77倍取值，能全部涵盖全量完全处理保证率u=90%的范围；按原水平均浊度的1.39倍取值，能全部涵盖完全处理保证率u=75%的范围。在缺乏系列的流量、浊度资料时，按式8-21计算，虽然比较简单，但安全可靠。
环保部门一般都要求净水厂进行排泥水处理，而且还要求达到零排放。对于西南地区一些河流，雨季洪水期间，原水浊度达到几千度甚至上万度，一年中发生的时间累计有几个月，如果要达到零排放，就要采用全量完全处理模式，计划处理浊度按最高浊度取值，势必造成排泥水处理规模很大，在工程投资和占地方面甚至比净水厂净化处理部分还大。在雨季洪水期间，河流流量大，流速高，稀释、混合、扩散的能力大幅度增强，环境容量和承受能力也随之大幅度提高，在这个时候，部分排泥水排入河流，不会造成河流堵塞。排泥水组成以无机物为主，这种无机污泥在雨季洪水期间排入河流，经过稀释、混合、扩散和自净，一般不会对河流造成污染。
对于一些排泥水无其它出路，只能排入城市排水管道，或者是临时排入附近的小水坑，则应采用全量完全处理模式，或者是采用保证率u≥95％这种非全量完全处理模式，再通过临时存储的方法转化成全量完全处理模式。
8.2 净水厂排泥水处理设计 8.2.1 调节工序及调节构筑物
（1）调节构筑物分类及特点
净水厂排泥水处理调节构筑物按其接纳生产废水的种类可划分为以接纳和
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调节沉淀池排泥水、气浮池浮渣为主的排泥池和以接纳和调节滤池反冲洗排水为主的排水池两类。根据排泥池与排水池两者的组合关系又可划分为分建式调节池和合建式调节池两类。分建式调节池是排水池与排泥池分开建设，即沉淀池排泥水只进入排泥池，反冲洗排水只进入排水池，两种生产废水在调节构筑物里互不混掺。合建式调节池是排水池与排泥池合建，也称综合排泥池，即滤池反冲洗排水与沉淀池排泥水进入同一个调节池里相互混掺。
排泥水处理调节构筑物按其调节功能还可划分为Ⅰ型和Ⅱ型，Ⅰ型具有调量和调质功能；Ⅱ型具有调量功能，没有调质功能，但Ⅱ型具有沉淀或浓缩功能。Ⅰ型只具有均质均量的单一调节功能，而Ⅱ型不仅具有调节功能，而且还拓展了沉淀和浓缩功能。净水厂排泥水处理中调节构筑物分类及特点见表8-3。
调节构筑物分类及特点 表8-3
分类及 名称 分建式 排水池 Ⅰ 调量+调质 功 能 单一调节功能 Ⅱ 调量+沉淀 Ⅰ 调量+调质 单一调节功能 排 泥 池 Ⅱ 调量+浓缩 间歇式浓缩 充分利用池容进行 调量和浓缩作用。上清液利用浮动槽连续均匀取出。设刮泥机将沉泥刮至池中心排出 Ⅰ 调量+调质 单一调节功能 合建式 综合排泥池 Ⅱ 调量+浓缩 – – 构造特点 设搅拌机等扰流设备均质。 利用池容进行调量 不设扰流设备均质，允许污泥沉淀，但应有沉泥取出设施。 利用池容进行调量 设搅拌机等扰流设备均质。 利用池容进行调量 设搅拌机等扰流设备均质。 利用池容进行调量 – （2）不同类型调节构筑物应用分析 不同类型调节构筑物优缺点及分析 1）分建式 分建式的优点是：
滤池反冲洗废水悬浮物浓度低，与沉淀池排泥水浓度相差较大，单设排泥池接纳浓度较高的沉淀池排泥水，可免受排泥浓度较低的反冲洗废水稀释，提高了排泥水进入浓缩池的初始浓度。进入浓缩池的初始浓度越高，浓缩至同一目标浓度值所需的时间越短，有利于浓缩池内泥的沉降和浓缩。
分建式排泥池有利于拓展成带浓缩功能的排泥池，例如，拓展成在调节功能基础上兼顾浓缩功能的浮动槽排泥池。合建式综合排泥池两种水质混掺在一起，
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不仅水量大，而且滤池反冲洗排水与沉淀池排泥水相比，排水时间短促，瞬时流量大，冲击负荷强度较高，刚浓缩到一定程度的排泥水，又被瞬时而至的反冲洗废水冲稀了。而分建式排泥池不接纳这一冲击负荷，减少了进入下一级浓缩池的水量，有利于拓展浓缩功能。经浮动槽排泥池调量+浓缩后，更进一步提高了进入浓缩池的初始浓度，使进入下一级连续式重力浓缩池的初始浓度比合建式高出很多。从而提高了下一级浓缩池的浓缩效果，也就提高了脱水机的进机浓度。
分建式调节池能增加了泥水在浓缩池的停留时间，提高浓缩池的浓缩效果。因为合建式综合排泥池是既接纳沉淀池排泥水量，又接受滤池的反冲洗水量，进入浓缩池的水量比分建式多了反冲洗排泥水量，如果是同样的浓缩池体积，则分建式因进入浓缩池的水量少了约1倍，停留时间长，浓缩效果好；而合建式综合排泥池因进入的水量多了1倍，停留时间约小了1倍，浓缩效果自然就差了很多。
相同的排泥水处理规模，分建式调节池能大幅度降低浓缩池的液面负荷，提高浓缩池的浓缩效果。由于分建式排水池进入浓缩池的水量比合建式综合排泥池少了约1倍，同样的浓缩池面积，浓缩池的液面水力负荷大幅度降低，有利于提高浓缩池的浓缩效果。
与合建式综合排泥池相比，分建式因进入浓缩池的泥水量少了约1倍，达到同样的浓缩效果，浓缩池的面积和体积可缩小，可降低工程投资。
分建式的缺点是：
当净水厂规模很小时，分建式把排泥池和排水池分开设置，单个池子的尺寸太小，不好设置。
如果排泥水经调节后送往厂外处理；或者是附近有大江大河，环境容量允许排入，如果是经调节后均质均量往外排，则合建式更为简单，而分建式不仅池子数量多，需要的设备数量也多。
（3）分建式调节构筑物设计 1）排泥池
排泥池的设计内容，Ⅰ型主要是确定调节容积，选择扰流设备，均质均量，防止污泥沉淀；确定是否需要设置提升泵房和泵的类型，Ⅱ型与Ⅰ型一样，其区别是将扰流设备换成沉泥取出设施，如刮泥机，便于沉泥从池中排出，以及上清液取出设施。
①分建式排泥池Ⅰ型：
分建式排泥池调节容积按大于沉淀池最大一次排泥水量确定。最大一次排泥水量有可能是1个沉淀池或1个排泥单元排泥，也有可能是赶上几个沉淀池同时排泥，因此，应对沉淀池排泥进行统一排序，确定最大一次排泥水量是1个沉淀池排泥还是2个或2个以上的沉淀池同时排泥。
当原水浊度高于计划处理浊度期间，考虑超量泥水在排泥池作临时储存时，
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还应包括所需的储存容积。
②分建式排泥池Ⅱ型－浮动槽排泥池： （a）浮动槽排泥池形式及构造
由于浮动槽排泥池设计成以调节水量为主兼顾浓缩功能，因此，其容积既要满足调节功能要求，又要满足浓缩功能要求。从构造上要更多地符合浓缩的要求，主要是考虑如何更好地有利于底泥的浓缩和收集。这种浮动槽排泥池可设计成以下两种形式。
辐流式浓缩池。浮动槽排泥池可设计成中心进水、周边出水的辐流式浓缩池形式。所不同者，一般辐流式浓缩池在周边设有固定式溢流槽，集取上清液，而浮动槽排泥池多了1套浮在水面上，沿周边布置又离周边一定距离的正方形浮动槽及附属系统。浮动槽位于池半径的（0.75～0.8）R处收集上清液。为了防止浮动槽临时故障，与辐流式浓缩池一样，设有周边固定式溢流堰槽。这种浮动槽排泥池在北京市第九水厂和深圳市笔架山水厂排泥水处理成功应用。图8-3为浮动槽排泥池系统图。
图8-3 浮动槽排泥池系统图
平流式沉淀池形式。浮动槽排泥池也可以做成矩形平流沉淀池形式，浮动槽放在沉淀池末端出口收集上清液。这种浮动槽收集上清液与污水处理构筑物SBR中滗水器作用相似。因此可采用滗水器来收集上清液。
（b）浮动槽排泥池面积计算
由于浮动槽排泥池具有浓缩功能，因此在构造上要满足浓缩的要求。浮动槽排泥池面积按固体通量计算，并按液面负荷校核。按下式计算：
A= （8-23）
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按液面负荷校核：
F= （8-24）
式中：SJ—进入浮动槽排泥池的干泥量，t/d；
G—浓缩池固体通量，取16~24 kg/m2·d； A—浮动槽排泥池面积，；
F—液面负荷，m3/m2·h，取F≤1.0 m3/m2·h； Q1—排泥池入流流量，m3/h。
进入浮动槽排泥池的干泥量SJ有可能是计划处理泥量S0，如果超量污泥进入浮动槽排泥池，则SJ=S0+，视超量污泥排出口的位置而定。
一般情况下，池面积按固体通量计算满足浓缩要求，也能满足液面负荷要求。只有在沉淀池排泥浓度特别稀，进入排泥池的流量Q1。
特别大的情况下，才不满足液面负荷要求，因此，要在根据固体通量计算后，还需按液面负荷校核。
（c）浮动槽排泥池池边水深计算
由于浮动槽排泥池具有浓缩功能，因此在构造上要满足浓缩的要求，池边水深3.5~4.5 m，重力浓缩池深度构成如图8-4。浮动槽上下浮动幅度1.5～2.0 m，位于浓缩池上清液高度H2内，浮动槽上下浮动不能扰动压缩层污泥，浮动槽底离压缩层H3顶0.5 m，上清液高度H2需大于2 m，可取2.0～2.5 m。
图8-4 重力浓缩池深度构成图
排泥池提升泵房
排泥池提升泵房包括以下三个方面的水泵：
主流程排泥泵：当排泥池底流不能重力流入浓缩池时，将排泥池底流提升至浓缩池。
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超量污泥排出泵：当有超量污泥从排泥池底流分流出去，且排泥池底流不能重力流入受纳水体时，将高出计划处理的超量污泥提升排出。
上清液排出泵：当排泥池为Ⅱ型如浮动槽排泥池，且上清液不能重力排除时，将上清液提升后排出。
排泥池形式不同，提升泵房所设水泵种类的用途也不尽相同，因此应根据不同工况选择设置上述类型提升泵。排泥池Ⅰ型提升泵房除设主流程排泥泵将底流提升至浓缩池外，如果有超量污泥排出，超量污泥不能重力流出时，还需设置超量污泥排出泵；排泥池Ⅰ型没有上清液排出，故排泥池Ⅰ型提升泵房没有上清液排出泵。排泥池Ⅱ型提升泵房不仅要设置主流程排泥泵，还需要设置上清液排出泵，有时还需设置超量污泥排出泵，当两者能重力流出时，可以不设。
超量污泥一般不进入浓缩池，因此从排泥池底流进入浓缩池的干泥量S2一般等于计划处理干泥量S0，S2=S0。
2）排水池
排水池的设计内容，Ⅰ型主要是确定调节容积，选择扰流设备，确定回流泵的容量或排水泵的容量，Ⅱ型与Ⅰ型一样，其区别是将扰流设备换成沉泥和上清液取出设施，如刮泥机或污泥提升泵，并设置上清液排出泵。排泥池的调节容积与沉淀池最大一次排泥水量有关，同样道理，排水池的调节容积与滤池最大一次的反冲洗水量有关，而最大一次反冲洗水量又与反冲洗方式、反冲洗时序安排有关。例如采用单一水冲和采用气水联合冲洗，其反冲洗耗水量不一样。反冲洗时序安排不同，其最大一次反冲洗水量相差很大，例如，均匀间隔冲洗与滤池一格接一格连续冲洗，一次冲洗完毕相比，前者最大一次冲洗水量可能就是1格的冲洗水量，而后者就是滤池全部格数的冲洗水量。如果时序安排介于这两者之间，有可能形成2格或3格同时冲洗。为了减小排水池的调节容积，反冲洗时序安排应尽可能采用均匀间隔冲洗，使最大一次反冲洗水量等于1格滤池的反冲洗水量，尽量避免几格滤池同时冲洗或1格接着1格连续冲洗。
①排水池调节容积
排水池只接纳和调节滤池反冲洗废水。对于只接纳和调节滤池反冲洗废水这种工况，排水池调节容积按大于最大一次反冲洗水量决定。
最大一次反冲洗水量可能是单格滤池的反冲洗水量，当滤池格数多时，也可能是2格或2格以上滤池同时反冲洗的水量。例如，既有砂滤池，又有活性炭滤池，反冲洗排水都进入同一排水池系统，活性炭滤池反冲洗水量最大，则调节容量按大于1格炭滤池反冲洗水量确定。如果反冲洗时序安排有2格砂滤池同时冲洗，2格砂滤池的反冲洗水量又比1格炭滤池大，则调节容积按大于2格砂滤池的反冲洗水量确定。
当排水池还同时接纳初滤水时，排水池调节容积等于最大一次反冲洗水量加
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上初滤水量。如果另设排水池单独接纳初滤水，则不考虑初滤水。接纳初滤水的排水池的调节容积另外考虑。
排水池既接纳和调节滤池反冲洗废水，又接纳浓缩池上清液。调节容积按大于最大一次反冲洗水量决定。浓缩池上清液水量可以不计。
浓缩池上清液可视为均匀出流，回收利用一般都采用重力流入排水池，与反冲洗废水合并回流，可以少建1个回流泵房。如果采用均匀回流，回流水泵流量恒大于浓缩池上清液流量，回流水泵流量抵消上清液流量还有富余，上清液虽流入，但不占调节容积。
②回流水泵容量的确定原则
应尽可能连续均匀回流，回流水泵尽可能按均匀回流模式选择。维持净化构筑物不超负荷的判别式与均匀回流模式的判别式相同，都是y0＜k0，y=k0-k。因此，按均匀回流模式选择排水泵，净化构筑物不会超负荷运行。另外，按均匀模式回流，回流比最小，回流流量小，回流水泵功率小，间歇起动对净水厂供电系统影响小，排水池所需的调节容积也最小。
要做到1日24小时连续均匀回流，实际上难以做到。如果采用非均匀回流，由于非均匀回流比y大于均匀回流比y0，引起净化构筑物超负荷，要计算出超负荷值，并评估其影响。
尽可能避免排水泵频繁起动。排水泵过于频繁起动，缩短了排水泵运行时间，使回流比增大，有可能形成冲击负荷。不仅给絮凝、沉淀、过滤环节带来不利影响，影响出水水质。而且对采用反馈信号控制的加氯、加药系统，难以实时跟踪水量的变化，影响出水水质。而且频繁起动，对净水厂供电系统有可能产生冲击负荷。
3）膜在滤池反冲洗废水处理中的应用
两虫等生物指标与浊度呈正相关，因此，降低浊度是使两虫指标合格的一个重要方法。目前，一些水厂采用膜法来降低出水浊度和其它有害指标。例如，北京第九水厂采用浸没式超滤膜处理滤池反冲洗水，设计处理规模7万m3/d，膜处理工艺流程为：
加药（FeCl3、PAC）
↓
滤池反冲洗水→回流水池→机械混合→机械反应→膜组件→炭接触池→清水池
砂滤池、炭滤池冲洗水进入回流水池，经调节后提升至膜处理车间机械混合池，与投加的药剂如FeCl3或PAC混合后，进入机械絮凝池，然后进入膜池过滤。经膜处理后的水进入炭滤池，经炭滤池过滤后进入清水池。
冲洗水经过膜处理后出水水质：浊度≤0.1 NTU（保证率95%），≤0.2 NTU
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（保证率100%）；细菌去除率≥99.99%，两虫去除率≥99.99%，藻类去除率≥70%。
膜处理车间总平面尺寸为56 m×40 m，包括混合池、絮凝池、提升泵房、膜池、膜反冲洗池以及膜配套设备。混合池采用两座，每池设一台轴流式搅拌机，混合时间1~2 min。絮凝池采用两座，每座设两格，每格设一套絮凝套筒式絮凝搅拌机，絮凝时间15 min。膜池采用浸没式膜，共设12格，其中每格安装6套膜架，共72套膜架。每组浸没式超滤膜组设计产水通量小于30 L/m2·h，材质为PVC，膜组面积1680 m2，有效孔径为0.01 m。
每组膜池池底设有一套往复式池底刮泥机，膜池的底泥浓度大于3%，通过抽泥泵排入到厂区排泥系统.
浸没式超滤膜在一般条件下运行时，跨膜压差很小，但其变化的因数很多，如温度和膜的污染程度等。由于其水头变化范围只在几米以内，同时还要调节膜的产水量，一般叶轮泵无法达到满意的调节效果。因此该工程选用用德国引进的转子式的容积泵，共12台，单台Q=370（706） m3/h，P=10 m，n=450（720） rpm，N=37 kW。其流量与转速成线性关系，而扬程则由背压决定，通过变频调节水泵转速，以调节水量。
辅助设备包括擦洗鼓风机、空压机、化学清洗系统、中和系统、真空系统以及膜组完整性检测。
（4）合建式调节构筑物
目前，国内建成的排泥水处理系统，其调节构筑物除了前面论述的分建式调节构筑物排水池和排泥池外，还有同时接纳和调节沉淀池排泥水和滤池反冲洗废水的合建式调节构筑物，也称综合排泥池。
合建式调节构筑物可设计成单一调节功能的构筑物（如表8-3中合建式Ⅰ型）和浮动槽排泥池（表8-3中合建式Ⅱ型）。
设计成浮动槽排泥池需满足污泥沉降、浓缩要求，由于滤池反冲洗排水瞬时流量较大，特别是滤池单格面积较大时，再加上有可能与沉淀池排泥水同时到达排泥池，形成冲击负荷，满足沉降要求需要较大的面积，因此，合建式调节构筑物更适合设计成单一调节功能的构筑物，即综合排泥池Ⅰ型。由于沉淀池排泥水与滤池反冲洗废水在综合排泥池Ⅰ型经搅拌混合后的污泥浓度远高于反冲洗废水的污泥浓度，一般不容许直接排入自然水体。同时也不能直接回流至水线，否则，污泥没有出路，造成泥渣循环累积，破坏沉淀过滤。如果设计成综合排泥池Ⅱ型，由于沉淀池排泥水受到了反冲洗排泥水的稀释，不利于浓缩。
与分建式调节构筑物相同，综合排泥池的设计内容，也是Ⅰ型主要是确定调节容积，选择扰流设备，确定回流泵的容量或排水泵的容量，Ⅱ型与Ⅰ型一样，其区别是将扰流设备换成沉泥取出设施和上清液取出设施，如刮泥机和浮动槽。其计算原理和计算方法基本相同。
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8.2.2 浓缩工序及浓缩构筑物
（1）浓缩方式
污泥浓缩目前有重力浓缩和机械浓缩两种方式。其中重力浓缩又有重力沉降浓缩和气浮浓缩两种方式。机械浓缩目前主要采用离心浓缩。
（2）浓缩工艺流程选择
国内外目前已使用过的浓缩子工艺流程。既有重力浓缩，也有离心浓缩。由于离心浓缩失去了池容的调节作用，加上日常耗电，因此，目前仍以重力浓缩方式为主。重力浓缩又有多种方式，具体采用哪种子工艺流程，与以下因素有关。
1）与污泥的性质有关
如果待处理的污泥是泥、砂之类的疏水性无机污泥，则可采用比较简单、运行管理比较方便的无加药前处理一级浓缩工艺流程。若待处理的污泥是亲水性无机污泥，如以Al(OH)3絮体为主的无机污泥，采用无加药前处理一级浓缩达不到目的，可采用投加高分子絮凝剂的一级或两级浓缩，若上述工艺流程还达不到预定的浓缩目标值，则可采用两级重力浓缩加酸处理这一工艺流程，并进行小型试验后确定。
2）与浓缩的下一道工序选取的脱水机械有关
采用哪种浓缩工艺与脱水机械密切相关。脱水机械不同，对浓缩污泥的要求也不相同。一些脱水机械要求浓缩污泥的浓度较高，低于这一浓度则无法处理。有些脱水机械则要求低一些，即要求进机浓度相对较低。则可选取比较简单的重力浓缩工艺流程。例如，脱水机械采用长时间压力过滤的板框压滤机，要求的进机浓度较低，则浓缩流程就可以采用无加药或加药的前处理的一级浓缩工艺流程。
3）与进入浓缩池的污泥浓度有关
进入浓缩池的污泥浓度越高，浓缩的起点浓度高，离浓缩目标值差距小，对浓缩有利，达到同样的浓缩目标值，污泥浓度起点高的，可以选择相对简单的浓缩工艺，污泥浓度起点低的，就要选择相对复杂一点的浓缩工艺。
为了提高进入浓缩池的污泥浓度，调节构筑物应尽可能采用分建式，以避免排泥浓度较高的沉淀池排泥水被浓度较低的滤池反冲洗废水稀释。分建式排泥池又最好采用浮动槽排泥池，让沉淀池排泥水在浮动槽排泥池中得到初步浓缩。
4）重力浓缩与离心浓缩工艺选择
离心浓缩与重力浓缩相比，其优点是浓缩效率高，占地面积小，封闭式操作，卫生条件较好；但其缺点是耗电多，日常维修管理及动力费高。重力浓缩虽然停留时间长，构筑物容积大，但对排泥水量的变化有一定的调节作用，而离心浓缩没有这种调节作用，给日常维修管理带来一些困难。
净水厂排泥水处理其泥臭味不如城市污水处理那么突出，也没有污水处理中因在浓缩池停留时间长而产生厌氧释磷的问题。而且重力浓缩日常运行管理费用
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低，因此，在净水厂排泥水处理中目前仍主要采用重力浓缩。
在确定浓缩工序工艺流程时，可采用逆推法进行分析。首先确定脱水方式及脱水机选型，分析确定脱水工序对浓缩工序的要求，然后再结合进入浓缩池的污泥的性状及浓度综合分析，初步确定采用那一种浓缩工艺，既经济又适用，并做小型试验进行验证。其它类似工程的运行数据和经验也可作为参考。
（3）重力连续式浓缩池设计
重力连续式浓缩池目前有辐流式浓缩池和斜板浓缩池两种形式。斜板浓缩池的优点是浓缩效率高，占地面积小。其缺点是斜板容易老化，需定期更换。另外，由于斜板浓缩池效率高，所需容积小，调节能力不如不加斜板的辐流式浓缩池，在应付较高的原水浊度，沉淀池排泥水量较大时，斜板浓缩池的调节能力不如辐流式浓缩池。因此，重力连续式浓缩池的形式，目前还是以辐流式浓缩池采用较多。
辐流式浓缩池按其进水形式，可分为中心进水辐流式浓缩池和周边进水辐流式浓缩池，以中心进水辐流式浓缩池应用最普遍。中心进水辐流式浓缩池一般做成圆形，排泥口在中心，由于进水也是中心进入，因此，沉下来的泥大部分堆积在中心集泥口周围，沉泥到达排泥口的平均距离较短，有利于刮泥。为了便于布置，一些辐流式浓缩池也设计成正方形，但下面积泥区做成圆形，即所谓“天方地园”，目的是为了消除正方形的4个刮泥机达不到的死角。
1）辐流式浓缩池 ①辐流式浓缩池面积计算 （a）根据固体通量计算： 根据固体通量按以下公式计算
A= （8-25）
式中：A－浓缩池面积，m2； S2－进入浓缩池干泥量，t/d； G－固体通量，kg/m2·d。
固体通量G应通过现场沉降浓缩试验确定，或者是采用已经运行的相似工程运行数据确定。当缺乏试验数据和相似工程运行数据时，可采用16～24 kg/m2·d。
进入浓缩池干泥量S2的取值一般有两种情况，一种是S2＝S0，一种是S2＝S1，当超量污泥不进入浓缩池，取S2＝S0，当超量污泥进入浓缩池，取S2＝S1。
（b）根据液面负荷计算
浓缩池面积A根据固体通量计算后，还要按液面负荷进行校核，核对是否满足污泥沉降要求，两者取其大。根据液面负荷计算得出的浓缩池面积为
A＝ （8-26）
式中：A－满足沉降要求的面积，m2；
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Q2－进入浓缩池的流量，m3/h； F－液面负荷，m3/m2·h。
式8-26中Q2为排泥池主流程提升泵送入浓缩池的流量。液面负荷F可根据沉降浓缩试验等速沉降区的界面沉降速度得出，当缺乏试验资料时，可根据规范按不大于1.0 m3/m2·h取值。如果按式8-26计算得出的浓缩池面积A大于按其它方法求出的面积，则应取式8-26得出的值。
②池边水深计算
如图8-5，浓缩池总深度H由池底坡所占高度H4、浓缩区高度H3、上清液高度H2和超高H1组成。池边水深为（H2+H3）。池边水深一般取3.5~4.5 m，如果考虑超量污泥在浓缩池作临时存储，或适当加大池边水深，或加大浓缩池面积。超高H1一般不小于0.3 m，根据需要决定，池底坡度可取8％～10％。
2）斜板浓缩池
斜板（管）浓缩池是根据浅池沉淀理论设计出的一种高效组合式浓缩池，也统称为浅池沉淀池。在沉降区域设置许多密集的斜板或斜管，使水中悬浮杂质在斜板或斜管中进行沉淀，水沿斜板或斜管上升流动，分离出的泥渣在重力作用下沿着斜板或斜管向下滑至池底，再集中排出。
斜板应采用整张的、完整的、连续的板材。斜板材料多采用工程塑料或不锈钢板；斜管材料多采用工程塑料。斜管比表面积大，空隙率高，保证沉淀效果好，处理效率高。斜板斜管下方使用支撑架对斜板斜管进行支撑，支撑架设置时应尽量减少斜板通道和斜管管孔的封堵。为保持长期运行过程中斜板的功能效果，需要定期对斜板斜管进行反冲洗。
斜板浓缩池在国内虽然应用不多，但效率高，占地面积小，下面介绍两个斜板浓缩池实例。
①Densadeg高密度沉淀浓缩池
Densadeg高密度沉淀浓缩池是一种高速一体式沉淀浓缩池，是由法国德利满公司开发研制的。该池主要特点是将沉淀回流与来水接触，增加絮凝效果，并增稠底泥浓度。
该池型目前应用在国内的水厂有北京第三水厂，水厂规模为15万m3/d，采用高密度污泥浓缩池一座，总面积27 m2，液面负荷11.3 m3/m2·h；保定中法供水有限公司净水厂，水厂规模26万m3/d，采用高密度污泥浓缩池一座，池平面尺寸4.95 m4.95 m，液面负荷15 m3/m2·h。
Densadeg高密度澄清池主要由混合区、反应区、沉淀/浓缩区组成，其型式参见下图。
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图8-5 Densadeg高密度沉淀浓缩池
该工艺运行过程为：排泥水加注混凝剂后经快速混合进入絮凝池，并与沉淀池浓缩区的部分沉淀泥渣混合，在絮凝区加入PAM并利用螺旋桨搅拌器完成絮凝反应。经搅拌后的水以推流方式进入沉淀区。在沉淀区中泥渣下沉，澄清水通过斜管区分离后由集水槽收集出水。沉降的泥渣在沉淀池底部浓缩，浓缩泥渣一部分通过螺杆泵回流与原水混合，多余部分由螺杆泵排出。
北京市第三水厂改建部分设计规模15万m3/d，主要生产构筑物分为水线及泥线两部分，泥线主要生产构筑物包括：回流水池、废水回收池、高密度澄清池、污泥混合池、脱水机房、加药间。该工程的一大特点是水线采用高密度澄清池作沉淀池，在泥线采用高密度澄清池对反冲洗废水进行沉淀浓缩，避免反冲洗废水对沉淀池排泥水进行稀释。泥线的高密度澄清池规模较小，俗称“小高密”
泥线工艺流程如下：
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图8-6 北京市第三水厂排泥水处理系统图
②兰美拉（Lamella）斜板浓缩池
兰美拉沉淀法装置或逆向流斜板沉淀器，是从国外引进的一种新型高效浓缩技术，现广泛用于自来水工程的沉淀、澄清和污泥浓缩池。
该池型目前应用在国内的深圳市南山水厂一期工程，水厂总体规划规模为80万m3/d，一期建设规模为20万m3/d，采用兰美拉污泥浓缩池2座，浓缩池尺寸为10.2 m10.2 m6.6 m，表面负荷0.6 m3/m2·h，固体通量为38.4 kg/m2·d。
该装置充分采用了浅层沉淀理论，其基本原理是原水进入斜板单体，水流方向与颗粒沉淀方向相反，沉泥借自重而下滑进入下部集泥区，澄清后的水则经分离 区，由上部集水系统导流出池外。该装置主要由斜板反应单元、密封板、固定支架、导板条、集水槽以及分割斜板单元体的肋条组成。
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图8-7 兰美拉（Lamella）斜板浓缩池
3）浓缩池提升泵房 ①不同功能水泵配置
与排泥池提升泵房一样，浓缩池提升泵房也包括以下三个方面的水泵： 主流程排泥泵：当浓缩池底流不能重力流入脱水机前平衡池时，将浓缩池底流提升至脱水机前平衡池。
超量污泥排出泵：当超量污泥从浓缩池底流分流出去，浓缩池底流又不能重力流入受纳水体时，将高出计划处理的超量污泥提升排出。
上清液排出泵：当浓缩池上清液不能重力排除时，将上清液提升后排出。 如果超量污泥不进入浓缩池，则没有超量污泥排出泵。一般情况下，只有主流程排泥泵和上清液排出泵。
②不同功能水泵参数计算 主流程排泥泵：
主流程排泥泵的扬程根据浓缩池水位和平衡池水位的高差和管路水头损失计算，主流程排泥泵流量Q3按以下公式计算：
进入脱水工序的干泥量为计划处理干泥量S0，则
＝ （8-27）
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当污泥浓度用mg/L表示时
＝ （8-28）
式中：Q3－浓缩池底流进入脱水工序的流量，m3/h S0－计划处理干泥量，t/d
ρ－浓缩池底流湿污泥密度，t/m3； P3－浓缩池底流污泥含水率； C3－浓缩池底流污泥浓度，mg/L。 超量污泥排出泵：
由于浓缩池底流浓度高，超量污泥在浓缩池临时存储时，所占的容积小。其缺点是进入浓缩池干泥量多了，浓缩池的面积增大。当超量污泥从浓缩池底流排出时，超量污泥排出泵的流量按以下公式计算：
= （8-29）
（8-30）
式中：－进入浓缩池的超量污泥，t/d； －超量污泥排出泵流量，m3/h。 上清液排出泵：
上清液排出泵流量按以下公式计算
＝-- （8-31）
式中：Q2－进入浓缩池的流量，m3/h；
Q3－浓缩池底流进入脱水工序的流量，m3/h。
式中Q2为进入浓缩池的流量，也是排泥池主流程排泥泵的流量。Q3为浓缩池底流进入脱水工序的流量，也是浓缩池主流程排泥泵的流量，可按8-27、8-28计算。
8.2.3 脱水
浓缩后污泥要进行脱水，使污泥减少水分，减少容积，以利于搬运和最终处置。
脱水方法大致可分为三种类型：
第一种类型：利用自然力。如自然干化。
第二种类型：利用机械脱水。如真空、压力过滤，离心脱水，造粒脱水。 第三种类型：利用热力。如加热干化，烧结。
目前国内外最常用的是第一、二两种类型。由于自然干化所占面积较大，因此，以机械脱水更为普遍。也有两者均有，雨季采用机械脱水，在少雨的干旱季节采用自然干化，以充分节约能耗。第三种类型在净水厂排泥水处理中使用较少，一般与其它脱水方法联合使用。例如与湿式造粒脱水机串联使用，以求得较好的脱水效果和较好的经济效益。
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脱水机械有板框压滤机、带式压滤机、离心脱水机、造粒脱水机几种类型。在净水厂排泥水处理中，使用最多的是板框压滤机和离心脱水机。
脱水机械的分类和特点见8.2.5节“排泥水处理机械设备选型设计”。
8.2.4 处置
（1）污泥处置原则
排泥水处理的最终产品是脱水后的泥饼，是排泥水处理系统最后一道工序处置的主要内容。处置它们总的原则是不能产生新的二次污染。
（2）处置方法
目前，脱水后泥饼的处置方法有两种，一是陆地填埋，二是有效利用。第一种方法是浓缩污泥经脱水或进一步干化，当泥饼达到一定的含固率和力学性能指标要求后，进行陆地填埋。第二种方法有效利用又分两种情况：一种是利用脱水后泥饼做耕作土、制砖、水泥原料等；另一种是从软化水污泥中回收石灰，此法仅适用于石灰法或石灰－苏打软化法工艺。
1）陆地填埋
污泥填埋分单独填埋和混合填埋两种方式。在有条件时，应尽可能送往城市生活垃圾填埋场与城市生活垃圾混合填埋。由于目前国内净水厂污泥经脱水后，其泥饼的含水率一般在75％～80％，无法满足城市垃圾填埋场对泥饼土力学性质方面的要求。如果要达到这一要求，需要对脱水后的泥饼进行后续处理，如在脱水工序增加投加石灰的内容或增设热风干燥工序，这样就增加了污泥处理的成本。因此，在一些国家出现了专用的污泥填埋场，即所谓单独填埋。目前国内已建成的净水厂排泥水处理其脱水后泥饼的含水率大多在80％左右，满足不了城市垃圾填埋场的要求，城市垃圾填埋场一般不愿接受。因此也大多采用单独填埋方式。
污泥能否填埋主要取决于两个因素，一是脱水后泥饼的土力学性质；二是填埋后对环境可能产生的影响。
与填埋有关的泥饼土力学指标主要是抗剪强度。根据有关资料介绍，当采用单独填埋方式时，一般要求污泥的抗剪强度≥80～100 kN/m2。要达到这一指标，泥饼的含固率一般要大于35％。
为了对环境不造成负面影响，或把不利影响降低到国家有关法规容许的范围内，泥饼填埋应满足以下要求。
泥饼的含水率应不大于80％，否则应采取其它措施，使含水率降至80％。 泥饼填埋场的浸出液不能对公共水体或地下水造成污染。为避免污染地下水，填埋物离开地下水位应有一定距离。一些资料指出为填埋厚度的1倍左右。在砂、卵石地层，要在底部铺设厚度不小于0.5 m的粘土层防渗。
要考虑填埋场地在未来城市规划中的用途，应为满足该用途的要求进行处置。
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例如，填埋场地将来规划成公园和绿地时，对污泥的处理应达到不妨碍植物生长的泥饼性状。否则，污泥处理流程中应有中和等无害化处理措施。
填埋场地的选择还应考虑运输工具和频繁程度。如果其他条件均合适，唯有输送有问题，也不是合适的填埋地点。采用卡车输送时，行车路线应尽可能避开闹市区。
在填埋地点周围设置围栏，并标明企业废弃物处置场所。 2）有效利用
有效利用变废为利是泥饼处置发展的方向，目前，净水厂脱水后泥饼的有效利用主要有农业上利用，用作土壤改良、花果栽培、耕作土、绿化用土等；另外还可作为回填土、城市垃圾处理的覆土、污泥骨料、渗水地砖、污泥砖等。
8.2.5 排泥水处理机械设备选型设计
（1）设计及选用原则
随着排泥水处理工艺的不断改进和完善，必然要求排泥水处理设备的进一步完善和更新。排泥水处理设备的选择和使用，需要根据具体的工艺过程，考虑多方面的因素和问题，满足用户多方面的要求。最终的设备选择应是全面分析、综合协调的结果。总体来说，要考虑以下因素：
1）性能、构造及工作可靠性
首先，设备应完全符合排泥水处理相关工艺过程和技术要求，体现设备的专用性和技术要求，其性能参数应满足需要的生产数据指标要求，同时运行参数应具有一定的可调节性，能适应生产过程中工况在一定范围内的变化。
其次，设备应具有完善合理的结构，既能适应生产工艺流程的需要，又能满足人机关系的协调，便于人员操作和满足控制需要。同时，设备外形结构尺寸应符合设备安装空间和位置的要求。
此外，设备应具有高度的可靠性。可靠性关系到设备使用的耐久性和故障率，既影响设备的正常生产使用，又涉及到设备的维修频率和寿命。要提高设备工作可靠性，一方面要保证零部件的性能可靠性，另一方面要提高设备自身的环境适应性，即满足有关防护性能和防护等级的要求。
2）智能化、自动化程度
设备应具有智能化、自动化的性能，以方便设备的操控和使用管理，包括设备运行状态的在线检测和故障诊断等。设备的智能化、自动化程度应根据企业实际生产情况、技术应用水平和企业发展需要确定，合理选择确定设备的操作和监控方式是手动、自动还是电脑远程监控。
3）高效节能
设备的节能一方面涉及到原材料消耗，即在满足设备性能和用户要求的前提下，尽量减少原材料的消耗，降低原材料价格。另一方面设备应具有较高的运行
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效率，即通过设备自身技术或配套技术达到节能效果。
4）运行管理及安全性
运行管理是设备投入运行后的日常重要工作，为便于设备的运行管理，设备应易于操作和使用，设备的日常维护保养要容易操作，有关检修工作也要比较容易进行和实现。
在运行过程中设备要能保证自身的安全和操作人员的安全，因此要求设备具有过载保护功能、连锁保护功能和异常报警功能，当设备有关运行参数出现异常时设备能产生有效的反应，以便能及时发现问题，防止危险和安全事故的发生。
5）环保
随着社会对环保越来越重视，对设备的环保要求也提高到一定高度。要求设备振动小、噪声低、污染少，在使用过程对生产和周围环境的影响小。
6）材质及成本
由于排泥水处理设备工作环境的特殊性，工作介质具有一定腐蚀性，环境气体中也有腐蚀性成分，温度、湿度变化较大，因此需要设备或其某些部件具有良好的防腐蚀耐磨损性能。为保证设备的使用性能和寿命，提高设备耐用性能和可靠性，应合理选择设备的材质。
在设备材质满足工艺要求的同时应考虑设备的成本。设备成本关系到用户的投资成本和建设成本。设备成本的控制，应根据企业的投资情况，在设备性能优良、能满足工程需要的前提下，选择性价比较高的设备。
（2）调节浓缩设备
在净水厂排泥水处理工艺中，常用的调节浓缩设备有排泥池浮动取水槽和排泥池、浓缩池刮泥机。
1）浮动槽
净水厂的排泥水首先要排放和收集到排泥池中，当排泥池的运行方式为间歇进水，连续出水时，需要使用浮动取水槽来均匀的收集和排出上清液。浮动取水槽是为排泥池设计的专用设备，可以在水位变化的情况下均匀、连续地排出上清液，上清液的排出量不会随水位的变化而改变。
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图8-8 浮动槽
浮动取水槽由集水槽、浮动厢、排水管、调节阀和虹吸系统以及托架组成。 浮动取水槽安装在排泥池中，集水槽依靠浮动箱的浮力漂浮在水面上，可以随水位变化上下浮动，上清液由集水槽收集，经过虹吸排水管排入固定出水井中。浮动取水槽的浮动范围不宜大于2.0 m。
浮动取水槽的集水能力是由浮动厢的浮力、集水槽的开孔尺寸和开孔个数等综合因素决定的。浮动箱一般设计有配重，可以在现场根据实际情况，调节集水槽的吃水深度，从而调节出水量。浮动箱的吃水深度调整范围一般为±20 mm。
排水池中还要设置浮动槽托架，用于排泥池排空时放置浮动取水槽，托架的数量和安装位置需根据浮动槽的结构设置，防止浮动槽在长时间排空放置时发生变形。
集水槽和浮动厢的材质目前常用的是玻璃钢，也可以使用不锈钢，当使用不锈钢材质时，建议使用耐腐蚀性能较好的316不锈钢。
2）刮泥机
排泥水进入排泥池、浓缩池中进行固液分离，沉淀下来的浓缩污泥由刮泥机收集到泥斗中排出。
为提高占地利用率，目前池形多采用上方下圆的结构形式。池中沉淀后的底部污泥由刮泥机沿池底刮向池中心排泥斗，经排泥管排出。由于排泥水质轻，含泥量少，因此排泥池、浓缩池刮泥机多采用悬挂式中心传动旋转刮泥机，池体边长一般小于24 m。
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图8-9 排泥池刮泥机
图8-10 浓缩池刮泥机
刮泥机由驱动装置、主轴、刮泥耙、刮板、浓缩栅条和导流筒等部件组成。 刮泥机的驱动装置安装在池顶部的桥架上。驱动、传动装置有齿轮传动、蜗轮蜗杆传动和摆线减速传动等结构以及各种组合形式。驱动装置应根据刮泥机的工作负荷及加工能力等因素综合选择，尽量不要使用皮带及链轮等效率低的传动结构。
刮泥机刮泥耙的外缘行走线速度一般≤2.0 m/min，为了能够更好的适应污泥性质，保证浓缩效果，驱动装置应该设置2~3档变速调节。
刮泥机的驱动装置还应设有机械过扭矩保护装置，以保证在设备过载时能及时、可靠地动作，并同时输出报警信号，且停机后能够自动复位。
刮泥机的主轴需使用刚度较好的空心钢管，同时兼做沉淀池的进水布水管。主轴上部开有出流窗，下部利用底轴承与排泥池和浓缩池的进水管相联接，泥水由底部进入空心主轴经上部出流窗溢出。
刮泥耙为两端平衡的全桥式，有桁架结构和钢缆牵拉结构等不同的形式，建议采用刚度较好的桁架结构。
刮泥机的刮泥部分是由一个个独立的刮泥板按一定的规律合理排布组成，每个刮泥板之间都应有重合的刮泥区域，避免出现刮泥死角。每块刮泥板上应设有可调整高度的橡胶刮板，以方便根据池底形状对橡胶刮板进行调整，适应池底形
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状，避免橡胶刮板磨损。
浓缩池刮泥机中需配置浓缩栅条，浓缩栅条有利于泥水分离，提高浓缩效率。浓缩栅条可使用钢条、型钢等制造，栅条应该尽量排列均匀，防止产生扰流。浓缩栅条应避免与导流筒发生干涉。
导流筒可以是固定在刮泥机上的整体结构，也可以是单独安装的分体结构。整体结构一般只在小型刮泥机中使用，单独安装的导流筒在尺寸较大时，应该分瓣加工，以便于运输和现场安装。导流筒可以采用玻璃钢、工程塑料等耐腐蚀材料制作，在户外使用时，应选用耐紫外线抗老化性能好的材质。
制作刮泥机的材料有不锈钢、碳钢防腐以及不锈钢、碳钢组合等。使用碳钢防腐材料时，防腐涂层厚度不能小于350 m，投入使用后必须定期进行除锈防腐维修。
（3）污泥脱水处理设备
污泥的脱水方式有自然干化和机械脱水两大类。机械脱水方式由于占地少、效率高、对环境污染小，在城市水厂的污泥处理中被广泛应用。
机械脱水设备分为压滤脱水和离心脱水二大类。压滤脱水是将污泥置于滤布中，经过加压或挤压使污泥中的水份通过滤布滤出，从而实现脱水。常用的压滤脱水机有带式脱水机和板框脱水机两种。离心脱水是将污泥置于转鼓中，利用水与污泥颗粒的离心力之差，使之相互分离，从而实现脱水。由于带式压滤机的脱水过程是相对开放的方式，因此对净水厂亲水性强的污泥处理效果非常差，不宜使用。目前净水厂常用的脱水设备有板框脱水机和离心脱水机，两种脱水设备的机械性能比较见下表：
脱水设备性能比较表 表8-4
项目 进泥含固率 泥饼含固率 噪声 占地面积 运行状态 能耗（kWh/t.DS） 运行环境 冲洗水量 需换磨损件 价格 板框脱水机 2～15% 45% 较大 大 间歇运行 5～20 开放式 大 滤布 高 离心脱水机 1～3% 25% 大 小，紧凑 连续运行 25～65 封闭式 小 基本无 较高 对于小型净水厂，污泥量少的情况，也可以使用螺压式（环蝶式）脱水机。
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螺压脱水机采用低速螺旋挤压技术，耗电量少，节能效果明显。但脱水效果受水质影响较大，固体回收率较低。
在工程设计中进行污泥脱水机械的选型时应根据水厂规模、场地条件、污泥性质、经济条件和管理能力等实际情况，综合考虑设备的运行可靠性、自动化程度、脱水效果、建设投资及运行成本等因素，对脱水设备进行合理地选择。
1）板框脱水机
板框脱水机是一种适应性很强的脱水设备，其脱水能力高、效果好，泥饼含固率可高达45%以上，能够回收多达99.9％的固体物，因此对脱水污泥含固率要求较高和污泥性质比较难脱水的项目应使用板框脱水机。
板框脱水机主要结构组成见图8-11，由滤板、滤布、主梁和框架、滤板压紧装置、滤板分离装置和滤布清洗装置组成。
图8-11 板框脱水机结构图
①板框脱水机的形式和分类
板框脱水机按过滤过程可分为二大类：
（a）压力过滤—靠泥水压力将滤液滤出，见图8-12。
（b）压力过滤和挤压过滤 压力过滤之后进行挤压过滤。挤压过滤是靠向滤板所带的薄膜内充水或压缩空气来实现，见图8-13。
按排泥过程可分为四大类：
（a）单室排泥一个一个滤室按顺序排泥，排泥时需人工管理。 （b）连续排泥滤室象拉风箱一样被快速打开，泥饼一块接一块地连续落下。设备占地面积大，但排泥时间大大减少，仅为单室排泥的三分之一左右。
（c）滤布振动排泥设置振动装置，在排泥时振动滤布帮助泥饼脱落。 （d）滤布移动排泥靠滤布的向下移动将泥饼排出，排净度高，排泥时不需人工管理。
按自动化程度可分为：
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（a）手动在滤板关闭、打开和排泥等过程中需要手动操作，多用于实验和少量污泥处理。
（b）自动整个循环运行过程都是自动化操作，只在排泥时需要人工巡视，处理个别排泥不净的情况。
（c）全自动全部过程均为自动化操作，完全不需人工管理。
图8-12 压力过滤
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图8-13 挤压过滤
②板框脱水机的工作原理
板框脱水机的工作可分为压滤脱水和泥饼排出两大过程。 （a）脱水过程
压滤机工作时，一块块滤板在液压压紧装置的作用下闭合，并在凹形滤板间形成一个个空间即滤室。滤板的表面有凸起的条纹以支撑外包的滤布，而凹进的沟槽则连通成滤液的出路。当泥水经泵压入滤室后，滤液在压力的作用下，经板间通路排出，泥水中的固体物则被滤布阻挡留在滤室内形成泥饼，此时每块滤板进泥孔中的污泥含水率仍很高，须用压缩空气进行吹扫，从而完成全部脱水过程。
挤压型压滤机的脱水过程分两个步骤，第一步与普通压滤机相同。第二步为薄膜挤压脱水，挤压型压滤机的滤板带有一层薄膜，在滤板后形成一个空腔。当向薄膜内充水或充气时，薄膜向滤室侧膨胀变形，使滤室体积变小，对泥饼进一步挤压，从而获得含水率更低的泥饼。
（b）排泥过程
脱水完成后，液压系统卸压，并打开压滤机的活动端板，滤板分板钩将滤板一块块顺序打开，同时泥饼在自重的作用下，落下排出。另外，压滤机可配置滤布振动或滤布行走辅助排泥装置，当泥饼黏性大、重量轻时，辅助排泥装置可帮助泥饼自动脱落排出。
压滤机还配有滤布清洗装置，在排泥完成后利用高压清洗水对滤布进行全面清洗。
③板框脱水机的技术特点及选用
板框脱水机的最大特点是脱水泥饼的含固率高，可达到45%以上，从而对泥饼的进一步处置带来了便利，可以减少泥饼储存场地、降低运输费用，减少泥饼干燥和焚烧的热能，使泥饼处置成本大大降低。另外，有些板框脱水机可以做到不加药处理，在整个脱水过程中不需添加任何絮凝剂，使排泥水处理过程没有二次污染，有利于环境保护。
板框脱水机还具有可预留滤板数量的特点，当水厂污泥量增加时，只需在预留位置加装滤板即可提高板框脱水机的处理能力，大大减少了二次投资的费用。
但板框脱水机相对其他脱水设备，有造价高，辅助配套设备多，不能连续进出泥，占地面积大等不利因素，因此在以往的污泥处理工艺中使用不多。但随着环境保护要求的不断提高和污泥处置的需要，污泥排放标准也在相应的提高，板框脱水机已经越来越多的应用在排泥水处理中。一般来说，对其他脱水机械处理不了的污泥，都可以使用板框脱水机处理。
（a）选型原则
板框脱水机的形式和种类很多，而污泥的种类和成分也都各不相同，因此为
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了获得理想的处理效果，压滤机的选型很重要。严格说来，每一项压滤机的选型都应该以实物试验为基础，实物试验可以由制造厂用小型试验机进行。如果选型不对，会给运行管理带来很大的困难。
在选择压滤机时，污泥浓度、泥饼含水率、运行周期、机型、设备成本等是需要考虑的几大因素，要根据工程的具体情况综合考虑，要既满足工艺要求，又经济易管理。
一般来讲，泥饼含固率要求在30%以上时应选用板框脱水机。进入板框脱水机的污泥含固率不宜小于1％。
对板框脱水机的脱水形式的选择上，宜选择薄膜挤压型板框脱水机。挤压型板框脱水机可以在短时间内获得含水率更低的泥饼，不但大大提高压滤机的工作能力，还可以自由选择过滤循环时间和泥饼成形的厚度，适用于各种性质的排泥水，在排泥水性质发生变化时，可以很容易的变更操作程序，而达到相同的处理结果。
对于排泥方式的选择，由于净水厂排泥水的黏性比较高，宜选择滤布振荡或滤布行走的自动排泥方式，以保证排泥效果。
板框脱水机比较表 表8-5
类型 处理能力 泥饼含水率 循环时间 较低。 压滤型 对泥饼的针对性强，（含水率越处理量范围广。 低，过滤压力越高） 对各种泥饼的适应挤压型 性强，处理量范围广。 对各种泥饼的适应滤布移动型 性强，处理量大。特别适合黏性污泥。 低 短 低 效率高。需人工短 巡视，故障少，易于维护管理。 自动运行，不需机构复杂，人工管理。 价格高 长 需人工巡视，维附属设备修简单。 少。 运行管理 备注 – （b）薄膜挤压压力
薄膜挤压所用的介质有水和空气二种。
用水作介质，压力可达2.5 MPa，运行安全，但配套设备较笨重。用压缩空气作介质，压力一般在1.5 MPa左右。如果系统使用气动阀门，部分压缩空气还可以作为气动阀门的气源。但运行中对安全要求较高。
（c）滤板材料
压滤机的滤板材料有许多种，根据不同的需要选用。
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钢加固橡胶膜滤板：
用钢做骨架，外表面包敷橡胶。这种滤板特别坚固，可制成大型滤板。品种形式较多。
PP滤板：
采用聚丙烯、聚乙烯材料制造。重量比金属滤板减轻约四分之一，具有较高的耐腐蚀性和耐久性。使用温度最高为90℃。
金属滤板：
采用灰铸铁、球墨铸铁、不锈钢及铝制造。主要用于100℃以上，以及有特殊要求的工况。
（d）滤布材料
常用的滤布材质有三种：聚丙烯、尼龙和聚酯。
按滤布的编制方法及纱丝结构有平纹、斜纹和缎纹，单丝、复丝和超短纱线等不同类型。
正确的选择滤布对板框脱水机的脱水效果至关重要，滤布的类型要与污泥的性质相适应。通常在选择滤布时，除了参考以往工程经验外，还要通过实际试验来确定，这样才能得到最合理的配置，保证最好的脱水效果。
2）离心脱水机
离心机脱水机是一种利用离心力进行重力沉降分离的脱水设备。在连续运行的脱水机中，具有较高的单机处理能力，泥饼含固率可达25%，能够回收95％的固体物。由于离心脱水机的工作过程是封闭、连续的，因此脱水效率高，工作环境好，易于管理，占地面积小，投资少，在净水厂排泥水处理中应用较多。
离心脱水机的主要结构见图8-14，脱水机由转鼓、卸料螺旋、布料器、驱动装置和支架等部件组成。
图8-14 离心脱水机结构图
①离心脱水机的工作原理
在市政水处理行业中使用的离心脱水机形式为卧式螺旋卸料沉降式离心机。离心机的卧式转鼓内装有一个卸料螺旋，离心机驱动装置分别驱动转鼓和卸料螺旋高速旋转，当转鼓和卸料螺旋出现转速差时，卸料螺旋叶片外缘和转鼓壁之间
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就会形成相对位移，可将转鼓壁上的物料推向转鼓端部。
离心脱水机工作时，污泥从转鼓的一端通过布料器进入转鼓内，与转鼓一起高速旋转并产生较高的离心力，在此离心力的加速作用下，污泥的固液相按重量沉降分离。其中比重较重的固体颗粒沉降在泥水环的外圈，即沿转鼓的内壁形成泥环层，沉降污泥通过卸料螺旋与转鼓的差速被卸料螺旋缓慢推至转鼓锥端进一步脱水，脱水后的泥饼经过转鼓的环向排泥口排出。而质量较轻的液体，则在泥环内侧形成滤液层，并通过转鼓内的溢流口排出转鼓。离心脱水机的转速、差转速和液相溢流出口（溢流堰板）的高度都是可以调节的，通过对离心机这些参数的调整，便可获得满意的脱水效果。
卧式螺旋沉降离心机按运行方式分为两种形式：逆向流式和同向流式。一般情况下逆向流式多用于污泥脱水，同向流式则用于污泥浓缩。
②离心脱水机的技术特点及选用
离心机脱水机是一种连续运行的高能高效脱水设备，污泥脱水效果介于带式脱水机和板框脱水机之间，泥饼含固率可达25%以上。离心脱水机最大特点是设备体积小、操作管理简单、占地面积少，由于污泥脱水过程是在全封闭的情况下进行，大大降低了操作环境的污染，改善了操作人员的工作环境。
但离心机脱水机的工作噪声大，能耗高，当污泥中含有砂砾时，对离心机的磨损会很大。另外，由于离心机是高速旋转设备，因此维修难度大，要求有较高的维修技术能力，特别是承受磨损的转子（卸料螺旋），只能送回制造厂，在厂内进行维修。
（a）选型原则
离心脱水机在选型时要同时考虑和校核设备的两种负荷，即水力负荷和固体负荷：
固体负荷—单位时间内离心机处理的绝干泥量；通常以进泥含固率≤10%确定最大负荷。
水力负荷—单位时间内离心机处理的泥水量；通常以进泥含固率0～0.8%确定最大负荷。
当进料污泥浓度较高时（超过1.5%时），主要的考虑因素为固体负荷；当进料浓度较低时（小于1.5%时）主要的考虑因素为水力负荷。对于净水厂排泥水的污泥（含固率≤3%），一般来讲含固率越高，脱水效果越好，但如果在最大流量下运行，含固率增加时，则回收率下降，滤液浊度高。同时如果含固率低于1%时则不易脱水，需要提高分离因数即转速来保证脱水效果。因此在设备选型时，要同时校核两种负荷，让设备在不利工况下也能保持良好的脱水效果。
离心脱水机的处理能力与三个主要因素有关：直径、长径比和转速。其中前两个因素决定了机器体积的大小，也就是决定了离心机的分离面积和容积，而转
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速则决定了分离因数的大小。一般情况下，市政排泥水脱水用的离心机的分离因数值在2000～3000 G之间为最佳，低于2000 G就很难达到良好的分离效果了，当分离因数高于3000 G时，虽然高分离因数增加了机械沉降速度，但同时对投加絮凝剂所发生的絮凝亦有不良作用，会破坏已形成的絮凝物，反而影响脱水效果，使分离的效果增加与分离因数的增加比例并不明显，随之而来的能耗及磨损却大大增加。
同样，离心脱水机的选型也应该以实物试验为基础，实物试验可以用车载试验机进行。试验首先确定离心机对脱水污泥的适应性，是否能够达到预定的脱水效果。其次测试转速、差转速、加药量等技术参数，作为选型的重要依据。特别是离心机对污泥的适应性，并不是同样的参数就能达到同样的效果，离心脱水机的内部结构也有决定性的作用。
（b）驱动装置
离心脱水机在工作时，驱动装置驱动转鼓和卸料螺旋以不同的转速高速旋转，高转速产生离心力，使污泥脱水，而转速差则产生相对位移，将泥饼推出。离心脱水机转鼓的转速可高达4000 r/min以上，转鼓与卸料螺旋的转速差在2～17 r/min之间可以调节，差速调节精度能够达到0.01 r/min。
离心脱水机的驱动方式有许多种形式，目前常用的污泥脱水机的驱动方式有两种：双变频电机驱动和变频电机＋液压驱动。
双变频电机驱动方式是由主电机和副电机分别驱动转鼓和卸料螺旋，并通过各自的变频器调节转速。转鼓和卸料螺旋的转速都是独立的，当进泥工况发生变化时，可以通过变频器很灵活的调整转速，以保持泥饼的含固率。这种驱动装置结构简单，操作方便，经过特殊设计后，还可以实现对副电机的能量回收，从而降低了能耗。
变频电机＋液压驱动方式是由主电机和液压差速器分别驱动转鼓和卸料螺旋，并通过各自的变频器调节转速。液压差速器具有推力平稳、输出扭矩大（输出扭矩≥5000 Nm）的特点，可以在离心机锥端进行双向挤压，得到更干的泥饼。但液压驱动装置结构复杂，维护工作量大。
（c）转子结构
转子由中心筒及布料器和卸料螺旋叶片组成。卸料螺旋叶片分为整体式和中空式两种，整体式螺旋叶片结构简单，动平衡易掌握。中空式螺旋叶片能使滤液排出顺畅，减少了对固体层的扰动，但叶片结构相对复杂。
（d）防磨损保护
离心脱水机是一种高速旋转的设备，污泥中的泥沙对设备的磨损非常严重，必须采用有效的防磨损保护措施，才能保证离心机的使用寿命。离心脱水机的防磨损保护主要体现在三个部位：转子、转鼓和进出料口。
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转子上的螺旋叶片与泥层接触的外缘是磨损最严重的地方，有三种防磨损保护方法：喷焊碳化钨、碳化钨贴片和喷焊碳化钨的可更换式耐磨片。在螺旋叶片外缘直接喷焊碳化钨涂层是最常用的方法，但碳化钨涂层不能做得太厚，在处理磨蚀性强的物料时，涂层维修周期缩短，要将转子送到专业制造厂维修，维修工作量大。碳化钨贴片处理虽然能够大大提高耐磨周期，但如果贴片贴焊不牢脱落时，对离心机的损害是很大的。可更换式耐磨片在防磨表面喷焊碳化钨涂层，防磨性能与直接喷焊碳化钨涂层方式相同，但耐磨片更换简单，维修工作量小，维修费用低。
转鼓的防磨损保护措施是在转筒的内壁沿纵向焊有不锈钢耐磨条或是开有纵向沟槽，可以防止固相泥层在转筒内壁滑动引起的转鼓内壁磨损，同时避免泥层随卸料螺旋旋转而不排出。
转子上的进料口及转鼓上的出料口多采用可更换式的耐磨衬套进行保护。耐磨材料为陶瓷或碳化钨材质。
（e）主要零部件材料
离心脱水机的转鼓应该采用离心浇铸工艺制造，使转鼓密度均匀，刚性好，动平衡性好。目前使用的材料有316系不锈钢和329双相不锈钢，双相不锈钢的浇铸性能要优于316不锈钢。
转子常用的材料为316系不锈钢。 （f）自动清洗系统
离心脱水机在停机后必须进行内部清洗，防止残留的污泥在离心机再次启动时产生不平衡力，发生振动、设备损坏等情况。离心脱水机的自动清洗系统包括过滤器以及相关的管道、阀门等设备，在每次停机时都能够自动对转鼓进行清洗。
冲洗水水质：自来水或中水； 冲洗时间：5～15 min； 冲洗水压：≥3 bar。
离心脱水机还应该在固相泥饼排出口设置专用的闸阀，在冲洗脱水机时，阀门关闭，防止冲洗水从排泥口流出。
3）带式脱水机
①带式脱水机的工作原理
带式污泥脱水机是由上下两条张紧的滤带夹带着污泥层，从一连串有规律排列的辊压筒中呈S形经过，依靠滤带本身的张力形成对污泥层的压榨和剪切力，把污泥层中的毛细水挤压出来，获得含固量较高的泥饼，从而实现污泥脱水。
一般带式污泥脱水机由滤带、辊压筒、滤带张紧系统、滤带调偏系统、滤带冲洗系统和滤带驱动系统构成。
②带式脱水机的技术特点
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带式污泥脱水机具有能耗低、投资少的特点。但带式机脱水采用的是开放的挤压方式，因此对净水厂亲水性强的排泥水污泥，处理效果非常差，不宜使用。
4）螺压脱水机
①螺压脱水机的工作原理
螺压脱水机的叠螺主体是由固定环和游动环相互层叠,螺旋轴贯穿其中形成的过滤装置.前段为浓缩部，后段为脱水部。固定环和游动环之间形成的滤缝以及螺旋轴的螺距从浓缩部到脱水部逐渐变小。螺旋轴的旋转在推动污泥从浓缩部输送到脱水部的同时，也不断带动游动环清扫滤缝，防止堵塞。螺压脱水机的脱水过程分为以下几个阶段：
浓缩：当螺旋推动轴转动时，设在推动轴外围的多重固活叠片相对移动，在重力作用下，水从相对移动的叠片间隙中滤出，实现快速浓缩。
自清洗：通过螺旋轴的旋转推动游动环不断转动，设备依靠固定环和游动环之间的移动实现连续的自清洗过程。
脱水：经过浓缩的污泥随着螺旋轴的转动不断往前移动。沿泥饼出口方向的螺旋轴的螺距逐渐变小，环与环之间的间隙也逐渐变小，螺旋腔的体积不断收缩。在出口处背压板的作用下，内压逐渐增强，在螺旋推动轴依次连续运转推动下，污泥中的水分受挤压排出，滤饼含固量不断升高，最终实现污泥的连续脱水。
②螺压脱水机的技术特点
螺旋压榨脱水机可通过调节螺杆的旋转速度，调节泥饼含固率与处理量。处理后的污泥含水率可降到80％~70％，污泥回收率大于80％。螺压脱水机体积小、占地面积少、能耗低，结构简单。
5）脱水系统附属设备
水厂的污泥脱水是一个系统过程，除脱水机之外，系统中还包括污泥切割机、污泥进料泵、加药泵、絮凝剂制备装置、泥饼输送装置以及管道和阀门等附属设备，所有附属设备都应与脱水机相配套，组成一个完整的污泥脱水系统。
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图8-15 污泥处理系统图
①污泥切割机
为防止污泥中有较大的物体对脱水机产生损坏，要设置污泥切割机对污泥进行破碎处理。污泥切割机一般为管道式结构，由壳体、轴承托架、驱动轴、刀体、刀刃、刀盘、轴封及驱动装置组成。其处理能力应该与污泥进料泵和离心脱水机相匹配，并与脱水机联动。污泥切割机要有大的清洗窗，便于清理腔体内残留物和排空异物。
②污泥进料泵
污泥进料泵要适应污泥浓度高并含有细小颗粒的情况，可选择的泵型有隔膜泵、活塞泵、螺杆泵、凸轮转子泵和软管泵等。板框脱水机在几十年的应用历史中，几种泵型都配套使用过，其进泥特点是在整个进泥过程中的压力是由低到高变化的。离心脱水机的进泥过程就简单了，是一个低压连续的进泥过程，常用的进泥泵是螺杆泵、凸轮转子泵和软管泵。各种泵的比较见表8-6。
污泥进料泵性能比较表 表8-6
隔膜泵 优点 泵送动作较平顺，对介质没有剪切破坏。 48
缺点 价格及运行费用高
流量大、压力高，操作压力高达活塞泵 20bar。 对介质的挤压剪切很小。 可泵送高粘度、流动性差的介质。 对介质无剪切、无搅动，没有湍流脉螺杆泵 动现象，泵送平稳。 体积小，结构简单。 有计量功能，可作一般计量泵使用。 对介质的挤压剪切很小，泵送平稳，几乎没有脉动。 转子泵 颗粒通过能力强。 耐磨损性能好。 可反向输送介质。 结构紧凑，占地面积小。 对介质无剪切、无搅动，泵送平稳，自吸能力强。 软管泵 颗粒通过能力强，耐磨损性能好。 有计量功能，可作一般计量泵使用。 可反向输送介质。 可长期干转（干运行），维护简单。 价格高； 维护成本高。 耐磨损性能稍差； 维修成本较高。 输送压力低，压力稳定性稍差。 价格较高，初期投资大。 （a）螺杆泵
在水厂污泥处理系统中使用的螺杆泵是一种容积式偏心单螺杆泵，有三种用途：进泥泵、加药泵和泥饼输送泵。作为进泥泵时，对于板框脱水机压力较高的工况，要选择多级螺杆泵。离心脱水机则配套单级螺杆泵即可。用作泥饼输送泵的一般是在特殊情况下使用，比如垂直输送距离大，设备安装空间小等。
螺杆泵由定子、转子、万向节、驱动装置和机架等部件组成。
图8-16 螺杆泵
螺杆泵的转子采用单头螺纹结构，其截面为圆形。泵的定子内表面则是双头
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螺纹结构，其截面为长圆形，定子内螺纹的旋向与转子外螺纹的旋向相同。由于转子和定子各自螺纹数目的不同，在转子和定子表面之间产生了一个封闭的容积腔，这个腔内的污泥随着转子的旋转沿轴向被推出排泥口，从而将污泥从吸入端到排出端不断地送出。螺杆泵的流量和转速成正比，可以通过手动机械装置和变频器进行调节。
螺杆泵转子和定子的特殊空间几何结构使它们之间存在连续的过盈接触，形成一条密封线，从而在吸入端和排出端两侧之间形成可靠的密封。正是因为这个密封，使螺杆泵不但可以泵送较高的压力，还具有很高的自吸能力。
螺杆泵能够连续、均匀地输送介质，没有湍流、搅动、脉动和剪切现象，特别适用于泵送脱水污泥，能够最大程度地保持污泥性质，保护絮体不被破坏，从而获得最佳的脱水效果。
根据螺杆泵的特点，在使用中要注意以下问题：
用螺杆泵输送污泥时，介质中的杂质会对转子和定子造成磨损，使泵的容积效率降低，也就是在转速不变的情况下，泵的流量会随着磨损的发生而减少。因此在设计确定泵的流量时，不但要按照最大流量选择，还要根据污泥性质考虑一定的余量，使泵始终在良好工况下运行。
螺杆泵的结构特点和密封性能使螺杆泵具有止回功能，停泵时，介质不会倒流，因此输送管路一般不用设置止回阀。但如果两台泵共用一个输送管道且输送压力超过0.3 MPa时，应该安装止回阀。另外，在转子和定子有磨损时，会出现回流现象，因此对于磨损严重的工况，也可以考虑安装止回阀。
由于污泥中的颗粒杂质较多，对设备的磨损比较严重，因此对于输送污泥的泵要控制转速，通过降低转速来减少磨损。转速一般不得超过400 r/min，如果污泥含砂量较高时，转速不得超过200 r/min。
螺杆泵在没有介质空转时，转子和定子之间的干摩擦会很快在定子表面产生过高的温度，使定子橡胶过热被烧毁，因此螺杆泵必须连续进泥，否则要安装干运行保护器，保护螺杆泵不会因此损坏。
螺杆泵是根据正向位移原理进行工作的。如果在开泵时出现出口侧阀门关闭或介质沉淀而造成压力过高等过载情况时，会导致泵、驱动装置、管路等设备的损坏。因此，每一台螺杆泵都要有可靠的过压保护装置。带有旁路的安全阀或油触式压力计都可以作为过压停泵的保护装置。
螺杆泵的材质选择主要是转子材料和定子材料的选择。各种材料及用途见表8-7。
螺杆泵的材质选择表 表8-7
部件 泵体
材质 灰铸铁 适应场合 一般市政污泥及脱水泥饼 50
工具钢表面硬化处理 转子 不锈钢表面硬化处理 不锈钢316 双相不锈钢 NBR 丁腈橡胶 定子 EPDM三元乙丙橡胶 CSM氯磺化聚乙烯橡胶（海帕伦） 一般市政污泥及脱水泥饼 具有腐蚀性的污泥及泥饼 药剂投加 氯离子含量较高的介质 一般市政污泥及脱水泥饼 化学性能稳定，耐老化性能好，用于环境恶劣的场合 药剂投加 （b）凸轮转子泵
凸轮转子泵比较螺杆泵，进入国内污水处理市场比较晚，是近些年使用较多的一种泥泵。在污泥处理系统中，凸轮转子泵只用作污泥进料泵。
凸轮转子泵也是一种容积泵，其转子叶轮有2叶和3叶，4叶和6叶，直线和螺旋等不同结构形式，不同品牌的产品有各自不同的结构特点。凸轮转子泵的工作原理与罗茨鼓风机相似，两个转子叶轮平行设置，在两个转子叶轮之间和转子与泵壳之间形成腔体，当转子配合旋转时，便将污泥吸入、排出，实现输送污泥的作用。以3叶转子泵为例，转子叶轮每旋转一周，完成三次吸泥和排泥过程。
图8-17 叶转子泵
凸轮转子泵的特点和工作情况与螺杆泵有很多相似之处，螺杆泵的使用设计要点同样适用于凸轮转子泵，不同之处在于：
介质在凸轮转子泵中被传送的距离比较短，而螺杆泵有很长的接触线。因此与螺杆泵相比较，凸轮转子泵效率高，占地小，耐磨蚀性能好，检修维护费用较
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低。
凸轮转子泵可以反向输送介质，可以短时承受干运行而泵不会被损坏。 直线型凸轮转子泵在工作时会有较大的压力波动，采用螺旋型转子叶轮可以解决这个问题，将脉动降低到最小，基本实现无脉动输送介质。
凸轮转子泵也具有自吸能力，但自吸性能不如螺杆泵，在转速大于200 r/min的时候才可以产生很好的自吸能力。
凸轮转子泵由于结构原因，在小泵型规格上，价格高于螺杆泵。规格越小，价格差越大。相反在大泵型上，则规格越大，价格较螺杆泵就越低。从目前的生产情况看，价格平衡点在40 m3/h左右。
凸轮转子泵的泵壳为铸铁材质，内表面进行激光硬化处理以增加耐磨性能。转子叶轮有外表面包覆各种耐腐蚀橡胶的碳钢或铸铁转子和不锈钢转子，对于较大的转子叶轮，采用转子尖部可拆卸的结构，当磨损严重时，只需更换被磨损的转子尖即可，减少了维修费用。
（c）软管泵
软管泵是近几年才开始在市政污泥处理中应用的新型泵。在污泥处理系统中软管泵除用做污泥进料泵外，还可以用于药剂投加。
软管泵与螺杆泵和转子泵一样同属容积泵，由泵体、减速机、变频电机三大主要部件组成，泵体由转子、压块和软管等零部件组成。它的工作是通过安装在转子上的两个压块回转挤压软管，通过软管的弹性将污泥从软管的一端吸入再从另一端排出。
图8-18 软管泵
软管泵最大的特点是泵在工作时只有软管与输送的污泥接触，使其在输送含砂量多、颗粒物大的污泥时具有较明显的优势，耐磨性优于其他泵类。同时因其结构特点，软管泵可以双向运行和长时间的干运行。
软管泵的结构紧凑、合理，主要部件相对独立，软管是惟一需要的备件，这使得软管泵的管理、维护非常方便。
相对于目前使用较多的螺杆泵和转子泵，软管泵的价格较高，初期投资大，但维护成本低。在选用时应综合考虑污泥性质、使用条件和管理能力，力求做到经济合理。
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螺杆泵、转子泵、软管泵的比较见表8-8。
螺杆泵、转子泵、软管泵的比较表 表8-8
泵型 特点 输送液体的种类和粘度范围广泛，能输送高固体含量的介质。 有比较好的自吸能力； 螺杆泵 输送压力稳定，没有脉动现象； 通过增加级数可实现较高的输送压力； 压力、温度和转速对容积效率 影响很小。 低摩擦结构设计，使效率提高，使用寿命长； 只需改变旋转方向，即可反向泵送介质； 允许干运转； 转子泵 颗粒通过能力强，粒径范围25mm～70mm； 启动扭矩低； 结构紧凑，占用空间小； 拆装简单，维护方便，易损件少。配件成本低，寿命长。 软管输送污泥，无机械磨损。特别适合输送磨蚀性、腐蚀性强，高粘度及剪切敏感性流体； 软管泵 可以双向运行和长时间的干运行； 输送压力较高，可达16Bar； 流量调节简单、准确； 运行维护简单、方便、成本低。 价格较高，初期投资大； 输送量小，流量一般不超过 50m³/h。 不能输送非流动性介质。 压力、温度和转速对容积效率有一定影响。 不能干运行； 耐磨损性能低； 配件及维护成本高。 缺点 ③絮凝剂制备投加装置
为了保证污泥最终的脱水效果，在泥水进入脱水机前要投加高分子絮凝剂进行污泥调质处理。高分子絮凝剂商品有粉剂和液体两种，使用全自动的絮凝剂制备投加系统，可以将粉剂或液体原料按需要的浓度全自动配制并定量投加。
（a）系统组成
絮凝剂制备投加系统可分为三部分：絮凝剂制备装置、加药装置和在线稀释系统。絮凝剂制备装置由干粉投加系统（或药液投加系统）、溶解水系统、搅拌
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储存系统和控制系统组成；加药装置由加药泵、流量计和阀门组成；在线稀释系统由水射器、转子流量计、静态混合器和阀门等组成。
图8-19 絮凝剂制备系统图
（b）絮凝剂制备装置工作原理及药剂制备过程
絮凝剂制备装置是一种全自动一体化集成式设备，从药剂制备、稀释及投加全部全自动完成，自动化程度高，配制浓度准确稳定。
工作时，如果是粉剂原料，首先由操作人员用设备单元配带的真空吸料器把絮凝剂药袋中的药粉吸送到粉料仓中备用。使用中当料仓内的料位降低到低料位时，设备控制盘会给出加药提示，提醒操作人员补充粉料。如果是液体原料时，则直接通过药泵进料。
配药时，通过预先精确标定的螺旋给料器（或选配的液体絮凝剂泵）精确计量投加絮凝剂，与溶解水一起加入配药罐中。
配药罐内装有搅拌器，适当的转速，既能保证溶液的均匀熟化，又不破坏絮凝剂分子链。罐内设有液位传感器，可实现罐内液位的高/低/超低三个点的液位控制。药液在此经过精确的浓度标定和充分搅拌熟化后放入储药罐。
配置好的成品药液在储药罐中储存备用，从而完成药剂制备过程。储药罐内也设有液位传感器，实现低/超低两个点的液位控制。超低液位信号可以提供对加药泵的防干转保护功能。
制备好的药液在投加时还需要进一步稀释，此时采用的是在线稀释装置。当系统运行需要投加絮凝剂时，加药泵从储药罐抽取药液，经精确计量后输入稀释
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系统。稀释系统会根据控制信号自动开启相应的稀释水电磁阀，将适量的稀释水加入药液中，一起进入静态混合器，把药液均匀配制成最终使用浓度，并送到指定投加点，至此完成全部絮凝剂制备和投加过程。
将粉剂原料定量投加到配药罐中，目前有两种不同的方式：一种方式为使用双螺旋给料器对粉剂原料进行精确计量，计量后的粉剂经由水射器或正压风送至配药罐中与水搅拌混合。双螺旋给料器通过精确标定输送速度，以定时计量的方式控制每一批次的投加药量，同时通过控制配药罐液位，控制每批次的配置药液容积，从而掌握精确的配制浓度。使用此方式的装置一般为两罐式结构：配药罐和储药罐。
另一种方式为先打开溶解水系统的电磁阀，向配药箱内注水，同时安装在管路上的流量计将检测水流量。经过一段时间的延时箱内达到一定水量后，螺旋给料机开始运转，将料斗内的原料，根据设定的浓度定量的投加到配药箱中，保证药液浓度的恒定。同时，位于粉剂投加出口的加热器，将会按照预定的时间，定期加热，去除干粉中的水分，防止干粉因为遇潮，而在管路内结团。使用此方式的装置一般为三箱式结构：溶药箱、熟化箱和储药箱。
（c）絮凝剂制备投加装置的技术特点
絮凝剂制备投加装置是一种自动批次配制、连续投加的设备。该装置把药液的配制、投加和计量过程集中在一个处理单元中，设备集成化程度高，占地面积小。其制备原料可以是粉剂，也可以是液体药剂。药液浓度可以在一定范围内任意调节。能够高效均匀地配制出充分熟化，活性极强的聚合物溶液，使高分子聚合物得以充分利用。
絮凝剂制备装置配制药液的浓度范围为0.2%~0.5%，经过在线稀释后的投加浓度为0.05%~0.1%。絮凝剂制备浓度经过自控系统设定后会保持不变，不随药剂处理量污泥流量的变化而改变。
絮凝剂制备装置的处理能力要根据脱水机的加药量、药液投加浓度和药液熟化时间来核算确定。其中药液熟化时间在60 min左右比较合适，最短不能少于40 min。药液的熟化时间对污泥的脱水效果有一定的影响，有经验表明，加长熟化时间可以减少絮凝剂的投加量，但最长熟化时间不宜超过90 min。熟化和储存时间过长，会使药液变质失效，反而失去助凝脱水功效。
加药泵一般选用偏心单螺杆泵，泵的形式及特点与污泥进料泵相同。螺杆泵能够连续、均匀地输送介质，没有湍流、搅动、和剪切现象，在这方面优于离心式泵，同时在输送稳定性、设备构造及价格方面又优于隔膜泵，特别适用于泵送高分子絮凝剂，能够最大程度地保持药液性质，使药效能够充分发挥作用，从而获得最佳的脱水效果。
加药泵在选型时，要按配药浓度来考虑泵的流量范围，而不是按稀释后的投
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加浓度选型。絮凝剂的投加量需要根据污泥流量和性质进行调节，可以采用变频调速方式，通过改变加药泵转速来调整加药量。
加药泵的材质根据药性选择，用于投加聚丙烯酰胺时，转子采用不锈钢材质，定子采用氯磺化聚乙烯（海帕伦）橡胶。
絮凝剂制备装置在配制药液时，为了保证高分子絮凝剂能够在短时间内充分混合溶解，装置需要稳定的水压来保证流量，供水压力要大于0.35 MPa。如果用户不能提供时，要配套增压泵。同时还要配套稳压和缓冲设备，在过压和压力波动时保证系统设备安全。有些品牌的产品可以选配水源加压稳压设备，此时水源压力在0.1 MPa左右即可。
④泥饼输送装置
污泥脱水机脱水后的泥饼要通过泥饼输送装置，将泥饼送至堆放场或直接送至运输车上运走。
目前使用的泥饼运输装置有三种形式：无轴螺旋输送机、有轴螺旋输送机和皮带输送机。几种设备的适用工况见下表。
泥饼输送装置适用工况表 表8-9
无轴螺旋输送机 适用工况 设备结构简单，输送泥饼不易堵塞。输送距离长，可达25米，并可根据用户需要，采用多级串联式安装，超长距离输送泥饼。 设备稳定性高，工作可靠，维修量少。有轴结构利于倾斜输送泥饼。 不适于输送易变质的、粘性大的、易结块的物料。 设备稳定性高，工作可靠，维修量少。有轴结构利于倾斜输送泥饼。 不适于输送易变质的、粘性大的、易结块的物料。 适用范围广，有移动式产品可供选用。其机长及装配形式可根据用户皮带输送机 要求确定。 机构复杂、体积大。泥饼敞开输送，不适于对工作环境要求高的场合。 有轴螺旋输送机 有轴螺旋输送机 （a）无轴螺旋输送机
无轴螺旋输送机由驱动装置、U形槽、柔性无轴螺旋和支架等组成。
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图8-20 无轴螺旋输送机
无轴螺旋输送机工作时，驱动装置带动柔性无轴螺旋旋转，落入U形槽中的泥饼通过旋转的螺旋被推至输送机一端的出料口排出。无轴螺旋输送机根据需要可以水平布置，也可以倾斜放置。在输送机规格相同的情况下，倾斜安装的无轴螺旋输送机的输送能力要低于水平安装的输送机，倾斜角度越大，输送能力越低，衰减比例见下表。
不同安装角度时的输送量 表8-10
0° 100% 5° 90% 10° 80% 15° 70% 20° 65% 25° 60% 30° 55% 无轴螺旋输送机水平安装时也要有5°左右的向出料口方向上扬的角度，以利于U形槽中的积水排出。
无轴螺旋输送机的单机输送长度，在水平安装时可达30 m，倾斜安装时可达28 m。由于柔性无轴螺旋是一个连续整体的部件，过长的输送长度对设备加工、运行寿命和维修都有不利的影响，因此在布置脱水机的位置时，要同时考虑无轴螺旋输送机的选择，使设备的选型更为合理。
柔性无轴螺旋是无轴螺旋输送机的关键部件，螺旋叶片放置在U形槽中，一端支撑与驱动轴联接，另一端为自由端。螺旋叶片在使用一段时间后会被拉长变形，此时可以将螺旋叶片切去一段后继续使用。螺旋叶片的加工方式有两种：一种为整体拉制叶片，原料为棒料；另一种为焊接叶片，原料为板材。螺旋叶片的常用材质有16Mn和优质不锈钢，对于净水厂污泥，含砂较多，腐蚀性弱的特点，选用16Mn材质比较合适。
U形槽由不锈钢制成，槽内承托着螺旋叶片，其内表面必须耐磨损和耐腐蚀，一般使用高分子聚乙烯材料做衬里，需要每年更换一次。U形槽可以做成封闭或半封闭式，根据使用需要确定。
（b）有轴螺旋输送机
有轴螺旋输送机由驱动装置、U形槽、有轴螺旋和支架等组成。如图8-21。
图8-21 有轴螺旋输送机
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有轴螺旋输送机的结构形式和工作原理与无轴螺旋输送机相似，不同之处在于螺旋叶片是固定在一个长轴上的，螺旋长轴两端支撑。这样的结构避免了螺旋叶片在使用一段时间后会拉长变形，同时两端支撑的螺旋轴使螺旋叶片与U形槽之间的摩擦减少，使U形槽衬里的磨损大大降低，减少了维修工作量和维修成本。
有轴螺旋输送机的螺旋轴标准长度是6 m，输送距离超过6 m时，要分段拼接，输送长度可在20 m以上。
（c）皮带输送机
皮带输送机是一种敞开式的输送设备，相对于螺旋输送机来讲，机构复杂、体积大，工作环境差。以往的工程实例都是用在与板框脱水机配套使用，目前已经基本上被螺旋输送机取代了。
图8-22 皮带输送机
⑤辅助冲洗设备
污泥脱水系统应配备冲洗水泵，对脱水机及系统管路进行冲洗。
冲洗水泵型式多为离心泵。冲洗水泵的型式及参数的选择应根据系统设计需要进行选配。
冲洗水泵应根据系统需要选择是否配备稳压罐及储水箱。 ⑥管道及阀门 （a）管道及管件
排泥水系统的污泥管路常用的是不锈钢制管道、管件，也可以使用钢制管道、管件。在管路上的适当位置要设置注水口与排水口，用于进行管道冲洗。
加药管采用耐腐蚀的不锈钢或非金属材质。
另外，要根据系统管路情况合理地配置管道补偿接头，补偿接头的配置要保证每个阀门都能方便地拆卸。
（b）阀门
用于输送泥水的电动或气动阀门宜采用偏心柱塞阀、刀闸阀、管夹阀等全通
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道、无阻塞、可快速开启的阀门。手动阀门采用浆液阀、软密封闸阀等全通道、无阻塞阀门。
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