污泥的重力浓缩技术——重力浓缩原理

重力浓缩技术发展至今已有50多年的历史，是目前主流的同时也是应用最多的污泥浓缩技术，不需要外加能量，在所有浓缩方法中最为节能。但重力浓缩法并非对任何污泥种类都适用，仅适用于质量较重的初沉池污泥，而对于活性污泥等一些相对密度接近于1的轻质污泥，其重力沉降效果不好。此外，如果采用重力浓缩法处理生物除磷剩余污泥时，污泥中的磷会大量释放，因此对上清液还需要进行除磷处理。

(1）重力浓缩原理

重力浓缩法的原理是利用污泥中固体颗粒的重力作用进行自然沉降与压密，从而形成高浓度污泥层，达到浓缩污泥的目的。不需要外加能量，是一种最节能的污泥浓缩方法。重力浓缩本质上是一种沉淀工艺。根据悬浮物质的性质、浓度及絮凝性能，沉淀可分为以下4种类型。

1）自由沉淀

当固体颗粒浓度不高时，颗粒在沉淀过程中相互之间不发生碰撞，而表现为单颗粒状态并各自独立地进行沉淀，可用牛顿第二定律及斯托克斯公式加以描述。沉降的粒子与上清液之间不形成清晰的界面，但可以见到澄清区域。不过，所含胶体粒子如果不失稳，还是得不到澄清的上清液。粒子的沉降速度不受固体颗粒浓度的影响，而决定于粒子的大小和密度。比较具有代表性的自由沉淀是沉砂池中的砂粒沉淀以及初沉池中的低悬浮物浓度污水沉淀。

2）絮凝沉淀

也称干涉沉淀，即当固体颗粒浓度范围介于50~500mg/L时，颗粒在沉淀过程中可能互相碰撞从而产生絮凝作用，使颗粒的粒径与质量逐渐加大，沉淀速度不断加快，故实际的絮凝沉淀速度很难用理论公式计算，主要靠试验测定。具有代表性的絮凝沉淀例子是二沉池中的活性污泥沉淀。

3）区域沉淀

又称拥挤沉淀或成层沉淀，即当固体颗粒浓度大于500mg/L时，在沉淀过程中，相邻的颗粒之间会发生相互干扰和妨碍，沉降速度大的颗粒无法超越沉降速度小的颗粒，因而被迫保持相对不变的位置，并在聚合力的作用下结合成一个整体向下沉淀的颗粒群，与澄清水之间形成清晰的液-固界面，此类沉淀表现为界面下沉。具有代表性的区域沉淀有二沉池下部的沉淀过程及浓缩池在开始阶段的沉淀等。

4）压缩沉淀

由于污泥固体颗粒的集结，上一层的污泥颗粒在重力作用下压缩下一层的污泥颗粒，而下一层的污泥颗粒又会对上一层的污泥颗粒起到支承作用，从而使污泥固体颗粒相互之间接触得更加紧密而挤出下层污泥中的间隙水，并不断提高固体浓度而使污泥得到浓缩。此类沉淀可以看作是区域沉淀的延续。

在重力浓缩池的实际运行过程中，以上4种类型的沉淀过程均依次存在，只是沉淀进行的时间不同,并在重力浓缩池中形成以下4个基本区域。

①澄清区。为固体浓度极低的上层清液。

②阻滞沉降区。在该区悬浮颗粒以恒速向下运动，一层沉降固体开始从区域底部形成。

③过渡区。其特征是固体沉降速率减小。

④压缩区。在该区上一层的污泥颗粒在重力作用下压缩下一层的污泥颗粒，从而使污泥颗粒之间的间隙水被排挤出来，直至达到所要求的底流污泥浓度并最终从底部排出。