污泥中水的存在形式大致包括：游离水、毛细水、吸附水和内部水，其中游离水是指存在于污泥颗粒间隙中的水，或称为空隙水，占污泥水分的70％左右。毛细水是指存在于污泥颗粒的毛细管中，占污泥水分的20％左右。吸附水和内部水是指粘附于污泥颗粒表面的吸附水和存在于其内部的水，占污泥中水分的10％左右。降低污泥含水率能大幅度减少污泥体积，以便进一步处置利用。
污泥浓缩的最大的目的是减少污泥体积，浓缩脱水的主要对象是间隙水，浓缩后为后续处理创造了良好的条件，降低处理成本。污泥浓缩可分为重力浓缩、气浮浓缩和离心浓缩，其中重力浓缩应用较多。
重力浓缩是利用污泥中的固体颗粒与水之间的密度差来实现泥水分离的。重力浓缩构筑物称为重力浓缩池，可分为连续式重力浓缩池和间歇式重力浓缩池两种。间歇式污泥浓缩池可建成矩形或圆形，多用于小型污水处理厂。间歇浓缩池设计的主要参数是停滞时间。如果停滞时间太短，浓缩效果不好，太长不仅占地面积大，还会造成有机物厌氧发酵，破坏浓缩过程。停滞时间的长短最好经过试验确定。
连续流重力浓缩池的基本工况为：污泥由中心进泥管连续进泥，浓缩污泥通过刮泥机刮到污泥斗中，并从排泥管排出，澄清水由溢流堰溢出。连续式浓缩池的合理设计与运行取决于对污泥沉降特性的确切掌握。污泥的沉降特性与固体浓度、性质及来源有密切关系，在设计时，最好先进行污泥浓缩试验，掌握沉降特性，得出设计参数。设计参数最重要的包含：浓缩池的固体通量、水力负荷和水力停滞时间。浓缩池容积应按污泥在其中停留10～16h做核算，不宜过长。重力浓缩法的优点是贮存污泥的能力强，操作要求不高，运行的成本低，缺点是占地面积大，且会产生臭气，对某些污工作不稳定，经浓缩后的污泥非常稀薄。
气浮浓缩是依靠微小气泡与污泥颗粒产生粘附作用，使污泥颗粒的密度小于水而上浮，并得到浓缩。气浮法对于浓缩密度接近于水的、疏水的污泥非常适合，对于浓缩时易发生污泥膨胀的、易发酵的剩余活性污泥，其效果尤为显著。目前，浓缩污泥最常用的方法是压力溶气气浮。
气浮浓缩系统主要由加压溶气装置和气浮分离装置两部分所组成。目前较常用的加压溶气装置有“水泵空压机式溶气系统”和“内循环式射流溶气系统”。
气固比是指溶气水经减压释放出的空气量与需浓缩的固体量之重量比，通常用AS表示。回流比是加压溶气水量与需要浓缩的污泥量的体积比，通常以R表示。在有条件时，设计前应做必要的试验，从而决定最佳的设计参数。在缺乏试验条件时，气固比一般取0.01～0.04，水力负荷取40～80m3/（㎡d），回流比一般为25％～35％。回流比能够准确的通过所需空气量按下式计算：其中AS是气固比，Aa是所需空气量，S是进入气浮池的固体总量，Sa是一定温度下大气压力为101325Pa时的空气饱和溶解度，0是入流污泥浓度，R是回流比，P是绝对大气压，f是溶解效率，当溶气罐内加填料及溶气时间为2～3min时，f=0.9，不加填料时，f=0.5.与重力浓缩法相比，气浮浓缩法的优点是泥水分离效果好，所需土地面积少，臭气小，污泥含水率低，可使砂砾不混于浓缩污泥中，能去除油脂，但是其运行的成本比重力法高，污泥贮存能力弱。
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