1. 自然干化脫水原理

污泥的自然干化是一種歷史悠久、簡便易行的污泥脫水方法，其原理是利用自然力(如太陽能)去除污泥中的水分。

方式主要有污泥干化床或污泥塘、冰凍-解凍床和脫水礁湖。其中以污泥干化床最為常用，適用于小型污水廠。此外，國外近些年出現了一種通過種植蘆葦等沼生植物來實現污泥干化的新方法，其優點是不需電能也不需化學物質，可視作一種可持續運轉的人造生態系統，可使污泥固體含量由1%增加到40%，還可富集過量的重金屬。但其缺點也較為突出，主要在于該法占地面積大并對地下水環境造成潛在威脅。

2.污泥自然干化設施的基本構造和工藝過程

(1) 干化床

傳統的污泥自然干化一般均采取千化床的形式，利用該種方法干燥后的污泥含固率較高，可達25%~35%，但是其占地面積大、衛生條件差、鏟運裝卸勞動強度大因此適用于氣候比較干燥、蒸發率相對較高、土地使用不緊張并且環境衛生條件允許的地區。千化床最初用于污水廠的生物污泥處理，而發展至今也用于水廠污泥脫水。

般來說，常規的干化床在下部一般鋪一層砂，也可在砂下再加一層礫石，污泥進入干化床后，通常依靠蒸發、滲透和溢流這3種脫水機理來實現其水分的去除。其中蒸發是其最主要的脫水機理，用于去除滲透和溢流后剩余的污泥水分。蒸發效果取決于日照量與日照時間，因此干化場方式僅適合于日照強烈、蒸發率較高的千旱地區。在干化床中，污泥的自由水在重力的作用下從泥層中脫離，其中一部分自由水從底部滲入砂層，然后由收集系統匯集并排除，另一部分形成上清液層，通過溢流而去除。此外，降落于干化床的降水也同樣由溢流管排出。

而在實際應用中的干化床的形式主要有以下幾種：

1)太陽能干化床

太陽能干化床的中心有一層脫水砂層，底部設有墊層或由混凝土澆筑而成，墊層中可埋設風管，為抵御雨水沖襲可設保護層。整個底部為不透水的封閉設計，故僅有少量或根本沒有滲透排水，污泥的千化依靠溢流和蒸發作用來完成。由于底部封閉，因此此類干化床亦無需設置排水暗渠，節省了建設和維護費用，其最大的特點是不需要換砂，從而降低了修護和清理成本。

2)由邊墻、一層砂層或碎石層和地下排水管組成的千化床

此類千化床主要由邊墻、一層砂層或碎石層和地下排水管構成，并根據具體情況考慮是否在頂部設綠化層。在蒸發、滲透和溢流3種脫水機理的基礎上實現污泥干化。

3)楔入金屬網間隔層的千化床

在該類千化床中設置有金屬網間隔層，以便滲透液的排出。操作過程中，為了便于控制泥餅的形成過程和機械清泥，先用一層薄薄的水層將干化床淹沒，再在其上注入液體污泥，使污泥處于水層之上。(www.ws46.coM)

(2)冰凍-解凍床

由于冰晶具有高度規則的結構，在沒有外力作用時很難容納其他原子、分子和雜質。因此生長過程中的冰晶在與污泥顆粒等原子、分子和雜質接觸時，將會排擠這些物質，從而使所有水分子聚集、凍結在一起，同時也使這些原子、分子和雜質集合起來，進而將水和其他物質分離開來，此為冰凍-解凍方法的作用機理。

通過冰凍解凍和蒸發后，污泥顆粒粒徑變大且依然能保持絮凝狀態，即使經強烈攪拌后也不會破碎，污泥體積會下降而含固率上升，若再伴隨有蒸發作用，則其體積的下降將超過70%，含固率可高達80%。通常，該法適合較寒冷的地帶使用。

(3)脫水礁湖

脫水礁湖的污泥干燥原理與太陽能干化床如出一轍，構造也相似，同樣具有溢流結構和排水暗渠。完全充滿脫水礁湖所需的時間很長，一般長達3~12個月，因此其工作期也較長，到另一個礁湖被充滿的這段時間之內均可對污泥進行脫水、干化，這就使其具有較高的污泥負荷水平，并可以削減峰值。

目前，一些寒帶地區的水廠開始了利用冰凍-解凍原理來對脫水礁湖工藝進行改進的嘗試。其中一項技術就是先將脫水礁湖中的表層水溢流排出，而將剩余的污泥置于冬季的空氣中冰凍，從而去除其中的水分。另一項技術是在冬季時用泵將脫水礁湖中的一小部分污泥抽至干化床或池塘，使其結冰進而脫水。相比之下，第二種技術更易于使污泥完全冰凍，也可較好地保證對污泥脫水的實施效果。