城市剩余污泥深度脱水技术
目前，中国每年产生4000多万吨剩余污泥。大部分城市剩余污泥经过常规机械脱水后，含水率可降至80%左右。污泥的处理和处置，减量化是前提，而降低污泥含水率是主要途径[1]。目前，污泥深度脱水技术日趋完善，可以更好地实施污泥脱水，降低污泥含水率。本文主要阐述了城市剩余污泥的深度脱水处理技术及其发展趋势。
1.污泥深度脱水
城市污水处理厂剩余污泥含水率在95%以上，经过常规机械脱水后，污泥含水率可降至80%左右。无论污泥的最终处置方式如何，污泥的含水率一般在60%左右(或更低)。为了妥善处置污泥，污泥深度脱水已成为当务之急。污水污泥主要有四种分布形式:间隙水(或自由水)、毛细水、表面吸附水和内部结合水。常规的污泥脱水技术只能去除部分间隙水和游离水，很难去除其他形式的水。
目前很多学者对污泥深度脱水做了很多研究，可以总结为:首先，机械脱水前要对污泥进行调理。二是优化污泥脱水机械设备的设计。污泥深度脱水技术的成熟方法有电渗析脱水和超声波脱水，本质上都属于助滤剂的范畴。随着机械脱水技术的不断完善，结合污泥调理，形成了以机械脱水为核心的多手段组合脱水技术。
二、影响污泥脱水的主要因素
剩余污泥颗粒亲水性高，与水的结合力强。如果不进行预处理，污泥脱水效果会很差。影响污泥脱水的主要因素是胞外聚合物(EPS)、粒径分布、Zeta电位和粘度。
2.1细胞外聚合物(EPS)
胞外聚合物(EPS)在污泥中占有很大比例，EPS具有空间分布的特点，包括结合态EPS(TB-EPS)、松散态EPS(LB-EPS、泥层和溶解态EPS(S-EPS)，其中污泥的泥层和溶解态EPS(S-EPS)具有较高的持水能力。胡等发现，NaCl的加入降低了EPS层的疏水能力，使污泥的生物絮凝能力变差，有利于污泥脱水，减少污泥体积。然而，许多学者的研究并没有达成一致意见。例如，李雅琳等人认为污泥的脱水性能与结合态EPS和松散态EPS中的PN显著相关，而与溶解态EPS中的PN不相关。而袁等2.2粒度分布发现，较好的松散EPS含量仅为15~18mg/L，过高的松散EPS会造成污泥脱水困难。
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污泥中细颗粒比例越大，污泥脱水效果越差。高比例的超细胶体颗粒会增加污泥颗粒的表面积/体积比，导致污泥颗粒水化，降低其脱水性能。增大污泥的粒径可以提高污泥颗粒的团聚效果，从而提高污泥的脱水性能。宁等研究结果表明，同时添加制革污泥焚烧灰和阳离子聚丙烯酰胺可以提高污泥颗粒的聚集沉淀效果，脱水性能明显提高。
2.3ζ电势
污泥颗粒具有双电层结构，Zeta电位会影响污泥胶体的凝聚和沉降。因此，在污泥脱水过程中，往往通过降低污泥颗粒的表面电位来加强污泥胶体颗粒的失稳和沉降作用。通常，污泥絮凝物的ζ电势在-30和10 mV之间。关等发现，在低温(50~90℃)条件下，利用氯化钙调理污泥，压缩双电层，降低污泥表面Zeta电位，从而提高污泥脱水性能。
2.4粘度
污泥粘度的相关研究数据可为污泥深度脱水工艺的优化提供参考。李等的研究结果发现，污泥粘度与污泥脱水性能呈线性正相关关系，污泥粘度越大，污泥脱水性能越差。
三。污泥处理
首先应对城市污水的剩余污泥进行调理，降低污泥的亲水性，以提高污泥的脱水效果。污泥调理方法主要包括物理调理、化学调理、微生物调理和复合调理。多重调理的联合作用可以使污泥脱水效果更好，因此污泥复合调理的研究越来越广泛。
3.1身体调理法
物理调理方法包括加热调理、微波调理、超声波调理和电渗脱水。对污泥进行加热调理，可以分解污泥中的细胞，改变颗粒结构，水解有机物，使细胞膜内部结合水得以释放，提高污泥的脱水性能。但是高温带来的异味、腐蚀和经济成本限制了采暖空调的大规模应用。微波调质是污泥的热处理改性，能有效破坏污泥的细胞结构，具有加热迅速、加热均匀的特点，能提高污泥的脱水性能。与微波调理类似，单一超声波调理对污泥脱水性能的影响存在较好的辐射能量极限和能耗等问题。电渗脱水耗时较长，但对含水率高、渗透率低的污泥脱水效果较好，污泥含水率可降至60%以下。李雅琳等研究结果表明，污泥经电渗脱水后，含水率降至49.15%。
3.2化学调节方法
污泥化学调理常用的化学品包括无机絮凝剂、有机絮凝剂、复合絮凝剂和助凝剂。
无机絮凝剂
无机絮凝剂应用广泛，如聚合氯化铝、聚合硫酸铝、聚合硅酸铝等。王馨悦等人分别用聚合氯化铝(PAC)和氯化铁(FeCl3)进行了污泥调理脱水试验。研究表明，两者对改善污泥脱水性能都有明显的效果。但考虑到经济成本，PAC比FeCl3更经济适用。黄少松等研究了Fenton氧化结合氧化钙对污泥脱水的效果。结果表明，污泥含水率明显下降。两者的共同作用可以改变污泥絮体的大小，去除部分胞外聚合物，从而提高污泥脱水效果。
有机絮凝剂
有机絮凝剂具有良好的调理能力，受污泥pH值的影响较小，但存在毒性强、难溶解、成本高等缺点。张等对比研究了5种有机絮凝剂对污泥脱水性能的影响，发现有机絮凝剂条件下污泥比电阻与毛细管吸水时间的比值呈线性相关，相关研究可为污泥调理提供相关研究数据。严等讨论了三种絮凝剂对污泥脱水的效果，通过比较发现阳离子PAM的污泥脱水效果优于其他两种絮凝剂。
3.2.3复合絮凝剂
ZhaiLF等【研究表明，复合絮凝剂对污泥脱水的效果明显优于单一药剂，药剂用量可节省一半，但问题是复合絮凝剂制备复杂，成本高，反应条件受限。
助凝剂
助凝剂改善污泥脱水性能的机理是，助凝剂与污泥混合后，污泥内部结构变硬，形成更多的孔隙结构，有利于脱水过程中自由水的渗流。石灰和粉煤灰被广泛用作助凝剂。蒋惠民等分别研究了六种助凝剂对污泥脱水性能的影响。研究表明，使用单一助凝剂时，石灰对污泥脱水效果较好。复合投加时，粉煤灰和石灰的联合作用对污泥脱水效果更好。刘强等人研究了通过联合添加粉煤灰和生石灰来调理污泥。实验表明，污泥含水率可降至60%以下。
3.3微生物调理方法
微生物絮凝剂无二次污染，对污泥的条件适应性好，但制备成本高，所以仍与传统絮凝剂结合使用来调理污泥。以生物淋滤为代表的微生物调理法目前在实际工程中应用广泛。何祖道的研究结果表明，生物淋滤可以明显改善污泥的脱水性能，处理后的水质相对较好。还具有有机质、氮磷养分高，泥饼重金属含量低的优点。刘等研究了微生物絮凝剂和无机絮凝剂对污泥脱水的影响。结果表明，微生物絮凝剂是污泥脱水的最佳絮凝剂。
3.4复合调理法
目前，复合污泥调理方法是国内外研究的热点。多种调理方法的组合可以克服单一调理方法的缺点，发挥更好的协同效应，提高污泥的脱水性能。李雅琳等。采用电渗析和过硫酸盐耦合对剩余污泥进行二次脱水。结果表明，与单一电渗脱水技术相比，耦合技术的能耗有所增加，但污泥脱水时间缩短了44%。同时，电渗析与过硫酸盐耦合脱水对细胞结构的破坏程度优于传统电渗析，脱水污泥具有更好的干燥特性。罗路等人讨论了聚丙烯酰胺和溶菌酶对城市剩余污泥脱水的影响。结果表明，聚丙烯酰胺和溶菌酶共同作用时，污泥的脱水性能和脱水速度明显提高，脱水率远高于单一药剂处理。高文研究了臭氧、超声波和微生物絮凝剂对污泥脱水的影响。结果表明，臭氧、超声波和微生物絮凝剂的组合对破坏污泥细菌结构，提高污泥脱水性能具有良好的效果。
第四，优化污泥脱水的机械流程。
目前，首先对污泥进行调理，优化污泥脱水的机械过程，形成高效、低成本的污泥深度脱水技术，是许多污泥研究者的研究方向。广东省机械研究所开发的新型高压压滤脱水设备保持了传统压滤脱水机的优点，并进行了大量的改进、优化和设计创新。经试验，新型高压压滤脱水设备经调理、改造后可实现城市污泥深度脱水，污泥含水率可降至40%。马超的研究表明，与其他污泥脱水设备相比，使用优化后的新型高压板框污泥脱水机，污泥脱水率可提高5%以上。
动词 （verb的缩写）结论。
城市剩余污泥脱水性能的提高有利于污泥的后续减量化和无害化处理，污泥调理与机械脱水相结合的核心技术已成为广泛应用的污泥深度脱水技术方案之一。本文对此进行了深入全面的分析和总结，并着重指出根据污泥的性质选择合适的污泥调理方法和脱水设备，研发新型绿色高效的污泥调理絮凝剂仍是今后污泥脱水研究的主要方向。(来源:广东工业大学华立学院)
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