城市污水处理厂剩余污泥脱水技术

:本文在阐述性能影响因素的基础上，介绍了近十年来有关城市污泥传统、常用及新型的，并基于当下最新技术研究成果，对未来研究方向进行了展望。随着社会的发展以及人们生活水平的提高，我国的迅猛发展。截至2016年9月，全国共有污水处理厂3976座，污泥年产量超过3×107t，是全球最大的污泥产生国。污泥的大量产生对污泥的运输及处理造成了巨大的经济和环境负担。

污泥的组分复杂，性质不稳定，如果直接排到自然环境中，将会对周边土壤、水体、空气造成严重污染，并且散发恶臭气体，影响人类生活。因此如何科学、妥善处理污泥，使其减量化、资源化、无害化、稳定化已经成为环保界的焦点问题。

1、污泥的特性和分类

污泥含水率极高，可以达到99%，甚至更高。其中还包含重金属、有机质、氮和磷等植物性营养元素以及有毒有害有机物等。污泥絮体呈胶状态，易腐化变质甚至引起流行病，极易造成二次污染。一般来说污泥按污水来源特性的不同可将污泥分为生活污泥及工业污泥。污泥中水分的存在形式有四种：间隙水、毛细管结合水、表面吸附水以及内部结合水。

表1污泥中的水分分布

2、影响污泥脱水的因素

2.1、胞外聚合物（EPS）

胞外聚合物（EPS）是一种高分子有机聚合体，主要聚集在污泥胶体微生物细胞外，一般认为EPS占活性污泥总有机质的50%～90%。由于存在亲水性官能团（如羟基）和具有复杂网状结构的菌胶团，EPS可改变污泥颗粒的表面特性，增加其亲水性和黏度。

例如刘轶等的实验研究表明，胞外聚合物对污泥脱水的性能影响显著，胞外蛋白质含量、胞外多糖含量以及EPS的总含量对污泥脱水性能的影响性能并不显著。然而众多学者的研究并没有达成一致，如Feng等认为低含量S-EPS（溶解性胞外聚合物）能促进细小颗粒污泥的絮凝沉降，有助于提高污泥的混凝效应，从而提高脱水性能，并提出最优的S-EPS含量约为400~500mg/L。而Yuan等也发表了类似的结论，但其得出最优的S-EPS含量仅为15~18mg/L。对EPS的作用机理的研究仍需不断的深入。

2.2、粒径分布

在污泥中，细小污泥颗粒所占比例越大，污泥的脱水性能就越差。因为越是细小的污泥其水合程度越高，从而影响污泥的脱水性能。

众多的研究表明污泥脱水的关键在于释放内部结合水，仅仅去除毛细结合水和表面吸附水远远不能达到污泥脱水的目的。Feng等指出，污泥的最佳粒径在80~90μm之间，污泥的比阻与毛细水时间同时达到最小值，此时增大或缩小污泥粒径都将使污泥脱水性能恶化。而yang得出的最佳粒径为129.87μm，造成这种不同的结论可能是由于污泥种类与性质的不同。

2.3、Zeta电位

污泥颗粒具有双电层结构，由带负电的微生物菌胶团粒子组成。Zeta电位的高低对污泥胶体颗粒的凝聚和沉降性能有着决定性的影响，进而影响污泥的脱水性能。

一般来说Zeta电位在-5~0mV时可以获得较好的混凝效果。李敏在研究中发现pH值与介质性质也会影响Zeta电位。Wilén等试验研究进一步指出，污泥颗粒表面带电的重要影响因素是EPS，且EPS中PN和HS对Zeta电位的贡献最大。

2.4、黏度

污泥为非牛顿流体，具有粘度和弹性两种特性，因此黏度是评价污泥流变特性、化学调理效率和脱水性能的重要参数。

Li的研究发现污泥的粘度受LB-EPS(疏松型胞外聚合物)的影响显著，并且污泥的粘度越大脱水性能越差。Chen的研究表明，污泥黏度和滤饼含水率呈正相关性（R=0.84），但滤饼含水率随黏度增加呈现出先下降后上升的趋势，污泥的脱水最佳黏度为20~25mPa˙s。

近年来，邢奕等研究表明pH的波动也会影响污泥的脱水性能。在Ph值为3.03的条件下，CST和污泥滤饼含水率均降至最低，污泥脱水性能达到最优。