污泥脱水资料

（1）因为污泥不易保存，而每次所取剩余污泥的固含量在2-5g/L之间波动，含水率也会有变 化。（2）2pH为3时，污泥的比阻最低。表明酱油污水污泥的等电点接近于3,在调质前，其胶体颗粒 带有负电荷。因此，当向污泥溶液中加入酸时，溶液中的H+可中和污泥颗粒表面的负电荷,使颗粒 间的排斥力减小，扩散层厚度变薄，比阻将随pH的降低而降低，并在pH为3时，表面电荷被完全中 和,污泥比阻达到最低;当继续加入酸时,过多的H+导致紧密层吸附过量的反离子,使颗粒间静电 斥力重新建立，即当pH7时,比阻随pH的增加而增大。（3）3试验研究发现酸化预处理破坏了污泥絮体结构,改变了污泥中水分分布,减少了污泥结合 水含量,提高了污泥可脱水程度,从而改善了脱水效果。酸处理的作用机理就是创造一个酸性环境, 让活性污泥中胞外聚合物水解、微生物细胞瓦解,污泥水分分布发生变化,一部分间隙水从絮体中 或细胞内部被释放出来。（4）4目前,超过 90%的城市污水处理采用活性污泥法。随着污水处理厂的大规模建设及运行, 剩余污泥量相应增加。剩余污泥的处理不但会增加污水处理费用,还会带来二次污染,如恶臭、寄 生虫卵、有机物、重金属离子等,污染了水资源和上地资源。因此在保证污水处理效果的基础上, 如何减少剩余污泥量是目前研究较多的课题1-2。（5）5污泥处理周期较长,主要是因为水解是整个过程的限速阶段。水解缓慢的主要原因之一是 微生物细胞壁（膜）的存在,只有将细胞壁（膜）破坏,使有机质流出,微生物才能利用它们顺利消化。 为了提高污泥利用效率,缩短处理周期,各种物理、化学手段被用于污泥的预处理2。酸和碱的作 用是在抑制细胞活性的同时使细胞壁溶解,释放出胞内物质,使其容易被其他活性污泥所利用。（6）6热处理及碱处理污泥均可以使细胞壁产生破解2,3，破坏污泥中胶体结构4，改变污泥 中水分的分布情况，从而改善污泥的脱水性能5。（7）7目前，国内外对污泥的处理主要是通过在污泥中加入助凝剂、混凝剂等化学药剂，改变 污泥的表面特性（去稳定化作用）并通过架桥作用使污泥颗粒絮凝，从而改善其脱水性能. EPS 与 污泥脱水效果有密切关系. 污泥表面大分子 EPS 的溶出，提高了絮体可压缩性，使污泥絮体内 部的结合水流出从而导致污泥的脱水效果变强.（8）8近年来,我国城市污水处理设施能力快速增强。但随着污水处理率的提高,污泥产量也不 断增加,污 泥的处理处置问题愈加突出。在现有的污水处理设施中,有污泥稳定处理设施的还不到1/4,能够 正常运行的为数也不多。还有些污泥没有得到合理的处理和处置便直接排放,造成了严重的二次 污染。污泥的比阻是表示污泥过滤特性的指标,其物理意义是:单位过滤面积上,滤饼单位干重所具有的 阻力。它是反映污泥脱水性能的重要指标。在污泥消化过程中污泥的比阻不断地上升,表示污泥 的脱水性能随着消化的进行而变差。（9）9随着我国污水处理事业的不断进步,城市污水处理厂的污泥处置压力越来越大,关键在于 解决污泥处理过程中的脱水问题1。（10）10污泥中水分存在形式大致上有三种：存在于污泥颗粒间隙中的水为游离水、间隙水， 约占污泥水分的 70左右；存在于颗粒间的毛细管中，称为毛细水约占20左右；存在于污泥 颗粒内部（包括细胞内的水）的内部水和粘附于表面的附着水，约占 10左右。一般情况下游离 水，间隙水，可以通过重力沉降和自然脱水等重力浓缩脱水方法脱除，而毛细结合水如果不施 以更大的离心力和压力，是去除不了的。另外，在固体物内部的保留水，它与SS的结合较强， 用一般的机械操作也难以去除。而固体表面的吸附水，空隙部分的间隙水分别残留着，它们都 与粒子群表面的化学结合力很强，无法用机械方法去除。（11）11将污泥中的表面吸附水和毛细水分离出来是脱水主要目的。之所以必须对污泥进行脱 水处理，是因为一般污泥的含水率都比较高，经第一步沉淀后，其含水率仍在96左右，呈流 动状态，体积很大，不利于污泥的贮存，输送、处理处置及利用，对后续处理带来很大的困难。虽然脱 离出来的这部分水只占污泥中总含水量的 15 25，但是一旦经过脱水以后，污泥呈现圆体 状态，体积就会比原来体积的 1/10 还少，这样以来就会很大程度上降低后续处理的难度。自 然脱水和机械脱水是污泥脱水的两个主要方法。（12）2酸处理的作用机理是:H+与污泥的结合，改变了污泥的表面电荷特性，促进了污泥絮体 间进一步的絮凝;使ECP水解,降低了絮体对水的亲和力。污水处理必然产生高含水率的剩余污泥,在机械脱水过程中,尽可能多地脱去水份,得到含固率高 的泥饼,对后续的运输及处理处置都有重要的意义。由于污泥就其本性而言是难脱水的物质,实践 中常通过投加化学药剂来改善污泥的脱水性能，但很多研究表明，常用的无机混凝剂（如Fe3+）和 有机高分子絮凝剂（如阳离子PAM）只能增加脱水速度，不能提高脱水程度1,2,即只要给予足够长 的脱水时间,加或不加混凝剂和絮凝剂得到的污泥泥饼的含固率是一样的。调节污泥的 pH 值也可能是一个预处理的方法,虽然没有检索到有关特意加酸来改善污泥脱水性 能的报道,但也有数篇文献提到污泥在酸性条件下脱水性能较好,而在偏碱性时差。例如,有研究 者测到活性污泥中的羧基等基团在低pH值时比高pH值时更加疏水;Block发现在调理厌氧消化 污泥时，污泥pH值上升会导致聚合物最优加药量增加许多;同济大学污泥脱水课题组也发现污泥 CST值会随pH值降低而减少，随pH值上升而增加;而Mark. M在酸化处理明矶污泥回收硫酸铝的 操作中发现,酸性明矾污泥脱水后的泥饼含固率比普通明矾污泥高出约10 个百分点,但离心上清 液的浊度要比后者高。讨论酸处理对剩余活性污泥的作用,实质就是讨论污泥絮体在酸性环境中的状态。我们知道,污水 生物处理产生的剩余活性污泥的 pH 值为中性,此时大多数污泥絮体的颗粒大小位于胶体的范围 内。由于生物絮体表面带有负电荷,同性相斥的作用阻碍了絮体间的进一步聚集;此外,由于生物 絮体的极性基团对水分子的强烈吸附而形成的较厚的水化膜 ,也阻碍了絮体间的进一步聚集,同 时这些水分也是无法用机械方法脱除的。因此,在中性条件下的污泥絮体,具有胶体稳定性和高结 合水含量。但是,一旦通过外加H+使污泥絮体处于酸性条件下，则从理论上分析，污泥絮体的性质、形态将发 生很大的改变。首先,污泥絮体的表面电荷特性发生变化。有研究资料表明,活性生物污泥的等电 点在25左右，因此在酸性条件下，随着表面电荷的减弱乃至消失,絮体间必然产生进一步絮凝。其 次,酸性条件可以使 ECP 水解。这样,不但削弱了水化膜对絮体聚集的阻碍作用,而且减少了结合 水含量。此外，有研究者测到活性污泥中的羧基等基团在低pH值时比高pH值时更加疏水。最后, 酸性条件也会使活的微生物体大量死亡。因此,污泥絮体在酸性环境中将发生以下两个变化:絮体 间互相聚集,进一步絮凝;对水的亲和力降低,结合水含量减小。剩余活性污泥是一个非常复杂的的体系,随着环境 pH 值的变化,发生的一系列生物、物理、化学 反应也非常复杂,这些反应部分是可逆的部分是不可逆的,因此,酸处理对污泥性质的影响也是部 分可逆部分不可逆。所以,当酸处理后,再用碱将污泥调回中性后,污泥在酸环境中的部分优越性 会消失,如絮凝程度会有所降低,部分基团对水的亲和力会增加,结合水含量也会相应增加,但是, 此时的污泥与原始污泥虽然在pH值上相同，但在性质和结构上仍存在差异,酸处理形成的有利于 脱水的部分特性会保留下来。同时，碱（如CaO）本身对污泥絮体的结构与性质也会产生影响。 考察药剂对污泥絮体结构及结合水含量影响的实验结果证实了上述的理论分析。此外,试验得到 的最优加酸量时的污泥pH值在2025的范围内，与活性生物污泥的等电点相一致。实验结果还 表明,污泥经过酸碱预处理后,可以使达到最优加药所需的无机混凝剂投加量减少近一半,而有机 药剂的用量仍然没有变,但是无机混凝剂对污泥脱水性能的进一步改善程度却不如其直接作用 在未经酸碱处理的污泥上来得明显。这是因为无机混凝剂改善污泥脱水性能的主要作用机理是 “电性中和”作用,而有机絮凝剂的主要作用机理是“吸附架桥”作用,酸碱预处理改变了污泥的表 面电荷特性,因此,对无机混凝剂使用的影响较大。污泥在酸性条件下的絮体结构和表面性质对水的亲和力小 ,结合水含量也小,从而使污泥中易被 脱除的水分比例增大，因此，酸处理可提高污泥的脱水程度。用CaO将污泥调回中性后，由于pH值 变化对污泥脱水性能的部分可逆性，以及CaO的有利作用,污泥的脱水程度会有所降低，但仍高于 原始污泥的情况。对于脱水速率而言,污泥絮体在酸环境中发生的两个变化都有利于提高脱水速 率。但是,同时也必须认识到,酸处理只不过是提供了一个酸性环境,污泥絮体的变化是絮体自身 的变化;而在投加常用絮凝剂或混凝剂的情况下,外加药剂直接作用于污泥絮体,因此,对于污泥脱 水速率的提高来说，常用调理剂比起酸处理更有效。用CaO将污泥调回中性后，同样由于CaO改 善污泥絮体结构方面的有利作用，抵销了由于pH值上升对脱水造成的不利影响，从而使污泥的脱 水速率与酸性条件下的污泥相比,没有多少下降。最后,对于脱水清液来说,絮体间的进一步絮凝, 可减少脱水清液中所含的胶体状污泥絮体颗粒,从而改善脱水清液的水质。（13）13用酸处理后泥饼含水率大约降低3-5%，采用 CaO 处理后含水率从 80%降到 69%，相比 未处理的污泥，体积降低约 35%。（14）14污泥中包括四种水分：自由水、间隙水、表面水、结合水 污泥结构中的间隙水释放涉及到污泥细胞的破坏，这部分水用传统脱水方法不能去除。 研究结果表明，污泥细胞的破坏改变了污泥水分的分布以及改善了污泥的压实度。相当数量的水分包裹在污泥生物体和絮体结构中。（15）15生物污泥中包含着不同状态的水分，包括自由水、间隙水、吸附水和表面结合水。传 统脱水工艺只能去除自由水和部分间隙水。污泥细胞中中间隙水的释放需要污泥细胞的破裂。研究调查水分的分布影响生物污泥固液的分离。污泥细胞可以通过碱、NaCI处理、热处理、超 声波处理。研究结果表明，污泥细胞分布改变污泥中水分的分布以及改善污泥的压实度。污泥 细胞可以释放相当数量的间隙水。细胞的分布创造了额外的表面结合水和增加了自由水含量。 污泥的压实度就泥饼量而言根据细胞破裂程度而决定改善大小，范围2-7.5%。（16）16对于这两种污泥，随着pH值的升高，污泥比阻增大，脱水性能变差。这一结果说明， H+与污泥的结合改变了污泥的表面电荷性质，促进污泥絮体问的进步絮凝，降低了絮体对水 的亲和力，脱水性能得到改善。酸调节虽效果显著，但在实践中对生产设备有耐酸要求 u0|， 且出水需调回中性，要耗费大量药剂，因此建议以弱酸性环境为宜。（17）172）酸处理的影响活性污泥由大量的微生物构成，细胞物质（多聚糖、蛋白质、DNA、类腐殖酸物质、脂肪以及杂聚 物质）形成的EPS包围在污泥颗粒的表面.酸调理能改变污泥颗粒的表面性质.一些学者发现当pH 值小于3时，污泥体积能显著的减少13. pH值越低，脱水的效率也就越高并得出结论，对于过滤脱 水pH值为2. 5时为最佳,再降低pH值已不能进一步提高污泥的脱水性能.酸处理能提高污泥脱 水性能的一个原因是它能使 EPS 物质脱离活性污泥颗粒的表面,从而使污泥更易于聚集.另一方 面，EPS物质将大量的水包裹在污泥之中，酸处理使EPS脱离污泥表面后，也能降低脱水后污泥的 水含量. pH 值越低,从活性污泥表面释放出来的物质就越多,污泥聚体也1 污泥中水分的分类简单来说,活性污泥中的水分主要可分为自由水（freewater）和束缚水（bound water）两大类.为了更 好的理解污泥水解及污泥预处理（混凝、絮凝、热处理等）的机理,通常将污泥中的水分分为 4 种1.1）自由水:与固体颗粒之间无作用力,通过简单重力沉淀可实现固液分离.2）空隙水:絮体或生物体结构内部空隙中的水.当絮体或生物体结构被破坏时,空隙水可释放出来.3）表面水:与固体颗粒表面之间通过吸附或黏附结合的水.4）水合水:与固体颗粒表面通过化学键结合的水.水合水只能通过固体颗粒的热化学破坏而得到 释放.参考文献1 黎艳, 林海, 刘伟岩 , 等. 电凝聚强化剩余污泥脱水的研究 J. 中国非金属矿工业导刊 , 2006(54):146-148.2 田禹, 王宁. 酱油污水污泥脱水的影响因素及其作用机理 J. 环境科学研究, 2005,18(5):59-62.3 何文远，杨海真，顾国维.酸处理对活性污泥脱水性能的影响及其作用机理J环境污染与防治, 2006,28:680-683.4 张忠智，钟为章，穆红岩.功能微生物对炼厂剩余污泥减量化效果的研究J.石油化工高等学校 学报,2010,23(1):23-26.林立文，常亮.国内外污泥预处理技术及研究现状J.水利水电快报,2009,30(7):13-15.6 李洋洋，李欢，金宜英，等.碱热联合处理用于污泥强化脱水J.高校化工工程学报, 2010,24(4):714-718.7 李恺，叶志平，王凤英，等.冷融技术联合化学调理对污泥脱水性能的影响及其机理J.环境科 学学报， 2010，30(3):536-543.8 张艳萍，彭永臻，王亚宜，等调节好氧消化pH值提高污泥沉降和脱水性能J环境污染治理技 术与设备， 2006，7(2):34-37.9 张娜， 尹华， 秦华明， 等. 微生物絮凝剂改善城市污水厂浓缩污泥脱水性能的研究 J. 环境工程 学报， 2009，3(3):525-528.10 李翠梅.最佳pH值对污泥调质的影响J.苏州城建环保学院学报,2001,14(4):24-27.11 夏罡，高颖，赵娜.自来水厂污泥脱水比阻调理及处置的试验研究J.科技传播,2011(6):42-43.12 袁园，杨海真.表面活性剂及酸处理对污泥脱水性能影响的研究J.四川环境,2003,22(5):1-8.13 Chen Y G， Chen Y S， Gu G W. 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