污泥化学调质及深度脱水

1、污泥化学调质及深度脱水研究进展胡芝娟，董涛，钱秋兰，沈序辉，赵利卿（天津水泥工业设计研究院有限公司，天津， 300400）摘要 水泥窑协同处置剩余污泥避免了其他方式处置不彻底，存在二次污染等问 题，是一种理想的污泥处置手段。 污泥入窑前的干化脱水过程需要消耗大量的热 量和电能，导致成本偏高。采用化学调质 +机械压滤的深度脱水方式先将污泥含 水率降到 55%以下，避开污泥的粘滞区， 再采用废烟气余热进行干化， 则可以显 著降低污泥脱水的成本。 本文概述了国内外污泥化学调质的研究进展， 分析了污 泥深度脱水和普通脱水的区别， 以期为污泥化学调质和深度脱水方法的选择提供 关键词： 污泥；化学调质；深

2、度脱水1.前言活性污泥法处理污水过程中， 会产生大量的剩余污泥， 其体积约占处理水量 的 0.5%1.0%（以含水率 97%计）1 。随着污水处理率的提高和处理程度的深化， 在污水处理过程产生的污泥量将大量增加。 污泥中含有大量病原菌、 重金属含量 高、且易腐败产生恶臭，如处置不当，将引起严重的二次污染 2 。与填埋、堆肥 和焚烧等目前常用的处置方式相比， 用水泥窑来协同处置剩余污泥是一种非常理 想处置手段。 水泥窑的高温避免了二噁英等有害物质的产生， 污泥中的大量重金 属被固定在水泥熟料中， 从而避免了其他方式处置不彻底， 存在二次污染等问题。一般污水处理厂出厂污泥的含水率在 80%85%，

3、含有大量水分。目前，用 水泥窑处置污泥的方式有两种， 湿污泥直接入窑和湿污泥干化后入窑， 这些协同 处置方式均有工程实例。 重庆拉法基南山工厂将污水厂来的污泥直接泵入分解炉 中，由于污泥含水量大，为了避免破坏窑的热工制度，污泥的处理量较小，约为 150t/d。湿泥干化后入窑可采用烟气间接干燥或直接干燥。我院参与设计的北京 水泥厂污泥焚烧项目采用水泥厂高温烟气先对污泥进行间接干燥， 然后投入回转 窑中焚烧。我院设计的广州越堡水泥公司水泥窑处置污泥项目则采用烟气对污泥 进行直接干燥，然后再入窑焚烧。湿泥干燥后，含水率降低到 30%以下，减少了支持本研究获天津市市长基金项目 大沽排污河底泥及城市污泥

4、处置集成技术研究及应用水分对窑况的影响，污泥处理量显著提高，以越堡为例，处置能力达730t/d。去除污泥中水分的过程是能量净消耗的过程， 高能耗导致的高处理成本，成 为污泥深度脱水的瓶颈。特别是，含水率在55%65%之间的污泥，处于粘滞区域。此时，污泥粘性大，输送和干燥的能耗电耗很高，也导致整个污泥干化过 程能耗电耗居高不下。如果能先将污泥脱水至含水率 55%以下，则可以大大降低 污泥干化的能耗，同时还可以采用水泥厂余热发电出来的废热 （180C）作为干 化热源，不但降低了污泥处置的成本，同时也降低了水泥生产的成本。污泥深度脱水是指对污泥进行调理， 破除细胞壁，释放结合水、吸附水和细 胞内水，

5、改善污泥的脱水性能，使处理后的污泥含水率达到60%以下的脱水方式。 目前来说，比较现实可行的污泥深度脱水方式是化学调质+机械脱水”污泥先经化学调质，使污泥中的间隙水和部分结合水释放出来， 然后通过机械压榨将水 分离出来。采用的压榨设备最好是隔膜压滤机或板框压滤机，离心式和带式压滤机无法满足低含水率要求。本文从污泥化学调质的角度，对目前污泥深度脱水的 调质方法加以总结和论述。2污泥中的水分污泥是由菌胶团和悬浮固体形成的胶体结构。 由于污泥颗粒表面特性和污泥 团的结构所决定，污泥颗粒表面吸附有各种荷电离子以及由微生物在其代谢过程 中分泌于细胞体外的胞外聚合物等。这些荷电离子和胞外聚合物具有很强的持

6、水性。污泥颗粒相互聚集组成污泥团，形成许多的毛细孔道。图1污泥中水分的分类毛須水图2污泥胶体的双电层结构污泥中的水分按其状态共分为四种（图1）： （1）间隙水或游离水，间隙水是存在于污泥颗粒间隙中的游离水分， 一般占污泥总含水量的70%左右；（2）毛细水，毛细水是污泥颗粒之间或颗粒裂隙中由于毛细作用与污泥颗粒结合在一起 的水分，占总水量的 20%左右；（3）吸附水，吸附水是由于表面张力的作用吸附 在污泥颗粒表面的水分，由于污泥颗粒小，具有极强的表面吸附力； （ 4）结合水 或细胞水， 结合水是包含在污泥中微生物细胞内的水分， 或无机污泥中金属化合 物所带的结晶水等， 只有改变污泥颗粒的内部结构

7、才能将结合水分离， 结合水和 吸附水共占污泥中总含水量的10%左右 5。但这种划分目前没有定量测定的方法，因此在大多数对水分的定量测定中简单的将污泥中的水分划分为自由水和束 缚水6,7。四种水分的结合强度依次为间隙水 毛细水 吸附水 结合水。间隙水理论上 容易脱除，可通过重力沉淀（浓缩压密）而分离，但是由于污泥是有絮状的胶体 集合而成，颗粒很细而且很软，由于软颗粒具有一定的压缩性，当外力增加时， 颗粒会在过滤介质表面形成一层空隙非常小的膜， 从而使水很难通过， 脱水也就 显得异常困难。 毛细水可通过施加离心力、负压力等外力，破坏毛细管表面张力 和凝聚力的作用力而分离。吸附水可采用混凝方法，通过

8、胶体颗粒相互絮凝， 排 除附着在表面的水分。而毛细水，吸附水和结合水则较难去除， 特别是微生物细 胞内的结合水，必须从细胞内渗出才能去除 8。一般的污泥重力浓缩法和机械方 法仅能去除污泥中的间隙水和部分毛细水 9。污泥颗粒表面的吸附水和部分毛细 水，与污泥表面的结合力很强，无法用机械方法去除。因此研究污泥深度脱水， 应将重点放在对毛细水、吸附水和结合水的去除上，有效改变污泥的化学、生化 学、物理特性是去除这两部分水的重要方法。3.污泥的化学调质3.1污泥化学调质的作用污水厂污泥中的固体物质主要是胶质微粒， 与水的亲和力很强， 若不作适当 的预处理，脱水将非常困难。污泥颗粒带有同性电荷， 它们之

9、间的静电斥力阻止 微粒间彼此接近聚集成较大的颗粒； 其次，带电荷的胶粒和反离子都能与周围的 水分子发生水合作用，形成一层水化膜， 阻碍颗粒相互结合。 剩余活性污泥的含 水率一般在99.5%99.8%。经过浓缩作用和机械脱水后，污泥的含水率仍高达 75%85%，解决不了污泥干化时消耗大量能量的问题10 o在污泥脱水前进行的预处理， 称为污泥调质。 其作用是使污泥粒子改变物化 性质，破坏污泥的胶体结构，减少其与水的亲和力，从而改善其脱水性能，现在 常用的方法有物理调质和化学调质两大类。 物理调质有冻融法、 超声波法及热调 质等，化学调质则主要向污泥中投加化学药剂， 改善其脱水性能。 以上调质方法

10、在实际中都有应用，但以化学调质为主， 原因在于化学调质流程简单， 操作不复 杂，且调质效果很稳定。污泥的化学调质就是要克服水合作用和电排斥作用， 通过改变污泥结构， 以 提高其可脱水性。其途径有二：第一是脱稳、凝聚，脱稳依靠在污泥中加入无机 盐、离子型有机聚合物等混凝剂，使颗粒表面性质改变并凝聚起来，即混凝；第 二是改善污泥颗粒间的结构， 降低污泥的可压缩性， 减少过滤阻力和过滤介质 （滤 布）堵塞，这类药剂属助凝剂或助滤剂 11 。3.2 化学调质的机理如上所述， 污泥化学调质方法有混凝、助凝和助滤。混凝和助凝往往是结合 在一起的，没有特别明显的区分。助滤的机理很简单， 主要是增强滤饼的不可

11、压 缩性，以降低过滤的阻力。这里介绍混凝的主要机理。按机理，混凝可分为压缩 双电层、吸附电中和、吸附架桥和沉淀物网捕四种。（1）压缩双电层 由胶体粒子的双电层结构可知（图 2），反离子的浓度在胶粒表面最大，沿 着胶粒表面向外的距离呈递减分布， 最终与溶液中的离子浓度相等。 当向溶液中 投加电解质， 溶液中的反离子浓度增高， 加入的反离子与扩散层原有反离子之间 的静电斥力把原有部分反离子挤压到吸附层中， 从而使扩散层厚度缩小， 反离子 更多地挤入滑动面与吸附层，使胶粒带电荷数减少，Z电位降低。胶粒间的排斥力减小，距离减小，吸引力增大，胶粒得以迅速凝聚。（2）吸附电中和胶粒表面对异号离子、 异号胶

12、粒、链状离子或分子带异号电荷的部位有强烈 的吸附作用，由于这种吸附作用中和了电位离子所带部分电荷， 减少了静电斥力， 降低了 E电位，使胶体的脱稳和凝聚易于发生。当三价铝盐或铁盐凝聚剂投量过 多，因为胶粒吸附了过多的反离子，使原来的电荷变号，排斥力变大，从而发生 了再稳定现象，混凝效果反而下降的现象，可以用吸附电中和的机理解释。3）吸附架桥吸附架桥作用主要是指链状高分子聚合物在静电引力、 范德华力和氢键力等 作用下，通过活性部位与胶粒和细微悬浮物等发生吸附桥联的过程。 高分子絮凝剂在胶粒表面的吸附取决于聚合物同胶粒表面二者化学结构的 特点。 高分子絮凝剂因其线性长度较大，当它的一端吸附某一胶粒

13、后， 另一端又 吸附另一胶粒，在相距较远的两胶粒间进行吸附架桥，形成 “胶粒-高分子 -胶粒” 的絮凝体。使颗粒逐渐变大，形成粗大絮凝体。高分子絮凝剂投加后，通常可能 出现以下两个现象：高分子投量过少，不足以形成吸附架桥；但投加过多， 会出现“胶体保护 ”现象。（4）沉淀物网捕当采用硫酸铝、 石灰或氯化铁等高价金属盐类作混凝剂时， 当投加量大得足 以迅速沉淀金属氢氧化物如 Al（OH）3、Fe（OH）3 或带金属碳酸盐如 CaCO3 时，水中的胶粒和细微悬浮物可被这些沉淀物在形成时作为晶核或吸附质所网 捕。絮凝剂最佳投加量与被除去物质的浓度成反比，即胶粒越多， 金属凝聚剂投 加量越少。以上介绍

14、的混凝的四种机理，在水处理中往往可能是同时或交叉发挥作用 的，只是在一定情况下以某种机理为主而已。 低分子电解质的混凝剂， 以双电层 作用产生凝聚为主； 高分子聚合物则以架桥联接产生絮凝为主。 故通常将低分子 电解质称为混凝剂，而把高分子聚合物单独称为絮凝剂。3.3污泥化学调质的药剂和影响因素3.3.1化学调质剂 污泥化学调质所加药剂可以分为混凝剂、 助凝剂和助滤剂三类， 常见的混凝 剂如表 1 所示。（1）混凝剂化学调质中的混凝剂可使溶胶脱稳， 利于溶胶聚沉。 一般的混凝剂分为无机 混凝剂和有机高分子絮凝剂。无机混凝剂是一种电解质化合物，主要有铝盐、 铁 盐及其高分子聚合物。 有机高分子絮凝

15、剂主要是聚丙烯酰胺及其衍生物， 根据所 带电性可分为阳离子型，阴离子型，非离子型及两性离子型。无机混凝剂主要通过电性中和， 压缩双电层，降低斥力电位，从而减少微粒 间的排斥能，达到聚沉的目的， 称为凝聚作用。 有机高分子絮凝剂则主要利用高分子化合物能在分子上吸附多个微粒的能力，通过搭桥效应将许多微粒聚集在 起，形成一些较大体积的松散絮团，达到聚沉目的。表1常见混凝剂无机铝系铁系硫酸铝，明矶，聚合氯化铝，聚合硫酸铝适宜5.58适宜511pH :pH :三氯化铁， 聚合氯化铁硫酸亚铁，硫酸铁，聚合硫酸铁，阳离子型： 合物；聚丙烯酰胺，含氨基、业氨基的聚人工阴离子型：水解聚丙烯酰胺；有机合成非离子型

16、：聚丙烯酰胺；非离子型：两性型：聚丙烯酰胺，聚氧化乙烯；天然淀粉、动物胶、树胶、甲壳素等；微生物絮凝剂最常用的无机混凝剂是铁系或者铝系盐类。铝盐和铁盐的水解产物兼有凝聚 与絮凝作用的特性，在水处理混凝过程中投加铝盐与铁盐后就发生金属离子水解 和聚合反应过程，此时，水中胶粒能强烈吸附水解与聚合反应的各种产物。被吸附的带正电荷的多核络离子能够压缩双电层、降低z电位，使胶粒间最大排斥势 能降低，从而使胶粒脱稳，这些都属凝聚作用。但如果一个多核聚合物为两个或 两个以上的胶粒所共同吸附，则这个聚合物就能将两个或多个胶粒粘结架桥，这些属于絮凝作用，絮凝作用的扩大就逐步形成絮凝体（也称矶花），从而完成整个混

17、凝过程。与硫酸铝相比，三氯化铁具有适用 pH值范围较宽，形成的絮凝体 密实，处理低温低浊水的效果好等优点，但三氯化铁腐蚀性较强。希莫以FeCb和Al2（ S04）3为混凝剂，通过测定污泥过滤的比阻，确定混凝剂的最佳添加量。 结果表明，同等加入量时加 FeCl3的污泥比阻较加Al 2 （S04）3的低，二者的最 佳添加量为7.9%和16.6% （占污泥干重）12。Fe2+只能生成简单的单核络合物， 因此，不如三价铁盐那样有良好的混凝效果。 残留于水中的Fe2+会使处理后的水 带色，当水中色度较高时，Fe2+与水中有色物质反应，将生成颜色更深的不易沉 淀的物质。当使用二价铁盐如硫酸铁作为混凝剂剂时

18、，一般与氧化剂如氯气或双 氧水同时使用，先将二价铁氧化为三价铁，然后再起混凝作用13。无机高分子混 凝剂常用的有聚合氯化铝和聚合硫酸铁等，但用于污泥脱水研究的很少。与无机小分子混凝剂相比，无机高分子混凝剂对碱度降低少。 无机小分子混凝剂必须和 氧化钙等助凝剂组合使用，以氧化钙中和反应产生的酸度。有机高分子絮凝剂主要是聚丙烯酰胺 （PAM）的衍生物。当对污泥脱水率要 求不高时（脱水后含水率 80%），有机高分子絮凝剂的效果要优于无机混凝剂， 且用量较后者低一到两个数量级。 此外，有机高分子絮凝剂几乎不会引起碱度的 变化。一般情况下， 有机高分子絮凝剂药剂浓度配制在 0.010.02%时，调质效果

19、 较好，因为低浓度时药剂易溶解， 且大分子链能充分伸展开来， 充分发挥吸附架 桥作用。污泥胶体的表面带负电荷， 因此用于污泥脱水时， 阳离子型聚丙烯酰胺的效 果要优于阴离子型和非离子型 14。王蓉 15研究了阳离子、阴离子以及非离子和 两性离子型聚丙烯酰胺共 25 种的污泥脱水性能。结果表明：以滤液体积和浊度 为指标，五种阳离子型和一种两性型 PAM 效果最好， 阴离子、非离子型 PAM 药 剂调理化学混凝污泥的效果均不理想； 各种药剂都有其最佳作用范围， 投加量过 高或过低都会导致脱水性能的降低。 最佳调理药剂应该能全面改善化学混凝污泥 的脱水速率和脱水程度， 而不仅只是改善某一方面。 而杨

20、兴涛 16等研究了阳离子 型 PAM 和阴离子型 PAM AN934 PWG 对污泥脱水性能的影响。 却发现阴离子型 PAM 能有效改善污泥的脱水性能， 且投加量较阳离子型 PAM 低。原因是选择的 PAM 的分子量不同，其所研究的阳离子型 PAM 的分子量为 1000 万，而阴离子 型 PAM 的分子量为 1300 万1600万。众所周知，有机絮凝剂的作用主要是吸附 架桥，分子量越大，该作用就越明显 17。在比较不同离子型 PAM 的污泥脱水效 果时，应选择相近的分子量的PAM。Lee和Liu18将两种高分子絮凝剂结合使用 对污泥调质，污泥的絮体结构较仅使用一种强，且可一定程度避免药剂过量。

21、大量实践证明， 要达到好的污泥脱水效果， 常常需要将无机混凝剂和有机絮 凝剂结合使用。赵立志等 19研究了无机混凝剂与聚丙烯酰胺系列有机絮凝剂在处 理废水中的协同作用。结果表明：在处理钻井废水时，FeCb与PAM系列絮凝剂 复合使用处理效果优于单纯使用 FeCb的处理效果；为达到较好的处理效果，应 先加无机混凝剂； PAM 相对分子质量应大于 500 万，才能有比较好的絮凝效果。 刘立华 20等对二甲基二烯丙基氯化铵与聚合硫酸铁单独及组合使用时污泥的脱 水性能进行比较，结果表明，二者复配对污泥比阻的降低和滤液浊度与 COD 的 去除效果最好， 二者组合使用时， 所需用量仅为单独使用的一半。 林

22、红艺 21采用 聚合氯化铝铁与 PAM 复合絮凝剂进行脱水调理试验，污泥含水率可从 91.8降 至 86.8，污泥体积则由原先的 45降至 28。复合药剂无机与有机的最佳配 比（质量比）为100: I;而且在相同的处理条件下，采用复合絮凝剂不但较大幅 度提高处理效果，而且药剂成本比单一采用无机药剂有所降低。 孔乐等 22采用“阳 离子聚丙烯酰胺 +铁盐”和“石灰（氢氧化钙） +铁盐”不同的加药方案，在移动 式板框脱水机上进行对比试验，结果表明阳离子 PAM 可以大幅度提升设备处理 能力。在相同的设备条件和运行周期下，阳离子 PAM 产生的泥饼更干，处理泥 量比用石灰加药时提高 20以上。结果显

23、示阳离子聚丙烯酰胺和铁盐联用，一 般情况下泥饼含固率高于 40，最高能达到 52。“铁盐 +阳离子聚丙烯酰胺” 方式比“铁盐 +石灰”方式虽然絮凝剂部分的成本偏大，但泥饼增容小。（ 2）助凝剂和助滤剂 凡能提高或改善混凝剂作用效果的化学药剂均可称为助凝剂。 助凝剂本身可 以起凝聚作用，也可不起凝聚作用， 但与混凝剂一起使用时， 它能促进水的混凝 过程，产生大而结实的矾花。 助凝剂可以分成: 酸、碱类，用以调整水的 pH 值， 籍以控制良好的反应条件，最常用的是石灰;绒粒核心类， 用以增加矾花的骨架 材料和改善矾花的结构， 加大矾花的粒度和结实性， 如粉煤灰， 木屑，活化硅酸， 粘土或沉泥等;

24、氧化剂类，可用来破坏起干扰作用的有机物，如投加表面活性剂 CI2、O3 等。用硫酸对活性污泥进行脱水前预处理， 可使污泥中水分分布发生有利于机械 脱水的变化， 即结合水含量减少、 可脱水程度增大， 从而改善活性污泥脱水效果。 只加阳离子 PAM 对污泥进行调理，然后经过板框压滤脱水后泥饼含水率为 76.14%，经过酸化预处理后再加阳离子 PAM 可以使泥饼含水率降至 70.24%。不 管是过滤脱水还是离心脱水过程， 酸处理对污泥脱水速率没有太大影响， 却可以 提高污泥可脱水程度 23 。表面活性剂通过作用于污泥絮体中的胞外聚合物（ECP），增溶作用可溶解有高度水合作用的 ECP。使污泥絮体结构

25、分散解体， 释放出原絮体内部的结合水2426。污泥进行酸处理时，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 发生水解， 降低了絮体对水的亲和力， 从而提高污泥的可脱水程度 27。毛细水占污泥中水分的比例很小，因此， 无论是酸或表面活性剂对污泥进行预处理， 提高污泥脱水性 的能力相对有限， 必须结合其他的调质过程 28。但同时应该明确的是， 酸处理或 表面活性剂预处理过程会引起滤液 COD 的升高29 。生石灰的作用不仅仅是调节 pH，而且也可以像粉煤灰等一样，作为污泥矶 花的骨架材料，改善矾花的结构，增加矾花的粒度，降低滤饼可压缩性。通过透 射电镜观

26、察经氯化铁和氧化钙调质的污泥的结构， 发现氯化铁和氧化钙都具有骨 架作用 30 。黄兰31将粉煤灰及酸化粉煤灰按 10投加， 既可改善污泥脱水性能， 又可减少脱水过程中磷和氨氮随污泥脱水滤液的流失。 杨斌等 32进行污泥脱水的 粉煤灰（含粗、细） 、生石灰投加实验。单独投加实验表明，在投量10g/100ml时，细粉煤灰能使比阻值降低 91.8%，效果稍次于生石灰；且细粉煤灰降低泥饼 含水率的效果最好。联合、单独投加对比实验表明，投量 10g/100ml 时，粉煤灰 与生石灰以 1：1（质量比）联合投加降低比阻值达 99.8%，效果好于二者单独投 加，但联合投加降低泥饼含水率的效果不如单独投加粉

27、煤灰， 仅与生石灰的效果 相当。污泥不经调质过程，直接进行脱水，在高的压力下，致使滤饼中的滤液流 动通道缩小，滤液的流动阻力急剧增大，透水性变的极差。 污泥的非常大得可压 缩性，使得想要达到较低的含水率是不现实的。 当在污泥中添加粉煤灰类物质后， 在脱水过程中能形成多孔饼层的刚性颗粒， 使滤饼有良好的渗透性及较低的流体 阻力，从而降低泥饼的含水率 33 。因此，严格意义上讲， 粉煤灰类物质更像是助 滤剂而不是助凝剂。 一般来说，此类物质的用量均比较大， 会引起比较明显的 “增 容”作用 34，还有“稀释”作用大于 “调质”作用之嫌。3.3.2影响化学调质的因素影响调质效果的因素比较复杂，主要包

28、括：包括水温、pH、污泥性质和浓度、混凝剂的种类投加量、絮凝设备及其相关水力参数。王昭君和闺洪坤35采用阳离子型PAM （分子量约1200万、离子度60%）, 研究了污泥浓度，温度，药剂浓度及污泥有机份对污泥脱水絮凝剂投加量的影响。 结果表明：当污泥浓度在一定范围内时。可以达到较稳定的处理效果，若污泥浓 度增加过高，则投配率上升，且处理效果变差，温度升高，处理效果改善，夏季 运行时的絮凝剂投加量小于冬季。污泥有机份对投配率影响较大，有机份升高， 投配率增大。郑怀礼等36研究了阳离子聚丙烯酰胺（CPAM）调质浓缩污泥脱水 的一些影响因素，如药剂投加量、污泥 pH 值、环境温度、搅拌条件等。探讨了

29、 污泥絮凝脱水机理。研究表明： CPAM 作为浓缩污泥脱水剂，在优化投加量下、 污泥 pH 值 5.07.5、低速搅拌时， 有较好的脱水效果。 环境温度夏天优于冬天处 理。王志东 37在研究无机和有机絮凝剂投加到剩余污泥的次序时发现， 先投加无 机絮凝剂再投加有机絮凝剂污泥的脱水效果显著。水温控制2030C为宜，温度过低混凝剂的水解速度慢，混凝效果明显降低， 生成的絮体小而松散，不易沉降；温度过高（35C）又会破坏絮体结构，使絮 体变为碎块漂浮。目前大多数铝系、铁系的机絮凝剂偏酸性；而 PAM 则偏碱性，两者对 pH 值都有一定的要求。污水的pH值在8.5以上时就会影响有机高分子的水解作用，

30、也影响其絮凝效果。而从铝系、铁系的水解反应可知，每一个水解过程都与 H+ 有关，试验表明污泥混凝脱水最佳 pH=6.58.0。混凝过程需要经混合和絮凝两个阶段。在混合阶段并不要求形成大的絮体， 当混凝剂投入水中后就需激烈搅拌以使药剂迅速而均匀地扩散到水中 （所谓快速 混合），在絮凝阶段则要求水力紊动强度逐渐减弱，并延长停留时间，以创造足 够的使絮体之间产生更多的碰撞机会和良好的吸附条件， 使微小的初级絮体继续 凝聚成为大絮体而沉降。这就是混凝工艺对水力条件的要求。复合混凝剂是由无机混凝剂、 助凝剂和有机高分子絮凝剂的组合， 对污泥中 的有机物所构成的分散系具有破坏其双电层结构的高效絮凝作用。

31、但当有机高分 子絮凝剂过早地与无机混凝剂混合时会使有机高聚物凝固而丧失其絮凝作用， 特 别是铁盐和 PAM 的衍生物联合使用时，由于铁会引起 PAM 降解，更应特别注 意。因此两种混凝剂不能同时在同一地点投加， 而必须分批加入才能充分发挥无 机与有机两种混凝剂各自的作用。4.污泥深度脱水与普通脱水不同 目前，污泥深度脱水与普通脱水并没有明显的界定。 从污水处理厂经调质压 滤后，污泥的含水率在 80%左右。只有将污泥的含水率降至 60%以下，才属于 深度脱水的范畴。可以人为以 60%的含水率脱水效果作为界定污泥深度脱水和普 通脱水的分界点。由于环保政策的要求， 国内对污泥脱水的研究多集中在普通脱

32、水， 而对深度 脱水关注较少。在普通脱水时的一些研究结论并不能完全适用于深度脱水。 比如， 在污泥普通脱水时，认为 PAM 类高分子有机絮凝剂的效果和脱水成本远低于无 机混凝剂， 但对于污泥深度脱水， 使用有机高分子絮凝剂是不可能达到低含水率 要求的。有机高分子絮凝剂能加速污泥的沉降， 但对污泥自由水的含量影响不大， 因此，无法提高污泥的脱水程度 38 。深度脱水则必须要使部分毛细水和结合水变 成自由水，否则无法满足低含水率的要求。 此外， 有机高分子絮凝剂主要作用是 架桥絮凝作用， 使污泥絮体尽可能的增大并沉降下来， 但增大的污泥絮体也会使 更多的水分包含在絮体中， 不易被脱除 39 。从这

33、个角度讲， 有机高分子絮凝剂反 而对深度脱水是不利的。因此， 在污泥深度脱水时，铁盐和石灰的组合要更优于高分子絮凝剂。 目前 用于深度脱水的配方也都是以铁盐 +生石灰的组合为主。广州普得环保 7对已脱 水泥饼进行二次深度脱水，调质添加剂含 FeT盐0.32%和Ca2+盐0.55%。首先 将污泥稀释为含水 90%，按湿基比例，先加入铁盐，搅拌若干分钟后，再加入钙 盐，搅拌后采用板框机在 1.52.5MPa 下保压 3070 分钟，可脱水至含固率 3545%。谢小青等40以FeCb和CaO对污泥，进行调质，然后采用高压隔膜厢 式压滤机研究污泥的深度脱水效果，结果表明， 污泥经深度脱水后， 泥饼含水

34、率 <60。调质过程提高了泥饼的透气性，自然放置7d 后，含水率可进一步降至45左右，且泥饼基本无臭味。 20d 后泥饼含水率降至 14.5%。污泥普通脱水最 常用的带式压滤机和离心式脱水机不能深度脱水的要求， 深度脱水一般都采用板 框压滤机或者隔膜压滤机。 总而言之，污泥的深度脱水和普通脱水有很多的不同， 对污泥普通脱水时得到的一些结论或研究成果，用于深度脱水时要谨慎对待。5.结语我国污泥产生量已达到 3000， 0000吨/年（以含水率 80%计），如果污泥通 过干化使含水率降至 30%，则需要大量的能耗和电耗。采用化学调质 +机械压滤 的方式先将污泥含水率降到 55%以下，避开污泥

35、的粘滞区， 再采用废烟气余热进 行干化， 则可以显著降低污泥脱水的成本。但是， 必须认识到采用化学调质对污 泥进行深度脱水是一个新的课题， 需要大量的实验研究和工程实践， 才能实现污 泥的成本最优处置。参考文献1高健磊，闫怡新，吴建平等 . 城市污水处理厂污泥脱水性能研究 . 环境科学与技术，2008, 31 (2): 108111.2 林红艺.城市生活污泥化学混凝脱水的研究.化工技术与开发，2010, 39( 8) : 5963.3 胡芝娟，李海龙，赵亮等利用水泥窑协同处置废弃物技术研究及工程实例中国水泥，2011，4 (增)：103109.4 赵培涛，牟占杰，张长飞等旋转导热污泥干燥粘滞区

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