影響污水污泥脫水性能因素的探討
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污水處理過程中，會(huì)產(chǎn)生大量的污泥，其數(shù)量占處理水量的0.3%～0.5%（以含水率為97%計(jì)）。污泥脫水是污泥減量化中較為經(jīng)濟(jì)的一種方法，是污泥處理工藝中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，其目的是去除污泥中的空隙水和毛細(xì)水，降低了污泥的含水率，為污泥的處置創(chuàng)造條件。歐盟等國(guó)家的污泥脫水目前已超過78%。
1 污泥脫水性能的評(píng)價(jià)指標(biāo)
過濾比阻抗值和毛細(xì)吸水時(shí)間是被廣泛用作衡量污泥脫水性能的兩項(xiàng)指標(biāo)。然而，這兩項(xiàng)指標(biāo)考慮的只是污泥的過濾性（有些污泥的過濾性雖很好，但卻仍有大量的水殘留在污泥中），因此，有時(shí)還需考察脫水后泥餅的含固率這項(xiàng)指標(biāo)。
為了直接反應(yīng)污泥的離心性，可以用離心后上清液的體積、離心后上層清液的濁度這兩個(gè)指標(biāo)來衡量污泥的脫水性能，但這兩個(gè)指標(biāo)目前還沒有標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試方法。
1.1 過濾比阻抗值aav和壓縮系數(shù)
過濾比阻抗值aav的物理意義為：?jiǎn)挝贿^濾面積上，單位干重濾餅的阻力，其單位為m/kg.aav主要用來衡量污泥脫水的難易程度，它反映了水分通過污泥顆粒所形成的泥餅層時(shí)所受阻力的大小。不同的污泥種類，其比阻差別較大。一般來說，比阻小于1×1011m/kg的污泥易于脫水，大于1×1013m/kg的污泥難于脫水。
壓縮系數(shù)s用來反映污泥的滲濾性質(zhì)，s值大的污泥，其aav隨過濾壓力的升高而上升較快。
1.2 毛細(xì)吸水時(shí)間CST
CST值等于污泥與濾紙接觸時(shí)，在毛細(xì)管作用下，其水分在濾紙上滲透1cm長(zhǎng)度的時(shí)間，以秒計(jì)。在一定范圍內(nèi)，污泥的毛細(xì)吸水時(shí)間與其比阻抗值存在相對(duì)應(yīng)的關(guān)系。
1.3 離心后上層清液的體積
將不同種類的污泥在一定轉(zhuǎn)速下離心，然后憑借肉眼判斷離心后上層清液的體積。這個(gè)指標(biāo)也比較適用于調(diào)理劑的選擇和劑量的測(cè)定
1.4 離心后上層清液的濁度
測(cè)試方法與離心后上清液體積百分比相類似，但增加了濁度值參數(shù)，使測(cè)試結(jié)果更趨合理、精確。
2 影響污泥脫水性的因素
影響污泥脫水性能的因素很多，包括污泥水分的存在方式和污泥的絮體結(jié)構(gòu)（粒徑、密度和分形尺寸等）、∑電勢(shì)能、pH值以及污泥來源等。
2.1 污泥水分的存在方式
污泥顆粒因富含水分，擁有巨大表面積和高度親水性。結(jié)合水與固體顆粒之間存在著鍵結(jié)，活性較低，需借助機(jī)械力或化學(xué)反應(yīng)才能除去。相對(duì)于結(jié)合水，自由水環(huán)繞在固體四周，并能以重力方式引出，因此結(jié)合水的含量可視為機(jī)械脫水的上限，即結(jié)合水量越多，污泥越難脫水。
2.2 污泥的絮體結(jié)構(gòu)
（1）污泥粒徑。是衡量污泥脫水效果較重要的因素。一般來講，細(xì)小污泥顆粒所占比例越大，脫水性能就越差。因?yàn)槲勰囝w粒越小，其總體比表面積就越大，水合程度就越高，污泥顆粒本身帶有負(fù)電荷，互相之間排斥，形成了一個(gè)穩(wěn)定的分散系統(tǒng)（膠狀絮體）。在污泥粒徑的測(cè)量方面，由于顆粒形狀不規(guī)則，因此較難確定它的粒徑。其中，無機(jī)顆粒因相對(duì)穩(wěn)定，粒徑較易測(cè)定；有機(jī)顆粒在篩分時(shí)因易分解，則很難測(cè)定其原始粒徑大小。目前有3種測(cè)量污泥粒徑分布的基本方法，但由于測(cè)量方法的不同，測(cè)得的粒徑分布情況就有差異。
（2）污泥密度。是描述污泥重量與體積關(guān)系的參數(shù)。污泥密度有兩種表達(dá)方式：一種為顆粒密度，用于描述單個(gè)顆粒的重量與體積之比；另一種容積密度（容重），用以描述污泥顆粒群體（1堆或1車污泥）的重量與體積之比。其中，容積密度是指單位體積污泥的質(zhì)量，由于壓實(shí)和有機(jī)物的降解作用，因此沉積時(shí)間越長(zhǎng)（老齡）的污泥，致密度高、容積密度大。
（3）分形尺寸。是絮體結(jié)構(gòu)量化的表示，用以描述顆粒在團(tuán)塊中的集結(jié)方式，與粒徑成正比關(guān)系。分形尺寸越大（極值為3），絮體集結(jié)得越緊密，也就越容易脫水。
2.3 污泥的∑電勢(shì)
∑電勢(shì)越高，對(duì)脫水越不利。
2.4 pH值
酸性條件下，污泥的表面性質(zhì)會(huì)發(fā)生變化，其脫水性能也隨之發(fā)生變化。研究發(fā)現(xiàn)，pH值越低，則離心脫水的效率越高。對(duì)于過濾脫水，當(dāng)pH值為2.5時(shí)，能得到含固率極高的泥餅。
2.5 污泥來源
不同來源的污泥，組成成分不同，脫水性能也不同。如：初沉污泥，主要由有機(jī)碎屑和無機(jī)顆粒物組成，剩余污泥則是由多種微生物形成的菌膠團(tuán)、與其吸附的有機(jī)物和無機(jī)物等組成的集合體，活性污泥是由有機(jī)顆粒包括平均粒徑小于0.1μ的膠體顆粒、1.0～100μ之間的超膠體顆粒及由膠體顆粒聚集的大顆粒等所組成，所以比阻值較大，脫水也困難。不同來源的污泥其脫水性能如下：
污泥種類 | 比阻（109m/kg） | 壓縮系數(shù) | 備注 |
初次沉淀污泥 | 4.7 | 0.54 | 均屬生活 污水污泥 |
消化污泥 | 13～14 | 0.64～0.74 | |
活性污泥 | 29 | 0.81 | |
調(diào)節(jié)的初次沉淀污泥 | 0.031 | 1.00 | |
調(diào)節(jié)消化污泥 | 0.1 | 1.2 |
3 污水處理過程中影響污泥脫水的因素
3.1 污泥輸送
污泥輸送過程中，泵的剪切力可以使污泥性質(zhì)發(fā)生變化，如可以使污泥的細(xì)小顆粒增加、降低污泥的平均粒徑和升高∑電勢(shì)，因此在不增加調(diào)理藥劑的情況下污泥脫水性能會(huì)惡化。
3.2 污泥泥齡
不同泥齡的污泥，其沉降性能不同，且存在一定的規(guī)律性。污泥采用離心脫水時(shí)，其可脫水性主要由可沉降性來決定，因此泥齡和脫水性之間也存在著一定的規(guī)律性。
3.3 除磷和脫氮
除磷和脫氮是污水處理重要工藝單元。進(jìn)行生物脫氮時(shí)，污泥容積負(fù)荷和有機(jī)成分將減少，礦化度將升高，因此，脫水性能會(huì)改善；進(jìn)行生物除磷時(shí)，污水預(yù)酸化有助于生物除磷，但對(duì)濃縮和脫水不利。另外，為滿足污水處理廠出水中總磷的指標(biāo)要求，往往需要采用化學(xué)除磷措施，但含有化學(xué)除磷的藥劑對(duì)污泥的脫水是不利的。
4 污泥處理過程中影響脫水性能的因素
4.1 好氧消化
經(jīng)過好氧消化，污泥的脫水性能通常會(huì)急劇惡化。因?yàn)楹醚跸瘯?huì)使污泥的生物細(xì)胞量增加，而生物細(xì)胞對(duì)水的吸附作用非常強(qiáng)，大量的水分以吸附水和內(nèi)部水的形態(tài)存在于細(xì)胞內(nèi)和細(xì)胞間，很難在脫水中被去除；此外，在好氧消化過程中，細(xì)菌處于內(nèi)源呼吸階段，會(huì)有一些絮體解體，而這些細(xì)小的污泥絮體在好氧穩(wěn)定階段是很難降解的，因此好氧消化減少了污泥的平均粒徑。
4.2 厭氧消化
經(jīng)過厭氧消化的污泥，大部分污泥的脫水性能會(huì)得到提高。因?yàn)閰捬跸苁刮勰嘀械募?xì)小顆粒和比表面積減小，從而改變了和水的結(jié)合程度，使污泥的脫水性能得到改善。另外，污泥的停留時(shí)間、堿度和攪拌方法都能對(duì)污泥的脫水性產(chǎn)生直接或間接的影響。
實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)污泥的停留時(shí)間達(dá)到某個(gè)特定值時(shí)，其脫水性能較佳，超過這個(gè)值，對(duì)脫水性能不會(huì)有多少變化，但當(dāng)穩(wěn)定時(shí)間不足時(shí)，污泥的脫水效果甚至?xí)确€(wěn)定前有所下降。消化污泥的堿度通常超過2000mg/L，在進(jìn)行化學(xué)調(diào)節(jié)時(shí)如用的是無機(jī)鹽混凝劑，則所加的混凝劑需先中和掉堿度，才能起到混凝作用，因此只有加入過量的混凝劑才能達(dá)到同樣的脫水效果。在這方面，過去曾用淘洗法來降低污泥的堿度，其目的是為了節(jié)省混凝劑用量，但卻需增設(shè)淘洗池及攪拌設(shè)備，加上目前高效混凝劑種類的不斷開發(fā)，淘洗法已逐漸被淘汰。消化污泥的攪拌方式如采用水力提升或機(jī)械攪拌，則污泥會(huì)因受機(jī)械剪切而使絮體被破壞，導(dǎo)致脫水性能下降；若采用沼氣攪拌，則脫水性能可得到改善。
