影響污水污泥脫水性能因素的探討
技術支持
污水處理過程中，會產(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）。污泥脫水是污泥減量化中較為經(jīng)濟的一種方法，是污泥處理工藝中的一個重要環(huán)節(jié)，其目的是去除污泥中的空隙水和毛細水，降低了污泥的含水率，為污泥的處置創(chuàng)造條件。歐盟等國家的污泥脫水目前已超過78%。
1 污泥脫水性能的評價指標
過濾比阻抗值和毛細吸水時間是被廣泛用作衡量污泥脫水性能的兩項指標。然而，這兩項指標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，有時還需考察脫水后泥餅的含固率這項指標。
為了直接反應污泥的離心性，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指標來衡量污泥的脫水性能，但這兩個指標目前還沒有標準的測試方法。
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：單位過濾面積上，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 毛細吸水時間CST
CST值等于污泥與濾紙接觸時，在毛細管作用下，其水分在濾紙上滲透1cm長度的時間，以秒計。在一定范圍內(nèi)，污泥的毛細吸水時間與其比阻抗值存在相對應的關系。
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。這個指標也比較適用于調(diào)理劑的選擇和劑量的測定
1.4 離心后上層清液的濁度
測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)，使測試結果更趨合理、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構（粒徑、密度和分形尺寸等）、∑電勢能、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。結合水與固體顆粒之間存在著鍵結，活性較低，需借助機械力或化學反應才能除去。相對于結合水，自由水環(huán)繞在固體四周，并能以重力方式引出，因此結合水的含量可視為機械脫水的上限，即結合水量越多，污泥越難脫水。
2.2 污泥的絮體結構
（1）污泥粒徑。是衡量污泥脫水效果較重要的因素。一般來講，細小污泥顆粒所占比例越大，脫水性能就越差。因為污泥顆粒越小，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電荷，互相之間排斥，形成了一個穩(wěn)定的分散系統(tǒng)（膠狀絮體）。在污泥粒徑的測量方面，由于顆粒形狀不規(guī)則，因此較難確定它的粒徑。其中，無機顆粒因相對穩(wěn)定，粒徑較易測定；有機顆粒在篩分時因易分解，則很難測定其原始粒徑大小。目前有3種測量污泥粒徑分布的基本方法，但由于測量方法的不同，測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系的參數(shù)。污泥密度有兩種表達方式：一種為顆粒密度，用于描述單個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，由于壓實和有機物的降解作用，因此沉積時間越長（老齡）的污泥，致密度高、容積密度大。
（3）分形尺寸。是絮體結構量化的表示，用以描述顆粒在團塊中的集結方式，與粒徑成正比關系。分形尺寸越大（極值為3），絮體集結得越緊密，也就越容易脫水。
2.3 污泥的∑電勢
∑電勢越高，對脫水越不利。
2.4 pH值
酸性條件下，污泥的表面性質(zhì)會發(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。對于過濾脫水，當pH值為2.5時，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，主要由有機碎屑和無機顆粒物組成，剩余污泥則是由多種微生物形成的菌膠團、與其吸附的有機物和無機物等組成的集合體，活性污泥是由有機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，如可以使污泥的細小顆粒增加、降低污泥的平均粒徑和升高∑電勢，因此在不增加調(diào)理藥劑的情況下污泥脫水性能會惡化。
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，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。進行生物脫氮時，污泥容積負荷和有機成分將減少，礦化度將升高，因此，脫水性能會改善；進行生物除磷時，污水預酸化有助于生物除磷，但對濃縮和脫水不利。另外，為滿足污水處理廠出水中總磷的指標要求，往往需要采用化學除磷措施，但含有化學除磷的藥劑對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急劇惡化。因為好氧消化會使污泥的生物細胞量增加，而生物細胞對水的吸附作用非常強，大量的水分以吸附水和內(nèi)部水的形態(tài)存在于細胞內(nèi)和細胞間，很難在脫水中被去除；此外，在好氧消化過程中，細菌處于內(nèi)源呼吸階段，會有一些絮體解體，而這些細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得到提高。因為厭氧消化能使污泥中的細小顆粒和比表面積減小，從而改變了和水的結合程度，使污泥的脫水性能得到改善。另外，污泥的停留時間、堿度和攪拌方法都能對污泥的脫水性產(chǎn)生直接或間接的影響。
實驗表明，當污泥的停留時間達到某個特定值時，其脫水性能較佳，超過這個值，對脫水性能不會有多少變化，但當穩(wěn)定時間不足時，污泥的脫水效果甚至會比穩(wěn)定前有所下降。消化污泥的堿度通常超過2000mg/L，在進行化學調(diào)節(jié)時如用的是無機鹽混凝劑，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，但卻需增設淘洗池及攪拌設備，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械攪拌，則污泥會因受機械剪切而使絮體被破壞，導致脫水性能下降；若采用沼氣攪拌，則脫水性能可得到改善。
