導(dǎo)語：城市污水污泥深度脫水技術(shù)研究一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

[摘要]隨著城市的快速發(fā)展，城市用水量不斷增加，無處理量逐年增加，污水處理廠每年的污泥總量也在不斷的增加，大量的污泥需要妥善的處理處置。污泥深度脫水技術(shù)是通過物理、化學(xué)等技術(shù)手段將含水污泥中的水分去除，將其轉(zhuǎn)化為固態(tài)或半固態(tài)的一種重要處理技術(shù)。圍繞化學(xué)調(diào)理脫水、高壓隔膜板框深度脫水、電滲透板框污泥深度脫水、生物瀝浸深度脫水、超聲波深度脫水等深度脫水技術(shù)介紹了污泥深度脫水技術(shù)原理，總結(jié)了不同脫水方式研究進(jìn)展情況。結(jié)合我國污泥處理處置中存在的問題，對污泥深度脫水技術(shù)的發(fā)展趨勢與應(yīng)用前景進(jìn)行分析與展望，以期促進(jìn)城市污水污泥深度脫水技術(shù)的創(chuàng)新與發(fā)展。

[關(guān)鍵詞]深度脫水；污泥；化學(xué)調(diào)理；生物瀝浸；污水處理

由于城鎮(zhèn)化和經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求，我國近年來城市污水排放量和處理量都呈現(xiàn)出一種上升的趨勢[1]。污泥作為污水生化處理后的一種主要副產(chǎn)物，近年來其產(chǎn)量也在不斷上升，與污泥產(chǎn)量連年遞增趨勢相不符的是，我國污泥有效處理率仍然偏低?，F(xiàn)階段我國污水處理廠對于污泥的處理能力欠缺、技術(shù)手段相對落后，每年都有一定量的污泥沒有按照國家標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行妥善的處理處置，這可能會對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生“二次污染”，對環(huán)境和人們生活構(gòu)成了嚴(yán)重威脅[2]。目前，機(jī)械脫水是污泥處理的主要技術(shù)手段，一般處理后的污泥含水率約為80%。根據(jù)2010年中國環(huán)保部辦公廳發(fā)布的《關(guān)于加強(qiáng)城市污水處理廠污泥污染防治的通知》，通知規(guī)定“污水處理廠將污泥運(yùn)出廠界貯存，污泥必須脫水至含水率的50%以下”。顯然，就目前污水處理廠傳統(tǒng)的脫水技術(shù)無法達(dá)到規(guī)定中對于含水率的要求的[1,3]。國內(nèi)外學(xué)者已經(jīng)對深度脫水過程和機(jī)理開展了相關(guān)研究，對污泥進(jìn)行深度脫水后再進(jìn)行處理處置是污泥外來的重要研究方向[4-6]。一般來說，泥深度脫水技術(shù)可以使處理后的污泥含水率達(dá)到60%以下，使用污泥深度脫水技術(shù)可以有效的去除污泥的含水量，這可以大大的提高污泥焚燒處理的經(jīng)濟(jì)效益和焚燒處理效率。本文對城市污水深度脫水技術(shù)的原理與不同脫水方式進(jìn)行了適當(dāng)總結(jié)，以期促進(jìn)城市污水污泥深度脫水技術(shù)的創(chuàng)新與發(fā)展。

1污泥深度脫水技術(shù)

污泥一種半固體廢物，其含有大量的有機(jī)質(zhì)、細(xì)菌、病毒以及膠體重金屬等有毒有害物質(zhì)，作為城市污水處理廠污水處理過程中的副產(chǎn)物其成分非常復(fù)雜[7]。城市污水污泥的含水率一般都比較高，具有惡臭氣味并且易腐敗，如果不能得到妥善處理，不僅會影響污水處理廠的日常運(yùn)行，還會給周邊土壤和水環(huán)境等造成污染。污泥深度脫水既是污泥處理過程中一個重要的環(huán)節(jié)，又是一個最難實(shí)現(xiàn)的環(huán)節(jié)。污泥深度脫水技術(shù)是使用物理、化學(xué)、生物等手段對含水率較高的污泥進(jìn)行調(diào)理，從而改變污泥結(jié)構(gòu)，釋放結(jié)合水、吸附水等，提高污泥脫水性能的脫水技術(shù)[3,8]。目前，國內(nèi)較為實(shí)用的污泥深度脫水方法有化學(xué)調(diào)理脫水、機(jī)械壓榨脫水、生物深度脫水等。

1.1化學(xué)調(diào)理脫水

化學(xué)調(diào)理一般是指采用化學(xué)試劑對污泥進(jìn)行調(diào)理改性，消除污泥中的水合作用和電排斥作用，改善污泥的脫水性能，以利后續(xù)機(jī)械壓榨脫水。化學(xué)調(diào)理是污泥調(diào)理的重要方法之一，其可以通過化學(xué)藥品促進(jìn)污泥的脫水和排水性能，根據(jù)調(diào)理原理的不同可以分為絮凝劑調(diào)理和氧化調(diào)理[9-10]。1.1.1絮凝調(diào)理組成污泥的固體顆粒通常很小，帶負(fù)電荷，能夠形成穩(wěn)定的膠體懸浮液，這使得污泥固體與水很難分離。一般通過投加帶正電基團(tuán)的絮凝劑可使污泥膠體脫穩(wěn)，實(shí)現(xiàn)固液相分離，利于溶膠聚沉，所以絮凝調(diào)理一般通過添加適當(dāng)?shù)男跄齽?，改變污泥膠體的穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)污泥的固液分離。絮凝劑按照化學(xué)組成可分為無機(jī)和有機(jī)絮凝劑[9]。無機(jī)絮凝劑利用電性中和、壓縮雙電層、降低排斥電勢，從而降低顆粒間的排斥能。利用分子鏈對有機(jī)絮凝劑進(jìn)行變性處理，達(dá)到混凝的目的。拉長分子鏈，充分發(fā)揮吸附架橋作用，使顆粒與水易于分離。1.1.2氧化調(diào)理氧化調(diào)理是指采用臭氧、氯氣、二氧化氯和Fenton試劑等強(qiáng)氧化劑對污泥進(jìn)行調(diào)理，改善脫水效果，降低后續(xù)機(jī)械處理后的含水率。氧化調(diào)理采用較多的是Fenton調(diào)理。Fenton調(diào)理機(jī)理主要是降低Zeta電位和增強(qiáng)絮體疏水性，提高污泥的脫水性能；另外其較強(qiáng)的氧化性損壞了EPS，可以使細(xì)胞中的結(jié)合水變成表面吸附水，這改變了污泥性質(zhì)提高了污泥的脫水性能[11]。Fenton試劑調(diào)理深度脫水主要通過三個步驟：酸化、Fenton氧化調(diào)理和機(jī)械脫水，可使污泥體積減少40%以上，實(shí)現(xiàn)深度脫水。

1.2高壓隔膜板框深度脫水

現(xiàn)有的污水處理廠的污泥含水率一般都比較高，現(xiàn)階段國家在大力提倡污泥的脫水減量，為了響應(yīng)國家號召，滿足污泥的填埋、焚燒等處理要求，引進(jìn)污泥脫水壓榨設(shè)備，降低污泥含水率。污泥脫水壓榨技術(shù)是現(xiàn)階段污泥脫水減量化最有效的形式，其可以滿足國家對污泥減量化和穩(wěn)定化的要求[3]。常用的污泥脫水壓榨設(shè)備有隔膜式壓濾機(jī)、板框壓濾機(jī)、帶式壓濾機(jī)和離心壓濾機(jī)，一般來說隔膜板框深度脫水效果較佳，而帶式壓濾機(jī)和離心壓濾機(jī)的脫水效果不能滿足低含水率的要求[11]。高壓隔膜板框脫水系統(tǒng)主要有高壓進(jìn)料泵、隔膜壓榨泵、進(jìn)料口、空壓機(jī)、濾板與濾布、冷干機(jī)等配套設(shè)施組成，與普通壓濾機(jī)不同，高壓隔膜板框脫水系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)在支撐濾板上另外固定了一塊隔膜[12]。將回收后的污泥送入濾室，在濾室內(nèi)填入污泥進(jìn)料，向壓濾機(jī)隔膜板中注入高壓水，產(chǎn)生的隔膜張力擠壓污泥，從而實(shí)現(xiàn)污泥脫水，通過過濾介質(zhì)(濾布)，留下固體經(jīng)濾布阻隔收集，形成低含水率物質(zhì)。高壓隔膜板框深度脫水技術(shù)通過物理擠壓，板框給污泥施加一定的壓力，污泥壓制濾餅的水含量降低至小于60%，實(shí)現(xiàn)污泥含水率降低的目標(biāo)。高壓隔膜板框深度脫水技術(shù)具有脫水泥餅含水率低，操作條件氣味小，但其設(shè)備投資和占地面積相對較大，作業(yè)周期較長?？傮w來說高壓隔膜板框深度脫水技術(shù)對污泥脫水的減量效果明顯，可以達(dá)到我國對污泥脫水的減量化、穩(wěn)定化等要求，在新建的污水處理廠使用較為廣泛。

1.3電滲透板框污泥深度脫水

電滲透污泥脫水是利用反離子在電場力的作用下攜帶水分子向電極運(yùn)動的方式，配合板框或帶式脫水機(jī)的壓力可以有效地對污泥進(jìn)行脫水?，F(xiàn)階段，常見的電滲透污泥脫水機(jī)主要有電滲透板框式污泥脫水機(jī)、電滲透帶式污泥脫水機(jī)以及電滲透疊螺式污泥脫水機(jī)。電滲透板框污泥深度脫水的原理主要為，污泥顆粒表面的胞外聚合物中有帶負(fù)電的官能團(tuán)，由于離子吸附作用，容易吸附一些陽離子。在電場作用下，帶有部分正電荷的水分子向陰極移動，而污泥顆粒帶有負(fù)電荷，由于陽極的吸引，其便向陽極方向移動，從而實(shí)現(xiàn)了污泥脫水的目的。電滲透板框污泥深度脫水工藝就是常規(guī)脫水機(jī)處理后的污泥餅通過通電后的電脫水機(jī)的滾筒和履帶之間，由于滾筒和履帶之間形成的電位差，帶有部分正電荷的水分子向陰極移動，污泥顆粒帶有負(fù)電荷向陽極移動，這使得污泥顆粒和水分分別向陰、陽兩極定向遷移[13]，再通過加壓過濾，從而實(shí)現(xiàn)固液分離，這種方法可以有效的脫除污泥的間隙水、吸附水等。電滲透板框污泥深度脫水可以實(shí)現(xiàn)不投加如何化學(xué)試劑的情況下，實(shí)現(xiàn)污泥的減量，為污泥的處理、處置提供技術(shù)支持，該技術(shù)工藝簡單、占地面積小、將電滲析與板框壓濾相結(jié)合，可以有效的解決我們城市污水污泥的處理處置含水率高的困擾，對于實(shí)現(xiàn)污泥減量化與資源化有重要意義。

1.4生物瀝浸深度脫水

生物瀝浸深度脫水技術(shù)是一種基于生物濕法冶金基本原理的一種污泥脫水技術(shù)，使用的是不同于污水處理的以自養(yǎng)型微生物為主，結(jié)合一部分特殊異養(yǎng)菌共同組成的特殊微生物復(fù)合菌群，其很快替代了污泥中原有以異養(yǎng)型微生物為主的污泥菌體膠團(tuán)，從而破壞了原活性污泥中的菌膠團(tuán)，包裹其中的毛細(xì)水予以釋放，從而污泥脫水性能顯著提高，這有利于污泥今后的焚燒處理或資源化利用，另外生物瀝浸深度脫水技術(shù)對有效去除污泥中的重金屬等有害物質(zhì)也有一定的效果。微生物瀝浸技術(shù)特點(diǎn)是污泥經(jīng)微生物調(diào)理后，可直接注入專門為生物瀝浸設(shè)計的板框壓濾機(jī)進(jìn)行脫水，操作簡單，卻無需添加化學(xué)試劑，一般處理后的含水率可以降低到60%以下，且污泥有機(jī)質(zhì)含量基本不變，容易實(shí)現(xiàn)后續(xù)資源化利用[14]。對于重金屬超標(biāo)的污泥，可以采取加強(qiáng)特殊微生物菌群的結(jié)構(gòu)，使重金屬含量大幅減少，除臭和殺滅病原菌效果也極顯著[15]。對于老舊污水處理廠升級改造是如果沒有足夠的空間改建或擴(kuò)建污泥深度脫水處理裝置，或者沒有污泥處理設(shè)施的中、小型污水處理廠，都可以將經(jīng)過常規(guī)脫水的污泥集中收集起來進(jìn)行生物瀝浸深度脫水處理。

1.5超聲波深度脫水

超聲波能產(chǎn)生瞬間高溫高壓及剪切力，改變疏水性膜物質(zhì)的理化性質(zhì)，破壞細(xì)菌膠束結(jié)構(gòu)，并分解難降解有機(jī)物；可以提高波面?zhèn)鞑ギa(chǎn)生的通道中水分子的通過通量，促進(jìn)污泥團(tuán)聚；介質(zhì)引入超聲波時，顆粒與介質(zhì)一起發(fā)生震動，從而加速了顆粒的碰撞和粘合。超聲波深度脫水技術(shù)是一種利用超聲波的能量傳輸?shù)姆绞剑ㄟ^分子震動將污泥表面的吸附水脫除的技術(shù)。通過超聲波深度脫水技術(shù)進(jìn)行污泥脫水時可以不加如化學(xué)試劑，其主要利用超聲的連續(xù)、高頻率作用于污泥顆粒表面，將污泥中的微生物細(xì)胞快速的震碎，從而達(dá)到較好的物理脫水效果。部分研究表明，從超聲波改善污泥脫水性能來看，中低頻超聲波和較短的超聲時間對于污泥脫水效果顯著，但是加大超聲波頻率以及延長超聲時間效果相對較差[16]，長時間作可能導(dǎo)致污泥結(jié)構(gòu)的損壞，有可能會使得污泥全部破碎，懸浮的顆粒影響污泥的脫水，降低脫水效果。齊健等[17]發(fā)現(xiàn)用超聲波技術(shù)處理城市污泥時，會產(chǎn)生海綿效應(yīng)，使水更容易通過波前傳播產(chǎn)生的通道，增加水分子的通量，這會導(dǎo)致污泥之間的團(tuán)聚，增加污泥顆粒尺寸。隨著其不斷增大，就會發(fā)生布朗運(yùn)動，相互碰撞、結(jié)合，最終形成沉淀。使用較短時間就可以改變污泥的結(jié)構(gòu)特征，增強(qiáng)污泥的脫水性能。利用超聲波技術(shù)的液相中產(chǎn)生的機(jī)械效應(yīng)、化學(xué)效應(yīng)以及空化效應(yīng)等，超聲波技術(shù)也可以用于市政厭氧污泥脫水，可以使市政污泥進(jìn)行厭氧消化，馮力[18]采用超聲波聯(lián)合化學(xué)調(diào)理技術(shù)進(jìn)行污泥脫水處理，實(shí)驗結(jié)果表明投加合適的化學(xué)調(diào)理劑和控制合理的超聲時間，可以有效的改善污泥脫水性能，實(shí)現(xiàn)較好的脫水效果。生物瀝浸法具有處理效果好、操作簡單快速等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于水處理等領(lǐng)域，張慕詩等[18]研究了采用合超聲波聯(lián)合生物瀝浸法技術(shù)對市政厭氧污泥進(jìn)行脫水，驗證該聯(lián)合技術(shù)在市政厭氧污泥脫水具有良好的可行性，其中厭氧污泥脫水量可以達(dá)到99%，研究成果對提高城市污水污泥脫硫效率和脫水效果具有一定的借鑒作用。

2結(jié)語

隨著我國環(huán)保要求的提高、污泥處理處置壓力的升高，污泥深度脫水技術(shù)將得到更加廣泛的重視與應(yīng)用?，F(xiàn)階段我國深度脫水技術(shù)研究目標(biāo)主要集中在脫水試劑的選擇與使用上，大多數(shù)脫水藥劑都存在造成二次污染的可能，故而今后的研究方法可以向微生物絮凝劑、生物質(zhì)粉末等無二次污染的環(huán)境友好型和低成本的污泥調(diào)理脫水藥劑。污泥深度脫水技術(shù)的研究應(yīng)該與現(xiàn)在的污泥脫除處理技術(shù)緊密聯(lián)合起來，由于常規(guī)單一機(jī)械脫水技術(shù)一般都無法滿足需要的處理效果，通過研發(fā)新型污泥資源化技術(shù)的同時實(shí)現(xiàn)污泥深度脫水，不斷地加強(qiáng)對新型污泥脫水處理技術(shù)的調(diào)研、研究和開發(fā)，這才符合我國環(huán)境與經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展需要。污泥深度脫水技術(shù)的發(fā)展方向不僅僅是發(fā)揮單一技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，需要再聯(lián)合多種深度調(diào)理技術(shù)共同處理，從而更好地適應(yīng)我國社會經(jīng)濟(jì)和環(huán)境發(fā)展需求。

作者：王艷 單位：蚌埠市五河縣生態(tài)環(huán)境監(jiān)測站