【中國(guó)環(huán)保在線 污水處理】污泥具有含水率高、含有大量病原體和微生物等有害生物、重金屬及有機(jī)物含量高等特點(diǎn)，若在排放前不經(jīng)處理，則會(huì)對(duì)環(huán)境造成二次污染。因此，如何在污水處理廠引入快速有效的污泥脫水技術(shù)亟待解決。　　
　　隨著各國(guó)對(duì)污水治理的日益重視和城市污水處理廠不斷新建，污泥的產(chǎn)量不斷地增長(zhǎng)，污泥的快速有效處理已經(jīng)刻不容緩。污泥具有含水率高、含有大量病原體和微生物等有害生物、重金屬及有機(jī)物含量高等特點(diǎn)，若在排放前不經(jīng)處理，則會(huì)對(duì)環(huán)境造成二次污染。通常情況下，污泥處理所需費(fèi)用高達(dá)整個(gè)污水治理廠建設(shè)和運(yùn)行費(fèi)用的50%～60%，因此，污泥的處理面臨著巨大的挑戰(zhàn)。
　　
　　污泥的處理原則是實(shí)現(xiàn)污泥的減量化、穩(wěn)定化、無(wú)害化和資源化，其中，污泥減量化無(wú)疑是污泥后續(xù)處理的關(guān)鍵及污泥處置的重點(diǎn)。污泥減量化可有兩種途徑，一是減少污泥中有機(jī)物的含量，二是降低污泥的含水率。無(wú)論從技術(shù)還是資金方面來(lái)說(shuō)，第2個(gè)途徑較個(gè)途徑簡(jiǎn)單易行，容易實(shí)現(xiàn)。污泥脫水的目的是除去污泥中大量的水分，從而縮小其體積，減輕其重量，以利于污泥的運(yùn)輸和進(jìn)一步處理。有研究顯示，如果將污泥含水率從99.3%左右降到60%～80%，其體積可降至原體積的1/10～1/15，大大地減少了污泥外運(yùn)的費(fèi)用及進(jìn)一步處理時(shí)產(chǎn)生的滲濾液量。時(shí)至今日，雖然污泥脫水理論和技術(shù)都取得了較大發(fā)展，但污泥脫水仍然是污水治理工程所面臨的一大技術(shù)性難題。
　　
　　本文從理論和技術(shù)2個(gè)方面歸納總結(jié)污泥脫水的發(fā)展特點(diǎn)和存在的問(wèn)題，從排水通道的角度重點(diǎn)分析了污泥脫水的微觀過(guò)程，認(rèn)為污泥脫水的微觀研究不能將污泥固體顆粒與水分隔開(kāi)來(lái)，而應(yīng)該以排水通道為“紐帶”將之視為一個(gè)整體，污泥脫水的微觀研究應(yīng)該注重從排水通道的角度去分析其淤堵機(jī)理。隨后著重介紹了國(guó)內(nèi)外污水處理廠的污泥脫水現(xiàn)狀，并基于多場(chǎng)聯(lián)合作用闡明污泥脫水的本質(zhì)、理論核心及技術(shù)核心，后在總結(jié)了污泥脫水現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上指出未來(lái)的研究與發(fā)展方向。
　　
　　污泥脫水理論及技術(shù)研究
　　
　　污泥的脫水是一個(gè)固-液分離過(guò)程，其基礎(chǔ)理論是在過(guò)濾、滲透、沉積等理論的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。污泥脫水的理論研究始于20世紀(jì)30年代。20世紀(jì)30-60年代，污泥脫水的理論研究主要在于基本理論的創(chuàng)立，具體表現(xiàn)為基本概念的提出、脫水模型的建立和修正。Cogger和Merker意識(shí)到只依靠機(jī)械外力脫水污泥難度大且效果不理想，提出了助濾的概念。后來(lái)出現(xiàn)的絮凝脫水、超聲波脫水、電滲析脫水等技術(shù)，本質(zhì)上都屬于助濾的范疇。
　　
　　20世紀(jì)70-90年代，學(xué)者們逐漸將研究焦點(diǎn)從脫水模型轉(zhuǎn)向污泥的物理化學(xué)性質(zhì)，并在物性分析的基礎(chǔ)上探討污泥脫水性能的影響因素，同時(shí)污泥調(diào)理改性技術(shù)開(kāi)始發(fā)展。污泥的物理化學(xué)性質(zhì)如固體顆粒的尺寸、形狀、成分等受到了廣泛關(guān)注。在污泥物性研究基礎(chǔ)上，基于物理、化學(xué)及生物的污泥調(diào)理改性技術(shù)開(kāi)始發(fā)展。但該時(shí)期的污泥調(diào)理改性研究停留在追求污泥脫水性能及效率在宏觀上的改善，缺乏微觀尺度上的調(diào)理改性機(jī)理分析。
　　
　　20世紀(jì)90年代開(kāi)始，在污泥調(diào)理改性技術(shù)不斷發(fā)展的基礎(chǔ)上，電滲技術(shù)、絮凝技術(shù)和超聲波技術(shù)等受到關(guān)注。機(jī)械脫水替代自然干化成為污水治理廠的主要脫水技術(shù)，但由于傳統(tǒng)的機(jī)械脫水方法效果不理想，新技術(shù)又有諸多缺陷不能及時(shí)克服，不少學(xué)者試圖從微觀尺度去解決難題，污泥中水的研究越發(fā)受到重視。
　　
　　實(shí)際上，早在1956年，HeukeleKian和Weinberg就提出將污泥中的水分成自由水和結(jié)合水2種，但這樣簡(jiǎn)單的分類顯然不能滿足污泥脫水的研究。Tsang等人根據(jù)污泥固體顆粒與水的接觸關(guān)系將污泥中的水分成自由水、間隙水、吸附水和結(jié)合水4類(見(jiàn)圖1)。　　
　　在接下來(lái)的20年中，許多學(xué)者對(duì)污泥中的水進(jìn)行了一系列理論及測(cè)試手段的研究，取得了大量成果，概括為幾個(gè)方面：污泥中水的分布特性，結(jié)合水含量測(cè)試技術(shù)，結(jié)合水對(duì)污泥脫水性能影響?；谇叭岁P(guān)于污泥中結(jié)合水的研究，一些學(xué)者以結(jié)合水為“橋梁”來(lái)改善污泥脫水性能，取得了良好效果。