城鎮化水平的提高，必將導致市政污泥的產生量大幅度增加。然而，市政污泥較高的有機物含量造成污泥脫水困難，已成為影響污泥處理與處置的一大難題。酈光梅等研究發現，采用無機調理劑更有利于污泥建材利用或填埋。無機調理劑中的鋁鹽、鐵鹽等高分子絮凝劑，其作用機制是向污泥中投加調理劑后，使污泥形成顆粒大、孔隙多、結構強的泥餅，即通過改變污泥的性質，使污泥顆粒絮凝以改善污泥脫水性能。

污泥脫水性能評價指標包括污泥比阻（SRF）、污泥沉降性能曲線、真空抽濾、離心脫水實驗后泥餅的含水率等。影響污泥脫水性能的因素主要有污泥顆粒的大小及分布、表面電荷、水合程度以及顆粒間的相互作用。其中，污泥顆粒的大小是影響污泥脫水性能重要的因素，因為污泥顆粒越小，顆粒的比表面積越大，這意味著更高的水合程度和更大的過濾阻力，這樣改變污泥脫水性能就需要更多的藥劑。

本文采用無機調理劑聚合氯化鋁（PAC）和聚合硫酸鐵（PFS），考察了對污泥比阻、泥餅含水率、污泥沉降性能等的作用效果，探討了兩種無機調理劑對污泥脫水性能的改善問題。

1 實驗材料與方法

1.1 實驗材料

1.1.1 剩余污泥

實驗所用污泥樣品取自某市政污水處理廠污泥存儲池的剩余污泥。污泥取回后靜沉2小時，然后倒去上層清液，取下部污泥作為實驗污泥樣品；同時，及時測定所取剩余污泥的各項指標，然后放入生化培養箱，恒溫4℃冷藏保存。

1.1.2 無機調理劑

聚合氯化鋁（PAC）和聚合硫酸鐵（PFS）是城鎮污水處理廠常用于污泥化學調理改性的無機調理劑。實驗所用藥劑取自長隆水處理有限公司，基本信息如下：

1.2 檢測項目及方法

1.2.1 污泥過濾性能表征

（1）污泥含水率

初始含水率、濾餅含水率的測定方法按照國際法測定。

（2）污泥比阻

污泥比阻指通過泥餅時水分子所受到的阻力大小，常用作判斷污泥脫水難易程度的檢測指標。

（3）抽濾實驗

取100mL經過調理的污泥，將折好的已知質量的中速定量濾紙置于布氏漏斗中，重力過濾約1～2min，20min后停止抽濾，并記錄布氏漏斗下量筒內的濾液體積。根據實驗數據，作抽濾時間t與濾液體積V的關系曲線。將過濾得到50mL濾液的時間記作T50。

1.2.2 污泥沉降性能表征

污泥沉降性實驗能夠反映污泥脫水性能的好壞。污泥搖勻后，取200mL置于燒杯中，按照實驗設計的投加比對污泥進行化學調理，然后放置于六聯攪拌器上，快速攪拌5min（200r/min），慢速攪拌10min（50r/min），使兩者充分混合。將調理后的污泥倒入100mL量筒中，靜置、觀察泥水界面的變化，每5min記錄一次污泥沉降的體積。

1.2.3 驗證實驗

抽濾的時間長短可以表征污泥脫水的性能。實驗利用污泥比阻實驗裝置，使用真空抽濾的方法，將抽濾濾液的體積為T50。T50的值越小，則說明污泥越容易被抽濾，其脫水性能就越好。

1.3 實驗設計

分別取200mL實驗原泥于燒杯中，按照不同投加量0、0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0g/L投加PAC和PFS進行調理，將加藥后的燒杯置于六聯攪拌器上，快速攪拌5min（200r/min），慢速攪拌10min（50r/min），實驗重復3次。

2 實驗結果分析

2.1 污泥過濾性實驗

含水率和污泥比阻具有明顯的相關性。在調理劑的投加量未達到合適投藥量時，絮體形成不完全；在合適投藥量下，絮體完整，膠體顆粒分散使得大量結合水轉變為自由水，束縛水的含量降低，此時的污泥過濾性能較佳。

超過合適投藥量后，已成型的污泥絮體失穩破壞，隨機裹挾周圍大量的自由水，造成污泥的脫水性能變差。當PFS的投加量為2.0g/L時，污泥的過濾效果好，其通過真空泵抽濾得到的濾餅含水率為72.57%，污泥比阻值為3.8×1012m/kg。當PAC的投加量為2.0g/L時，污泥的過濾效果也優，其通過真空泵抽濾得到的濾餅含水率為71.17%，污泥比阻值為3.5×1012m/kg。

因此，確定無機調理劑PFS和PAC改善污泥脫水性能的合適投加量均為2.0g/L。

2.2 污泥沉降性實驗

投加不同劑量的PFS、PAC調理污泥后，污泥的沉降性能都得到不同程度的改善。因為PFS和PAC在水中會發生轉化，生產的多核陽離子聚合物可以對污泥絮體發揮吸附電中和和架橋作用，有助于改善污泥的沉降和脫水性能。隨著PFS投加量的增加，在PFS投加量達到2.5g/L時，污泥的沉降性能好；隨著PAC劑量的增大，當PAC的投加量達到2.5g/L時，污泥沉降效果優。可以明顯看出投加PAC超過一定量后，污泥由于不穩定而呈現出體積增大的現象。

2.3 驗證實驗

隨著無機調理劑投加量的增加，T50逐漸減小；無機調理劑達到一定投加量后，T50趨于穩定。在PFS的投加量達到2.0g/L時，T50降至3.8s左右趨于穩定；在PAC的投加量達到2.5g/L后，T50降至3.7s左右趨于穩定。

3 總結

（1）單獨投加無機調理劑聚合硫酸鐵（PFS）對污泥進行調理，當PFS的投加量為2.0g/L時，污泥脫水性能得到了顯著的改善，其污泥比阻值從52×1012m/kg降為3.8×1012m/kg，濾餅含水率和T50較原剩余污泥也有明顯降低。

（2）單獨投加無機調理劑聚合氯化鋁（PAC）時，當PAC的投加量達到2.0g/L，其污泥比阻值從52×1012m/kg降為3.5×1012m/kg，污泥的過濾性能和沉降性能均得到不同程度的改善。

（3）從污泥的過濾性能實驗、沉降性能實驗和抽濾實驗結果可以看出，污泥的比阻值和污泥的含水率、污泥的沉降性能以及T50之間有著一定的相關性。

（4）從污泥調理改善情況和經濟成本對比兩種調理劑，當處理相同量污泥時，二者的投加量基本相同，聚合硫酸鐵（PFS）處理污泥的成本更低一些。因此針對該污泥，建議使用PFS作為改善污泥脫水的無機調理劑。