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我国城市污水体量大、处理率高,导致其副产物——污泥产量也急剧增加。二沉池中的活性污泥含水率高达99%,只有对污泥进行脱水,才能实现污泥减量化和后续处置。本文考察了FeCl3、CPAM与溶菌酶调质对污泥脱水性能的影响,研究了其改善污泥深度脱水性能的调质效果。在此基础上,采用跨尺度研究的方法,从宏观的角度阐明了污泥脱水过程中的水分迁移机制,并建立了一种污泥排水通道的可视化研究方法,在微观尺度上解析了污泥脱水过程中排水通道的变化规律。本实验所用活性污泥CST为59.40 s,SRF为7.91×1012 m/kg,压滤后泥饼含水率高达80.6%,不易脱水。污泥经FeCl3、CPAM调质后,在最佳投加量下,CST分别降至13.4 s和7.15 s。化学调质后污泥粒径分别增至原泥的7.43和1.85倍,同时絮体结构变得更加密实,表面负电荷减少,以上变化均有利于提高污泥的过滤性能。此外,溶菌酶调质污泥压滤后的泥饼含水率最低,为67.54%,但其结合水含量仅从7.15g/g DS降低至6.76 g/g DS,高于前两种方法调质后的污泥。这主要是由于溶菌酶的破壁作用虽然释放出了结合水,但是还需要通过施加机械压力,才能使其从污泥中脱除。在上述调质的基础上,进一步考察了污泥的宏观脱水过程,发现无论是在重力脱水还是压滤脱水过程中,溶菌酶调质后污泥脱除的水分最多。此外,采用三阶段Terzaghi-Voigt模型进一步揭示了污泥的水分迁移机制,结果表明:原泥中的水分主要在压滤过程中的第三阶段被脱除,脱除量为41.27%;FeCl3和CPAM调质后污泥的主要脱水阶段为第二阶段,脱除量分别为54.81%和51.54%;溶菌酶调质后污泥中的水分主要在第二、三阶段脱除,脱除量分别为61.78%,30.51%,有别于前三者。基于絮体形态的表征,利用三维重构技术建立了一种可视化的三维模型,用于揭示脱水过程中微观排水通道的变化规律,并与前述宏观脱水过程相对应。研究发现调质阶段未形成排水通道,重力阶段排出的水主要取决于污泥的絮体结构特征。此外,在压滤脱水阶段,原泥中仍有水分残留在排水通道内无法脱除;FeCl3和CPAM的加入能改善污泥脱水速率,但是对于污泥脱水程度提升不大;相比之下,溶菌酶调质后的污泥在经机械压滤后大部分排水通道被压实,水分脱除量较多。在压滤脱水后,调质后污泥排水通道的体积和其在絮体中的占比均小于原泥,其中溶菌酶调质后的污泥排水通道体积由1.10 mm3降至0.43 mm3,在污泥絮体中的占比由88.72%降至10.8%,变化最明显。结果表明经溶菌酶调质后污泥在压滤脱水过程中的水分脱除量较多,该结果与前述压滤后的泥饼含水率的结果相一致。此外,与压汞仪测得的孔隙率数据相比,基于图像的三维重构模型可以更准确地反映污泥排水通道的真实情况。