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【摘 要】 随着城市和工业的发展，生活污水、工业污水等排放量日益增加，从而使污水处理中产生的污泥量日益增加，妥善处理日益增多的污泥，将是社会发展中面临的一个难题。填埋、堆肥和焚烧是污泥处理的常用方法，但污泥的高含水率却限制了这些处理方法的应用。因此，如何有效减少污泥含水率以利于后续处理，研发经济有效的改善污泥脱水性能的新技术将是目前污泥处理的研究重点。
【关键词】 污泥脱水；技术；进展
本文总结了城市污泥处理的现状，详细介绍了近年来传统的新兴的污泥脱水技术并提出新兴技术与传统技术相结合的复合脱水技术，将是今后污泥脱水处理技术的发展趋势。
一、污泥脱水的传统技术
1.微波脱水技术。微波是波长在1mm-1m之间，频率在3.0*102-3.0*105MHz，具有穿透性的一种电磁波。田禹等[8]研究发现，微波辐射适宜的时间，SV较未经微波处理的最多可减少48%；与此同时，微波还可明显改善污泥过滤性能，污泥经微波辐射后，污泥比阻降低75%左右，且经真空抽滤后的滤饼含水率较未经微波处理滤饼含水率也明显下降，由原泥的85%降到71%左右。目前已有实验发现，污泥经较短微波辐射时间，污泥的絮体结构和EPS的组分都可得到改善，并且可以获得较好的污泥脱水性能[9]。
2.电渗析脱水技术。电渗透污泥脱水是使固体颗粒和液体在电场的作用下作定向运动，在通过多孔固体滤膜时，粒径较大的固体颗粒不能通过，而水分子可以通过，从而实现固液相分离。1995年吉田裕志在电渗透脱水的实验中，采用1Hz以下电极反向的交变电场和低频下的半波整流的间断电场，发现这两种电场都可抑制连续直流电场所引起的电极与物料接触电阻增加的不良影响，从而提高电渗透脱水效率。
3.超声波脱水技术。超声波技术作为一种新型污染治理技术，在强化污水污泥处理和难降解有机废水处理方面已显示出巨大潜力。
李丹阳的试验证明：小功率超声波能够改善污泥的膨胀特性，提高污泥沉淀特性
和脱水能力[6]。FengXin等[7]在超声预处理改善污泥脱水性能的研究中发现，低能超声波（<4400kJ·kg-1TS）能轻微改善污泥的脱水性能，超声波能量在高于4400kJ·kg-1TS时污泥的脱水性能受到严重影响，而在800kJ·kg-1TS时污泥的脱水性能最好。
4.絮凝脱水技术。在污泥处理中，常投加絮凝剂来改善污泥的脱水性能，其作用原理是通过加入带正电基团的高分子聚合物，通过压缩污泥胶粒双电层、电荷中和、吸附架桥和网扫捲捕作用使污泥胶体脱稳，固液相相互分离。常用的絮凝剂有无机絮凝剂、有机絮凝剂及微生物絮凝剂。
5.热水解脱水技术。热水解脱水技术是指在高温条件下，菌胶团表面的微生物及其代谢产物等有机质溶解，包裹在其中的固体颗粒与有机质相脱离，挥发性固体挥发，易分解的有机物分解成二氧化碳、甲烷等气体和挥发性的醇或酸逸出，使污泥的间隙水和毛细管水释放出来，污泥的脱水性能得以改善。
二、污泥脱水的新兴技术
1.微波脱水技。20世纪90年代国内外许多专家开始将微波技术引入污泥的处理，其技术优势表现为加热速度快、热效高、热量立体传递、设备体积小等，微波技术对污泥脱水性能的调理有较大的应用前景。
2.水热技术。污泥的水热处理是以改善污泥脱水性能为研究方向，其原理是在加热的过程中，污泥的微生物絮体解散，微生物细胞破裂，污泥中有机物水解。有机物的水解降低了污泥的黏度，降低了黏性物质对水的束缚能力，同时在解热到170～（2及以上时，污泥中的细胞破裂，胞内以及各类大分子相结合的水也释放，导致水更容易与污泥颗粒分离，从而降低脱水污泥的含水率
3.超声波脱水技术。超声波脱水技术是近年来兴起的一种主要的污泥脱水技术，它是将一定强度的超声波作用于某一液体系统中将产生一系列的物理和化学反应并明显改变液体中溶解态和颗粒态物质的特征。xie等人研究低能超声（800KJ/Kg）有效改善脱水性能，而高能超声（35000KJ/Kg）严重破坏污泥的脱水性；超声波的作用时间和作用方式对污泥的脱水性也是存在一定影响。
三、脱水污泥资源化利用途径
建材化利用。污泥中除含有有机物外，还含有20%-30%的无机物。充分利用污泥中的无机物生产建材是一种经济有效的污泥资源化方法。污泥建材化利用有制砖、生产水泥、制陶粒等。
1.污泥制砖。美国Alleman等[36]早在1984年就开展了污泥制“生态砖”的可行性实验研究，其研究认为：污泥可以代替粘土和页岩制砖，体积含量在25-30%的污泥生态砖可以达到ASTM相关标准。Slim等[37]也进行了城市污泥生产污泥砖的研究。湖南大学李淑展等[39]利用城市污泥烧制出抗磨损性能优于普通砖的地砖，且产品的水浸出液不具有腐蚀性能，重金属Mn、Cu被很好固化在砖中而不渗出。
2.污泥制水泥。利用水泥窑处理污泥具有投资低，处理能力大，在原料和能源2方面獲得回收，对环境的污染最小等显著特点。近年来，日本利用城市污泥焚烧灰为原料生产水泥获得成功，用这种原料生产的水泥叫做“生态水泥”。研究表明城市污泥代替部分粘土烧制的水泥熟料，其矿物结构与常规的硅酸盐水泥熟料完全相同，且水泥水化和凝结、硬化过程以及水化产物结果都与常规硅酸盐水泥完全相同。
3.污泥制陶粒。污泥陶粒最早由Nakouzi等[46]提出，它是指以污泥为主要原料，掺加适量辅料，经过成球、焙烧而成的。1994年，美国威斯康辛公司[47]建成世界上第一家利用污泥生产陶粒的工厂，年产量约10万m3。许国仁[49]等选用干污泥与粘土和粘结剂混合制备出松散容重为519kg/m3，颗粒表观密度为1110kg/m3，吸水率为19.6%的陶粒。
综上所述，对各种预处理方法的比较得出，在污泥处理中应加强对脱水技术的反应机理和适用条件的研究，将新兴脱水技术与传统技术相结合，开发高效、节能和环保的复合脱水技术，将是今后污泥脱水处理技术的发展趋势。
参考文献：
[1]田禹，方琳，黄君礼.微波辐射预处理对污泥结构及脱水性能的影响[J].中国环境科学，2006，26（4）：459-463
[2]张天红，薛澄泽.西安市污水污泥林地施用效果的研究[J].西北农业大学学报，1994，22（2）：67-71
[3]武冬梅，张建红，吕珊兰等.山西矿区矸石山复垦种植施肥策略[J].自然资源学报，1998，13（4）：333-336
【关键词】 污泥脱水；技术；进展
本文总结了城市污泥处理的现状，详细介绍了近年来传统的新兴的污泥脱水技术并提出新兴技术与传统技术相结合的复合脱水技术，将是今后污泥脱水处理技术的发展趋势。
一、污泥脱水的传统技术
1.微波脱水技术。微波是波长在1mm-1m之间，频率在3.0*102-3.0*105MHz，具有穿透性的一种电磁波。田禹等[8]研究发现，微波辐射适宜的时间，SV较未经微波处理的最多可减少48%；与此同时，微波还可明显改善污泥过滤性能，污泥经微波辐射后，污泥比阻降低75%左右，且经真空抽滤后的滤饼含水率较未经微波处理滤饼含水率也明显下降，由原泥的85%降到71%左右。目前已有实验发现，污泥经较短微波辐射时间，污泥的絮体结构和EPS的组分都可得到改善，并且可以获得较好的污泥脱水性能[9]。
2.电渗析脱水技术。电渗透污泥脱水是使固体颗粒和液体在电场的作用下作定向运动，在通过多孔固体滤膜时，粒径较大的固体颗粒不能通过，而水分子可以通过，从而实现固液相分离。1995年吉田裕志在电渗透脱水的实验中，采用1Hz以下电极反向的交变电场和低频下的半波整流的间断电场，发现这两种电场都可抑制连续直流电场所引起的电极与物料接触电阻增加的不良影响，从而提高电渗透脱水效率。
3.超声波脱水技术。超声波技术作为一种新型污染治理技术，在强化污水污泥处理和难降解有机废水处理方面已显示出巨大潜力。
李丹阳的试验证明：小功率超声波能够改善污泥的膨胀特性，提高污泥沉淀特性
和脱水能力[6]。FengXin等[7]在超声预处理改善污泥脱水性能的研究中发现，低能超声波（<4400kJ·kg-1TS）能轻微改善污泥的脱水性能，超声波能量在高于4400kJ·kg-1TS时污泥的脱水性能受到严重影响，而在800kJ·kg-1TS时污泥的脱水性能最好。
4.絮凝脱水技术。在污泥处理中，常投加絮凝剂来改善污泥的脱水性能，其作用原理是通过加入带正电基团的高分子聚合物，通过压缩污泥胶粒双电层、电荷中和、吸附架桥和网扫捲捕作用使污泥胶体脱稳，固液相相互分离。常用的絮凝剂有无机絮凝剂、有机絮凝剂及微生物絮凝剂。
5.热水解脱水技术。热水解脱水技术是指在高温条件下，菌胶团表面的微生物及其代谢产物等有机质溶解，包裹在其中的固体颗粒与有机质相脱离，挥发性固体挥发，易分解的有机物分解成二氧化碳、甲烷等气体和挥发性的醇或酸逸出，使污泥的间隙水和毛细管水释放出来，污泥的脱水性能得以改善。
二、污泥脱水的新兴技术
1.微波脱水技。20世纪90年代国内外许多专家开始将微波技术引入污泥的处理，其技术优势表现为加热速度快、热效高、热量立体传递、设备体积小等，微波技术对污泥脱水性能的调理有较大的应用前景。
2.水热技术。污泥的水热处理是以改善污泥脱水性能为研究方向，其原理是在加热的过程中，污泥的微生物絮体解散，微生物细胞破裂，污泥中有机物水解。有机物的水解降低了污泥的黏度，降低了黏性物质对水的束缚能力，同时在解热到170～（2及以上时，污泥中的细胞破裂，胞内以及各类大分子相结合的水也释放，导致水更容易与污泥颗粒分离，从而降低脱水污泥的含水率
3.超声波脱水技术。超声波脱水技术是近年来兴起的一种主要的污泥脱水技术，它是将一定强度的超声波作用于某一液体系统中将产生一系列的物理和化学反应并明显改变液体中溶解态和颗粒态物质的特征。xie等人研究低能超声（800KJ/Kg）有效改善脱水性能，而高能超声（35000KJ/Kg）严重破坏污泥的脱水性；超声波的作用时间和作用方式对污泥的脱水性也是存在一定影响。
三、脱水污泥资源化利用途径
建材化利用。污泥中除含有有机物外，还含有20%-30%的无机物。充分利用污泥中的无机物生产建材是一种经济有效的污泥资源化方法。污泥建材化利用有制砖、生产水泥、制陶粒等。
1.污泥制砖。美国Alleman等[36]早在1984年就开展了污泥制“生态砖”的可行性实验研究，其研究认为：污泥可以代替粘土和页岩制砖，体积含量在25-30%的污泥生态砖可以达到ASTM相关标准。Slim等[37]也进行了城市污泥生产污泥砖的研究。湖南大学李淑展等[39]利用城市污泥烧制出抗磨损性能优于普通砖的地砖，且产品的水浸出液不具有腐蚀性能，重金属Mn、Cu被很好固化在砖中而不渗出。
2.污泥制水泥。利用水泥窑处理污泥具有投资低，处理能力大，在原料和能源2方面獲得回收，对环境的污染最小等显著特点。近年来，日本利用城市污泥焚烧灰为原料生产水泥获得成功，用这种原料生产的水泥叫做“生态水泥”。研究表明城市污泥代替部分粘土烧制的水泥熟料，其矿物结构与常规的硅酸盐水泥熟料完全相同，且水泥水化和凝结、硬化过程以及水化产物结果都与常规硅酸盐水泥完全相同。
3.污泥制陶粒。污泥陶粒最早由Nakouzi等[46]提出，它是指以污泥为主要原料，掺加适量辅料，经过成球、焙烧而成的。1994年，美国威斯康辛公司[47]建成世界上第一家利用污泥生产陶粒的工厂，年产量约10万m3。许国仁[49]等选用干污泥与粘土和粘结剂混合制备出松散容重为519kg/m3，颗粒表观密度为1110kg/m3，吸水率为19.6%的陶粒。
综上所述，对各种预处理方法的比较得出，在污泥处理中应加强对脱水技术的反应机理和适用条件的研究，将新兴脱水技术与传统技术相结合，开发高效、节能和环保的复合脱水技术，将是今后污泥脱水处理技术的发展趋势。
参考文献：
[1]田禹，方琳，黄君礼.微波辐射预处理对污泥结构及脱水性能的影响[J].中国环境科学，2006，26（4）：459-463
[2]张天红，薛澄泽.西安市污水污泥林地施用效果的研究[J].西北农业大学学报，1994，22（2）：67-71
[3]武冬梅，张建红，吕珊兰等.山西矿区矸石山复垦种植施肥策略[J].自然资源学报，1998，13（4）：333-336