污水是水與泥的結(jié)合體，污泥也是水與泥的結(jié)合體，只是各自所占比例不同。污泥的水分可以分為四種：間隙水、毛細(xì)水、吸附水和內(nèi)部水。

顆粒間的空隙水，約占污泥水分的70%，在污泥顆粒間形成一些小的毛細(xì)管，其中充滿的水稱毛細(xì)水，約占20%，顆粒的吸附水被吸附在顆粒表面，約占7%左右，可用加熱法脫除;存在于污泥顆粒內(nèi)部或微生物細(xì)胞內(nèi)的水稱為內(nèi)部水，約占污泥的3%，污泥中水分與污泥顆粒結(jié)合的程度由大到小的順序為：內(nèi)部水>吸附水>毛細(xì)水>空隙水，結(jié)合程度越高，越難脫除。

毛細(xì)水與吸附水可以統(tǒng)稱為污泥菌膠團(tuán)內(nèi)部包含水，約占污泥總水量的27%，而菌膠團(tuán)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，難以為機(jī)械作用(壓濾、離心)破壞，造成脫水困難。

物理調(diào)質(zhì)方法有污泥淘洗、熱處理、冷凍熔融、超聲波調(diào)節(jié)等方法，污泥淘洗主要用于污泥消化預(yù)處理，目的是降低堿度，節(jié)省藥劑，但是淘洗會降低污泥肥效，并且對污泥濃縮生污泥不太有效。熱處理法對污泥加熱，可以加速粒子的熱運動，提高碰撞和結(jié)合的頻率，破壞膠體結(jié)構(gòu)達(dá)到粒子間的凝聚。同時有機(jī)物受熱水解、溶化、改善脫水性能。污泥還可以在熱作用下進(jìn)行水解(中性，堿性或酸性)。熱處理法包括高溫?zé)崽幚砗偷蜏責(zé)崽幚�。高溫�(zé)崽幚?180-200度)的主要缺點是分離液BOD、COD高，色度大，臭氣度大。低溫?zé)崽幚?135-165度)的溫度不得高于175度，有機(jī)物含量在50%-70%效果較好。冷凍熔融處理法是指將污泥凍結(jié)，然后加熱溶解的調(diào)節(jié)技術(shù)。由于溫度發(fā)生大幅度變化，膠體顆粒脫穩(wěn)凝聚，顆粒由細(xì)變大，失去了毛細(xì)狀態(tài)，同時細(xì)胞壁破裂，細(xì)胞內(nèi)部水分變成自由水分，從而提高污泥的沉降性能與脫水性能。在控制良好的情況下，冷凍熔融處理同時可以減少污泥內(nèi)的致病菌量以及大幅度改善脫水性能，大幅降低污泥后處理的成本，但是它面臨的問題是如何有效地設(shè)計機(jī)械冷凍設(shè)備。污泥冷凍調(diào)節(jié)主要用于給水污泥的調(diào)質(zhì)，對污水污泥調(diào)質(zhì)的有效性存在不少問題。過多的加入化學(xué)調(diào)質(zhì)劑量，一定程度上也是增加的污泥(污泥+絮凝劑)量的產(chǎn)生。

超聲波調(diào)節(jié)是近年來新開發(fā)的技術(shù)，大功率超聲波可以降解污泥，降低其含水率。超聲波對污泥能夠產(chǎn)生一種海綿效應(yīng)，使水分更易從波面?zhèn)鞑ギa(chǎn)生的通道通過，從而使污泥顆粒團(tuán)聚，粒徑增大，當(dāng)顆粒徑大到一定程度，就會做熱運動相互碰撞、黏結(jié)、最終沉淀。超聲波對污泥的其他一些作用，如局部發(fā)熱、界面破壞、擾動和空化，能夠使污泥中的細(xì)胞破壁，并且加速固液分離，改善污泥的脫水性能。另外，超聲波對混凝有促進(jìn)作用。當(dāng)超聲波通過有微小絮體顆粒的流體介質(zhì)時，其中的顆粒開始與介質(zhì)一起振動，但由于大小不同的粒子具有不同的振動速度，顆粒就相互碰撞，黏合，體積與質(zhì)量均增大。當(dāng)粒子變大到不能隨超聲振動時，只能做無規(guī)則運動，繼續(xù)碰撞、黏合、變大、最終沉淀。

污泥菌膠團(tuán)內(nèi)部包含水約占污泥總水量的27%，而菌膠團(tuán)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，難以為機(jī)械作用(壓濾，離心等)破壞，造成脫水困難。采用一定的預(yù)處理方式，0.11—0.22W/mL的超聲波處理可以破壞菌膠團(tuán)的結(jié)構(gòu)，使其中的內(nèi)部水排出，同時保持污泥較大的顆粒，從而提高污泥的沉降性能。超聲波和其他方法的結(jié)合可以使污泥凝聚，改善生物活性，可以降低超過10%的污泥含水量。此外，超聲波還可以使細(xì)胞破壁，細(xì)胞內(nèi)含物溶出，可以加速污泥的水解過程，從而達(dá)到縮短消化時間、減少消化池容積、提高甲烷產(chǎn)量的目的。超聲波能有效地破壞菌膠團(tuán)結(jié)構(gòu)，將其內(nèi)部包含水被釋放成為可以比較容易去除的自由水。除了改變污泥性質(zhì)，超聲波還能加快微生物生長，提高對有機(jī)物的分解吸收能力，而且促進(jìn)效應(yīng)在超聲波停止后數(shù)小時內(nèi)依然存在。超聲波污泥預(yù)處理是一種高效干凈的友好環(huán)境技術(shù)。

國外已經(jīng)有了相關(guān)的應(yīng)用。可以作為我們的借鑒和參考。

作者簡介

金亞飚，寶鋼工程技術(shù)集團(tuán)有限公司高級工程師，注冊公用設(shè)備工程師，畢業(yè)于同濟(jì)大學(xué)環(huán)境工程學(xué)院。中國環(huán)境保護(hù)產(chǎn)協(xié)會水污染治理委員會專家，水網(wǎng)專家，中國 城鎮(zhèn)供水排水協(xié)會行業(yè)學(xué)術(shù)專家，節(jié)能專家，中國環(huán)境科學(xué)學(xué)會高級會員，上海市金屬學(xué)會會員，上海發(fā)明協(xié)會會員，中國能源環(huán)境科技協(xié)會膜與水處理技術(shù)專委會 會員，中國低碳協(xié)會專家，上海市科委專家，《工業(yè)水處理》雜志編委。具有消防設(shè)施技術(shù)檢測單項資格。