城市污水厂污泥具有有机物含量高、高度亲水性的特点，容易与水分子以不同方式结合在一起，使水分难以去除，必须采取一定的调理措施改善污泥的脱水性能，其中化学调理法是最常用的技术手段。在化学调理过程中，影响污泥脱水性能的因素十分复杂，包括污泥类型、污泥中水分的存在形式、污泥表面特性、絮体大小和固体浓度等，并且这些因素互相关联〔2〕。污泥来源不同，污泥性质存在明显差异。在实际工艺操作中，对于不同来源污泥的化学调理，一般需要通过试验确定调理剂的投加剂量和使用条件。因此，笔者分别对5种不同来源的城市污水厂污泥进行化学调质处理，分析污泥性质对调理效果的影响，并进一步考察污泥胞外聚合物（EPS）中多糖、蛋白质与束缚水、Zeta电位（ZP）之间的关系，旨在为不同来源污泥的化学调质处理提供依据。

1 材料与方法

1.1 污泥取样与分析
选取了5种不同来源的污泥：曝气池污泥A采自上海华东理工大学污水处理站，该处理站采用SBR工艺，在曝气阶段取样；二沉池污泥B1、B2分别采自上海松江某污水处理厂、上海徐汇某污水处理厂，两处理厂均为A/A/O工艺；浓缩池污泥C1、C2同样采自上述两污水处理厂。不同来源污泥的性质见表 1。

胞外聚合物的提取采用阳离子交换树脂法〔3〕，多糖与蛋白质含量的测定分别采用苯酚-硫酸法和Folin-酚试剂法〔4〕；采用灼烧法测定有机质含量，恒重法测定含水率〔5〕，污泥浓度MLSS采用标准方法测定〔6〕。ORP采用美国哈希HQ11d测定仪测定，pH采用pHS-25S测定仪测定。采用Zetasizer Nano-ZS分析仪（英国马尔文公司）测定污泥ZP。

1.2 污泥化学调理
采用聚合氯化铝（PAC）作为调理剂，对污泥进行化学调质处理。取一定量的污泥样品投入相应剂量的PAC，在六联搅拌器上快速搅拌（270 r/min、 5 min），再慢速搅拌（100 r/min、10 min），沉降30 min，取调理后的污泥分别测定SRF、束缚水含量和ZP，并进行平行试验。每种污泥混合均匀后在48 h内完成试验测定。

1.3 比阻测定
比阻（SRF）是表示污泥过滤特性的综合性指标，它的物理意义是：单位质量的污泥在一定压力下过滤时在单位过滤面积上的阻力。SRF计算公式见式（1）。

式中：p——过滤压强，N/m2；

A——过滤面积，m2；

μ——滤液动力黏度，N·s/m2；

k——作t/V-V关系曲线，其中V为相同时间t内的滤液量，求解斜率得k； C——单位体积滤液截留在过滤介质上的干固体质量，kg/m3。

1.4 束缚水含量测定
束缚水含量采用膨胀测定法〔7〕。该方法中束缚水是指污泥在特定温度下（通常选用-20 ℃）仍不冻结的水，通过测定给定污泥样品的膨胀度（自由水凝结成冰）可计算得到自由水含量，束缚水则为总水分含量与自由水含量的差值。

2 结果与讨论

2.1 不同来源污泥的PAC最优投加量
SRF、污泥毛细吸水时间（CST）和过滤时间（TTF）是3种最常见的描述污泥脱水性能的参数。

有研究表明SRF比CST能更灵敏地反映污泥性质的变化，且不受污泥浓度的影响〔8, 9〕。因此笔者以 SRF为依据，确定污泥的PAC最优投加量，试验结果见图 1。

图 1 SRF随PAC投加量的变化情况

图 1中各污泥的SRF均随PAC投加量的增加大致呈先下降后上升的趋势。对于曝气池污泥A，当PAC投加量为0.064 g/g时，其SRF降至最低，为1.12×1012 m/kg，与原污泥A相比降幅达到52%；但继续增加PAC用量至0.255 g/g时，污泥A的SRF随PAC的增加而上升，之后其SRF再次随PAC增加缓慢下降。二沉池污泥B1和B2的SRF分别在PAC投加量为0.165、0.130 g/g时降至最低，相应的SRF为1.95×1012 m/kg和2.10×1012 m/kg，降幅达到59%、63%，之后污泥B1和B2的SRF变化趋势与污泥A相似。浓缩池污泥C1和C2的SRF达到最低时，所需PAC投加量均为0.350 g/g，相应的SRF分别为2.27×1012、2.35×1012 m/kg，降幅达到66%和69%，此后再增加PAC剂量SRF出现小幅上升。因此，污泥A、B1、B2、C1、C2的PAC最优投加量依次为0.064、0.165、0.130、0.350、0.350 g/g。原污泥的固体浓度MLSS与PAC最优投加量呈正相关性（y= 0.009x 0.075 2，R2=0.916 3），随着污泥浓度的增大，PAC最优投加量增加。

2.2 污泥束缚水含量与污泥比阻的关系
根据F. Colin的方法将污泥中的水分成两大类：自由水和束缚水。其中自由水可部分或全部被后续机械脱水装置脱除，而束缚水因与污泥颗粒间存在化学键力、物理吸附、毛细管凝结等相互作用，不能被机械脱除，束缚水含量可视为机械脱水的上限〔10〕。在化学调理前，曝气池污泥A的束缚水含量较低，二沉池污泥（B1、B2）的束缚水含量是污泥A的1.5~1.6倍，浓缩池污泥（C1、C2）的束缚水含量较高，是污泥A的1.7~2.1倍。考察污泥束缚水含量随PAC投加量的变化情况，见图 2。

图 2 污泥束缚水含量随PAC投加量的变化情况

由图 2可见，不同来源污泥的束缚水含量均随PAC投加量的增加而下降，降至最低值后又随PAC剂量的增加而上升。 1/2 12下一页尾页