截至2014年3月底，全国累计建成城镇污水处理厂3622座，污水处理能力约1.53亿m³/d，较2013年底增加约430万m³/d。污泥作为污水处理的副产物，其产量也逐年攀升。据报道，2010年我国污泥（含水率80%）产生量约为2076万t，2011年超过3000万t，其中75%～85%未被妥善处理。大多数污水处理厂利用絮凝剂降低污泥含水率实现初步减容，但未稳定化，“重水轻泥”现象严重，对环境造成二次污染。为了防止剩余污泥污染环境，必须对剩余污泥进行妥善的处置。目前剩余污泥的处置有多种方式，如填埋、焚烧和堆肥等，但无论采用何种方式处置污泥，都必须对污泥进行脱水处理，以减小它的体积，便于储存和运输。污泥脱水已成为污泥处理工艺中至关重要的一个环节，决定了污泥处理的成本。本文主要介绍了自2006年以来，国内外有关城市污水污泥脱水的研究进展。

1 物理方法脱水

1.1 超声协同脱水

吕凯等采用超声波和臭氧处理石化污水处理厂的剩余活性污泥，实验结果表明，较佳超声条件：输出电压70V，超声时间2min；较佳臭氧投加量为0.05g/gSS。在较佳处理条件下，经超声处理过的臭氧化污泥含水率比未超声处理降低约1%。在传统的絮凝方法下，再加上超声和臭氧处理可以使污泥含水率再降低2%以上，絮凝剂用量减少近40%，污泥减量约25%。任占强的研究表明，44W的超声波对污泥的脱水效果较好，在此频率超声波下，当超声时间为90s时，污泥含水率为85%。马守贵等对3000kg/d含水率在99%以上的剩余活性污泥进行了超声波协同处理中试研究，结果表明，经超声波处理后污泥滤饼含水率比未经超声波处理时降低12%，体积减量达8%，同时减少絮凝剂用量1/3。沈劲锋等采用超声波与CPAM联合作用的方法处理剩余活性污泥，结果表明，添加相同比例的CPAM，经超声处理的污泥滤饼含水率要比未经超声处理低约2%，并且使污泥对CPAM的吸附量降至0.5%，节约CPAM约30%。沈壮志研究了处理时间、电功率、pH和絮凝剂用量对剩余污泥超声脱水的影响。结果表明，污泥的脱水应在低功率、短时间内完成。Jianguo JIang等的研究表明，在体系pH=3的条件下，与相同污泥脱水率的Fenton试剂（Fe2+和H2O2）用量及反应时间。当超声频率为25kHz，能量密度为100W/L时，Fe2+、H2O2用量及反应时间可分别降低66.7%、75.0%。P . Zhang等的研究表明，155J/g的超声能量能将污泥沉降时间缩短12h，使污泥沉降效率与添加30mg/L聚丙烯酰胺等效；而大于680J/g的超声能量会恶化污泥沉降性能。

超声有助于污泥脱水，主要是因为超声波的空化效应可形成极端的物理和力学条件，局部可达5000℃高温、50MPa高压以及强大的剪切力。空化泡“内爆”产生的所谓“热点”，能迅速杀死污泥微生物，将微生物细胞壁击破，释放出胞内物，使细胞内水分释放出来。但仅低频率超声能改善污泥的脱水性能，高频率超声反而会使污泥的脱水性能恶化。

1.2 微波辐射协同脱水

田禹等在研究微波辐射对污泥脱水性能的影响中发现，在微波辐射作用下，当胞外糖含量介于15.8～16.5mg/gMLSS时，污泥的沉降性及过滤性较好。适宜的微波辐射可明显改善污泥结构和脱水性，但过量的微波辐射能引起微生物细胞壁结构破坏，导致胞内物质大量溢出，进而破坏污泥的脱水性能。肖朝伦等分别采用500、400、300W的微波加热城市污水厂含水率为81.97%的剩余污泥14、18、22min，污泥含水率均降到5%，而污泥在烘箱中连续加热30min，含水率仍为76.51%。杨国友等采用生石灰与微波协同作用对污泥进行脱水处理，结果表明，单独投加40g/L的生石灰，污泥比阻（SRF）可由原来的4.72×1013m/kg降至1.9×1012m/kg，降低96%；单独使用微波调理污泥，在800W功率下辐射100s，SRF由原来的4.72×1013m/kg降至1.28×1013m/kg，降低72.9%；采用生石灰与微波协同作用，SRF可由原来的4.72×1013m/kg降至9.8×1010m/kg，降低99.8%。微波作用可使污泥中易分解的有机质发生热解，致使污泥完全干化，将生石灰与微波协同作用，可以强化污泥脱水，并减少了生石灰的用量。

1.3 微波与超声联合脱水

A.M.Yeneneh等对250mL的污泥首先用2450MHz、800W的微波处理3min，再用0.4W/mL的超声波处理10min，当停留时间为17d时，甲烷产量为147mL，明显高于单独超声处理或微波处理的30mL和16mL，总固体含量和挥发性固体含量分别减少了56.8%和66.8%。A.M.Yeneneh等采用微波（2450MHz，0～1250W，25～260℃）和超声（20kHz，1W/mL，15～90min）联合处理2个消化池污泥（池1：由75%浓缩污泥和25%初沉污泥组成；池2：由25%浓缩污泥和75%初沉污泥组成），结果表明，总固体去除率分别为25%和20%，挥发性总固体去除率分别为57.8%和76%，COD去除率分别为37.5%和16.8%，毛细吸水时间（CST）明显降低，污泥脱水性能明显高于单独微波处理或超声处理。V.K.Tyagi等在pH=12的强碱性条件下，采用超声（110204kJ，60min）与微波（0.75W/mL，175℃）联合处理剩余污泥，结果表明，与非强碱性条件相比，CST明显降低。

2 化学药剂调理脱水

2.1 无机絮凝剂协同调理脱水

刘秉涛等研究了壳聚糖（CTS）与聚合氯化铝（PAC）复合絮凝剂对污泥的脱水效果，结果表明，PAC复合CTS对污泥具有非常好的脱水效果，1mL的CTS复合一定量PAC可使污泥比阻（SRF）降低74.15%，而单独加入CTS，SRF降低60.8%。邓伟等研究了PAM-Fe2（SO4）3复合调理剂对活性污泥脱水性能的影响。研究发现，复合调理剂对污泥的脱水效果比单一调理剂要好，且达到相同脱水效果时，PAM和Fe2（SO4）3复配时的用量比单独使用时减少一半以上。复合调理剂的较佳用量：PAM1000mg/L，Fe2（SO4）3500mg/L。刘鹏等分别以FeCl3、Fenton试剂和骨架构建体生石灰、褐煤煤粉（CF）为原料制备污泥调理剂，研究了其对污泥脱水及干化性能的影响。结果表明，以FeCl3+CaO和H2SO4+FeSO4+H2O2+CaO作为调理剂的污泥干化效果明显优于以FeCl3+CaO+CF和H2SO4+FeSO4+H2O2+CaO+CF作为污泥调理剂。冀海壮等研究了高铁酸钾预处理对活性污泥脱水性能的影响，研究表明，当高铁酸钾投加量＞0.004g/gSS时，随着高铁酸钾投加量的增加，污泥的SVI随之下降，泥饼含固率随之增加。王彩霞等进行了过氧乙酰（PAA）和亚铁联用调质强化活性污泥过滤脱水性能的研究。结果表明，加入的Fe2+会与PAA解离后产生的H2O2形成Fenton氧化体系，从而可有效氧化裂解污泥，降解EPS中的蛋白质和多糖，促使其中结合水的释放。当n（Fe2+）：n（H2O2）=2:1，PAA投加量为0.1g/gTSS时，污泥脱水性能达到较佳。

Kun Luo等研究发现，酶促厌氧消化后污泥脱水性能显著恶化，CST可由原污泥的33.4s增加至80.0s。但若在厌氧消化前加入0.10g/gTS的CaCl2，CST可由原污泥的83.9s降至27.6s，污泥脱水性能得到明显改善。Danhui Xin等采用钙铝石（12CaO·7Al2O3）与硫铝酸盐（Ca3Al6O12·CaSO4）合成黏结剂对剩余污泥进行填埋前的深度脱水研究。研究表明，当钙铝石与硫铝酸盐的质量比为2:3时，其对SBR和A2O工艺污泥均具有较好的脱水效果，可使污泥试样的含水率分别由73.64%和72.49%降至36%和40%。周宏仓等采用生石灰处理活性污泥，结果表明，当CaO和污泥的质量比达到1:5时，污泥可以达到完全脱水。Li Yu等研究发现，CaO能够改善污泥脱水性能是因为CaO溶解不仅能释放热量，而且可使pH升高至8.85±0.06，破坏了污泥的絮凝结构，同时污泥可压缩性也得到提高。J.E.Lee等的研究表明，当添加污泥干重30%的飞灰时，泥饼含水率和SRF分别为66.2%和1.3×1014m/kg；当添加污泥干重50%的飞灰时，泥饼含水率和SRF分别可达29.4%和4.2×1013m/kg。

尽管无机絮凝剂能降低污泥的含水率，但无机絮凝剂会产生二次污染，毒害水生生物、植物和微生物，铁系絮凝剂还会腐蚀金属，使其应用受到很大限制。生石灰的加入，不但可提高污泥的固体含量，而且可提高污泥的温度，同时可增加污泥的碱度，使致病菌和微生物减少，从而实现了污泥的无害化处理。但有待解决石灰的适宜用量范围，以使剩余污泥更利于资源化利用。

2.2 有机絮凝剂协同调理脱水

吴幼权等以自制的壳聚糖衍生物（CAM）与阳离子聚丙烯酰胺（CPAM）为原料制备了复合絮凝剂CAM-CPAM，并考察了该复合絮凝剂对污泥的脱水性能。结果表明，当其投加量为30mg/L时，污泥脱水率可达90%以上，沉降速率可达0.55cm/s，滤液浊度＜8NTU，透光率＞85%。李婷等通过研究发现，CPAM的投加量对污泥的脱水性能和理化性质均可产生明显的影响，CPAM的较佳用量为4.28～7.13g/kg，此条件下，CST与SRF值分别为（12.62±1.39）s、5.6×1011m/kg，污泥离心上清液中胶体的Zeta电位为正值。刘宏伟等采用PAC+CPAM复合调理剂对炼油厂剩余活性污泥进行脱水处理，结果表明，当PAC、CAPM投加量分别为200、25mg/L，温度为40℃，污泥初始pH为8～10时，在一定的搅拌强度和时间下，泥饼含水率可达到低于81.63%。牛礼跃等的研究表明，PAC与阴离子PAM复配使用可使污泥SV30小于只投加PAC时的SV30，但仍大于原液的SV30，且PAC投加量越大，SV30越大，污泥沉降性能越差。赵旭德等研究了PAC、阳离子PAM、阴离子PAM和非离子PAM等4种高分子絮凝剂用量对污泥脱水性能的影响，发现当絮凝剂投加量在90～110mg/L时，污泥含水率均可降至70%。郑立庆等以丙烯酰胺为有机单体、过硫酸钾为引发剂合成了改性PAM，并考察了改性PAM对污泥的调理效果。结果表明，在每1000kg干污泥投加216kg改性PAM的条件下，污泥含水率可由94.13%降至80.11%，SRF可由1.24×1013m/kg降至1.05×1011m/kg。

Huan Li等的研究表明，当CPAM投加量为10～30mg/L时，含水率为95%～98%的剩余污泥的浊度和泥饼含水率显著下降，有机物含量仅为40%，与未处理剩余污泥相比，真空过滤后的污泥脱水性能明显改善。J.Kim等的研究表明，当剩余污泥中分别加入1.6mgAl2（SO4）3/gTS和0.01mgPAM/gTS时，CST可由138s降至118s，污泥脱水性能得到改善，且泥饼中挥发性有机硫显著降低。Hong Chen等向经酸/碱处理后的浓缩污泥中加入表面活性剂十二烷基二甲基苄基氯化铵（DDBAC）进行脱水处理。结果表明，当pH=4.84，DDBAC投加量为75mg/g，搅拌时间为20min时，脱水污泥的含水率低至58.12%，SRF为5.15×1012m/kg。Ying Huang等开发了以FeCl3·6H2O、Ca（OH）2、Fe2（SO4）3和PAM为主要成分的复合调理剂，并考察了该复合调理剂对污泥的调理效果。结果表明，当Fe2（SO4）3投加量为9%DS，PAM投加量为0.2%DS时，污泥含水率低至53.5%。而单独加入0.2%DS的PAM时，污泥含水率高达76.2%。Junyuan Guo等研究了MBFGA1和P（AM-DMC）复合调理剂的污泥脱水性能。结果表明，当MBFGA1投加量为1.4g/L，P（AM-DMC）投加量为0.13g/L，CaCl2投加量为56.1mg/L，pH为7.5，搅拌速度为149r/min时，DS和SRF分别为29.9%和2.2×1012m/kg，污泥脱水性能优于使用FeCl3、Al2（SO4）3和PAC。黄振等制备了质量分数为0.15%的CPAM水分散乳液，并将其用于污泥的脱水处理。结果表明，当其投加量为湿泥总量的0.005%～0.01%时，上清液浊度去除率达96%，滤饼含水率降至68%。

PAM系有机高分子絮凝剂，其在对污泥进行脱水处理过程中会部分水解成丙烯酸和有机胺等有毒单体，产生二次污染，而且絮凝后污泥中含有的PAM有机高分子不利于污泥的处置和污泥堆肥资源化利用。

3 微生物絮凝剂调理脱水

刘杰伟等研究了克雷伯氏菌M-C11生物絮凝剂的污泥脱水性能。结果表明，当污泥pH=6时，向25mL待测污泥中加入3mLM-C11和4mL质量分数为1%的CaCl2调理后，SRF和污泥含水率分别由原泥的1.164×1013m/kg、98.86%降至4.66×1012m/kg、83.74%，污泥脱水效果明显优于Al2（SO4）3、PAC等无机絮凝剂。杨麒等考察了生物表面活性剂鼠李糖脂与溴化十六烷基三甲铵（CTAB）复配对活性污泥的脱水效果。研究表明，与原污泥相比，当鼠李糖脂投加量为0.1g/g时，离心脱水污泥和过滤泥饼的含水率分别下降了2.4%和10.8%。Chaohong Shi等用天然酸性矿山排水（AMD）富集和驯化菌群，并将6种菌群接种于新鲜城市污水污泥。结果表明，由于AMD中土著铁细菌/硫细菌的协同作用导致污泥絮体结构改变，Cu、Zn和Cd的生物浸出率（12d）分别为81%～91%、87%～93%和81%～89%，离心污泥脱水率（12d）从73%增加至90%。

朱建平等在自然条件（-19～-13℃）下分别对Ca（OH）2和NaOH作为碱试剂的发酵污泥进行了冻融处理。结果表明，冻融对碱性发酵污泥能起到较好的调理效果。对Ca（OH）2作为碱试剂的发酵污泥，在自然条件下经6h冻融，CST由101.5s下降至21.4s，下降约80%；对NaOH作为碱试剂的发酵污泥，在自然条件下冻融24h，CST由1058.6s下降至84.7s，下降约91.99%，均取得了良好的脱水效果。A.H.Molla等采用从IWK污水污泥泥饼中分离出来的丝状真菌冻土毛霉属，在适宜条件下制备了真菌肉汤制剂用于处理IWK污水污泥。结果表明，当处理时间为4～5d时，污泥的总固体（TS）、总悬浮固体（TSS）和浊度均有显著降低。

王学川等研究发现，采用阳离子胶原蛋白絮凝剂（PCDMC）调理污泥，PCDMC的投加量、搅拌速度以及污泥温度和污泥酸碱度等对污泥絮凝脱水效果均有影响。在一定条件下，经PCDMC调质后污泥含水率可由98.72%降低至75.63%。张磊等采用中性纤维素酶和中性蛋白酶对污泥进行预调理，结果表明，当生物酶用量为1%DS时，CST和污泥抽滤后的含水率均变化明显。张娜等采用酱油曲霉产生的微生物絮凝剂（MBF）作为污泥絮凝脱水剂，对城市污水处理厂浓缩污泥进行调理脱水。结果表明，当MBF投加体积分数为6%～8%，污泥温度为28～32℃，pH为6～7时，污泥离心脱水率为82.7%，滤饼含水率为77.3%，污泥脱水后体积减至1/5。

微生物絮凝剂是由微生物产生的具有絮凝活性的代谢产物，主要成分为蛋白质、多糖类、酮酸聚合物等，其可使水中不易沉降的悬浮微粒、菌体细胞等凝聚成高分子物质而沉降。但温度、pH、营养等因素会影响微生物的活性，进而影响其对污泥的脱水性能。

4 结语

剩余污泥的减量化和资源化是目前急需解决的关键问题，大部分无机絮凝剂和有机絮凝剂对环境均会产生二次污染，限制了污泥的资源化利用。生石灰和粉煤灰虽然能降低剩余污泥中的含水率，且不会对环境产生二次污染，但是投加量往往太高，容易造成泥饼增容。而无毒无害的微生物絮凝剂的使用受温度、pH等环境因素的影响较大。采用超声或微波等物理方法脱水虽然污泥脱水率明显降低，但操作条件苛刻。因此，寻找对环境无二次污染、不造成泥饼增容、有利于资源化利用且易于操作的污泥脱水调理剂是未来的研究方向。