城镇化水平的提高，必将导致市政污泥的产生量大幅度增加。然而，市政污泥较高的有机物含量造成污泥脱水困难，已成为影响污泥处理与处置的一大难题。郦光梅等研究发现，采用无机调理剂更有利于污泥建材利用或填埋。无机调理剂中的铝盐、铁盐等高分子絮凝剂，其作用机制是向污泥中投加调理剂后，使污泥形成颗粒大、孔隙多、结构强的泥饼，即通过改变污泥的性质，使污泥颗粒絮凝以改善污泥脱水性能。

污泥脱水性能评价指标包括污泥比阻（SRF）、污泥沉降性能曲线、真空抽滤、离心脱水实验后泥饼的含水率等。影响污泥脱水性能的因素主要有污泥颗粒的大小及分布、表面电荷、水合程度以及颗粒间的相互作用。其中，污泥颗粒的大小是影响污泥脱水性能重要的因素，因为污泥颗粒越小，颗粒的比表面积越大，这意味着更高的水合程度和更大的过滤阻力，这样改变污泥脱水性能就需要更多的药剂。

本文采用无机调理剂聚合氯化铝（PAC）和聚合硫酸铁（PFS），考察了对污泥比阻、泥饼含水率、污泥沉降性能等的作用效果，探讨了两种无机调理剂对污泥脱水性能的改善问题。

1 实验材料与方法

1.1 实验材料

1.1.1 剩余污泥

实验所用污泥样品取自某市政污水处理厂污泥存储池的剩余污泥。污泥取回后静沉2小时，然后倒去上层清液，取下部污泥作为实验污泥样品；同时，及时测定所取剩余污泥的各项指标，然后放入生化培养箱，恒温4℃冷藏保存。

1.1.2 无机调理剂

聚合氯化铝（PAC）和聚合硫酸铁（PFS）是城镇污水处理厂常用于污泥化学调理改性的无机调理剂。实验所用药剂取自长隆水处理有限公司，基本信息如下：

1.2 检测项目及方法

1.2.1 污泥过滤性能表征

（1）污泥含水率

初始含水率、滤饼含水率的测定方法按照国际法测定。

（2）污泥比阻

污泥比阻指通过泥饼时水分子所受到的阻力大小，常用作判断污泥脱水难易程度的检测指标。

（3）抽滤实验

取100mL经过调理的污泥，将折好的已知质量的中速定量滤纸置于布氏漏斗中，重力过滤约1～2min，20min后停止抽滤，并记录布氏漏斗下量筒内的滤液体积。根据实验数据，作抽滤时间t与滤液体积V的关系曲线。将过滤得到50mL滤液的时间记作T50。

1.2.2 污泥沉降性能表征

污泥沉降性实验能够反映污泥脱水性能的好坏。污泥摇匀后，取200mL置于烧杯中，按照实验设计的投加比对污泥进行化学调理，然后放置于六联搅拌器上，快速搅拌5min（200r/min），慢速搅拌10min（50r/min），使两者充分混合。将调理后的污泥倒入100mL量筒中，静置、观察泥水界面的变化，每5min记录一次污泥沉降的体积。

1.2.3 验证实验

抽滤的时间长短可以表征污泥脱水的性能。实验利用污泥比阻实验装置，使用真空抽滤的方法，将抽滤滤液的体积为T50。T50的值越小，则说明污泥越容易被抽滤，其脱水性能就越好。

1.3 实验设计

分别取200mL实验原泥于烧杯中，按照不同投加量0、0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0g/L投加PAC和PFS进行调理，将加药后的烧杯置于六联搅拌器上，快速搅拌5min（200r/min），慢速搅拌10min（50r/min），实验重复3次。

2 实验结果分析

2.1 污泥过滤性实验

含水率和污泥比阻具有明显的相关性。在调理剂的投加量未达到合适投药量时，絮体形成不完全；在合适投药量下，絮体完整，胶体颗粒分散使得大量结合水转变为自由水，束缚水的含量降低，此时的污泥过滤性能较佳。

超过合适投药量后，已成型的污泥絮体失稳破坏，随机裹挟周围大量的自由水，造成污泥的脱水性能变差。当PFS的投加量为2.0g/L时，污泥的过滤效果好，其通过真空泵抽滤得到的滤饼含水率为72.57%，污泥比阻值为3.8×1012m/kg。当PAC的投加量为2.0g/L时，污泥的过滤效果也优，其通过真空泵抽滤得到的滤饼含水率为71.17%，污泥比阻值为3.5×1012m/kg。

因此，确定无机调理剂PFS和PAC改善污泥脱水性能的合适投加量均为2.0g/L。

2.2 污泥沉降性实验

投加不同剂量的PFS、PAC调理污泥后，污泥的沉降性能都得到不同程度的改善。因为PFS和PAC在水中会发生转化，生产的多核阳离子聚合物可以对污泥絮体发挥吸附电中和和架桥作用，有助于改善污泥的沉降和脱水性能。随着PFS投加量的增加，在PFS投加量达到2.5g/L时，污泥的沉降性能好；随着PAC剂量的增大，当PAC的投加量达到2.5g/L时，污泥沉降效果优。可以明显看出投加PAC超过一定量后，污泥由于不稳定而呈现出体积增大的现象。

2.3 验证实验

随着无机调理剂投加量的增加，T50逐渐减小；无机调理剂达到一定投加量后，T50趋于稳定。在PFS的投加量达到2.0g/L时，T50降至3.8s左右趋于稳定；在PAC的投加量达到2.5g/L后，T50降至3.7s左右趋于稳定。

3 总结

（1）单独投加无机调理剂聚合硫酸铁（PFS）对污泥进行调理，当PFS的投加量为2.0g/L时，污泥脱水性能得到了显著的改善，其污泥比阻值从52×1012m/kg降为3.8×1012m/kg，滤饼含水率和T50较原剩余污泥也有明显降低。

（2）单独投加无机调理剂聚合氯化铝（PAC）时，当PAC的投加量达到2.0g/L，其污泥比阻值从52×1012m/kg降为3.5×1012m/kg，污泥的过滤性能和沉降性能均得到不同程度的改善。

（3）从污泥的过滤性能实验、沉降性能实验和抽滤实验结果可以看出，污泥的比阻值和污泥的含水率、污泥的沉降性能以及T50之间有着一定的相关性。

（4）从污泥调理改善情况和经济成本对比两种调理剂，当处理相同量污泥时，二者的投加量基本相同，聚合硫酸铁（PFS）处理污泥的成本更低一些。因此针对该污泥，建议使用PFS作为改善污泥脱水的无机调理剂。