全球社会经济快速发展和人民生活水平逐渐改善，随之而来的环境问题也逐渐增多。其中，污水、污泥问题愈发严重，污水排放、处理量逐渐增加，相应的污泥生成量也增加。根据中华人民共和国住房和城乡建设部关于全国城镇污水处理设施建设和运行情况的通报，截至2017年6月底，全国城镇累计建成运行污水处理厂4063座，污水处理能力达1.78×10⁸m³/d，年产生含水率80%的污泥可达5000余万吨。 对污泥处理愈发重视，污泥的处理处置迫在眉睫。在现有的污泥处理处置方法中，填埋、堆肥、自然干化及焚烧等为我国目前主要处理处置方法，分别占比为65%、15%、6%、3%。目前国内城镇污水处理企业处置能力不足，处置手段落后，大量污泥得不到规范化处理，直接造成“二次污染”，严重危害生态环境。根据“十三五”规划中提出的污泥无害化、减量化、稳定化、资源化的处理处置技术要求，我国现存的污泥处理处置方式需逐渐转型，填埋占比将逐渐降低，堆肥、自然干化、焚烧及其他处理处置技术将是以后发展的主要方向。

在众多处理处置方式中，对污泥含水率有很高的要求。城镇污水处理厂污泥用于填埋或混合填埋时，其含水率需至少达到60%以下，用于垃圾填埋覆盖土时，需将含水率降低至45%；而用作土壤改良剂、肥料，或作为水泥窑、发电厂和焚烧炉燃料时，至少将污泥含水率降低至30%以下；污泥用作制砖等建筑材料，需将含水率降至40%以下。受污泥本身特性的限制，一般常规添加CaO后板框压滤脱水方式，污泥脱水后仍然含有60%左右的水分。因此，脱水是目前制约污泥处理处置进一步发展的关键。由污泥胞外聚合物（EPS）形成的污泥有机絮体结构，亲水性高，包裹能力强，阻碍了污泥在处理处置过程中释放结合水。因此，为满足污泥的处理处置要求，需进一步降低污泥含水率，完成对污泥的深度脱水。

污泥深度脱水技术是指在对高含水率、难脱水污泥进行预处理后，再经过高压压榨、热干化等脱水工艺，将含水率降低到45%以下的一种污泥处理技术。污泥脱水性能是衡量污泥脱水难易的重要指标，其表现形式为污泥可脱水程度、过滤性能以及脱水速率，主要体现在污泥含水率（Wc）、污泥压滤比阻（SRF）以及毛细吸水时间（CST）的研究分析。目前污泥深度脱水技术较为成熟的主要有酸处理、 氧化技术和热处理等物理化学方法以及生物沥浸和酶处理等生物降解方法。将物理、化学以及生物法联合处理污泥，通过协同作用改善污泥的脱水效果，或者添加调理剂调节等常规方法，达到污泥的脱水性能及经济性等各方面的较优条件。污泥深度脱水的作用机理是通过破坏改变EPS的有机絮体结构。污泥颗粒中EPS是由不同成分组成的，可能具有以紧密结合的胞外聚合物（TB-EPS）为中心、由松散结合的胞外聚合物（LB-EPS）包围的双层结构。在将TB-EPS降解为LB-EPS和溶解性胞外聚合物（SEPS）后，释放出胞内物质以及由有机絮体包裹的结合水，从而改善污泥脱水性能，达到污泥深度脱水的目的。单一的预处理方法可能无法同时满足污泥可脱水程度、过滤性能和脱水速率的整体提升，需要辅助其他预处理方法协同处理实现污泥深度脱水。

本文首先介绍了我国污泥的分类及基本特性，然后介绍了几种常见污泥预处理方法，分别从宏观与微观的层面分析了不同预处理方法对污泥的脱水性能的影响，对比不同预处理方法各自的优缺点。介绍几种常见的污泥后续脱水工艺，如机械脱水、水热脱水、热干化等工艺。并结合污泥处理处置利用要求，给出具体的污泥处理流程。系统全面地分析了污泥深度脱水的方法、特点及系统工艺，对我国污泥处理实际应用具有重要意义。

1 污泥特性

1.1 污泥分类

污泥的组成成分及性质决定了污泥处置工艺的选择，污泥有多种分类方法，实际工作中污泥接收工作以污水厂划分，因此按来源进行划分是符合实际生产规律的分类方式，且以此方法划分的污泥在成分特性等方面更加相似。污泥根据来源不同可分为市政污泥和工业污泥。

1.1.1 市政污泥

市政污泥的含水率极高，初沉池污泥含水率为95%～97%，二沉池剩余污泥含水率达99%以上。我国城市污水厂的初沉池污泥有机成分含量极高，有机物含量为50%～70%，挥发性固体（VSS）以及碳水化合物质量分数在50%以上，脂肪质量分数达20%左右。污泥中富含N、P、K等营养元素以及多种植物成长所需的微量元素，作土地利用时可以有效改善土壤结构，增强土壤活性。另外，市政污泥中无机氧化物含量也极高，分别为污水处理过程中添加的CaO、Fe₂O₃等絮凝剂以及污泥含有的SiO₂、Al₂O₃等无机物。市政污泥中As、Cd、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn等重金属含量较低。

1.1.2 工业污泥

相较于市政污泥，工业污泥来源更广、产量更大，且成分更复杂，毒害物质含量更高。工业污泥主要可分为电镀污泥、冶金污泥、纺织印染污泥、化工污泥以及造纸污泥等。

电镀污泥是电镀行业在污水处理过程中产生的污泥，其产量大，危害面广，含大量有毒重金属，且含水率较高。目前国内针对电镀污泥主要采取固化-填埋的处置方法。但由于重金属含量大，为防“二次污染”，较佳的处置方法是将电镀污泥用作焚烧等热化学处理。高温处理后污泥中的有机物彻底氧化分解，部分金属的毒性减小，大幅降低了电镀污泥中的毒害成分，且焚烧后的灰渣可用于制砖、铺路等。当然，理想的处置方法还是将重金属资源回收，实现资源的有效利用。

冶金污泥出自冶金工业，以钢铁和有色金属冶炼为主，多为酸性废水污泥，具有一定的腐蚀性、化学毒性，且铁、锌、铅、碳、硫、磷等元素含量较高。目前国内外主要以厂内循环使用、重金属和碳回收以及建筑材料制造等方法对污泥进行处理。

纺织印染行业中的污泥来源于生产中的大量废水。由于其用水量极大，产生的污泥量也大。纺织印染污泥分为无机污泥和有机污泥。无机污泥相对密度大，易于沉积、压密、脱水，含水率低，污泥稳定性好；有机污泥相对密度大，颗粒小，不易下沉、压密、脱水，含水率高，流动性好。处理处置方法与市政污泥相同，多采用填埋、土地利用、焚烧等。但针对污泥的资源化处理，诸如回收铝制备聚合硫酸铝等方法尚在研究中。

化工污泥中，由于使用不同化学方法处理废水，所产生的污泥含有大量的病原微生物和细菌，并包括很多合成有机物和重金属离子等有害物质。如农药化工厂产生的污泥中含有毒性化合物，炼油厂的含油污泥中含有苯系物、酚类等剧毒物质。目前针对化工污泥的处置方法主要以填埋和焚烧为主，在资源化处置方面，化工污泥更偏向于内部循环使用。

造纸污泥产量巨大，远超同等规模的市政污水处理厂，每生产1t可再生纸产生700kg含水率65%的污泥。造纸污泥中生物质含量丰富，含水率高，重金属含量相对较低，黏度高，具有流变特性。结合其特性，造纸污泥主要以填埋和焚烧为主，大约60%的污泥仍是通过填埋处理，资源化利用往堆肥、焚烧等方向发展。

1.2 污泥成分

不同来源的污泥成分大致相同。污泥中灰分是主要成分，通常占50%以上，其次是挥发分，固定碳含量只占极小比例，且工业污泥中几乎不含固定碳。污泥的热值主要来源于其中挥发分的占比，固定碳含量对热值的影响较小。洛阳市的污泥由于其高挥发分以及较高的固定碳含量，热值也处于较高的水平。污泥热值低、灰分高，难以作为单一燃料，一般可用作掺烧材料或建筑用材料。

1.3 物化特性

污泥主要由微生物有机絮体、无机杂质以及其他有机污染物组成。污泥中有机成分占比极高，达75%～85%。污泥絮体多呈黄褐色，具有含水率高、结构松散等特点。是一种介于固体与液体之间的浓稠物，具有流动性，但很难通过沉降的方式将其固液分离。其主要原因是污泥絮体中存在大量硫酸根、磷酸根、羧基等带负电荷的含氧官能团，与水分子的亲和力很强，因此污泥的含水率很高，达99%左右。且在采用机械方式脱水时，受挤压后污泥通道堵塞，水分很难排出。

1.4 污泥污染物含量

污泥中存在众多毒害和危害，其中以重金属污染和有机污染物为主。重金属污染是污泥污染中重要的部分之一，不同地区污泥重金属含量相差较大，跟实际的经济发展水平相关。我国市政污泥中重金属Zn含量较高，这主要是因为我国城市大量使用镀锌管道。工业污泥中的部分重金属如Cu、Cr、Ni等重金属含量远超过市政污泥，且超过全国平均水平。在电镀污泥中各重金属含量远超其他类型工业污泥。冶金污泥重金属含量严重超标，且远超其他工业污泥。印染污泥中Zn、Cu、Cr、Ni含量极高，尤其是Zn含量较高，所以无法农用或填埋。化工污泥中Zn、Cu、Pb含量较高，其余都处于较低水平，造纸污泥中各重金属含量都处于较低水平。

有机污染物种类繁多，主要有氯酚（CPs）、多氯联苯（PCBs）、多氯代二苯并二噁英/呋喃（PCDD/Fs）、多环芳烃（PAHs）、氯苯（CBs）和邻苯二甲酸酯（Pes）等。多环芳烃、多氯代二苯并二噁英/呋喃和多氯联苯等属于低水溶性化合物，此类有机物不易被生物降解，且容易被污泥吸附；单环芳烃、氯酚和氯苯属于水溶性大的有机物，挥发性较高，易被生物降解，可通过生物降解或挥发作用去除。我国城市污泥中多环芳烃类和邻苯二甲酸酯类占多数，多数城市污泥的多环芳烃大于10mg/kg，香港城市污泥的多环芳烃为10mg/kg左右，而其余有机污染物诸如氯苯类、胺类、卤代烃等在城市污泥中含量较低。

2 污泥预处理

污泥处理可分为浓缩、调理、脱水和干燥4个步骤，污泥预处理属于污泥调理环节。由于污泥胶体颗粒物的难沉降性、污泥固体的强压缩性和污泥固体颗粒外胞外聚合物（EPS）的高亲水性等限制因素，污泥无法达到深度脱水的目的。研究表明，通过添加絮凝剂可以提高污泥的沉降性能，构建骨架能增强可压缩性，破坏EPS结构可以释放污泥中的结合水。常规污泥调理通常都是添加无机调理剂改变污泥的一些基本特性，通过添加CaO、FeCl₃等絮凝剂或混凝剂，加剧污泥的松散结构，形成坚硬的网络骨架，并缓解亲水现象，以达到改善污泥脱水性能的效果。但是，有研究表明添加常规化学调理剂不能改善污泥的可脱水程度，只能改善污泥的脱水速率和过滤性能。

在已知的众多污泥深度脱水技术中，都是通过降解EPS达到污泥深度脱水的目的。常见的污泥预处理方法有酸预处理方法、 氧化预处理方法、热预处理方法以及生物沥浸预处理方法等，大体可分为化学、物理、生物三大类。

2.1 化学预处理

2.1.1 酸预处理

酸处理是一种比较常见的 污泥预处理方法，通过创建一个酸性环境，水解污泥中的EPS絮体，瓦解微生物细胞，改变污泥中水分分布情况，释放污泥絮体或细胞内的部分束缚水；从宏观上可以理解为提高污泥的可脱水程度，从而在短时间内改善脱水效果。

酸处理通常控制pH为2～3。随着pH的降低，滤液中EPS含量增加，说明污泥颗粒的絮体结构被破坏，其中部分蛋白质、多糖、碳水化合物等溶解性有机物质降解释放到溶液中，污泥絮体过于破碎则会导致胞外黏性物质减少，降低污泥絮凝效果，所以pH为2～3是污泥酸处理的较佳反应条件窗口。经酸处理后污泥絮体有机质中碳水化合物、蛋白质以及化学需氧量总量明显减少，溶解性物质也相应溶解。同时束缚水得到释放，污泥的过滤泥饼含水率普遍降低10%～20%。但如果要更进一步改善污泥的脱水性能，可以选择采用联合其他预处理的方法，不仅提高污泥的可脱水程度，同时脱水速率以及过滤性能也得到相应的提高，并且使污泥的后续处置更具多样化。

2.1.2 碱预处理

碱处理是在常温条件下，通过加NaOH、KOH以及Ca（OH）₂等碱溶液来抑制细胞活性，溶解细胞壁，从而使污泥中有机成分溶解，提高污泥的过滤脱水性能。

在碱处理法中，Ca（OH）₂和Mg（OH）₂溶液的脱水效果更好。由于EPS中存在大量负电荷，碱性条件下二价阳离子可以比一价阳离子中和更多的电荷，当二价阳离子浓度较低时，电荷不能被中和，溶液中zeta电位降低，不利于污泥的絮凝，且二价阳离子在污泥颗粒中直接起架桥作用，压缩污泥表面的双电层，而这些是一价阳离子所没有的。

2.1.3 氧化预处理

氧化技术又称为深度氧化技术，诸如过氧化氢氧化、臭氧氧化、过硫酸盐氧化等。在众多氧化方法中，芬顿氧化由于其反应性强，无选择性等特点广受欢迎，通过产生羟基自由基（·OH）氧化分解有机物和还原物质，促进污泥的EPS氧化分解，释放内部结合水，臭氧氧化也有着相同原理。有研究表明，在合理的H₂O₂浓度范围内，低比率的反应导致单独的H₂O₂很难对高浓度的难溶污染物有效果，而加入过渡金属盐或者结合臭氧等物质后可以刺激H₂O₂生成·OH。硫酸根自由基在溶液中有较广泛的适用范围，pH=2～7时，SO₄^-·在水中存在稳定；pH＞8时，部分SO₄^-·与水中OH^-发生反应生成·OH，SO₄^-·和·OH共同存在于溶液中；pH＞10时，·OH在溶液中占主要成分。

 综上所述，化学预处理方法对改善污泥脱水性能有着良好的效果，在污泥絮凝方面有很大的优势。酸处理后污泥过滤性能提升90%以上，脱水速率提高38%左右，污泥可脱水程度改善效果不明显，提升10%～20%，污泥含水率仍在60%以上；碱处理过程中，添加的碱溶液存在大量二价或三价阳离子，在污泥颗粒中起到架桥作用，为污泥构建骨架，增强污泥的可压缩性，污泥脱水速率提升50%以上，脱水后含水率降低到65%左右； 氧化法脱水效果由于酸碱法，处理后污泥含水率可降低到52%左右，脱水速率提升50%～90%。

2.2 物理预处理

2.2.1 热处理

污泥的热处理是指在加热过程中，EPS絮体水解，细胞破裂，有机物水解，释放出蛋白质、多糖等有机物质，从而降低污泥固体颗粒对水的束缚作用。同时，水热法也可划分到热处理范畴。在水热过程中，由于水热反应釜内压力始终高于水的饱和蒸汽压，所以污泥中的水分以液体形式脱除，减少了在处理过程中以水的汽化潜热形式所消耗的能量。

水热处理可以在较低温度范围内大幅降低污泥的含水率，普遍可达到50%以下，明显优于化学预处理法，将酸、碱预处理法与热处理联合调理后，污泥含水率能达到25%左右，且耗能方面也占据极高的优势。所以可以看出，热处理是效率较高的一种污泥脱水方法。

2.2.2 超声波

超声波预处理通过对污泥进行超声波处理，产生超声波空化现象，使液体中的微小气泡（空化核）急剧崩溃，在这瞬间产生局部高温高压（5000K、182385kPa），同时产生强劲的剪切力，瞬间击破微生物的细胞壁，释放污泥中的高分子化合物和结合水，从而改善污泥的脱水性能。

2.2.3 冻融法

冻融法通过压缩污泥絮体结构，改善污泥的脱水性能。在反复冷冻与融解过程中，污泥水分子冷冻形成不规则的冰针，并不断获取污泥絮体中的自由水，部分污泥颗粒被推挤包裹在冰晶内部，絮体网状结构被破坏，释放大部分的间隙水。

在冻融法中，冻结速率是影响冻融性能的重要参数，低冻结速率能使污泥的脱水性能得到显著提高，当冻结速率较高时，污泥颗粒被卷入已形成的冰层中，不利于污泥脱水。且相对较高温度下（-5℃）冻融后脱水性能得到改善。

综上所述，物理预处理后污泥含水率可降低到50%以下，热处理和冻融法处理后污泥含水率可降低到45%左右，其中水热法在6MPa的机械压滤条件下，含水率低至20%左右，可大幅度改善污泥的可脱水程度，能够达到污泥深度脱水的目的。超声波处理在低能量、短时间内可达到污泥脱水性能的优化，相对其他两种方法可短时间内完成对污泥的深度脱水。物理预处理法工艺复杂，操作困难，反应需消耗大量能量，成本较高。其中水热预处理法相对操作较简单，通过联合其他预处理法处理污泥后，在不影响脱水效率的前提下，可有效降低污泥水热温度。

2.3 生物预处理

2.3.1 生物沥浸

生物沥浸是近年来出现的较新颖的污泥预处理方法，利用氧化亚铁硫杆菌或氧化硫硫杆菌等嗜酸性硫杆菌进行生物氧化。通过生物氧化和生物酸化作用，生物沥浸对污泥中重金属、病原体以及恶臭都有很大程度的消除及改善。

2.3.2 酶

酶处理是通过投加蛋白质酶、纤维素酶等来改善污泥的脱水性能，但经酶处理后污泥的剪切强度较差，所以在脱水工艺选择时 于较低的剪切过程，如带式压滤机，可以通过增加聚合物用量或者使用抗剪聚合物，补偿离心机的不利影响。

生物预处理法相对其他两种方法，在降低污泥含水率方面缺乏一定的优势，脱水后含水率普遍在70%以上。但因为实验中使用到的生物制剂极易降解，成本低，对环境的影响极小，所以一般生物法处理后的污泥在土地利用方面有着 的优势。但由于微生物选取困难、培菌过程复杂、培养周期较长等因素，限制了整体的发展。

综合以上3种类别的污泥预处理方法，物理法处理后污泥可脱水程度可达到较大程度改善，含水率普遍在50%以下。而化学法以及生物法等在污泥过滤性能和脱水速率方面有着物理法无法比拟的优势。

3 后续脱水工艺

为达到污泥减量化、稳定化、无害化以及资源化的要求，污泥脱水工艺也在不断更新。同时因污泥来源和用途的不同以及不同的预处理方法，导致污泥特性的改变，衍生出不同的脱水工艺。

自然干化是早期的污泥脱水工艺，由于受天气、时间等因素的影响，脱水难度大且效果不理想。后来出现多种脱水工艺，主要可分为机械脱水、热干化及水热法脱水工艺等。

3.1 机械脱水工艺

机械脱水是指通过对过滤介质两侧施加压力，强制性地将介质固液分离的一种污泥脱水方式。现如今，商业化污泥机械脱水工艺主要有带式压滤脱水、板框压滤脱水、离心脱水和叠螺式脱水等。

各式脱水机的出泥含水率为75%～80%，隔膜式板框压滤脱水后污泥含水率低至65%左右。

带式压滤机脱水过程可以分为预处理、重力脱水、楔形区预压脱水及压榨脱水4个阶段，污泥在静态混凝器中与调理药剂充分混合后，送入带式压滤机经过重力作用脱除大量水分，后经过上、下滤带对污泥进行预压及压榨脱水。带式压滤机适用范围较广，除含油污泥外适用于市政污泥及各类工业污泥。维护、操作简单，但滤带易堵塞和跑偏，需定期纠偏。由于带式压滤机处理污泥时处于开放环境，封闭性差，异味大。

板框压滤机处理后污泥含水率较低，适用于需要进一步降低含水率的场合。污泥与絮凝剂搅拌混凝后送入浓缩池进行浓缩，浓缩后污泥再经改性调理后泵入板框压滤机压滤脱水。

离心脱水机工作流程与带式压滤机基本相同，区别在于另外需要一套污泥切割系统，以防止污泥中的长纤维缠绕离心机，以及纤维裹夹污泥中较大的球体后堵塞离心机排泥孔。

叠螺式脱水机拥有操作、维护简单，封闭运行无异味，噪声小，占地面积小，适用于小规模污泥脱水等特点。污泥与絮凝剂在静态混合器中混合搅拌后送入脱水机。首先污泥在叠螺式脱水机浓缩区进行重力浓缩，排除大部分的滤液，再将污泥不断螺旋推进，伴随内部压力逐渐增大，使污泥充分脱水，泥饼排出，滤液送入污泥处理系统中处置。

针对占地面积大，地理位置偏僻的污水处理厂，可以考虑使用带式脱水机或板框压滤机，而自来水厂可以考虑使用离心式脱水机或叠螺式脱水机。

3.2 热干化

污泥热干化技术是利用热能将污泥中的水分烘干，同时在此过程中，伴随着高温，污泥中诸多病原菌和寄生虫被杀死，避免了恶臭和有害物质对环境的危害。根据污泥与热介质接触情况，现行的污泥热干化技术分为两种：直接热干化和间接热干化。

直接热干化是指，在操作过程中，将诸如热空气、过热蒸汽、废烟气等热介质低俗流过污泥层，吸收并带出污泥中的水分。这种技术热传输效率及蒸发速率较高，可使污泥的含水率从75%降到5%～15%。但因为直接接触的关系，热干化过程中会产生二噁英等有害气体，热介质受到污染，无法直接处理，须经无害化处理后排放，一般采用尾气循环技术。

污泥直接热干化工艺主要由污泥干化和尾气处理两大系统组成。首先，湿污泥由输送泵输入干化机，经过热介质干化，将干化后污泥送入污泥冷却机冷却，冷却后污泥存入储藏仓以待后续利用；干化后一部分蒸汽冷凝成水可直接排出，另一部分湿热气体经冷却后进入生物处理系统，并由活性炭吸附处理后方可排出。

而在间接热干化技术中，热介质通过换热器给污泥传输热量，蒸发污泥中的水分。因热介质与污泥不接触，所以热介质不局限于气体，也可用热油等液体，但仍主要以蒸汽和烟气为主。大部分蒸汽经过冷凝器冷凝回收后，再生成蒸汽以实现循环利用。以烟气为热介质的污泥热干化技术工艺流程基本与蒸汽间接热干化相似，烟气为来自电厂的废烟气，初始温度很高，一般在200℃以下，但在持续干化过程中，烟气温度远低于初始温度，内部向外部传递的水分不足以保持其湿润，表面出现干区，干燥效率大大降低，所以烟气热干化系统为两段或三段等多段式干化过程。

直接干化过程中，热介质与污泥直接接触，所以干化效率高；而间接干化过程中，空气量需求小，所以尾气排放量低，但干化效率也低。

3.3 水热法脱水工艺

水热法脱水工艺是一种基于水热改性技术的污泥处理工艺，目前现存的工艺有水热脱水污泥焚烧工艺以及水热脱水污泥制备生物炭工艺等。

  污泥经水热脱水后机械脱水，得到可供燃烧的脱水泥饼。其中泄压闪蒸产生的热量可用于污泥预热，燃烧生成的能量用于水热脱水反应。由此基本原理，可进行改进实现热水解反应连续运行效果。4个反应罐分别同时进行污泥进料、通高温蒸汽、热水解反应、排料4个阶段，循环运行实现连续运行的效果，脱水后污泥经燃烧放热为水热反应提供热量，如此达到反复循环。

3.4 污泥处理方案总结

根据污泥的不同后续处理利用，可结合不同污泥预处理方法以及各污泥脱水工艺，给出较佳污泥处理方案。混合填埋要求污泥含水率达到60%以下即可，因此通过调理剂调理后进行机械脱水可达到要求。污泥用作垃圾填埋覆盖土时，常规污泥脱水技术无法满足含水率45%以下的要求，可以通过水热法处理污泥，辅以机械脱水。污泥用于园林绿化及制砖时，单一的预处理技术很难将污泥含水率降低到40%以下，可以采用水热法协同酸碱预处理或 氧化技术，再对其进行机械脱水。针对焚烧利用时，对污泥含水率要求极高，需达到30%以下，可采用水热法协同 氧化技术，辅以机械脱水，如达不到含水率要求，再通过热干化技术进一步降低污泥含水率。污泥用于土壤改良剂时，考虑环境因素，可采用生物法协同水热法，辅以机械脱水，再通过热干化技术将含水率降低到20%以下。

4 结语和展望

污泥脱水是目前制约污泥进一步发展的关键问题，污泥预处理是目前解决污泥深度脱水的较有效方法之一。在众多的脱水预处理方法中，化学法、物理法以及生物法是目前主流的污泥预处理方法，通过破坏污泥絮体结构，中和电荷，构建骨架等方式降低污泥的含水率。本文分析对比不同污泥预处理技术的效果、机理以及存在的问题，得出以下结论。

（1）污泥属于固体废弃物，成分复杂，含有大量如重金属、有机污染物及病原微生物等危害性物质，且存在N、P、K等营养元素。根据污泥的不同成分，对污泥可以进行不同的处理方式。针对灰分过高的污泥，可采取填埋、制砖等处理处置方式，针对挥发分及固定碳含量较高的污泥，可作为掺烧材料，针对重金属含量较高的工业污泥，开发重金属回收技术，针对有机物含量较高的污泥，可采取生物降解方法去除。针对营养元素富集的污泥，可用于园林绿化、土壤改良等土地利用。处理得当后，可在减少环境危害的同时，将其中的能源进行有效利用，实现污泥的无害化、减量化、稳定化、资源化的处理处置要求。

（2）对于化学预处理，酸处理后污泥有机质大量溶解，溶解性物质溶解，污泥的过滤性能及脱水速率得到改善，可脱水程度提升10%～20%；碱处理过程中，碱性溶液中存在大量的高价阳离子，中和污泥絮体中带负电的含氧官能团，提升污泥的zeta电位，并构建疏水通道，增强污泥的可压缩性，脱水速率提升50%以上，污泥含水率降低到65%左右； 氧化处理后污泥胞外聚合物被氧化降解，含水率降低到52%左右，脱水速率提升50%～90%，脱水效果高于酸碱处理污泥脱水效果。

（3）对于物理预处理，水热法处理后污泥含水率大幅度降低，达45%以下，经6MPa高压机械压滤后，含水率可达到20%；污泥冻融过程中，污泥水分子冷冻推挤污泥颗粒，破坏絮体结构，释放大量间隙水，再经过融解释放溶解性有机质，含水率可达到46%左右；超声波处理在短时间内、较低能量下破坏污泥絮体结构，释放污泥中较难脱除的中间水和结合水，转化成可脱除的自由水，污泥可脱水程度提高。但相应对设备要求高，反应过程中需要大量能量。物理预处理方法中水热法脱水效果好，操作相对容易，联合其他预处理方法后可降低反应温度，减少反应所需能量。

（4）对于生物预处理，生物法是目前较新颖的一种污泥预处理方法之一。处理后污泥含水率达70%左右，过滤性能降低49%以上，脱水速率降低率在48%以上。同时生物制剂成本低，易降解，经生物法处理后污泥对环境影响小，在污泥后续处理利用方面更灵活。但生物制剂培菌过程复杂，微生物选取困难，培养周期较长。

（5）对于污泥脱水工艺，根据污泥后续利用对污泥含水率应用要求，选择合适的污泥脱水工艺。针对含水率要求较低的利用方法，可采用机械脱水方法。地理位置偏僻、占地面积大的污水处理厂可采取带式脱水机或板框压滤机，而例如自来水厂位于市区内或靠近人口密集度高的污水处理厂，可选取封闭式的离心机或者叠螺式脱水机。针对含水率要求高的利用方法，如土壤改良剂或焚烧用时，考虑机械脱水无法将污泥含水率降低到规定要求，可在机械脱水后辅以热干化的处理工艺，或直接采用水热法脱水工艺。