近年来，随着我国城镇化进程的不断加快，生活垃圾产生量逐年增加，填埋场产生的渗滤液与日俱增。在渗滤液处理过程中，其副产物污泥的产量也与日俱增。剩余污泥处理处置费用较高，占整个污水处理厂总运行费用的30%～50%，这是因为剩余污泥中含有大量水分，脱水是污泥减量化、无害化、资源化关键的一步，有效的脱水可以显著减少污泥的体积并降低进一步处理处置的成本。因此，解决污泥的脱水问题意义重大。目前提高污泥脱水效果的手段主要是通过化学方法、物理方法、生物方法进行调理，配合采用 脱水设备脱水。相比于物理法、生物法，化学法调理更简单易行。污泥化学调理已有大量的研究与实践，如鹿雯等、黄志斌等通过投加化学药剂改善污泥脱水性能，表明无机絮凝剂存在絮凝效果差、投加量大等缺点；有机絮凝剂存在具有一定生物毒性、难以生物降解等缺点；杨斌等利用粉煤灰和生石灰在污泥中能形成坚硬的网络骨架的性质，提高污泥的脱水性能，但这些材料如果单独使用容易出现投加量大、泥饼增容等问题。因此，研究优化絮凝剂与生石灰助凝剂的联合应用，寻找高效的污泥脱水药剂组合，对提高污泥脱水效果，改进污泥脱水工艺具有重要意义。
本研究通过调节污泥流量与PAM的流量比和PAM-CaO联用的方法改善剩余污泥脱水性能，并通过对污泥含水率、TS、VS、滤液pH值等指标进行系统分析，解析脱水机理，旨在为污泥减量化处理提供依据。
1 试验部分
1.1 试验设备与试剂
试验设备包括进料泵、搅拌机和W系列卧式螺旋卸料沉降离心机，其中离心机转速为3500r/min，分离因数为3000g，电机功率为30～37kW，外形尺寸为3800mm×1200mm×1500mm。
试验药剂：药剂一为生石灰；药剂二为PAM（阳离子聚丙烯酰胺，浓度为0.3%）。
1.2 试验过程
试验污泥取自江苏某填埋场垃圾渗滤液的剩余污泥，其污泥特性如下：
含水率：96.43%
VS：51.64%
SS：27228mg/L
pH值：7.71
COD：19900mg/L
原污泥偏碱性，含水率高，有机质含量高。首先通过试验分析不同PAM（3‰）使用量（通过改变原始污泥与PAM的进样流量比来实现）对该种原始污泥的调理效果，然后采用PAM-CaO对原始污泥进行调理分析，分析离心后的污泥及滤液的性状，综合评价污泥脱水效果。
2 试验结果与分析
2.1 单一PAM作为污泥调理剂时对污泥脱水效果的影响
按照下表污泥与PAM的流量比进行污泥脱水中试试验，对离心后的污泥的含水率及污泥中的VS含量进行分析，考察污泥性状。
污泥与PAM的流量比 | 含水率/% | VS/% |
3.5:1 | 89.02 | 68.25 |
4:1 | 89.14 | 68.32 |
4.5:1 | 89.35 | 68.19 |
5:1 | 89.90 | 68.62 |
5.5:1 | 90.10 | 67.76 |
由上表可知，污泥的含水率为89.02%～90.10%，相差不大；VS含量也相差不大，均在68%左右。可见，在调节PAM流量时，过量投加PAM（污泥与PAM的流量比5:1为正常量，表中4.5:1、4:1、3.5:1都属于PAM过量）对污泥的含水率及VS含量影响并不大。有研究表明，单一使用高分子有机絮凝剂时，若添加量较小，其吸附架桥能力较弱，污泥脱水能力较差；若投加量过大，污泥黏度增大，影响其脱水性能。
根据以上试验进行离心脱水，离心机主机转速2412.8r/min、辅机转速1856.0r/min、扭矩10.7N/m。离心后对滤液进行分析，主要检测pH值、TS含量、VS含量、SS浓度。具体试验结果如下表所示：
污泥与PAM的流量比 | pH值 | TS/% | VS/% | SS/(mg/L) |
3.5:1 | 8.05 | 2.61 | 25.66 | 5775 |
4:1 | 8.08 | 2.97 | 34.39 | 10340 |
4.5:1 | 8.15 | 4.05 | 28.50 | 12210 |
5:1 | 8.09 | 3.09 | 35.36 | 12180 |
5.5:1 | 8.1 | 3.42 | 39.70 | 15510 |
由上表可知：
（1）pH值：调节污泥与PAM比例后，pH值无明显变化，在8.05～8.15内波动。
（2）TS含量：调节污泥与PAM比例后，TS含量变化不大，在2.61%～4.05%内波动，而且随着污泥流量的增大，TS含量呈增加的趋势。
（3）VS含量：调节污泥与PAM比例后，VS含量变化不大，在25.66%～39.70%内波动，而且随着污泥流量的增大，VS含量呈增加的趋势。
（4）SS浓度：随着污泥流量增大，SS浓度由5775mg/L增加至15510mg/L。在试验过程中，也可以通过肉眼看出滤液逐渐浑浊。这是因为随着污泥流量的增大，絮凝效果变差，离心机扭矩减小，导致离心过程中滤液逐渐浑浊。
2.2 PAM-CaO复合絮凝剂对污泥脱水效果的影响
PAM-CaO加药量及试验效果（污泥）如下表所示：
污泥与PAM的流量比 | CaO投加量/(kg/t污泥) | 含水率/% | VS/% |
3.5:1 | 30 | 79.88 | 16.97 |
4:1 | 30 | 86.04 | 40.46 |
4.5:1 | 30 | 75.16 | 17.05 |
5:1 | 30 | 87.35 | 45.49 |
5.5:1 | 30 | 85.11 | 34.11 |
6:1 | 30 | 81.75 | 15.64 |
按照上表的PAM-CaO的投加方式进行污泥脱水中试试验，并对离心后的污泥的含水率及污泥中的VS含量进行分析，考察污泥性状。由上表可知，污泥的含水率为75.16%～87.35%，与实际现场运行情况相比，含水率降低了2%～10%；VS含量无明显的变化规律，大致表现为随着污泥流量的增大，VS含量呈现增大的趋势。可见，PAM-CaO复合絮凝剂可增强对污泥的脱水效果。
综上可见，PAM-CaO联合添加可明显改善污泥脱水性能，降低污泥含水率，这是因为生石灰作为助凝剂，通过Ca2+压缩双电层和电中和后，絮体颗粒间排斥力减弱，有助于吸附架桥作用，增强絮体强度，进而改善污泥的脱水性能。
根据以上试验进行离心脱水，离心机主机转速2412.8r/min、辅机转速1856.0r/min、扭矩10.7N/m。离心后对滤液进行分析，主要检测pH值、TS含量、VS含量、SS浓度。具体试验结果如下表所示：
污泥与PAM的流量比 | CaO投加量/(kg/t污泥) | pH值 | TS/% | VS/% | SS/(mg/L) |
3.5:1 | 30 | 13.25 | 2.07 | 12.81 | 355 |
4:1 | 30 | 13.23 | 2.06 | 13.94 | 155 |
4.5:1 | 30 | 13.2 | 1.96 | 7.75 | 180 |
5:1 | 30 | 12.76 | 1.77 | 8.13 | 380 |
5.5:1 | 30 | 13.01 | 1.96 | 8.06 | 140 |
6:1 | 30 | 12.97 | 1.96 | 9.23 | 215 |
由上表可知：
（1）pH值：投加CaO后，pH值由原始的7.71增至12.76～13.25，pH值较大。这是由于投加碱性物质——生石灰引起的。生石灰的投加对于改善污泥的脱水性能起到很大作用。主要原因为：碱性物质的作用使污泥pH值升高，破坏生物结构；反应放热导致污泥温度升高；反应生成物中结合了游离水，同时放热反应使一部分游离水被蒸发。生石灰可以有效改变污泥的性质，将致密、黏稠的污泥变成疏松、流动性好、便于储存和运输的物料，因此生石灰被广泛应用在污泥脱水中。
（2）TS含量：投加CaO后，TS含量由3.57%降至1.77%～2.07%。这是由于调理剂的絮凝作用将水中的悬浮固体等絮凝后，利用离心机将其甩出，使滤液中的TS含量大大降低。在试验过程中也可以通过肉眼看到滤液呈清色，这将大大降低滤液的处理难度。
（3）VS含量：调节污泥与PAM比例后，VS含量变化不大，在7.75%～13.94%内波动，无明显的变化规律。
（4）SS浓度：投加药剂后，SS浓度降至140～388mg/L。
3 结语
污泥脱水的中试结果表明，与单一絮凝剂PAM作污泥调理剂相比，污泥通过PAM-CaO药剂的联合调理，脱水效果得到明显改善，并且絮凝剂的添加量得到降低，污泥含水率可降至75.16%，离心滤液SS浓度降至140～388mg/L。但生石灰的添加会导致成本增大，因而可进一步优化配方和投加量，以降低污泥深度脱水的经济成本。
