污泥深度脱水研究
污水处理厂的剩余污泥一直是一个难以解决但又必须解决的棘手问题，国内外均如此。污泥具有含水率高、易腐烂、有恶臭、含有大量寄生虫卵与病原微生物等特点，如不加以妥善处理，任意排放，将会造成二次污染；而同时污泥又是一种有效的生物资源，含有促进农作物生长的氮、磷、钾等营养物质，且污泥中含量高达40％以上的有机质是良好的土壤改良剂。污泥本身含有大量的有机质及农作物所需的营养物质，填埋了是一种浪费。焚烧法的成本很高，一般仅用于量少、有机质含量高、含有毒有害物质的污泥。而利用污泥生产有机生物肥料不仅能够消除弃置或填埋造成的二次污染和爆炸隐患，节省大量的土地，又利用了污泥本身含有大量的有机质及农作物所需的营养物质，变废为宝，创造了价值。但是若不对污泥进行任何处理，直接作为普通有机肥，则不能完全满足作物生长的要求，还可能造成其它方面的污染。
合肥市王小郢污水处理厂设计污水处理能力30万吨/日，日产污泥210吨，若采用先进技术无害化处理后做为肥料，不但可以节省大量的污泥终端处置费用，更可以为肥力低下的合肥及周边地区农田增添有机质，提高肥力促进农业生产发展，实现农业生态环境的良性循环。但由于污泥的含水率高达78%左右，在生产过程中如何低成本地降低水份是关系到今后产品销售的关键所在。基于直接烘干能源消耗大，运行费用高，直接晾晒又占地面积大，一次性建设投资高，本研究致力于解决污泥生物制肥的关键性环节即污泥的低成本深度脱水问题。
污泥的干化就是使固体介质中的水蒸发到干燥的空气中从而使固体干化。固液分离的效果主要取决于：
（1）空气的操作条件（温度、相对湿度、风速）；
（2）固体物质的自然属性与结构。
因而污泥的干化基本途径从两方面入手：
（1）从污泥方面
① 改善污泥的脱水性能，破坏其菌胶团，使其间隙水乃至结合水易于脱除；
② 将污泥加热，使其蒸发量加大；
③ 改变污泥的堆积厚度；
④ 通过与干物质混合越过含水率60％的胶粘相阶段。
（2）从空气方面
空气的水蒸气分压主要取决于相对湿度，而与空气的温度关系不大，最佳的干化效果是取得干燥的空气，并且尽快的把湿空气排除即改善通风条件：
① 减小进气的相对湿度；
② 加速空气的流通，让空气尽快带走水分。
研究组拟采用强化自然晾干的办法，改善晾晒条件，有效利用太阳能，同时改变污泥结构及性能使其易于脱水干化。基于这一设想研究组进行了以下初步试验。
☆试验目的：
通过干料返混以及投加药剂达到减少自然晾晒天数的目的，并力求找到合适的工艺参数。
☆试验用品及器材：
湿污泥250kg、干污泥（含水率10％）80kg、聚丙烯酸钠1000g、温度计1只、磅秤1台、分析天平1台、湿度计1只、含水率分析仪1台、干燥箱1个、简易棚1个、小钢尺1把、
小型晾晒场1个、木桶2只、人工数个。
☆试验过程：
（1）分别称取50kg来自污泥压滤机的污泥4份，测定它们的含水率，并将它们分别编号为A、B、C、D；
（2）将A堆放在水泥干化场上晾晒，高度8cm，每天早中晚分别测量空气湿度、温度、污泥含水率、风速；
（3）将B中加入250g聚丙烯酸钠，充分混合后做法同步骤2；
（4）将16kg湿污泥加药后的混合物快速烘干至含水率8％，将烘干物1.4kg＋3.4kg干污泥投入C中并混合均匀，然后做法同2； （5）将D中加入含水率10％的干污泥混合
均匀使其含水率达到55％，再晾晒，做法同2；
（6）将A、B、C、D晾晒至含水率20％即停止以上试验。
（7）好氧堆肥并测定堆肥温度，待污泥稳定后，晾晒。
☆ 数据分析
含水率下降与时间关系图：
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（本试验中开始阶段天气条件一直很差，湿度大，风速小，且经常下雨，在第五天被雨全部淋湿，为了继续实验，将样本晾干后继续试验所以出现了第六天含水率上升。）
从上图在天气条件很不利的条件下,湿度平均在78%左右，可以看出加入250g聚丙烯酸钠组及40g聚丙烯酸钠6kg干污泥组能很快通过含水率60％左右的粘胶相，且形成的污泥颗粒松散，有利于下一步好氧发酵。
综合比较可以得出，加入40g聚丙烯酸钠6kg干污泥组分取得了较好的干化效果，它能一天时间通过60％－70％阶段，而空白试验在天气情况明显较好的情况下要二天。越过60％后含水率迅速下降，两天内降至30％一下。同时应该注意到，加入干料的效果后效果也很好。我们的技术路线从试验结果来看，应该是先将含水率降至65％左右，在好氧发酵灭菌，再晾晒。
根据J.VAXELAIRE的研究，活性污泥干化过程中不同深度处的含水率分布图与普通工业污泥不同，加入聚丙烯酸钠后有利于改善污泥结构，使污泥分散，通气性好，从而易于干华。
好氧发酵温℃与时间关系图
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从图可以看在第一阶段污泥初期为发热过程，有机物开始分解，嗜温菌开始成长，温度上升出好氧发酵温度能很快达到60℃；第一次翻堆后在十小时内温度上升至60℃，最高温度达到70℃，这一阶段为高温消毒阶段（50℃～6 0℃以上），可以杀灭大量病原微生物和寄生虫虫卵，达到卫生无害化的要求，直接利用污泥和添加物中的细菌和放线菌等微生物的作用，使难降解的有机物进一步降解，转化为相对稳定的腐殖质类物质、水和二氧化碳等。当再次翻堆后，可能由于热量损失太大且污泥已相对稳定，污泥堆温一直只有42℃。所以建议好氧发酵要向其中通入空气，在翻堆过程中出现白色屑状物，可能是厌氧所致，直接翻堆热量损失太大。
☆结论：
根据试验结果提出以下方案：
（1）将10％的干污泥（含水率15％）粉碎后与千分之二的聚丙烯酸钠混合，加入搅拌机混合；
（2）在有防雨排水措施的晾晒场晾晒2天（视天气条件而定），晾晒厚℃8cm,水份降至60％左右；
（3）好氧发酵，堆高1.5m，下面铺设通气管，间歇通气，堆温上升至70℃保持两天，大约总需4～5天；
（4）晾晒1～3天，水份降至25％左右；将其中10％晾晒至含水率15以下；
（5）干化后根据不同的农作物的要求制成各种不同类型的有机肥产品。
此方案的主要特点是：
（1）聚丙烯酸钠迅速吸水，并且分散污泥，加速污泥含水率的下降，减少晾晒天数，同时使污泥颗粒松散，空气易于进入，为下一步好氧发酵做好准备；
（2）好氧发酵时间短，同时杀灭大量的致病菌，在脱除部分水份的同时，改变菌胶团结构，进一步改善脱水条件；
（3）利用太阳能和自然风干，节省了能源，减少晾晒天数即减少晾晒场地面积。
☆建议：
对于在污泥中加入聚丙烯酸钠与干料混合后再晾晒，国内未见报道，所以要进一步试验，提高试验的精度，本实验仅在夏季一种气候条件下进行，以后的试验可在不同温度湿度下进行。对加入干料及药品的量的多少要进一步试验。对于好氧堆肥需进一步摸索含水率，通风量与好氧发酵效果的关系。 应作在含水率相等条件下，经过好氧发酵与未发酵之间晾晒时间的比较。
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