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1、上海交通大学硕士学位论文阳离子调理剂与阳离子聚电解质联合作用于活性污泥脱水及其机理研究摘 要随着生活污水和工业废水处理率的提高，污泥的产量越来越大。我国污泥年产生量约为 1107 吨/年，且随着废水处理要求的提高污泥产生量也逐年提高。如何提高污泥的脱水性能，减少污泥处理费用成为当今各国一个重要的研究课题。目前广泛采用的污泥脱水方法是聚电解质法，其具有絮凝沉降性能好的优点，但存在着滤饼含水率偏高等问题。因此，本文以去除污泥中水为目的，合成一类污泥调理剂，不仅考察了它们对污泥絮体结构的影响（EPS、污泥絮体粒径、表面相对疏水性及污泥絮体强度），还考察了它们对脱水指标的影响（如毛细吸水时间 CST、
2、污泥比阻SRF、污泥过滤沉降速度、污泥滤饼含水率及结合水含量）。研究主要从以下两个方面展开：(1) 实验室自合成一类污泥调理剂。其在固体表面作用原理是通过降低气/液界面张力、增大固/液接触角，改变污泥表面性质从而改善污泥的脱水性能。研究发现：调理剂依靠静电引力和疏水组分间的缔合作用吸附在活性污泥表面。随着投加量的增加，污泥表面 EPS 不断1上海交通大学硕士学位论文脱落，使污泥絮体特征发生了一系列变化：絮体粒径变小、相对疏水性增加等。污泥絮体特征的变化直接导致污泥脱水指标的变化，当调理剂 CSC16 投加量为 0.02g/g 干污泥时，污泥滤饼含水率降低为73.9%，脱水效果非常明显，但实验也
3、显示表面活性剂对污泥的过滤性能和沉淀性能没有显著的提高。(2) 结合调理剂和聚电解质于污泥脱水时的优缺点，通过投加不同比例的调理剂和聚电解质对活性污泥进行脱水，并与单独投加聚电解质对比，实验发现，调理剂作用于后，污泥絮体中大量结合水被去除，聚电解质絮凝时包裹的水不再是结合水而较易被除去。两种药剂联合作用后，污泥絮体结构更致密，粒径和强度都大幅增加，过滤速度也明显提高，且当两种药剂投加量分别为 0.01g/g DS 和 0.0075g/g DS时，污泥滤饼含水率降低至 72.3%，达到了非常好的脱水效果。关键词：污泥脱水，调理，Laplace-Young方程，污泥絮体结构，联合作用2上海交通大学
4、硕士学位论文Research on the Effect and Mechanism of Teamwork of CationicConditioner and Polyelectrolyte on the Dewater ability of ActivatedSludgeABSTRACTCurrently, approximately 10,000,000 tons of sludge are producedannually in the water treatment plants of China. This amount is expected toincrease signif
5、icantly due to the increasing demand for better quality water.How to enhance the dewater ability of sludge and reduce the cost of sludgetreatment becomes an important research interest in the world.For years, polyelectrolyte conditioning has been the most popularpractice for improving the dewatering
6、 property of sludge. Despite itsefficiency in sludge conditioning, there is still a large quantity of water inthe flocculating constituent of activated sludge, which leads to thedifficulty in further reducing the water content of dewatered sludge. Manyresearchers have been searching for alternatives
7、 in reducing sludge watercontent. With the purpose of removing the water in the sludge flocs, studytheir effects on the sludge flocs characteristics (such as: floc size, fractaldimension, floc strength and chemical composition of sludge flocs) and3上海交通大学硕士学位论文dewater ability of activated sludge (suc
8、h as: CST, SRF, bound watercontent in sludge, settling rate, water content in filtrated cake ) study fromthe following two aspects:1. synthesize new type of conditioner,. The mechanism ofself-synthesized conditioner can be illustrated by Laplace-Young equation,in the activated sludge system, such co
9、nditioners can decrease the surfacetension between vapor/liquid interfaces, and increase the solid/liquidcontact angle, and increase the capillary radius, so that they can improvethe activated sludge dewater ability. Conditioners can be adsorbed onactivated sludge surface depending on electrostatic
10、attraction andhydrophobic association, changing the distribution of extracellularpolymeric substances (EPS) on floc surface. With the increasing ofconditioners dosage, compositions of EPS were continuously releasedfrom the sludge surface and dissolved in the solution, which resulted in aseries of ch
11、anges of the sludge flocs characteristics, including thereduction of flocs size and increasing of relative hydrophobic. Anyhow, allthe changes for the characteristics of sludge flocs directly caused thechanges of the dewatering indexes of sludge. From the experimentalresults it can be seen that cond
12、itioners can significantly lower the boundwater in sludge and the water content in filtrated cake, but no obvious4上海交通大学硕士学位论文effect on improving filterability and settle ability. When the dosage ofCSC16 was 0.02g/g dry sludge, the water content in sludge cake aftervacuum filtration dramatically dec
13、reased to 73.9%.2. Associate with the positive effects that self-synthesized sludgeconditioner and commercial polyelectrolyte acted on activated sludge,adding different doses of conditioner and polyelectrolyte in activatedsludge. With contrast to adding polyelectrolyte only, the experiments showthat
14、 when adding polyelectrolyte, the sludge flocs would re-flocculate witha great deal of water, but this water can be removed easily. When adding0.01g/g DS of conditioner and 0.0075g/g DS of polyelectrolyte, the watercontent in the remaining sludge cake after filtration decreased to 72.3%,and the slud
15、ge is more compact and dewatered comparing to the additionof one of them single at random.KEY WORDS: Sludge Dewatering, Conditioning, Laplace-YoungEquation, Characteristics of Sludge floc, Teamwork5上海交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权上海交通大学可以将本学位
16、论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密，在_年解密后适用本授权书。本学位论文属于不保密。（请在以上方框内打“”）学位论文作者签名：李 欣日期：2009年 2月 2日指导教师签名：蔡伟民日期：2009年 2月 2日上海交通大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名
17、：李 欣日期：2009年 2月 2日上海交通大学硕士学位论文第一章 绪论1.1 选题的目的和意义活性污泥法是目前世界上应用最为广泛的污水生物处理技术，世界上超过90%的城市污水处理都采用活性污泥法1，但是它一直存在一个很大的弊端，就是会产生大量的剩余污泥。剩余污泥产生量一般是污水量的0.3%-0.5%(体积，以含水率97%计)或污水处理量的1%-2%（质量），数量十分惊人。根据我国环保总局提供的数字2，2003 年我国城市污水厂的总污水处理量为约为95.9562108，城市平均污水含固率为0.02%，湿污泥产量为959.562104t/a (含水率为80%)，约为191.912104t 干污泥
18、/a。同时，污泥处理的投资和运行费用巨大，可占整个污水厂投资及运行费用的25%-65%3，已成为城市污水处理厂所面临的沉重负担。随着我国城市人口的增长、市政服务设施的不断完善、污水处理技术的革新以及处理程度的深化，在污水处理过程中产生的污泥量还将大大增加，而且污泥产量的年增长速率会超过市政所能提供污水处理服务人口的增长速率。2007年末，全国共建污水处理厂883座，设计处理能力7138万吨/天，按照每万吨污水产生1.3吨干泥计算，全国每天干污泥的产生量9279.4吨。专家指出，到2010年，我国城镇污水处理将达到60%，届时每年全国污泥产生量将达到3000万吨4。污泥产生量如此之大，因此，研究
19、安全、高效、经济的污泥处理工艺，实现污泥的减量化、资源化和无害化具有重要的理论意义和现实意义5。在污泥的处理和处置中，污泥调质是很重要的一环。所谓调质是通过调整固体粒子群性质及其排列状态，减小固体颗粒与水的亲和力，使凝聚力增强，颗粒变大，使固液分离更加容易。由于污泥颗粒的特殊絮体结构及高度亲水性，使其包含的水分很难1上海交通大学硕士学位论文被脱除，污泥中水分含量高达 95%-97%，导致污泥有巨大的容积，这给污泥的后续处理带来很大困难。所以，只要将其中的水分去除，就会大大缩小污泥的体积，将会大大提高对污泥的处理能力。污泥调理的方法主要有生物调理法（如厌氧和好氧消化）、化学调理法和物理调理法三大
20、类6。化学调理是目前最常用的手段，通过添加化学药剂改善污泥的脱水性能，使污泥充分的脱水减量，为有效而经济的进行污泥填埋、干燥、焚烧及进一步处置打下良好基础。1.2 国内外污泥处理和处置研究进展通常把污泥的稳定和脱水(一般脱水至含水率达70-80%)称作污泥的处理；将污泥的堆肥、填埋、干化和加热处理及最终利用，称为污泥的处置7。污泥处理与处置的目的是使之稳定化、无害化、减量化、资源化，其基本流程如下图所示。好氧或厌氧消化离心浓缩农用绿化气浮浓缩热处理真空过滤卫生填埋污泥重力浓缩湿式氧化生物除臭干化床压滤机焚烧投放海洋图1-1 污泥处理和处置基本流程Fig.1-1 Flow charts of s
21、ludge treatment and disposal1.2.1污泥处理污泥的常规处理方法通常包括四个阶段：浓缩、调理、机械脱水和污泥稳定8(1) 浓缩污泥浓缩就是通过减缩污泥颗粒间的自由水分，以达到减容的目的，从而减轻污泥后续处理、处置和利用设备、设施的压力。污泥浓缩的常规方法有重力浓2。上海交通大学硕士学位论文缩、气浮浓缩和离心浓缩。在选择浓缩方法时，除了考虑各方法本身特点外，还应考虑污泥的性质、来源、整个污泥处理流程及最终处置方式等。由于剩余活性污泥的含水率很高，一般要先进行浓缩处理。污泥浓缩后其含水率可降为95%左右，仍为液体流动状态。(2) 调理污泥调理主要是指通过添加化学药剂或采
22、用物理、生物方法来改善污泥沉降性能与脱水性能。污泥调理的方法很多，现行的操作最简单、最经济的方法为化学调理法。(3) 机械脱水污泥经机械脱水可进一步降低含水率，减少污泥的体积，经脱水后的污泥含水率一般可降至70%-80%。目前常用的机械脱水设备有真空过滤机、板框压滤机、带式压滤机和离心机。由于污泥中的自由水分在污泥浓缩过程中可基本被去除，所以机械脱水的目的主要是去除污泥颗粒间的毛细水和颗粒表面吸附水。污泥机械脱水以过滤介质两面的压力差作为推动力，使污泥中水分被强制通过过滤介质，形成滤液，而固体颗粒则被截留在介质上，形成滤饼，从而达到脱水的目的。根据推动力的不同，可以将污泥机械脱水分为三类：(a
23、)过滤介质的一面形成负压进行脱水，即真空吸滤脱水；(b)在过滤介质的一面加压进行脱水，即压滤脱水；(c)利用离心力实现泥水分离，即离心脱水。(4) 污泥稳定厌氧消化是目前我国最常用的污泥稳定处理工艺，包括：水解、酸化、产乙酸、产甲烷等过程。污泥的厌氧消化一般有中温消化和高温消化，在国内的生产实践中，最常用的是中温消化(32-35)，随着该技术的不断革新，厌氧消化又发展为两相消化工艺和两级消化工艺。厌氧消化能产生大量的沼气，可以将其作为热能或者用来发电，同时消化污泥是一种很好的土壤改良剂，含有一定的灰分和有机物，能有效提高土壤肥力、改善土壤结构。但是厌氧消化投资大，时间长，易受环境条件的影响，存
24、在一定的局限性。3上海交通大学硕士学位论文近年来，科研人员在不断开发新的污泥处理方法，如在生物处理法中新兴的膜生物反应器法和高速生物反应器法，已经被英国和日本成功地应用于小型污水处理厂的污泥处理中8。日本Ebara 公司开发了一种涡流熔炉系统处理市政污泥，可以最大程度地利用污泥中所含的热值。污泥的无机组分在1300-1400高温下熔化，由于重金属组分极少，因此熔渣适合回收利用。此外，波兰的一些工厂利用蚯蚓处理污泥，得到一种无气味的，像腐殖质的，含有高营养价值的产品。随着处理设施的改善和处理技术的进步，在不久的将来，还会出现更多更先进的污泥处理方法9。1.2.2污泥处置污泥处置的基本问题是利用合
25、适的技术手段，为污泥提供出路。目前，国内外污泥的处置方法主要有：农用绿化、卫生填埋、焚烧、投放海洋和熔融。各种方法各有优势和存在的问题，但总体来说，污泥处置方法正朝着实现污泥稳定化、无害化、减量化和资源化的方向发展。(1) 农用绿化大部分国家认为污泥的农用绿化是一种积极有效的污泥处置方式。污泥中含有丰富的有机物和植物所需的营养元素、微量元素，如氮、磷、钾等，这些物质是农作物生长所必需的养分。在农业利用上，污泥可以制成腐熟堆肥、土壤改良剂、土壤改良材等10，用来改良贫瘠的土壤结构，提高土壤肥力，促进作物生长。但是污泥中含有很多有害物质，如重金属、寄生虫、有机污染物等，直接农用会污染土壤、地下水，
26、并有可能使得污染物在植物体内蓄积，通过食物链最终到达人体。(2) 卫生填埋卫生填埋是目前使用历史最久，也是最普遍的方法，其优点是能将污泥和其他固体废弃物一起处理，不需要高度脱水或自然干化，操作费用较其他处置费用低。其缺点是污泥填埋对场址的要求较高，通常需选择底基渗透系数小且地下水位较低的区域，填坑还需铺设防渗性能较好的材料，如高密度聚乙烯防渗透层，4上海交通大学硕士学位论文此外，卫生填埋场还应配备渗滤液收集装置及净化设施。近年来，由于废弃物运输费用逐渐提高以及填埋场址的饱和，该方法受到了很大的限制。从1996年10月起，英国对污泥的陆地填埋处置征收一定的税收；德国从2000 年起，要求填埋污泥
27、的有机物含量小于5%，美国污泥填埋的比例也正逐步下降，许多地区甚至已经禁止污泥的土地填埋11。(3) 焚烧污泥焚烧是最彻底的处置方法，是利用污泥的有机成分较高、且有一定热值等特点来处置污泥。焚烧可以大幅度的减少污泥体积、灭菌，且不需要存储设备，同时在焚烧过程中，浓缩在污泥中的重金属被氧化成稳定的氧化物，减少了潜在的危害性。污泥焚烧产生的大量热能可以回收利用，焚烧后的干污泥颗粒可作发电厂燃料的掺合料，燃烧灰可作水泥的添加剂，污泥陶粒等可作建筑材料12，污泥的利用前景十分可观。但是焚烧所需的设备投资、操作管理费用很高，并且在焚烧过程中会产生二恶英等有毒物质，处理不当很可能危害周围居民的健康。(4)
28、 投放海洋污泥投放海洋是利用水体来消纳城市污泥，一般不需要进行严格的无毒无害化处理，也无需脱水便可直接排入水体，该方法简单，而且容量很大，对于靠近海岸的大型污水处理厂，这是一种方便的城市污泥处置方法。但此法并未从根本上解决环境问题，同时也造成了海洋污染，对海洋生态系统和人类食物链构成威胁，已受到越来越强烈的反对。1991年起美国禁止向海洋投弃污泥，1998年欧盟也做了类似的规定13。世界各国对污泥的处置各有侧重，西欧以填埋为主，美国、英国和北爱尔兰以农用为主，日本由于土地资源的制约，以焚烧为主。(5) 熔融14熔融为另一种引起广泛注意的污泥资源化方式，在日本已被广泛使用。它不但产生可回收利用的
29、热能，其残渣亦可作为建筑结构上的填充物和建筑材料，包括骨材、碎石材、瓷砖、路床材、沥青、水泥原料、混凝土原料与混合材、土壤改良材、掩埋场覆土、大理石等等。熔融适用的污泥种类包括各种含高浓度重金属而不宜运用在农业上的污泥，如由电镀业、印刷电路产业所产生的污泥。使用5上海交通大学硕士学位论文熔融法产生的污染较少，除了可以替代一般建筑骨材，还可以解决掩埋上的问题，且在烧制过程中，破坏污泥中有害有机物和稳定重金属，因此减少了对人和环境的危害程度。该法的缺点是能量需求较焚化更高，制造适用的炉体甚为昂贵，同时，其制造成品的市场与通路尚未获得扩展，除了与现行的建材规格未必能相容之外，使用者也有可能由于物理性
30、接触或气体挥发而摄入有毒物质，从而危害健康。但由于其制成品较具经济价值，且可以处理许多传统方法无法处理的污泥，因此目前对此方法开展了许多讨论，将在国内形成新的发展趋势。目前此法处理每吨干污泥的费用为2700 元，成品价格为100 元。表1-1 一些国家污泥处置情况15Table1-1 sludge disposal in some countries1.3 我国污泥处理与处置的问题与建议1.3.1 我国污泥处理与处置现状目前我国许多污水处理厂对污泥仅仅是进行简单的浓缩脱水后便外运，而且根本没有交待污泥的最终去向，污水处理厂即使对污泥进行了浓缩脱水处理，往往也达不到要求，污泥的含水率仍然较高。污
31、泥处理的不到位不但增加了运输的难度，而且运输路线周边环境带来威胁，更为严重的是给后续的污泥处置带来极大的不便：堆肥时，满足不了含水率的要求；填埋时，达不到垃圾填埋场的准入条件，垃圾场拒收污泥；焚烧时，达不到污泥焚烧热值，同时耗费过多的热量，造成严重的大气污染。我国城市污泥的处置情况如图1-2所示16，从图中可以看出我国的污泥处置存6国家农用绿化(%)卫生填埋(%)焚烧(%)投放海洋(%)其他(%)美国302521195日本31.962.75.4英国42873013西欧3045718北爱尔兰601228上海交通大学硕士学位论文在严重问题，仍有13.7%的污泥未经任何处置，污泥的散发的臭气污染空气
32、，病原菌对人类健康产生潜在威胁，重金属和有毒有害有机物污染地表和地下水系统。其他, 7%填埋, 31%无规则弃置, 13.70%焚烧,3.50%土地利用,44.80%图1-2 我国城市污泥处置情况Fig.1-2 the situation of sludge disposal in our country1.3.2 问题与建议与发达国家相比，我国污水处理流程中污泥处理尚处于起步阶段，在全国现有的污水处理设施中，有污泥稳定处理设施的还不到25%，处理工艺配套设备较为完善的还不到10%。我国城市污水厂的污泥处理很不完善，处理水平低，污泥处理工艺简单，采用的主要还是常规方法：浓缩、调理、脱水、厌氧消
33、化和干化等等。目前，借鉴国外的处理经验，国内一些学者对污泥处理做了大量的研究，取得了一定成果，但仍未大规模推广应用。我国的污泥处置，在最终出路上存在严重的问题，造成这种现象的原因可以归纳如下：(a)由于我国污泥处理处置起步较晚，许多城市没有将污泥处置场所纳入城市总体规划，从而造成很多处理厂难以找到合适的污泥处置方法和污泥弃置场所；(b)我国污泥利用基础薄弱，人们对污泥利用的认识存在严重不足，对污泥的最终处置问题缺乏关注，给一些有害污泥的最终处置留下了隐患；(c)污泥的利用率不高，仍有一部分污水厂的污泥只经储存即由环卫部门外运市郊直接堆放(南方很多城市采用这种方式)。这样的处置方式既影响了污水厂
34、的正常运行，同时产7上海交通大学硕士学位论文生了二次污染，也造成了污泥资源的浪费。因此，目前我国亟待解决的问题是尽快发展污泥处置技术来处理不断增长的污水污泥。我国城市污泥是一种潜在资源，如何妥善地利用和处理处置污水污泥已成为污水处理工作中人们关注的热点问题。为了充分利用污泥资源，减少环境污染，应该采取有效的措施解决污泥处理处置中存在的问题，同时也必须大力发展污泥处理处置和利用技术。我国作为发展中国家，经济发展水平还不够高，污泥成分也不完全和国外相同，因此应该本着因地制宜的基本思路和原则，寻找适合国情的处理处置方法36。同时对污泥的产生进行源头控制，并尽可能对污泥进行回用，为不能回收利用的污泥找
35、到安全可行的处置出路。受我国经济水平的限制，短时间内污泥焚烧所占份额不会增长太多，土地填埋在一定时期内还将占有较大的比例，为此应制定相应的法规、标准，保证污泥处置的安全性。8上海交通大学硕士学位论文第二章 文献综述2.1 污泥2.1.1 污泥的分类污泥按其来源与处理方式大致可分成三类17：(1) 初级污泥(或化学污泥)指来自生产工艺过程聚集的污秽杂物，经由初步混凝后，以重力沉降或溶气浮除等初级废水处理分离所得的污泥。(2) 二级污泥(或生物污泥)指由生物处理方法所产生的污泥。主要由初级污泥在曝气池与悬浮状态的好氧性微生物及污水中的溶解性有机物接触，摄取水中生物分解成分进行生长繁殖而形成，称为活
36、性污泥。此外还可以将微生物附着在固体基质上形成生物膜，这个过程也会产生少量的生物污泥。(3) 三级污泥(或消化污泥)初级化学污泥与二级生物污泥混合后在消化池进一步处理所形成的污泥即为三级污泥或消化污泥。2.1.2 污泥的特性由于污水来源、污水处理工艺及季节的不同，污泥的组成差异较大，因此正确了解污泥的各种性能是选择合适的污泥处理方法与工艺的基础(1) 物理特性污泥的物理特性主要包括含水率、污泥密度、污泥的传输性、污泥的储存性9上海交通大学硕士学位论文和污泥的燃料热值。污泥中水的存在形式污泥中水分的存在形式有很多种分类，一种比较经典的分类方法是 F.COLIN在 1995 年提出的，他将污泥中的
37、水分分成两大类：自由水和结合水。自由水的定义是：污泥在脱水过程中，污泥中水分的性质，如蒸汽压、熵、焓、粘度和密度等不随着周围固体颗粒的存在而发生变化的那部分水分。相对于自由水，结合水是指与固体颗粒存在相互作用力的水分。结合水根据水分与污泥颗粒间作用力的不同，可以分成三类18： 化学结合水以化学键力与污泥颗粒结合的水分，通过 105以上的热干燥可以去除。 物理结合水以吸附、吸收的方式固定在固体表面，也可通过热干燥去除。 机械结合水存在于毛细管内或者絮体内的水分。自由水可以部分或全部被后续机械脱水装置脱除，结合水则不能，因此，结合水的含量即可视为机械脱水的上限，结合水量越多，代表此种污泥越难脱水。
38、污泥絮体颗粒因拥有巨大表面积与高度亲水性而带有大量结合水19。许多研究者依照不同的定义与不同的测试方法来测定污泥中结合水的含量，常用的方法主要有干燥法20、膨胀计法21、示差扫描量热法(DSC)22、离心沉降法23、压滤法24、过滤法25、差热分析法(DTA)、蒸汽压下降法26和核磁共振法27。结合水含量是一个“操作定义”值，即用不同方法测出的结合水含量是不同的。不同结合水测定技术都基于一定的假设：对于膨胀计法、示差扫描量热法、差热分析法，假设在某一温度(远远低于纯水结冰温度)条件下仍然不结冰的水为结合水；对于离心沉降法、压滤法、过滤法，假设高机械应变力下仍然残留在泥饼中的水为结合水。污泥脱水
39、的最终目的就是以最经济、最环保的方法对污泥进行机械脱水后得到高固含量的污泥滤饼，含固率越高意味着含水率越低。由于自由水分通常可以10上海交通大学硕士学位论文轻易去除，所以污泥脱水的核心问题是如何更多地去除结合水分。Vesilind 和Hsu28认为污泥的结合水含量可以看作机械脱水的极限值，因此，结合水含量是评价污泥脱水性能的一个重要指标。污泥前处理的目的之一就是通过物理、化学或生物的手段使得污泥中的结合水更多地转变为自由水，使其在随后的机械脱水工序中可以较轻易地被除去。污泥的传输性液体污泥(大约6%的总固体)的物理性质与水极为相似，通常称为牛顿流体，可以很容易的通过离心沉淀、皮碗泵、谐振器、膜
40、式泵等类型的传输方式运输。污泥的传输性对污泥在不同浓度和不同流速时的输送可能有一定的估测5。污泥的燃烧热值污泥中含有不同种类的有机物质，因此污泥具有燃烧值，由于污泥的含水率因生产与处理状态不同具有较大差异，故其热值一般均以干基(d)或干燥无灰基(daf)形式给出。我国城市污水处理厂污泥含有较高的热值，在一定含水率下，可以自持燃烧(不需要添加辅助燃料)及将干污泥用作能源29。(2) 化学特性污泥的来源和处理方法很大程度上决定着它们的化学组成。污泥的化学构成可以从以下几个方面分析：植物营养元素一般来说，植物生长所需要的常量营养元素包括碳、氢、氮、磷、钾、钙、锰和硫。其中氮、磷和钾最容易缺乏，因此经
41、常需要以肥料的形式添加到土壤中。尽管污泥中含有的常量营养元素和微量营养元素与土壤的需要量比起来相对较少，但它们可以提供土壤所需要的各种营养元素，包括氮、磷、钾、钙、锰以及其他必需的微量营养元素，其中氮、磷、钾在污泥的资源化利用方面起着重要的作用。有机物有机物主要是由碳(质量分数约为58%，干重)构成，此外，还含有少量的氢、11上海交通大学硕士学位论文氧、氮、硫和磷。污泥中的有机物质主要包含蛋白质、碳水化合物和脂肪，这些有机物是由长链分子构成。污泥中含有的有机物质可以对土壤的污泥性质起到很大的影响，如土壤的肥效、腐殖质的形成、容重、聚集作用、空隙率和持水性等。例如土壤容重的减少可为植物根系的生活
42、提供更好的生长环境。高有机碳含量的污泥可以为土壤中微生物的生长提供直接能量来源。污染物污泥通常含有一些有机化合物和无机化合物，这些化合物的过量存在会严重影响动植物的生长以及人类健康。无机污染物包括种重金属砷、铬、锡、铜、铅、汞、铝、镍、硒和锌30。(3) 生物特性剩余活性污泥主要由悬浮的污泥絮体构成，而絮体是由大量的分散微生物细菌通过污泥胞外聚合物(Extracellular Polymer Substances, EPS)、阳离子(如Ca2+,Mg2+)和其他细颗粒架桥而组成。胞外聚合物 EPS 主要可以分为三类：多糖、蛋白质和核酸31，它是仅次于活性污泥微生物细胞和水分的污泥絮体第三大组成，填充并形成了污泥细