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1×107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。　　 本课题以城市污水厂污泥为研究对象,针对污水处理厂现有设施在某些时段除渣、除砂效果较差致使污泥中含砂、含渣量较高并进而引发后续污泥处理设施磨损严重,导致正常运行受到影响的问题,研究探讨HUBER污泥过滤机的除渣最佳工艺运行参数,同时研发了一种旋流式污泥除砂装置,考察了不同时期,不同进泥流量条件下污泥除砂机的运行参数。此外,研究了电化学预处理对污泥脱水性能的影响;应用CST。测定仪、污泥比阻测试仪、高速离心机、电子显微镜和zeta电位测定仪等先进的分析仪器,系统地研究了电化学预处理对污泥比阻、CST、zeta电位、微观结构的影响,同时测定了污泥上清液EPS浓度变化,并且利用这些结果分析电化学预处理对污泥脱水性能影响的原因。应用响应曲面法设计实验,确定了电化学处理对污泥脱水性能影响的最佳工艺参数;在此基础上,进一步深化研究了药剂调理与电化学处理联用对污泥脱水性能的影响。本课题得出的研究结论主要有:　　 (1)以HUBER污泥过滤机对城市污水处理厂产生的污泥进行除渣处理,其对污泥中粒径大于0.5 mm的渣块去除效率最高可达65％以上;对粒径大于2 mm渣块的去除效率要优于对0.5 mm的渣块,最高可达90%以上;对污泥中粒径大于5 mm的渣块,未在4目孔径的标准筛子里检出,除渣效果好。影响污泥过滤机除渣效率的主要因素为污泥进泥流量、污泥进泥浓度和污泥进泥含渣量。通过实验研究分析表明:污泥渣的去除率随污泥进泥流量的增加呈现先增大后减小的趋势;随着污泥进泥浓度的增加而减小;随着进泥含渣量的增加而增大。初沉池污泥的浓度较高,污泥粘度较大,影响渣块在污泥过滤机的流动性,且由于进泥含渣量较低,导致污泥过滤机对初沉池污泥的除渣效率较化学池要低。　　 (2)以自行研发的污泥除砂机对污水处理厂产生的污泥中的砂粒进行去除,结果表明,在相同进泥流量条件下,高浓度污泥、低频率运行条件和低浓度污泥、高频率运行条件下,除砂机对化学浓缩池中的砂粒具有较好的去除效果,最高可达90%以上;在较高污泥浓度(约4%)和较高的进泥流量条件下,较高频率(40Hz)运行条件下,污泥除砂机对污泥的除砂效果较差,仅为20%左右,较低频率运行条件下,污泥除砂机对污泥的粗砂去除率达75%以上,特别是在20Hz和30Hz频率运行条件下,除砂机对污泥中的砂粒去除效果较好。总之,在较高污泥进泥浓度下,低频率和高进泥流量条件下,污泥除砂效果较好;中等进泥流量除砂效果较差;高频率运行条件下,除砂率随污泥进泥流量下降而上升。　　 (3)采用不同的电化学电压,电解时间和电极间距处理污泥,考察电化学对污泥脱水性能的效果。通过研究表明,50 V和5 min的电化学预处理为最适处理条件。皮尔森系数分析表明,EPS和多聚糖与标准化CST值具有较好的正相关关系。电化学预处理和PAM添加剂的联合调理作用可有效地提高污泥的脱水性能。通过电化学预处理,可使PAM用量减小50%,标准化CST值减小了36.8%。扫描电镜结果表明,电化学预处理使污泥絮体遭到破坏,细胞发生裂解,使细胞间隙水和胞内物质释放到溶液中,在一定程度上可使污泥脱水性能得到改善。　　 (4)通过响应面法优化实验条件,建立多变量多项式方程用来描述电化学预处理过程,得出最适电解电压、电解时间和电极间距分别为21 V,12 min和5 cm,此时污泥的CST减小率为22.15%。最佳实验条件下的得出的CST减小率为18.8±3.1%,表明实验值和多项式公式得出的预测值具有很好的拟合性。　　 (5)通过电化学处理示范工程表明,在较低污泥浓度条件下,较低的电化学处理条件对污泥的脱水性能起促进作用;在中等污泥浓度条件下,15 v,30 min为最佳电化学处理条件;在高污泥浓度条件下,高电压处理条件能较好地改善污泥脱水性能。示范工程运行费用低,污泥经电化学处理后,效果好,CST值明显降低。每吨污泥电化学处理的动力费用为0.75元/吨。　　 (6)电化学预处理与表面活性剂联合作用对污泥进行调理,结果表明,阳离子表面活性剂CTAB调理对污泥脱水性能具有较好的效果,最佳添加量为2000mg/L,在电化学预处理条件下,调理剂CTAB的用量减少66.7%。阴离子表面活性剂SDS和非离子型表面活性剂Triton X-100对污泥脱水性能提高具有负面效应。EPS浓度,污泥粘度和污泥的zeta电位是导致污泥脱水性能发生变化的主要因素。