1. 研究目的与意义（文献综述）

随着我国对污水治理的日益重视和城市污水处理厂不断新建，污泥的产量不断地增长，污泥的快速有效处理已经刻不容缓。污泥通常指污水处理厂在处理污水过程中产生的固液混合的絮状物质，每万吨污水经处理后污泥产生量一般约为10-20吨（按含水率90％计）。污泥主要由各种微生物以及有机、无机颗粒组成，还含有重金属、病原微生物和寄生虫卵等有害物质，是一类危害性很大的固体废弃物。如果污泥得不到合适的处理处置，将会对环境造成很大的二次污染。

欧洲国家目前污泥处理处置的方式是土地利用、填埋和焚烧。填埋操作相对简单，但需要大量的土地，同时，如果防渗技术不全面，将导致潜在的土壤和地下水污染。由于污泥渗滤液对地下水的污染和城市用地的减少等问题，污泥干化焚烧工艺所需初始投资额和运行费用较高，污泥土地利用成为污泥处置方案最主要的选择。美国污泥的处理处置以农用为主。日本近年来，较为注重污泥的生物质利用，逐步减少焚烧的比例。

近年来，由于剩余污泥产量的增加，国家对污泥处理处置逐渐重视，并发布了相关标准，对污泥的填埋、农用、焚烧以及污泥的处理技术有明确的规定和限制。对于污泥的常规处理处置方法，都要求污泥含水率小于60％，甚至小于40％。城镇污水厂产生的剩余污泥含水率为99％，如何高效、节能、稳定地将污泥含水率从99％降低至可被利用的范围内，已经成为刻不容缓的重大问题。

因此，开展对污泥含水率的研究工作十分必要。污泥组分复杂，污泥中的水分存在多种结合形式，主要有以下四种：自由水，即不受固体颗粒约束，包括颗粒间隙中不受毛细管力作用的水分；间隙水（毛细水），即结合在污泥絮体和有机物的缝隙或间隙中的水分；表面结合水，即吸附或粘附在污泥颗粒表面的水分；分子结合水，即通过化学键结合于有机质细胞内的水分。对于市政污泥来说，其脱水性能与污泥颗粒尺寸、表面电荷与胞外聚合物（eps）的数量等有密切关系。

污泥颗粒尺寸的大小对污泥脱水性能有显著影响。通常来说，污泥颗粒的粒径越大，其毛细吸水时间越短，这表明污泥颗粒的尺寸能改变污泥的脱水性能。同时，由于表面电荷的存在，导致污泥颗粒间存在斥力，无法团聚、絮凝、沉降，使得污泥颗粒间存在结合能较高的水分，导致污泥难以脱水。胞外聚合物（eps）是由微生物分泌到其周围环境的高分子量的化合物，主要由蛋白质和多糖组成。eps紧密包围细菌，它的存在使得大量水分被结合在活性污泥的絮体中，很难通过机械脱水方法去除。因此污泥中eps数量越多，其脱水性能越差。因此，研究人员认为破碎eps可以释放由eps结合的水分，提升污泥的脱水性能。

2. 研究的基本内容与方案

基本内容：本实验将采用不同的污泥预处理方法，主要包括超声波预处理和微波预处理，破碎污泥絮体和微生物细胞的结构，将微生物细胞中的内部水和污泥絮体间的表面水和间隙水释放出来成为自由水，通过改变实验温度、时间等条件，从而获得不同的污泥自由水含量，然后再用抽滤法除去污泥的自由水，再用烘箱法测量污泥含水率，即结合水含量，从而确定最佳的预处理条件。此外，本实验将进行横竖向对比，实验将分别测量从污水厂所取絮状污泥含水率与实验室反应器培养条件下的颗粒污泥含水率，从而进行比较颗粒污泥与絮状污泥的自由水含量、结合水含量以及整体水分含量。在预处理阶段，根据不同条件下的预处理方式，测量污泥不同的结合水与自由水含量，研究预处理对不同形态下的污泥含水率的影响以及对同一形态污泥不同条件下的影响。

技术方案：1、污泥预处理技术：

（1）超声处理：

实验原理：超声波预处理指将一定频率的超声波发生器置于污泥中，污泥中大量的水分在超声波的作用下会产生大量的空化气泡并迅速破灭产生强大的水合剪切力和瞬间的高温。这能破碎污泥絮体和微生物细胞的结构，将微生物细胞中的内部水和污泥絮体间的表面水和间隙水释放出来成为自由水

3. 研究计划与安排

第1-2周：查阅相关文献资料，了解在本专业方面的应用，确定实验方案，完成开题报告。参加毕业实习，并完成毕业实习报告。

第3-4周：查阅污泥水分的相关文献资料，熟练其数据处理采集及分析。

第5周：查阅污泥中水份的组成等相关文献资料。

第6-8周：污泥样品选取、制备及其测试。

4. 参考文献（12篇以上）

[1] chang g r, liu j c, lee d j. co-conditioning and dewatering of chemical sludge and waste activated sludge. water research, 200l, 35(3): 786-794.

[2] yin x, han p f, lu x p, et a1. a review on the dewaterability of bio-sludge and ultrasound pretreatment. ultrasonics sonochemistry, 2004, 11: 337-348.

[3] 杨顺生, 高晓勇. 超声波技术在污泥处理利用中的应用现状及前景预测[j]. 四川环境, 2006, 25(1): 64-65.

[4] 李丹阳,陈刚,张光明. 超声波预处理污泥研究进展. 环境污染治理技术与设备,2003,4(8):70-72.