污泥脫水性能的影響因素有很多，包括水分的存在方式、粒徑大小及分布、污泥顆粒的密度、胞外聚合物、消化方式、pH值、泥齡、陽(yáng)離子種類及含量、絮凝劑的種類和投加量、污泥的電位、污泥輸送泵的影響等。污泥脫水性能是多種因素協(xié)同作用的結(jié)果。

(1)水分的存在方式

根據(jù)污泥中所含水分與污泥的結(jié)合方式，其存在方式分為間隙水、表面吸附水、內(nèi)部水和毛細(xì)結(jié)合水。間隙水環(huán)繞在固體四周，不直接與污泥固體顆粒結(jié)合，所以很容易通過(guò)重力沉淀(濃縮壓密)或離心力進(jìn)行分離。表面吸附水是在污泥顆粒表面附著的水分，附著力較強(qiáng)，去除較難，不能通過(guò)普通的濃縮或脫水方法去除。內(nèi)部水是污泥顆粒內(nèi)部或者微生物細(xì)胞膜中的水分，與微生物結(jié)合得很緊，用機(jī)械方法很難去除，需要破壞細(xì)胞膜并使內(nèi)部水?dāng)U散出來(lái)才能得以去除。污泥顆粒比表面積較大并擁有高度的親水性，因而帶有大量毛細(xì)結(jié)合水。1994年，Vesilind把結(jié)合水定義為污泥中不能通過(guò)機(jī)械方法而去除的水量，由于毛細(xì)結(jié)合水與固體顆粒之間存在著鍵結(jié)，結(jié)合力大，活性較低，僅靠重力濃縮不易使其脫出，需借助機(jī)械力或化學(xué)反應(yīng)的手段方能除去，故結(jié)合水的含量可視為機(jī)械脫水的上限，可以理解為結(jié)合水量越大污泥脫水就越困難。結(jié)合水含量雖然被普遍認(rèn)為與污泥機(jī)械脫水有密切關(guān)系，但還有許多其他的影響污泥機(jī)械脫水的因素，如可壓縮性、尺寸、結(jié)構(gòu)、黏性、表面特性(主要是表面電荷和憎水性)等，所以結(jié)合水含量不能作為表征污泥脫水性能的相關(guān)物理指標(biāo)。

(2)粒徑大小及分布

污泥顆粒的粒徑大小及其粒徑分布對(duì)污泥的脫水性能有較大影響，其中針對(duì)粒徑分布通?？紤]粒徑的級(jí)配分布。一般來(lái)說(shuō)，由于污泥顆粒越小，相應(yīng)的總體比表面積就越大，這時(shí)其水合程度也就越高，污泥顆粒自身帶有負(fù)電荷，顆粒之間互相排斥，在水合作用下顆粒表面附著了一層或幾層水層，進(jìn)一步阻礙了污泥顆粒之間的結(jié)合，并最終形成一個(gè)穩(wěn)定的膠狀絮體分散系統(tǒng)，細(xì)小污泥顆粒所占的比例越大污泥的平均粒徑越小，脫水性能就越差。而且對(duì)于濾布過(guò)濾，因細(xì)小顆粒能阻塞泥餅和過(guò)濾介質(zhì)，從而使過(guò)濾比阻增大，濃縮、脫水性能變差。

濾網(wǎng)的孔徑在1.0~100um內(nèi)，污泥的1.0~100um的超膠體顆粒通過(guò)濾網(wǎng)，而大于100um的膠體大顆粒被截留。不同種類的污泥，其粒徑的差異也較大，當(dāng)污泥超膠體顆粒比例增加時(shí)，過(guò)濾脫水性能變差，污泥固體回收率降低，單位固體濃度對(duì)應(yīng)的最優(yōu)加藥量增加，同等加藥量調(diào)理后的污泥比阻值也上升。如圖3-36所示超膠體顆粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)與污泥比阻之間具有很大的相關(guān)性。超膠體顆粒所占比例增大，比阻值隨著增加，脫水性能變差。

由于實(shí)際中的污泥顆粒形狀不規(guī)則，因此其粒徑的確定較困難，其中無(wú)機(jī)顆粒相對(duì)穩(wěn)定，粒徑容易測(cè)定，而對(duì)于有機(jī)顆粒，由于其易于分解的性質(zhì)，因而很難測(cè)定其原始粒徑。而且隨測(cè)量方法的不同，測(cè)得的粒徑分布也會(huì)有所差異。目前，在實(shí)驗(yàn)室和工程應(yīng)用中，測(cè)量污泥的粒徑分布的常用方法有沉降速度計(jì)算法、濕式篩分析法、顯微鏡法、圖像分析法和激光粒度測(cè)定法。

(3)污泥顆粒的密度

污泥顆粒的密度是單個(gè)顆粒質(zhì)量與體積的比值，有容積密度(容重)和顆粒密度兩種表達(dá)方式。

污泥的容積密度是指單位體積污泥的質(zhì)量，用以描述污泥顆粒群體的質(zhì)量與體積之比。由于壓實(shí)和有機(jī)物的降解作用，沉積時(shí)間長(zhǎng)的污泥顆粒密度高，容積密度大。

般而言，初沉污泥主要由所謂的有機(jī)碎屑和無(wú)機(jī)顆粒物組成，顆粒密度較大，濃縮和脫水性能較好;而剩余污泥是由多種微生物形成的菌膠團(tuán)與其吸附的有機(jī)物和無(wú)機(jī)物共同組成的集合體，顆粒密度較小，濃縮和脫水性能較差。

(4)胞外聚合物

胞外聚合物(以下簡(jiǎn)稱為EPS) 是微生物在一定環(huán)境條件下分泌所產(chǎn)生的，其組成受到污水處理廠進(jìn)水水質(zhì)、消化過(guò)程的影響，其中高分子聚合物主要包括多糖、蛋白質(zhì)、DNA和少量的脂類、核酸、腐殖酸等，例如微生物在加速生長(zhǎng)期排泄的EPS主要為低分子聚合物，減速生長(zhǎng)期和內(nèi)源呼吸期排泄的EPS主要為高分子聚合物而以上親水性物質(zhì)的存在會(huì)使EPS將大量水吸附在污泥絮體中，并在一定程度上增強(qiáng)污泥膠體顆粒的束水性能，阻止細(xì)胞干燥。近年來(lái)，EPS對(duì)污泥沉降性能的影響逐漸引起了研究人員的注意。

對(duì)活性污泥來(lái)說(shuō)，一方面，EPS在污泥絮凝過(guò)程中可以連接細(xì)胞和膠體顆粒，形成絮體并沉降，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)污泥絮凝脫水的促進(jìn)作用;另一方面，EPS的高度水合作用也給污泥的脫水性能造成不利影響。當(dāng)EPS含量越高時(shí)，污泥的沉降脫水性能就越差，被認(rèn)為是影響污泥脫水性能的最主要因素之一，剩余污泥脫水困難的特性正是由于EPS的存在。所以，EPS含量對(duì)活性污泥脫水是先有利后有害，存在一個(gè)最佳含量的問(wèn)題。二價(jià)離子，尤其是Ca2 、Mg2 ，在EPS之間及EPS與細(xì)菌之間起架橋作用，和EPS的相互作用導(dǎo)致了活性污泥中絮體的形成和沉降，在絮體穩(wěn)定中起重要作用。但是，過(guò)量的單價(jià)金屬離子會(huì)對(duì)污泥的絮體結(jié)構(gòu)造成破壞，從而降低其脫水性能和沉降性能，因此可以將污泥中一價(jià)金屬離子和二價(jià)金屬離子的比值作為一項(xiàng)判斷污泥脫水性能的指標(biāo)。

影響EPS含量的因素包括污泥來(lái)源與種類、污泥負(fù)荷、細(xì)菌生長(zhǎng)特征等。周健的研究表明，污水處理負(fù)荷決定了EPS含量的高低及生污泥的沉降性能，隨著負(fù)荷降低，EPS含量增加，SVI增加，沉降性能惡化。

(5) 消化方式

消化方式的選擇也會(huì)對(duì)污泥的脫水性能造成一定影響。

厭氧消化會(huì)提高污泥的脫水性能，主要原因有以下方面: 一是EPS可以被污泥中的酶降解，從而使污泥的結(jié)構(gòu)得到改變，并使水分的存在方式向有利于脫水的方向變化;二是當(dāng)厭氧消化過(guò)程運(yùn)行良好時(shí)，厭氧消化過(guò)程可以改變污泥的粒徑分布，使細(xì)小污泥顆粒的比例降低，減小污泥的比表面積，減弱污泥顆粒和水的結(jié)合程度從而達(dá)到改善污泥脫水性能的目的。但是，在厭氧消化過(guò)程中，污泥停留時(shí)間、堿度、攪拌方式等因素都會(huì)對(duì)污泥脫水性能產(chǎn)生直接或間接的影響。具體說(shuō)來(lái)，當(dāng)污泥停留時(shí)間達(dá)到某個(gè)特定值時(shí)，脫水性能達(dá)到最佳狀態(tài)，當(dāng)停留時(shí)間不足，消化過(guò)程運(yùn)行不佳時(shí)，由于水解酸化使污泥大顆粒破碎，所以增加了細(xì)小污泥顆粒的數(shù)目，致使污泥脫水性能變差;但當(dāng)超過(guò)該值時(shí)，脫水性能則不再發(fā)生明顯的變化對(duì)于消化污泥的堿度，在該值超過(guò)2000mg/L的條件下進(jìn)行化學(xué)調(diào)節(jié)時(shí)，如果采用的絮凝劑為無(wú)機(jī)鹽絮凝劑，則需先中和其堿度才能起到絮凝作用，因此若想達(dá)到相同的脫水效果就需要加入過(guò)量的絮凝劑，導(dǎo)致藥劑用量增加。

然而好氧消化通常會(huì)導(dǎo)致污泥脫水性能的急劇惡化，原因主要有兩方面: 一方面好氧消化過(guò)程使污泥的生物細(xì)胞數(shù)量增加，由于這些生物細(xì)胞對(duì)水具有強(qiáng)烈的吸附作用，因而可以使大量水分以吸附水和內(nèi)部水的形式存在于細(xì)胞內(nèi)部和細(xì)胞之間，而根據(jù)前文敘述，這些水分很難通過(guò)脫水而去除;另一方面，在好氧消化過(guò)程中些細(xì)菌會(huì)在內(nèi)源呼吸的作用下解體為細(xì)小的絮體，這些絮體在好氧穩(wěn)定階段則很難被降解，故而以懸浮狀態(tài)存在于污泥中?？梢?jiàn)，好氧消化通過(guò)減小污泥的平均粒徑而造成了污泥脫水性能的降低。

(6) 泥齡

污泥因泥齡的不同其沉降性能不同并呈現(xiàn)一定的規(guī)律性，即泥齡越高，污泥的脫水性能就越好。這主要是由于污水處理出水標(biāo)準(zhǔn)的不斷提高，除磷和脫氮已是污水處理的主要目標(biāo)。然而進(jìn)行生物脫氮時(shí)需要的污泥泥齡比僅去除有機(jī)物質(zhì)時(shí)更長(zhǎng)，這意味著污泥容積負(fù)荷的減少會(huì)使污泥中有機(jī)成分進(jìn)一步減少，礦化度升高，污泥的脫水性能得以改善。污水處理廠若采用化學(xué)除磷措施，含有化學(xué)除磷藥劑的污泥在沉降、濃縮和脫水性能方面均會(huì)有不同程度的下降。

(7) pH值

污泥的表面性質(zhì)在酸性條件下會(huì)發(fā)生變化，其脫水性能也會(huì)隨之發(fā)生變化，并呈現(xiàn)定的規(guī)律性，通常pH值越低，脫水的效率越高

(8) 陽(yáng)離子種類及含量

污泥中所含陽(yáng)離子的種類及含量也是污泥脫水性能的影響因素之一。大量的一價(jià)陽(yáng)離子的存在會(huì)使活性污泥脫水性能惡化，而二價(jià)陽(yáng)離子的增加會(huì)使污泥的脫水性能得到改善。并且當(dāng)一價(jià)離子濃度超過(guò)二價(jià)離子濃度的2倍時(shí)，污泥的脫水性能惡化。

(9)絮凝劑的種類和投加量

絮凝劑的種類和投加量也將直接影響污泥的脫水效果。在進(jìn)行絮凝劑種類選擇時(shí)需要根據(jù)污泥特性、污泥脫水的目標(biāo)值和脫水機(jī)的類型進(jìn)行選擇，如聚丙烯酷胺(PAM) 絮凝劑適合采用帶式脫水機(jī)、離心脫水機(jī)進(jìn)行脫水，無(wú)機(jī)絮凝劑適合用于板框脫水的過(guò)程。

(10) 污泥的電位

電位又稱電勢(shì)或zeta電位，是指剪切面 (shear plane) 的電位，是表征膠體分散系穩(wěn)定性的重要指標(biāo)?！峨娢皇沁B續(xù)相與附著在分散粒子上的流體穩(wěn)定層之間的電位差。它可以通過(guò)電動(dòng)現(xiàn)象直接測(cè)定?！峨娢皇菍?duì)顆粒之間相互排斥或吸引力的強(qiáng)度的度量。分子或分散粒子越小，《電位(正或負(fù))越高，體系越穩(wěn)定，即溶解或分散可以抵抗聚集。反之，《電位 (正或負(fù))越低，越傾向于凝結(jié)或凝聚，即吸引力超過(guò)了排斥力，分散被破壞而發(fā)生凝結(jié)或凝聚。電位與體系穩(wěn)定性之間的關(guān)系如下表所列。

目前測(cè)量電位的方法很多，主要有電泳法、電滲法、流動(dòng)電位法以及超聲波法等，其中以電泳法的應(yīng)用最為廣泛。通常電位越高，污泥顆粒本身負(fù)電荷之間的排斥力也就越大，就更能對(duì)污泥顆粒之間的結(jié)合造成阻礙，最終形成的污泥膠狀系統(tǒng)就越穩(wěn)定，從而也就越不利于脫水。電位可以用來(lái)推測(cè)加藥后的絮體結(jié)構(gòu)，作為最優(yōu)加藥量的評(píng)價(jià)指標(biāo)。普遍認(rèn)為電位等于零時(shí)的加藥量為最優(yōu)加藥量。

(11) 污泥輸送泵的影響

在污泥輸送過(guò)程中，污泥泵的剪切力也可以改變污泥結(jié)構(gòu)，從而增加污泥中細(xì)小顆粒所占的比例，降低其平均粒徑，同時(shí)還會(huì)升高電位，從而使污泥的沉降濃縮性能和脫水性能惡化。