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城市污水厂在污水处理过程中会产生大量污泥，其数量占污水处理量的0.3%~0.5%(以含水率97%计)。污泥处理费用约占污水厂全部建设费用的20%~50%，甚至达到70%。污泥处置前需进行污泥预处理，即污泥调质。污泥预处理能够有效降低污泥含水率，改善污泥的脱水性能，从而降低后续污泥处理的费用。

目前已有许多学者研究了絮凝剂等化学调质对污泥脱水性能的影响。柳海波等将无机絮凝剂(FeCl3和CaO)与表面活性剂联用，研究其对污泥絮体特征、沉降性能和脱水性能的影响。张尊举等以硅藻土为主要原料、聚合氯化铝为添加剂制备了一种改性硅藻土污泥脱水絮凝剂，研究该絮凝剂对污泥脱水性能的影响。但国内关于活性污泥预处理的研究大部分限于化学调质，考察磁场对活性污泥脱水性能影响的研究相对较少。李帅等研究了磁化时间和磁场强度对污泥比阻和污泥颗粒表面电极电位的影响，同时还研究了不同pH下污泥沉降性能的变化曲线。目前国外已有一些学者研究磁场对污泥性能的影响，如M. Lebkowska等研究静态磁场对活性污泥中甲醛降解的影响。R. Lakeshmanan等利用氧化铁磁性纳米颗粒处理废水中的污泥，结果表明磁场作用<5 min时，污泥含水量减少了近95%。

笔者拟采用磁化调质对污水厂的活性污泥进行预处理，并考察不同磁化时间、磁场强度作用对污泥脱水性能的影响。

1 试验材料与方法

1.1 污泥来源

试验所用污泥取自长沙某污水处理厂二沉池。污泥取回后用0.28 mm筛网(50目)过滤，去除其中较大的悬浮物，置于容器内，保存在4 ℃生化培养箱中。为保证污泥活性，污泥保存期为一周。

1.2 试验装置

取200 mL污泥置于250 mL烧杯中，将烧杯置于一组磁铁中间，通过改变2块磁铁的距离来改变磁场强度。

1.3 分析方法

(1)污泥沉降性能。将调质完的污泥搅拌均匀，取100 mL倒入100 mL量筒中，室温下静置30 min，观察污泥沉降界面，每隔5 min记录一次数据。(2)污泥比阻。假设污泥颗粒不可压缩，污泥过滤原理满足Carman公式〔7〕。测量方法见文献〔8〕~〔9〕。(3)分形维数。分形维数分析采用小角度光散射法〔10, 11〕。(4)粒度分布。污泥絮体的粒径分布采用Mastersizer 2000激光粒度仪(英国马尔文仪器有限公司)测定。

2 结果与讨论

2.1 磁化处理对污泥沉降性能的影响

用250 mL烧杯盛200 mL污泥置于磁化装置中，测得烧杯中央的磁场强度分别为23、45、55 mT，在上述磁场强度下分别磁化10、20、30、40、50 min，然后取100 mL搅拌均匀的调质后污泥进行沉降试验，磁化20、40 min后的污泥沉降性能如图 1、图 2所示。

图 1 磁化20 min后污泥沉降体积与时间的关系

图 2 磁化40 min后污泥沉降体积与时间的关系

由图 1、图 2可以看出，原污泥自身的沉降性能不好，30 min内污泥体积仅由100 mL降至94 mL。经过磁化调质后，污泥沉降性能得到明显改善，沉降速率较原污泥的沉降速率有所提高。当磁化时间为20 min、磁场强度为55 mT时污泥沉降性能最好。磁化时间为40 min时其沉降性能随磁场强度的增加而改善。

原标题：活性污泥预处理技术

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