由于污泥絮體的親水性結(jié)構(gòu)，會與污泥中的水分發(fā)生作用而以不同的形式結(jié)合在一起，導致污泥脫水的困難。根據(jù)結(jié)合形式的不同，可以將污泥中的水分為自由水、間隙水、表面結(jié)合水和細胞內(nèi)部水。

（1）自由水：不受污泥絮體作用，包括污泥絮體間不受毛細管作用的水分。

（2）間隙水：結(jié)合在污泥絮體及有機物的間隙和裂縫中的水分。

（3）表面結(jié)合水：吸附或粘連在污泥絮體表面的水分。

（4）細胞內(nèi)部水：存在于生物細胞內(nèi)部的水分。

目前使用的污泥脫水方法有污泥干化法和機械脫水法，機械脫水法是通過機械力的作用將污泥中的水分去除的方法，與自然干化法相比，它的脫水效率更高、節(jié)省空間，并且不因天氣變化而影響脫水效果。污泥進行機械脫水之前，一般需要通過物理、化學或物理化學作用，改善污泥的脫水性能。通過調(diào)理可改變污泥的組織結(jié)構(gòu)，減少其黏性。污泥經(jīng)調(diào)理后，不僅脫水壓力減少，而且脫水后污泥的含水率可大大降低。

目前主要有三種不同的調(diào)理方法：（1）混凝或絮凝提高污泥的沉降性；（2）降低污泥的可壓縮性以提高污泥的過濾性能；以及（3）污泥絮體或細胞進行破解以釋放EPS中的結(jié)合水。因此，各種方法被用于達到此目的，從簡單地加入調(diào)理劑，如石灰和明礬，到加一些具有高孔隙率的惰性材料，例如木屑或褐煤進行物理性的改變泥餅，再到更復雜的方法包括熱、化學、生物化學來改變污泥的絮體性能變化。除了脫水性能，調(diào)理過程對污泥其他性能也有顯著的影響，因此，必須兼顧經(jīng)濟和環(huán)境效益。常見的污泥調(diào)理方法可以分為物理調(diào)理、化學調(diào)理方法。

1、 物理調(diào)理

在污泥調(diào)理的眾多方法中，使用最普遍的技術(shù)有以下幾種：

（1）空化預處理

空化作用是液體媒質(zhì)中的一種物理現(xiàn)象。超聲波在液體媒質(zhì)中傳播過程存在著一個正負壓強交變的周期。這種空化氣泡在液體媒質(zhì)中產(chǎn)生、閉滅或消失的現(xiàn)象，就叫空化作用。這個過程產(chǎn)生的沖擊波在幾微秒內(nèi)引起介質(zhì)局部高溫（500~15000 K）和高壓（10~500 MPa）的。在不同的空化方法中，只聲學和流體動力空化已被證明能有效地在生物過程中產(chǎn)生明顯的變化。使用低頻超聲波的產(chǎn)生聲空化。

（2）熱處理

污泥的熱處理溫度一般在40~180 ℃之間。熱處理可以使污泥中的碳水化合物、脂類容易降解，其中，60~180 ℃的中溫熱處理可以破壞細胞壁，使其蛋白質(zhì)容易降解。其中，熱預處理和厭氧消化過程中污泥碳水化合物的降解遵循一級動力學。熱水解作為中間消化步驟可以增強已消化的污泥有機物降解，可進一步降低污泥的質(zhì)量和增加其沼氣轉(zhuǎn)化。尤其是135~170 ℃的嗜中溫條件下，對各種污泥都有很好的消化效果，同時，熱處理也可以降低污泥的粘度和觸變性。

但是，熱處理技術(shù)運行成本高，以至于該技術(shù)難以產(chǎn)業(yè)化。另外，熱處理必須與其他處理技術(shù)結(jié)合。

（3）冷凍/融解

凍融技術(shù)可使污泥絮體結(jié)構(gòu)發(fā)生不可逆變化，EPS的溶出提高了絮體可壓縮性，使污泥絮體內(nèi)部結(jié)合水流出，使得剩余污泥的pH下降而SCOD上升，同時，污泥絮體的破壞也造成溶解的氮磷釋放。然而，凍融調(diào)理方式對當?shù)貧夂蛞�求嚴格，適宜于寒冷的地區(qū)，否則，所需能耗大，成本高，限制該技術(shù)的進一步應(yīng)用與推廣。

2、 化學調(diào)理

（1）絮凝（或混凝）劑

目前，用于污泥脫水的藥劑常用的絮凝劑和混凝劑兩大類。絮凝劑主要利用吸附架橋，網(wǎng)捕，卷掃作用等機理，包括有機高分子絮凝劑、無機高分子絮凝劑，微生物絮凝劑等。混凝劑主要利用高價陽離子的壓縮雙電層的作用，主要是污泥的鋁鹽，鐵鹽等。實際運用過程中，有些無機高分子絮凝劑（如聚合氯化鋁）往往具備絮凝和混凝的雙重作用。PAM是目前廣泛使用的有機高分子絮凝劑，由于分子量大，絮凝作用好，形成團絮結(jié)構(gòu)疏松，其中絮團裹著的水難以脫穩(wěn)。但要注意控制其投加量，如果超過最佳劑量，不但惡化脫水效果而且對人類和生態(tài)系統(tǒng)造成不利影響。

大量的污泥脫水性能實驗表明，依靠無機混凝劑和高分子絮凝劑的電負性中和作用與吸附架橋作用能在一定程度上改善污泥脫水性能。但是污泥中的高有機質(zhì)會在壓力作用下產(chǎn)生壓縮變形，使得濾餅中的水的過濾通道被堵塞，從而導致機械脫水效率較低。因此，投加一定的助濾劑可以在一定程度上解決污泥的可壓縮性問題。

（2）助濾劑

助濾劑一般為無機惰性材料，本身不起混凝作用，因此也稱為物理調(diào)理劑（Physical conditioner）。這些物理調(diào)理劑加入到污泥中一定程度上起到骨架構(gòu)建體（Skeleton builders）的作用，在污泥中形成堅硬網(wǎng)格骨架保持多孔結(jié)構(gòu)，因此有效地解決了污泥的可壓縮性問題，改善了污泥的脫水性能。圖1表示了不可壓縮泥餅與可壓縮泥餅的壓縮效果。添加物理調(diào)理劑在污泥中形成了骨架構(gòu)建體，其壓濾過程就類似圖1（a），屬于不可壓縮泥餅，能提高污泥的脫水性能。

 

 

                          圖1  不可壓縮泥餅與可壓縮泥餅的效果

國內(nèi)外研究學者圍繞物理調(diào)理劑形成骨架構(gòu)建體及其改善污泥脫水性能方面開展了研究。Jonathan較早采用石灰和粉煤灰作為物理調(diào)理劑，其形成的透水和剛性晶格結(jié)構(gòu)，保持了高壓力下泥餅的多孔通道，成功地改善了含油污泥的脫水性能。Zhao利用石膏作為骨架構(gòu)建體來提高鋁鹽絮凝污泥的脫水能力，當石膏投加量為污泥干基的60%時，泥餅含水率降低了7.1%。石膏幫助提供多孔性、滲透性和剛性晶格泥餅結(jié)構(gòu)，降低污泥壓縮性，從而有利于脫水。Lee利用臺灣地區(qū)海鮮殼等食物殘渣磨細粉作為堿性的骨架構(gòu)建體來改善污泥脫水性能，結(jié)果表明，添加化學調(diào)理劑造成pH明顯降低，導致污泥過濾性能變差，而海鮮殼等細粉能有效改善污泥脫水。Benitez利用粉煤灰、焚化爐灰、水泥窯灰、蔗渣作為骨架構(gòu)建體，與聚合物一起使用，成功地改善了工業(yè)和市政污水混合污泥的脫水性能。Albertson利用煤粉作為骨架構(gòu)建體提高高分子絮凝劑調(diào)理剩余活性污泥的離心脫水性能，添加0.1~0.3 kg煤/kg干泥，可以將高分子絮凝劑脫水后泥餅的含固率從18%~23%提高到25%~37%，獲得的含煤粉泥餅能夠維持自燃燒，從而大大減少了污泥焚燒的成本。Thapa等利用褐煤作為骨架構(gòu)建體來改善消化污泥的脫水效率取得了不錯的效果。添加污泥干固含量273%的調(diào)理粉煤灰調(diào)理污泥，可使污泥SRF從1.86×10¹³ m/kg下降至4.23×10¹¹ m/kg，含水率從86.90%下降至56.52%。

大量研究中證實物理調(diào)理劑充當骨架構(gòu)建體能降低SRF，改善污泥的脫水性能。然而，大量物理性調(diào)理劑殘留于泥餅中，會導致泥餅的增容增重，提高后續(xù)的處理處置成本。

（3）酸堿處理

酸堿調(diào)理是國內(nèi)外研究的熱點，通常與表面活性劑或熱處理聯(lián)用，使不易降解的復雜有機物結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。此種調(diào)理技術(shù)的缺陷在于藥劑需求量大，且對設(shè)備耐腐蝕性要求高。

（4）生物或酶處理

生物水解中，活性酶能改變污泥的親水性，有機化合物的保水能力，降低污泥的CST和增加濾餅的干基量，另外，亞鐵和硫作為復合能源物質(zhì)時，污泥生物浸濾處理是可以去除重金屬的同時能夠改善污泥脫水性能的技術(shù)，雖有相關(guān)技術(shù)研究報道，相關(guān)的研究仍在進一步的探索過程中。

（5）高級氧化

化學氧化法主要是在強氧化作用下，降低膠體顆粒表面負電荷和雙電層的排斥作用，減小顆粒間的空間位阻，達到有利于顆粒間碰撞的效果，使水中膠體顆粒易于脫穩(wěn)，從而有利于有機物降解；通過改變和破壞水中膠體顆粒表面的有機物結(jié)構(gòu)，達到強化過濾的效果。

目前較常用的氧化劑種類有高錳酸鹽（MnO₄^-）、Fenton試劑（H₂O₂ + Fe²⁺）、臭氧（O₃）及過硫酸鹽（S₂O₈^2-）等4種。氧化劑的氧化電位愈高，氧化力愈強，愈易將污泥絮體破壞。