污泥微泡扩增是基于污泥中表面活性物质丰富的特点，通过适当的溶出处理、骨架构建结合高速搅拌或压缩空气使污泥内部形成大量微泡的过程。前期探索性研究表明：微泡扩增能显著增大污泥表面积，改变污泥持水特征，大幅提升污泥干化速率，微泡污泥于常温30℃干化条件,含水率由80%降至40%，微泡污泥较原泥能节省约40%的干化时间。本项目将针对污水处理厂的脱水污泥，以污泥微泡扩增快速干化为基本思路，综合运用化学、热工学、统计学、图像分析等手段，系统研究污泥微泡扩增及干化过程。在确立污泥微泡扩增关键因素的基础上对扩增条件、干化条件进行优化、明确干化速率与微泡污泥性质的关系，并对微泡污泥快速干化机理进行深入研究。最终形成一套经济高效的污泥深度脱水方法及理论体系，以期在污泥的处理处置领域开辟全新的污泥干化研究思路并提供切实可行的解决方案及理论支撑。

提升污泥脱水性能、降低污泥含水率是污泥减量化最直接的手段，是减少后继处理难度、节省最终处置成本的有效途径，对于实现污泥的“减量化、稳定化、无害化、资源化”具有重要意义。污泥微泡扩增是基于污泥中表面活性物质丰富的特点，通过适当的溶出处理、骨架构建结合高速搅拌或压缩空气使污泥内部形成大量微泡的过程。本项目以污泥微泡扩增快速干化为基本思路，探索了CaO、CaO NaOH及CaO 返混干污泥为调理剂的3套污泥微泡扩增方案，运用多种研究方法在微泡扩增关键因素和最优条件、微泡污泥干化工艺和机制等方面开展系统研究。在不同的微泡扩增快速干化条件下可节省41-60%的干化时间，整体表现出了优异的干燥性能。相关研究成果在污泥的处理处置领域开辟了全新的研究思路，为污泥的处理处置提供了一种可行的解决方案及理论支撑。 2100433B

污泥絮体结构与其脱水性能密切相关，了解污泥表面基本信息，探究污泥絮体形态结构特征，可为改善污泥调质效果提供新的信息和视角。目前，探讨污泥调质的作用效果基本上是沿用传统的絮凝作用机理，对于污泥的调质机理的讨论较多地停留在宏观指标的定性分析和控制上，很少定量地研究污泥调质作用下，其形态结构与脱水性能的关系。本课题从污泥絮体的分形结构出发，应用现代结构表征技术，结合分形理论，可以更接近真实地刻画絮凝体结构及其生长模式。通过探讨不同调质方法和作用条件下，污泥絮体的结构形态、强度、密实性等与脱水效率之间的关系，建立污泥脱水的分形结构模型，为指导污泥调质方法的选择和过程控制提供理论依据。

（1）污泥干化设备选型，应根据干化的实际需要确定。规模较小、污泥含水率较低、连续运行时间较长的干燥设备宜采用间接加热系统，否则宜采用带有污泥混合器和气体循环装置的直接加热系统。

（2）由于脱水污泥的含水率可能会有变动，污泥干化设备处理规模设计时应考虑所需蒸发的水量，而不能简单依据脱水污泥量。污泥热干化处理的污泥固体负荷和蒸发量应根据污泥性质、设备性能等因素，参照相似设备运行经验确定。污泥热干化设备宜设置2套。若设1套，应考虑采取设备故障检修和常规检修期间的应急措施，包括污泥储存设施或其他备用的污泥处理处置途径。

（3）污泥干化设备的能源：间接加热方式可以使用所有的能源，包括污泥气、烟气、燃煤、蒸汽、燃油、沼气、天然气等，其利用的差别仅在温度、压力和效率；直接加热方式则因能源种类不同，受到一定限制，其中燃煤炉和焚烧炉因烟气大，并存在腐蚀而较少使用。

（4）与干化设备爆炸有关的三个主要因素是氧气、粉尘和颗粒的温度。不同的工艺会有些差异，但必须控制的安全要素是：氧气含量<12%；粉尘浓度<60g/m³；颗粒温度<110℃。

（5）湿污泥仓中甲烷浓度应该控制在1%以下；干泥仓中干泥颗粒温度应控制在40℃以下。

（6）为避免湿污泥敞开式输送对环境造成影响，应采用污泥泵和管道将湿污泥密封输送入干化机。干化机出料口须设置事故储仓或紧急排放口，供污泥干化机停运或非正常运行时暂存或外排。

（7）砂石混入污泥对干化设备的安全性存在负面影响。对于含砂量较大的污泥，可通过增加耐磨量、降低转动部件转速等方法以减少换热面的磨损，特别是采用导热油作为热媒介质时，必须十分注意。

（8）污泥热干化产品应妥善保存、利用或妥善处置，避免二次污染。污泥热干化的尾气烟气，应处理达标后排放。污泥干燥场附近，应设置长期监测地下水质量和空气质量的设施。

为明确酸碱调质过程中污泥颗粒形态结构变化，研究选取分维作为表征污泥颗粒形态的重要参数，考查了三种测量方法——图像法、小角度光散射法和沉降法在污泥分维测量中的应用。比较这三种测量方法得出：在污泥分维测量中小角度光散射法具有较好的适用性研究了不同酸碱调质条件下，污泥粒径（d0.5）、比表面积（SSA）、表面Zeta电位、剪切敏感性（KSS）、絮体强度（FS）、絮凝能力（FA）等特性的变化从污泥比阻、分形维数及污泥粒径等方面，研究冰冻解冻、微波、磁化三种物理调质方法对污泥脱水性能的改善以及污泥结构的变化，并分析了其作用机理。微波处理不需投加任何药剂，并具有杀菌作用，泥饼和滤液的处置都很方便，并且经济可行，是一种值得进一步研究和应用的新型工艺。将微波与CPAM联用可大幅度改善污泥结构及脱水性能。 研究分析了污泥调质过程中污泥结构参数的改变对污泥脱水性能的影响。微波调质过程中，污泥比阻(SRF)及滤饼含水率随着d0.5、D3、FS的增大而减小。微波与CPAM联合调质过程中，SRF及滤饼含水率在一定范围内随d0.5和FS的增大而减小，而当d0.5与FS持续增大时，SRF与含水率有增大的趋势，SRF及含水率随D3的减小而减小。 通过分别建立了这两种调质方法下的污泥比阻特性模型，从污泥结构上判断污泥脱水性能提供了依据，同时也说明降低SRF的途径包括：提高粒径，增大分维，提高絮体强度。获得大而密实且强度高的絮体是污泥调质的最终目标。