污水處理過程中產(chǎn)生的污泥顆粒較小，且?guī)ж?fù)電，顆粒間彼此排斥，導(dǎo)致活性污泥聚集體不易被壓縮和自然沉降。

同時，污泥表面存在的胞外聚合物(EPS)中的蛋白質(zhì)帶有很多高度親水的極性基團，如-COO-、-CONH2、-OH、-SH和磷?；龋刮勰嘈跄w外表面吸附大量的水分子，不僅增加了細(xì)胞粘附水的量，而且在其表面形成一層密度較厚的水膜，增加了污泥脫水的難度;胞外總糖的親水性能強于胞外蛋白質(zhì)，具有較強的粘附性，使污泥形成凝膠體，并含較多的間隙水，影響膠體顆粒布朗運動，減弱絮凝作用。

污泥調(diào)質(zhì)的目的之一是向污泥中投加各種調(diào)理劑，通過改變污泥顆粒表面的電荷性能，使污泥EPS中的糖類、蛋白質(zhì)和核酸等釋放出來，降低污泥表面能與水分子結(jié)合的大分子物質(zhì)的數(shù)量，減弱污泥顆粒間的排斥作用，降低污泥顆粒的親水性，從而改善污泥的脫水性能。

目前，聚丙烯酰胺PAM在城市污泥調(diào)質(zhì)方面的應(yīng)用十分廣泛。

城市污泥顆粒膠體通常帶負(fù)電荷，陰離子聚丙烯酰胺PAM對城市污泥調(diào)質(zhì)的作用機制主要有:聚丙烯酰胺PAM中某些基團與膠體表面產(chǎn)生特殊的反應(yīng)和架橋作用。

這些作用受聚丙烯酰胺PAM相對分子質(zhì)量、水解度的影響，致使污泥的沉降性能和脫水性能因聚丙烯酰胺PAM劑型的不同而異，當(dāng)相對分子質(zhì)量相同時，水解度越大，污泥絮凝顆粒的粒徑和上清液的體積愈大，污泥的比阻愈小，泥餅的含固率愈高，對脫水性能和沉降性能的改善效果越好; 而水解度相同時，相對分子質(zhì)量增大，污泥絮凝體的粒徑和上清液的體積愈大，污泥的比阻愈小，泥餅含固率越高，對脫水性能和沉降性能的改善效果越好，但當(dāng)相對分子質(zhì)量進一步增大至1200萬時，污泥絮凝體的顆粒變小，比阻增大，泥餅含固率降低，脫水性能和沉降性能相應(yīng)降低。

分析認(rèn)為，聚丙烯酰胺PAM水解度越高，其鏈上可水解的活性官能團越多，帶負(fù)電官能團和水解出的H+等通過吸附架橋和氫鍵等作用壓縮污泥表面雙電層，使表面EPS脫落，絮凝顆粒重新絮凝增大，釋放出更多的自由水;而聚丙烯酰胺PAM水解度相同時,相對分子質(zhì)量越大，絮凝的分子鏈就長，活性官能團越多，其吸附、架橋、網(wǎng)捕能力就越強，對污泥沉降性能改善效果越好，但相對分子質(zhì)量過大時,許多聚丙烯酰胺PAM鏈端就吸附在同一污泥顆粒上，或纏繞在其表面形成水化殼，阻礙絮凝，從而降低污泥的沉降和脫水性能．因而，對污泥脫水性能的改善存在佳的聚丙烯酰胺PAM劑型。本研究中，佳的陰離子聚丙烯酰胺PAM劑型為相對分子質(zhì)量800萬、水解度20%的聚丙烯酰胺PAM，其次為相對分子質(zhì)量600萬、水解度30%的聚丙烯酰胺PAM

經(jīng)聚丙烯酰胺PAM調(diào)質(zhì)后污泥絮凝顆粒粒徑、沉降后上清液的體積、比阻及泥餅含固率隨聚丙烯酰胺PAM投加量的增加而發(fā)生變化。

其中，A劑型聚丙烯酰胺PAM因水解度過低、E劑型聚丙烯酰胺PAM因相對分子質(zhì)量過大對污泥調(diào)質(zhì)的影響較小，改變投加量對污泥的沉降性能影響不大; 但對C和D劑型而言，隨投加量的增加,污泥絮凝顆粒粒徑和沉降后上清液的體積逐漸增大、比阻降低，泥餅含固率增高，當(dāng)投加量達到75mg·L－1后，粒徑＞0.85mm的污泥絮凝顆粒組成和上清液體積達大值，而此時比阻低，泥餅含固率高，但當(dāng)投加量超過該值時，反而降低．

這表明聚丙烯酰胺PAM投加量愈大,參與吸附架橋的PAM分子就越多,對污泥脫水、沉降性能的改善效果就越好,但當(dāng)投加量超過某一點時,用量增多會導(dǎo)致絮凝劑分子自身纏繞使吸附架橋能力降低，因而，從污泥調(diào)質(zhì)的角度來看，聚丙烯酰胺PAM存在一個佳用量。本研究中，C、D劑型聚丙烯酰胺PAM的佳用量為75mg·L－1，此時以干污泥計，聚丙烯酰胺PAM投加率為1.7‰,即每噸干污泥需投加C、D劑型聚丙烯酰胺PAM均為1.7kg，低于在將陰離子聚丙烯酰胺PAM應(yīng)用于污泥脫水研究中發(fā)現(xiàn)的佳投加率范圍0.23%～0.31%，這可能是由聚丙烯酰胺PAM的相對分子質(zhì)量、水解度及污泥性質(zhì)不同所引起。

投加聚丙烯酰胺PAM之所以能改善城市污泥的沉降和脫水性能，與其通過吸附、表面反應(yīng)、架橋等作用對污泥表面物質(zhì)的影響有關(guān)。結(jié)果表明，污泥經(jīng)A、B、C和D4種劑型聚丙烯酰胺PAM調(diào)質(zhì)后，上清液中核酸、蛋白質(zhì)和多糖濃度的變化趨勢與污泥沉降后上清液體積及泥餅含固率的變化趨勢相同，與污泥比阻的變化趨勢相反。

由于上清液中的核酸、蛋白質(zhì)和多糖主要來自污泥中EPS的釋放，其濃度的提高表明聚丙烯酰胺PAM促進了污泥表面EPS的脫落。

還表明，向城市污泥投加陰離子聚丙烯酰胺PAM后，上清液中蛋白質(zhì)和總糖濃度的變化幅度大于核酸，從變化趨勢看，投加A、B、C和D4種劑型聚丙烯酰胺PAM使上清液蛋白質(zhì)、總糖和核酸濃度均未添加聚丙烯酰胺PAM的處理，而投加E劑型聚丙烯酰胺PAM使核酸濃度呈先降低再上升的趨勢。

這可能與它們在EPS中所占的比例和不同劑型聚丙烯酰胺PAM對EPS的作用強弱有關(guān)。在污泥中，糖類和蛋白質(zhì)占EPS總量的70%～80%，而核酸所占比例較低。EPS的脫落降低了污泥表面的負(fù)電荷，增強了污泥的疏水性，使更多的結(jié)合水轉(zhuǎn)變?yōu)樽杂伤?，有利于?xì)小顆粒重新絮凝成緊實的大絮凝體，使污泥易于沉降，上清液體積增加，同時大的絮凝體可減輕過濾介質(zhì)堵塞，降低污泥比阻，改善污泥脫水性能。

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