污泥脱水性能改善的主要机理如下：首先，草 木灰与剩余污泥混合作用后，草木灰分散并降解高 分子PAM,使大分子的PAM断裂为小分子结构， 破坏了剩余污泥和PAM形成的凝胶结构（结合污 泥结构电镜图可进一步说明），有利于污泥中自由 水的脱除；其次，草木灰颗粒进人污泥和微生物细 胞周围空隙中，改变了污泥的结构，形成具有多孔 的骨架结构，使污泥的压缩性能减小[17-18],利于水 分的脱除[19] ； Luo等[20]研究了制革污泥焚烧底渣 联合PAM对污泥的调理脱水，结果表明，与PAM 单独脱水相比，污泥焚烧底渣联合PAM能够明显 提高污泥的脱水性能，说明底渣在机械脱水过程中 能提供一个相对通透、非压缩性的污泥结构.由此 推断，本研究添加的草木灰在实现对PAM降解的 同时，也能使剩余污泥产生一个相对通透非压缩性 的结构[21];最后，碱性生物发酵使污泥体系温度 升至45 〇C，破坏了部分污泥细胞的细胞膜[12]，同 时降解了胞外聚合物的有机成分，弱化了污泥颗粒 的水化作用，使污泥颗粒的水化膜作用减弱，水分 更易从污泥颗粒形成的坚实骨架结构中逸出，降低 了污泥的含水率；此外，草木灰吸水性强，通过化 学反应转移到草木灰当中，也是污泥含水率下降的 原因之一-.

2.4污泥中PAM质量分数

由表1可见，处理前剩余污泥中的w (PAM)为 4. 9 mg/g，处理后为0. 2 mg/g，该方法对PAM的 降解率为96%，说明对PAM的分散和降解有效， 明显优于文献[22]中污泥高温堆肥对PAM降解率 (48. 8%)的结果.这是因为PAM有极强的生物抗 性，即使已经降解为小分子PAM,依然有这种特 性[9,23-24]，在草木灰分散污泥的过程中通过前期加 入草木灰并搅拌混合，对PAM起作用的是机械降 解和化学降解，能同时为后续碱性条件下的生物发 酵协同作用；在生物发酵过程中，添加的EM菌是 一种复合菌，与耐热耐碱侧胞杆菌共同对污泥中的 PAM和有机质充分进行生物降解，获得了好的耦合 降解效果.所以，草木灰分散PAM结合碱性条件下 生物发酵的方法是集物理、化学和生物多种作用的 协同降解过程，更有利于PAM和其他有机质的同 时降解[25-26].

2.5污泥结构

图1 (a)和（b)分别是污泥处理前后的结构电 镜照.在图1 (a)中，剩余污泥含有PAM，絮凝的 污泥结构明显是一个絮状胶凝的大整体，没有明显 边界，说明污泥颗粒完全被PAM絮凝大分子所包 围.图1 (b)是经过草木灰分散和碱性发酵后的污 泥电镜图，可以看出，污泥絮凝整体的大污泥絮状 结构已不存在，结构分散的污泥颗粒明显变小并有 明显的分界，证明了 PAM的大分子已被分散为短 链的小分子.结合污泥比阻和污泥w(H2〇)数据表 明，此时，污泥的比阻变小，被PAM絮凝起来的

水分子容易释放出来，改善了污泥的脱水性能.

从图3可见，处理后污泥的TG曲线有两个明 显的失重段，对应DTG曲线上有两个阶段的失重 峰.第1阶段是49.42 ~110丈，失重率为39.09% 左右，为污泥脱除结合态的部分内部吸附水；失重 的第2阶段为污泥热解的主要阶段，温度范围为 629〜720丈，为污泥中有机物的碳化阶段，失重 率为9. 07%左右，污泥最终残留量为49. 72%，与 处理前失重结果相比，处理后污泥残留量增加，原 因是与添加的草木灰有机质含量相对较低有关.与 图2相比，处理前污泥脱水起始温度为74丈，处 理后脱水起始温度为49. 42丈，失重峰明显前移, 这一结果与文献[27]研究结果相似，文献[27]给 出絮凝剩余污泥深度脱水起始温度也有失重峰明显 前移现象.失重峰前移说明污泥中的水分更易被脱 除.处理后污泥的脱水性能改善，这与上述讨论的 污泥比阻测定数据吻合.

2.7污泥臭味去除

文献[13]认为，污泥中还原性硫化物和氨的释 放是污泥臭味的主要来源.当污泥中加人石灰使污 泥的pH >12，产生的强碱和释放出的大量热量能 够杀死微生物，抑制还原性硫化物产生，使氨气释 放加速，达到除臭效果.从表1可以看出，处理前 污泥臭味强度为5级，属人类无法忍受的臭味级 别，处理后污泥臭味强度降为1级，属轻微的臭味 级别.草木灰和石灰都属于碱性物质，草木灰产生 的碱性环境和在碱性发酵过程中放出的热量能够杀 死微生物，并抑制还原性硫化物产生.由此推测, 草木灰分散剩余污泥结合碱性生物发酵能够达到抑 制恶臭的目的.

2.8污泥病原微生物灭活效果

从表1可见，原污泥中粪大肠菌群值为6. 9 x 107MPN/g，远高于我国《城镇污水处理厂污泥泥 质》（CJ247—2007)及《粪便无害化卫生标准》 (GB7959—87)规定的0. 01 MPN/g标准值；污泥处 理后，粪大肠菌群值降至0.08 MPN/g，略高于我 国《城镇污水处理厂污泥泥质》（CJ247—2007)的 规定限值（0.01 MPN/g).表明草木灰分散污泥后, 在耐热耐碱侧胞杆菌和EM菌作用下进行生物发 酵，可使污泥的病原菌被灭活.这与污泥添加石灰 对污泥病原菌杀灭作用研究结果[14]相近，草木灰 和石灰都属于碱性物质，两者产生的碱性环境和发 酵过程中放出的热能够杀死病原微生物.

2.9污泥的营养成分

从表1还可见，处理后污泥中营养成分氮、 磷、钾和有机质质量分数分别为3.4%、9.2%、 5. 7%和49. 9%，与处理前结果相比，除钾质量分 数增加外，氮和磷有机质质量分数降低，其原因是 草木灰含钾较高，而有机质质量分数较低.

尽管如此，处理后污泥的营养成分中，氮、磷 和钾的质量分数仍然达到有机肥料（NY525— 2002)标准对氮、磷、钾和有机质的要求.本研究 中处理后污泥的总养分（TN+TP+TK)质量分数 (干质量）为18. 3%,而标准要求高于4.0%即可； 有机质质量分数为49. 9%,而标准要求大于30% 即可.故该方法对剩余污泥处理后可作为有机肥使 用，尤其可以作为酸性土壤的改良剂使用.

结语

利用草木灰物化分散结合生物发酵处理絮凝态 剩余污泥，可实现对污泥的深度脱水和资源化，并 有灭菌除臭的效果.对剩余污泥中PAM的降解率为 96%;脱水性能明显改善；污泥中水的质量分数由 80. 2%降为46. 8% ;处理后污泥结构发生改变，絮 凝污泥大颗粒被分散为小颗粒，DTG曲线失重峰前 移；大肠菌群值由处理前的6. 9 x 107 MPN/g降为 0. 08MPN/g,接近标准要求的0.01 MPN/g;污泥 的臭味强度由处理前的5级降低到1级；污泥中总 养分（TN+TP+TK)质量分数（干质量）为 18.3%,有机质质量分数为48. 9%,可实现污泥的 资源化利用.