污泥深度脱水是污泥处置和资源化利用的重要途径，污泥脱水的方法虽然较多，但污泥化学调理脱水仍是目前工业生产的主要方法，污泥化学调理是指在污泥中加入一定量的化学药剂进行调理然后用脱水设备进行过滤脱水的方法，常用的化学调理药剂有聚氯化铝、聚合硫酸铁、氯化铁、石灰和聚丙烯酰胺等。
氯化铁和石灰组合是常用的方法，这种方法最明显的缺点是石灰为强碱性物质，用量大，达到污泥量的25%至30%，粉尘多，工作环境差，处理后污泥增量大，氯化铁为强酸性物质，腐蚀性强，其中的氯离子极易腐蚀金属特别是不锈钢，属于危险化学品；聚氯化铝或聚合硫酸铁和阳离子聚丙烯酰胺组合也是常用的方法，这种方法也存在缺点，主要是阳离子聚丙烯酰胺溶解后粘性大，使用后聚丙烯酰胺极易粘到滤布上，使滤布的透水性能变差，另外聚丙烯酰胺需要用1000倍的水来溶解，用水量大。为此，碧汇泉公司成功开发出高效污泥调理剂HQ-220液体，该污泥调理剂为有机-无机复合物调理剂，可以单独使用，不需要添加聚丙烯酰胺，解决了滤布易堵塞的问题，且用量少，与传统聚氯化铝或聚合硫酸铁相比，用量可减少20%到30%，使用方便，该产品已实现了工业化应用，其中，中节能国祯环保公司衡山县和衡阳县等污水处理厂都已大规模使用，并取得较好的使用效果。
污泥脱水难易除受化学药剂影响外，自身的脱水活性也很重要，污水处理过程都需要进行好氧曝气，污水处理时曝气越充分，污水含氧量越多，好氧菌活性越好，泥水分离越容易，反之越难，同样，污泥含氧量对污泥脱水效果也有重要影响，污泥停留时间越长，含氧量越低，泥水越难分离。为此，碧汇泉公司开发了污泥化学曝气调理技术，即在利用污泥调理剂HQ-220进行化学调理的同时对污泥进行充氧曝气，以提高污泥自身的脱水活性和污泥调理药剂HQ220的作用效果，试验表明，利用污泥调理剂HQ-220进行化学调理的同时对污泥进行充氧曝气180分钟就有效果，污泥滤水性能有明显改善。
为了解决工业化应用时氧气的利用率问题，避免氧气损失，碧汇泉公司开发了射流曝气工艺，即利用污泥在射流时产生的负压吸附氧气进行曝气，污泥吸附氧气后在管道中继续与未吸附的氧气混合，并将进泥管道引入到压滤前槽的污泥液面下，通过压滤前槽的搅拌让污泥更充分地吸收氧气。
7月17日，碧汇泉公司将大生产试验的纯氧曝气机组安装到了汩罗市国祯水处理有限公司污泥脱水车间，该机组总功率为15KW，试验分为两个调理池调理，两个调理池的面积相同，都是25平方米，一个调理池只加入污泥调理剂，另一个污泥调理池在加入污泥调理剂的同时进行曝气调理，该工厂的污泥脱水设备为两台过滤面积为250平方的隔膜压滤机，压榨压力为1.4MPa，每天出4板泥，一次调理完成，为了提高试验的真实性，碧汇泉公司在不改变工厂生产时压滤机的工作条件，只改变调理方法（注：工厂原来用聚氯化铝和阳离子聚丙烯酰胺来调理），用相同用量的HQ-220来替代，工厂原来调理时污泥液位加到2.2米，生产后余下0.6米液位，18日碧汇泉公司调理时也加到2.2米来调理，结果只够生产3板泥，所得泥饼厚度从原来的2cm增加到3cm，说明压滤机进泥量增加了，泥饼含水率从60%下降到55%，说明污泥调理剂HQ220调理效果优于聚氯化铝和聚丙烯酰胺组合的调理，18日曝气时间为1小时，曝气结束后取200ml泥样抽滤1分钟，滤液量为90ml，与曝气前相比没有变化，所得泥饼含水率也没有差别，说明曝气效果没有得到体现。19日，碧汇泉公司将两个污泥调理的液位都增加到2.6米，生产4板泥后，调理池内污泥液位下降到0.5米，说明采用HQ-220与原来相比可增加进泥量20%以上，19日曝气时间为2小时，曝气结束后取泥样抽滤，滤液没有变化，所得泥饼含水率没有差别，说明曝气没有作用效果。20日在与19日相同调理量下，曝气时间延长至3小时，曝气结束后取泥样200ml抽滤，滤液量为100ml，增加量达到10%，泥饼含水率下降到53%，说明曝气发挥了作用，21日在与19日相同调理量下，曝气时间为4小时，曝气结束后取泥样200ml增加到105ml，抽滤，滤液增加量达到15%，泥饼含水率下降到50%，说明曝气发挥了更好作用。22日在与19日相同调理量下，曝气时间为5小时，曝气结束后取泥样抽滤，滤液增加量达到15%，泥饼含水率下降到50%，说明曝气作用效果与21日相同。实验表明，化学曝气调理与工厂原来的调理方法相比，板框压滤机工作效率提高了33%，污泥滤饼含水率降低了10%。
汩罗市国祯水处理有限公司污水处理量达到5万立方每天，由于污泥脱水设备只有2台250平方米的压滤机，所用污泥调理剂使得压滤机每天进泥量只有80多立方米，未能及时处理水处理产生的污泥，由于排泥不及时，造成污泥曝气池浓度过高，达到7500mg/L，甚至10000mg/L以上，降低了污水处理效率，也降低了污泥活性，采用污泥调理剂HQ220替代聚氯化铝和聚丙烯酰胺，并使用化学曝气调理方法，压滤机进泥量达到120立方米，污泥每天处理量增加了33%以上，可有效降低曝气池的污泥浓度，提高污水生化处理效率，由于污泥能够及时处理，污泥活性好，污泥更易脱水。该技术不但适应于夏天的污泥调理，更重要的是，该技术在冬天温度较低时能克服化学药剂调理效果差，污泥脱水困难的问题。2020年，我国污泥处理量达到9000多万吨，十四五期间，污泥处理处置问题更加突出，本技术的突破对污泥处理处置行业具有非常重要的现实意义。
项目技术负责人简介：晏永祥，湖南碧汇泉环保科技有限公司首席专家，长沙理工大学净水与净水材料新技术研究所所长、高级工程师，硕士研究生导师。中国化工学会无机酸碱盐专业委员会铝铁盐专家，湖南省环保行业水处理专家，湖南省环境治理行业领军人物、先锋人物和环保人物，长沙市高新区高层次“555”人才，主要从事功能性高分子材料、环保水处理剂和污泥处理处置的开发与产业化研究工作，主持建设了国内生产规模最大的铝铁盐水处理剂生产科研基地，主持了多项污泥处理处置项目，获得污水与污泥处理相关专利18项，出版专著 1 部，参编十三五高等学校教材《水污染控制工程》，主要代表论文《高有机质污泥深度脱水处理关键技术产业化研究》。（文/晏永祥、贾妍）
