中國進行的滇池?巢湖?太湖等大型湖泊的疏浚工程，每年會產(chǎn)生大量的含水率高達85%以上的淤泥。由于淤泥的高含水率及低塑性，使其很難處置利用，為便于淤泥的資源化利用，例如，制備建筑材料?輕質(zhì)骨料?人造土壤?衛(wèi)生填埋?濕地恢復與創(chuàng)建等[1-3]，通常需要將淤泥進行脫水處理，淤泥的堆場存放，自然干化是最常用的脫水方法，但此過程不僅干化周期長，而且需要很高的操作維護費用[4]。為實現(xiàn)底泥的快速脫水，便于資源化利用，同時，針對淤泥滲水性差致使底部排水 困難的缺點，采用絮凝劑?助濾劑與真空抽濾相結(jié)合的方法處理淤泥是最行之有效的方法[5，6]。
國內(nèi)外已有許多研究者研究絮凝劑[7-9]?助濾劑[10]及真空抽濾對淤泥脫水性能的影響，以提高淤泥脫水性能，而濾材的選用對淤泥脫水性能的影響至關(guān)重要，一些學者研究濾材對淤泥脫水性能的影響，Yu等[11]采用小空隙不銹鋼網(wǎng)代替濾布，探究濾布對活性污泥脫水過程負載的影響。Moo-Young等[4]通過實驗探究土工布管在高含水率物質(zhì)脫水過程中的應用情況。孫立坤等[12]研究制備了PVA/PVAm改性滌綸濾布復合膜并探究其抗污染性能。淤泥脫水過程中過濾材料容易被堵塞，造成淤泥脫水能力下降。為減少淤泥顆粒在濾材表面的粘附，防止濾材的堵塞現(xiàn)象，本研究將表面活性劑噴涂于濾材表面以改變?yōu)V材的表面性能，探究了改性濾材對淤泥脫水性能的影響。
本研究針對淤泥堆場存在的低滲透性?滲流特殊?板結(jié)?堵塞等情況[13]，采用自制淤泥脫水裝置，模擬淤泥脫水過程，以陽離子聚丙烯酰胺(以下簡稱CPAM)作為絮凝劑，以粉煤灰為骨架，在真空度0.07MPa條件下進行淤泥滲透實驗。探究5種濾布(3927?621?758?750A?750B)對淤泥脫水性能及淤泥顆粒附著情況的影響，基于濾布選型實驗，引入3種表面活性劑改性濾布，探究改性濾布對淤泥脫水性能的改善作用。本研究將對不同濾布及改性濾布在淤泥脫水裝置中的應用提供可靠的理論基礎(chǔ)。
1 材料與方法
1.1 實驗材料
泥樣取自云南滇池外海北部，為便于運輸，供試淤泥初始含水率為55%，淤泥容重采用環(huán)刀法測量為0.616g/cm3，密度采用比重瓶法測定為2.59g/cm3，淤泥孔隙度78.26%，計算方法如(1)式，淤泥有機質(zhì)采用灼燒法測定為9.09%，比阻采用布氏漏斗抽濾法測定[14]為13.25×1012 m/kg，淤泥顆粒粒徑的測定采用Ls激光衍射粒度分析儀測定，平均粒徑9.62μm，中值粒徑5.52μm。
?由于淤泥經(jīng)管道送入堆場初始含水率在85%左右，為模擬實際堆場淤泥脫水過程，實驗時將原始含水率55%淤泥配置為含水率85%。CPAM(分子量1000萬?陽離子度15%)用作淤泥的絮凝劑，使用前將CPAM完全溶解于蒸餾水中，配制成濃度為1000mg/L溶液，攪拌6h待用。粉煤灰來自天津華電南疆熱電廠。
1.2 濾布和表面活性劑
5種濾布(3927?621?758?750A?750B)用于滲透實驗過濾材料，其性能參數(shù)見表1。3種表面活性劑用于改性濾布，分別為織物平滑劑，灰白色均質(zhì)半透明液體，固含量30%，來自東莞市澳達化工有限公司;毛毯柔軟劑，淺黃色粘稠液體，型號XY129，有效物含量100%，來自蘇州勛云化工有限公司;氟表面活性劑，琥珀色透明液體，型號Ee602，有效成分含量27%，來自上海久士城化學有限公司。
1.3 滲透實驗
1.3.1 實驗方法
供試所用實驗裝置為按照變水頭滲透原理自制的滲透裝置，主要由儲水瓶?帶刻度變水頭管(刻度精確至1mm)?滲透儀?緩沖瓶及真空泵組成，如圖1所示。供試滲透儀為TST-55型土壤滲透儀(滲透容器為圓柱形，截面積30.08cm2，高度L=4.0cm)。分別使用5種濾布以及改性濾布做為過濾材料。每千克85% 含水率淤泥中加入預先配置的1000mg/LCPAM1mL?粉煤灰10g，攪拌均勻。淤泥倒入滲透儀容器后，調(diào)節(jié)真空壓力至0.07MPa，當出水口有水溢出時開始記錄變水頭管中起始水頭高度H1 和起始時間t1。記錄每分鐘管道液面高度Hi，共30min。實驗結(jié)束后，計算平均滲透系數(shù)及滲水量，并卸除濾布表面濾餅，烘箱烘干5h后使用掃描電子顯微鏡觀察過濾后淤泥顆粒在濾布表面的附著情況。
? 1.3.2 滲透系數(shù)
滲透系數(shù)表示流體通過孔隙骨架的難易程度，反映流體特性和流體透過多孔介質(zhì)能力的綜合指標。當介質(zhì)滲透性很小時，實驗時需施加負載壓力，此時只要將負載壓力換算成相應的水頭[15]:
? 再加上變水頭管的水頭高hi即可，則滲透系數(shù)計算公式變?yōu)?
? 式中:kt為水溫t℃時的試樣滲透系數(shù)(cm/s)，計算至兩位有效數(shù)字;a為變水頭管的內(nèi)徑面積，0.368cm2;2.3為ln和lg的變換因素;L為試樣高度4.01cm;t1和t30分別為滲透開始和終了時間，s;H1 和H30為起始和終止水頭，cm;A為試樣的過水面積，30.08cm2。具體參見污水技術(shù)資料更多相關(guān)技術(shù)文檔。
標準溫度下的滲透系數(shù)按(4)式計算:
? ηt/η20為黏滯系數(shù)比，通過查水的黏滯系數(shù)表知道，實驗時水溫為27.5℃，ηt/η20對應為0.8415。
1.3.3 滲水量
不同濾布滲透試驗結(jié)束后所得滲水量按式(5)計算:
? 式中:H1 為變水頭管起始水頭高度，cm;H30為變水頭管30min后水頭，cm;a為變水頭管的內(nèi)徑面積，cm2。
詳情請下載：濾材的表面改性對淤泥脫水過程中滲透性能的影響
