孙 昕，查 晓，黄 勇，郁永蕊
（苏州科技大学 环境科学与工程学院）
（苏州科技大学 环境生物与技术研究所）
（城市生活污水资源化利用技术国家地方联合工程实验室）
利用污水污泥制备有机聚集介质的条件及性能
孙 昕1,2 ， 查 晓1,2 ， 黄 勇1,2,3 ， 郁永蕊1,2
（1. 苏州科技大学 环境科学与工程学院，江苏 苏州 215009；2. 苏州科技大学 环境生物
与技术研究所，江苏 苏州 215009；3. 城市生活污水资源化利用技术国家地方联合工程
实验室，江苏 苏州 215009）
摘 要： 以污水污泥作为原料，通过水热处理和酸提取得到液相大分子物质（HL-MMP），再
通过接枝共聚甲基丙烯酰氧基乙基三甲基氯化铵（DMC）制备成聚集介质，用于污水中有机物的去
除和富集。考察了不同水热温度、时间、固体与碱的质量投加比（简称碱投加比，下同）条件下HL
MMP产率、分子质量、官能团、有机组分及水热产物中有机物分布等特性的变化，并与剩余污泥水热
产物特性进行对比。探究聚集介质对生活污水中有机物及氮、磷的去除和保留效果。结果表明，随
着温度和碱投加量的增加，液化率不断提高，有机物在酸提取物中的占比，即HL-MMP产率呈现先
升后降的变化趋势。随着温度的上升，HL-MMP的腐殖质特性增强且富里酸类物质含量和分子质
量增加，并且具备脂肪族化合物的特性，同时含有蛋白质及氨基酸组分。在150 ℃、30 min、碱投加
比为1∶0.10的水热条件和50 ℃、过硫酸钾（KPS）投加比为1∶0.2、DMC投加比为1∶0.7的条件下制得
聚集介质。当聚集介质投加量为30 mg/L时，其对生活污水中浊度和COD的去除率分别达到96.9%
和75.0%，且对氨氮和磷的保留率分别达到85.6%和58.6%以上。
关键词： 污水污泥； 水热反应； 接枝共聚； 聚集介质
中图分类号：TU992 文献标识码：A 文章编号：1000 - 4602（2025）23 - 0124 - 08
Preparation of Coarse Organic Flocculant from Sewage Sludge: Parameter
Optimization and Performance Evaluation
SUN Xin
1，2
， ZHA Xiao
1，2
， HUANG Yong
1，2，3
， YU Yong‑rui
1，2
（1. School of Environmental Science and Engineering， Suzhou University of Science and
Technology， Suzhou 215009， China；2. Institute of Environmental Biology and Technology，
Suzhou University of Science and Technology， Suzhou 215009， China；3. National and Local Joint
Engineering Laboratory of Urban Water Resources Utilization Technology， Suzhou 215009， China）
Abstract： Liquid‑phase macromolecular substances (HL-MMP) were obtained from sewage sludge
through hydrothermal treatment followed by acid extraction. Subsequently, a coarse organic flocculant was
prepared via graft copolymerization of methylacryloyloxy ethyltrimethyl ammonium chloride (DMC), which
was employed for the removal and enrichment of organic matters from wastewater. The variations in yield,
molecular weight, functional groups, organic components, and the distribution of organic matters in the
hydrothermal products of HL-MMP were systematically investigated under different hydrothermal
conditions, including temperature, reaction time, and the mass ratio of solid to alkali (hereinafter referred
DOI：10. 19853/j. zgjsps. 1000-4602. 2025. 23. 019
基金项目：国家自然科学基金资助项目（51938010）
通信作者：黄勇 E-mail： yhuang@mail.usts.edu.cn
·124·孙 昕，等：利用污水污泥制备有机聚集介质的条件及性能
第 41 卷 第 23 期
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to as the alkali dosage ratio). These characteristics were further compared with those of hydrothermal
products derived from excess sludge. The removal and retention effects of coarse organic flocculant on
organic matters, nitrogen, and phosphorus in domestic wastewater were investigated. As the temperature
and alkali dosages increased, the liquefaction rate steadily improved, while the proportion of organic
matters in the acid extract, indicating the yield of HL-MMP, exhibited an initial increase followed by a
subsequent decrease. With increasing temperature, the humic characteristics of HL-MMP were
enhanced, accompanied by an increase in the content and molecular weight of fulvic acid. Additionally,
HL-MMP exhibited aliphatic compound characteristics and contained protein and amino acid
components. The coarse organic flocculant was prepared under hydrothermal conditions at 150 ℃ for 30
minutes with an alkali dosage ratio of 1∶0.10, followed by treatment at 50 ℃ using a potassium persulfate
(KPS) dosage ratio of 1∶0.2 and a DMC dosage ratio of 1∶0.7. When the dosage of the coarse organic
flocculant was 30 mg/L, the removal efficiencies of turbidity and COD from domestic wastewater reached
96.9% and 75.0%, respectively, while the retention rates of ammonia nitrogen and phosphorus exceeded
85.6% and 58.6%, respectively.
Key words： sewage sludge; hydrothermal reaction; grafting copolymerization; coarse organic
flocculant
在污水资源化理念下，污水中的有机物被视为
可回收资源，通过相关技术能将其转化为生物油、
吸附剂、甲烷等［1］ 。而现行污水处理方式主要采用
有机物好氧转化法，处理过程中有机物被转化成
CO
2
，导致资源破坏、高能耗和高碳排放。因此，在
避免被生物转化的情况下如何去除并富集有机物
成为城市污水资源化处理潜在发展方向［2］ 。由于城
市污水中的有机物浓度偏低，影响了资源回收的经
济可行性。而利用有机絮凝剂进行化学强化絮凝
可在去除和富集有机物的同时保留污水中的氮、
磷，这为后续生物处理及资源回收提供基础。基于
此，可利用水热反应和改性技术将污泥制备成聚集
介质（粗有机絮凝剂），并将其用于去除和富集污水
中的有机物，从而实现污泥资源化利用的创新
思路。
前期研究中，先以污水污泥作为原料，通过对
污泥水热液相产物进行酸提取得到液相大分子聚
合物（HL-MMP），将其作为改性制备过程中甲基丙
烯酰氧基乙基三甲基氯化铵（DMC）的大分子骨架，
并利用 HL-MMP、DMC 和丙烯酰胺（AM）在较高的
比例下制备聚集介质［2］ ，同时对比了接枝共聚和醚
化两种改性技术［3］ 。在此基础上，利用剩余污泥作
为原料，优化水热参数的同时通过接枝共聚在更低
的 DMC 投加比及不添加 AM 的条件下制备聚集介
质［4］。HL-MMP 在接枝共聚过程中可以作为 DMC
单体的大分子骨架，但水热及改性制备参数优化的
研究针对的是剩余污泥。因此，笔者将针对污水污
泥，研究水热条件对污水污泥 HL-MMP 特性的影
响，同时与剩余污泥 HL-MMP 特性进行对比，并利
用 HL-MMP 与 DMC 在较低的投加比例下制备聚集
介质，探究不同制备条件下聚集介质的絮凝性能。
