本文探讨了活性污泥在不同剪切条件下的理化性质和脱水性能变化，该研究采用了实验室模拟的方法来模拟实际污水处理中的情况，实验对象包括未经处理的原始活性污泥和经过优化剂量的调理污泥。研究聚焦于多种参数，包括毛细管吸水时间（CST）、粒度、分形维数、zeta电位和上清液悬浮固体（SS）值等，这些参数随剪切强度和时间的变化规律被详细记录和分析。
剪切强度通常以速度梯度（G值）来描述，反映了剪切力作用于活性污泥絮体的速率。在实验中，不同的剪切强度和时间会影响污泥絮体的特性，导致其脱水性能的改变。研究结果揭示了原始活性污泥和调理污泥的临界剪切强度，即在该剪切力作用下，污泥絮体开始显著破碎的转点，分别为700rpm（G=554.6s-1）和400rpm（G=239.5s-1）。这一数据表明，调理污泥相对于原始活性污泥更易于在较低的剪切强度下被破坏。
在剪切力作用下，污泥絮体的粒径会受到影响，出现减小的趋势，而对于原始活性污泥，其粒径在一定范围内随剪切强度的增加而减小。而调理污泥的絮体质量分形维数则随着剪切强度的增加而上升，粒径则降低，这可能是由于调理剂的作用改变了絮体的结构和性质。
污泥絮体在剪切力作用下会暴露出更多带负电荷的新鲜表面，这可能会影响污泥絮体之间的相互作用力，进而影响絮体的稳定性和脱水性能。zeta电位作为反映污泥表面电荷特性的参数，其变化可为絮凝机制和剪切敏感性提供重要信息。
原始活性污泥在剪切力作用下主要发生剥离机制的破坏，而调理污泥在临界剪切强度以上表现出明显的剪切分裂机制。此外，实验还发现污泥的粒径和强度参数与平均速度梯度（G值）之间存在较好的指数相关性，这为预测不同剪切条件下污泥的稳定性提供了理论依据。
在污水处理工艺中，活性污泥的脱水性能直接影响到后续的污泥处理效率和成本。因此，研究其在剪切作用下的性能变化具有重要的实际意义。例如，优化污泥的调理剂投加量和选择合适的剪切强度，可以有效提高污泥的脱水效率，降低污泥处理的成本。
文章还提到了毛细管吸水时间（CST），这是一个快速评估活性污泥脱水性能的重要指标，较短的CST通常意味着较好的脱水性能。通过测量CST值的变化，研究者可以评估不同剪切条件下污泥絮体的稳定性和脱水效率。
此外，KSS（剪切敏感性）值和稳定絮体粒径常数γ值是反映污泥絮体在剪切力作用下的稳定性和粒径分布的两个参数。KSS值越低，意味着污泥絮体在剪切作用下越稳定；而γ值越低，则表明在剪切作用下污泥絮体的粒径分布越集中。原始活性污泥与调理污泥的KSS值和γ值的对比进一步揭示了两种污泥絮体在剪切作用下的性能差异。
这项研究通过实验室模拟不同剪切条件，系统地分析了活性污泥的物理化学特性和脱水性能的变化规律，为污水处理过程中污泥调理和脱水工艺的优化提供了科学依据。通过了解不同剪切强度对污泥絮体特性的影响，可以更好地设计和控制污水处理工艺，提高处理效率，降低成本，并有助于污泥的资源化利用。
