針對我國汙水處理廠普遍存在的能耗高和運行效率低的問題，以出水穩定達標為約束條件，以節能增效為目標，從工藝、設備、控制與管理四個方面研發和應用了適合我國國內的汙泥現狀脫水過程節能增效運行優化，並以國內某汙水處理廠為應用示範場地。
方法/步驟
一、陽離子聚丙烯酰胺應用與發展
陽離子聚丙烯酰胺主要用於造紙工業、三次採油、水處理、固液分離、 汙泥脫水和體系增稠，隨著聚合技術的發展，陽離子聚丙烯酰胺已由最初乾粉（膠體）發展成為現在的乾粉。陽離子聚丙烯酰胺是近幾年發展最快的品種，在西方發達國家其年增長率為5%-10%，已佔聚丙烯酰胺總產量的60%以上。我國的情況比較特殊，陰離子聚丙烯酰胺佔總產量的90%以上，主要用於石油開採，陽離子聚丙烯酰胺產量很小而且生產企業規模也很小，幾乎沒有形成大型的規模化生產。隨著國內環保行業的迅速發展、環保治理步伐的不斷加大，水處理行業得到飛速發展，對陽離子聚丙烯酰胺需求高速增長，並對廢水處理和功能性造紙添加劑等行業產品的技術要求更高，相信國內陽離子聚丙烯酰胺將會在近幾年有一個較大的發展。
陽離子聚丙烯酰胺主要包括以下三種：低分子量聚胺類、丙烯酰胺與陽離子單體共聚類和非離子聚丙烯酰胺改性類。聚胺類包括聚乙烯亞胺、聚乙烯咪唑啉、胺—表氯醇縮合物及其改進產品，這類產品電荷密度高但分子量低，主要用於功能性造紙添加劑、石油開採和化妝品等行業，很少用於汙泥脫水。丙烯酰胺與陽離子單體共聚類陽離子聚合物產量最大，陽離子單體主要指（甲基）丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨（DMC）和二甲基二烯丙基氯化胺（DMDAC），其中P（AM-DMC）產品分子量較高，陽離子度0-100%之間可調，粉狀陽離子聚丙烯酰胺幾乎全部屬於此類結構，我國用於汙泥脫水的粉狀陽離子聚丙烯酰胺亦屬於此類，產品分子量400-600萬，陽離子度30%-50%，其主要問題在於DMC需要進口，價格昂貴，導致生產成本較高。對於P（AM-DMDAC）而言，由於DMDAC單體空間位阻較大，聚合活性差，很難製備分子量和陽離子度都令人滿意的產品，所以用於汙泥脫水的不多，而且DMDAC吸水性極強，該類產品通常為液狀。非離子聚丙烯酰胺的酰胺基可與多種試劑反應，其中與甲醛二甲胺反應可生成叔胺結構聚合物，進一步季胺化生成季胺鹽。由於聚丙烯酰胺水溶液的粘度非常大，通常600-800萬分子量時2%濃度已很粘稠，這就給水溶液反應帶來困難，由於PAM濃度很低，導致陽離子度通常不會超過10%且殘餘甲醛濃度較高。對於汙泥中有機質含量不高的縣級汙水處理廠而言，低成本的非離子聚丙烯酰胺Mannich變性產品是適用的。
二、汙泥脫水概況
在對我國汙泥脫水行業充分調研的基礎上，針對城市汙水和固體廢物是當前城市的兩大地表汙染源，做好汙水處理和固體垃圾處置是各地政府面臨的重大問題和重要使命。近年來，根據經濟社會發展的需要和城市運行的需要，我國加大了城市汙水和工業汙水處理設施的建設力度，但是隨著汙水處理規模的擴大，汙水管網的逐步建成和配套。城市汙水廠和各個工業汙水處理系統所產生的汙泥又成為影響城市環境的重要汙染源，這也是我們城市和各個行業普遍面臨的一個新問題。長期以來，絕大部分城市汙泥未做任何處理隨意外運、簡單填埋或被棄置填坑，不但佔用大量土地，還造成嚴重的二次汙染以及新的環境問題，使得許多城
市和企業出現了汙泥沒有地方去的局面，給生態環境帶來了隱患，也嚴重製約了很多企業的發展。
三、高效陽離子聚丙烯酰胺先進性
絮凝是通過有機高分子絮凝劑對懸浮液（或膠體）中細小顆粒的電中和和吸附架橋使其脫穩的過程，有機高分子絮凝劑必須具有較高的相對分子量和線性結構以及適度的電荷密度，其分子結構、離子形態、強度和分佈、分子量和分佈及支化程度等都會對絮凝效果產生影響，針對給定懸浮液特點合成確切結構的絮凝劑，使絮凝劑產品形成系列化。城市汙水處理廠汙泥脫水調質處理是有機高分子絮凝劑應用的重要方面，汙泥分為生汙泥（初沉汙泥和剩餘汙泥）和消化汙泥，應根據汙泥的種類和性質選擇有機高分子絮凝劑。汙泥中VSS/SS（SS中有機物比例）較高時，應儘量選用陽離子度高的絮凝劑，並增加絮凝劑投加量；汙泥中SS濃度高時，應選用高分子量的絮凝劑，SS濃度低時，可選用分子量較低的絮凝劑； 汙泥pH高時（消化汙泥），應選用官能團為季銨鹽結構的絮凝劑，pH低時，酰胺和季銨鹽結構的絮凝劑均可使用。
汙泥脫水過程中添加水處理產品是的重要一環，採用符合汙水處理企業情況的設備可取得事半功倍的效果。但我國水處理產品行業發展起步較晚。產品的研發和改進也是汙泥脫水處理過程節能增效優化運行技術的重要組成部分。