表面吸附水

表面吸附水是由于污泥顆粒大的表面積面產(chǎn)生的表面張力作用所吸附的水分。表面吸附水用普通的濃縮成脫水方法去除比較困難，只有加入絮凝劑(具有混凝作用的與污泥顆粒表面帶相反電荷的電解質(zhì)離于)，中和顆粒表面電荷，使顆粒不穩(wěn)定而黏附、聚集并沉降下來，吸附水也隨之脫離顆粒表面。

間隙水是指污泥顆粒之間包圍著的游離水分，在濃縮池中利用重力作用，就能很容易的分離出來，間隙水一般為污泥質(zhì)量的65% -85%

毛細(xì)結(jié)合水是由于毛組管現(xiàn)象的存在使得污泥的毛細(xì)管間隙中存在的大量水分。毛細(xì)結(jié)合水占污泥質(zhì)量的15%-25% 濃縮作用不能將毛細(xì)結(jié)合水分離，借助較強(qiáng)的機(jī)械作用力和能量，如真空過濾、壓力過速和離心分離才能除去毛細(xì)結(jié)合水。

內(nèi)部結(jié)合水是指污泥中微生物細(xì)胞體內(nèi)的水分。污泥內(nèi)部結(jié)合水的含量微生物數(shù)多少有關(guān)。一般初沉污泥內(nèi)部結(jié)合水較少，二沉污泥中內(nèi)部結(jié)合水較多。這部分水分使機(jī)械方法不能夠除去，只有通過好氧菌或厭氧菌的作用進(jìn)行生物分解，如好氧消化、堆肥、厭氧消化，或采用高溫加熱和冷凍等措施，破壞微生物細(xì)胞膜，才能除去內(nèi)部結(jié)合水。

吸附水是土壤水的重要組成部分，其含量和特性直接決定著土壤的表面吸附作用、熱特性、介電特性等，但目前國內(nèi)外對于土壤表面吸附水的含量、結(jié)構(gòu)和特性仍缺乏足夠的了解，尤其是對于吸附水的比熱及其對土壤固體比熱的影響研究甚少。本項目以不同質(zhì)地礦質(zhì)土壤為研究對象，采用熱重分析技術(shù)和差示掃描量熱技術(shù)，結(jié)合理論分析，探討土壤吸附水比熱隨土壤質(zhì)地、溫度和土壤含水量的變化特征，評估吸附水含量和比熱對土壤固體比熱的影響規(guī)律。在此基礎(chǔ)上，改進(jìn)土壤熱容量與含水量的線性關(guān)系模型并予以驗證。本項目有助于深入認(rèn)識吸附水的結(jié)構(gòu)及性質(zhì)，為研究和預(yù)測土壤水熱耦合傳輸、吸附/解吸附過程，以及提高熱脈沖技術(shù)測定土壤含水量的準(zhǔn)確性和精度提供理論基礎(chǔ)。

吸附水是土壤水的重要組成部分，我們前期的實驗已經(jīng)證實了常規(guī)105 ℃烘干土壤中緊密吸附水的存在，但是它與自由水的性質(zhì)差異對于土壤比熱性質(zhì)的影響，以及對于熱脈沖技術(shù)測定土壤含水量的影響，目前的研究仍然不清楚。本項目以9種不同質(zhì)地土壤為研究對象，利用熱重分析技術(shù)（thermogravimetry, TG）和差示掃描量熱技術(shù)（differential scanning calorimetry, DSC）測定了礦質(zhì)土壤的比熱cm，常規(guī)烘干土壤的固體比熱cs，同時為了分析緊密吸附水（tightly bound water）和有機(jī)質(zhì)（organic matter）對土壤固體比熱的影響，測定了去有機(jī)質(zhì)樣品在105 ℃烘干后的比熱值cm-tbw和含有機(jī)質(zhì)樣品在200 ℃烘干后的比熱值cm-OM。另外，項目利用比熱的線性可加模型及熱脈沖技術(shù)估測了土壤固體比熱，用于分析緊密吸附水對熱脈沖技術(shù)測定土壤含水量的影響。結(jié)果表明，供試土壤在20oC下cm的平均值為0.736 MJ Mg-1 K-1，它與土壤的比表面積和粘粒含量均呈現(xiàn)相關(guān)性，但是與比表面積的相關(guān)性更高；cs的平均值是0.750 MJ Mg-1 K-1，其中礦物質(zhì)、有機(jī)質(zhì)和緊密吸附水的貢獻(xiàn)分別為95%，3%和2%左右，但是約有30%的緊密吸附水是吸附在有機(jī)質(zhì)表面的；緊密吸附水對土壤固體比熱的貢獻(xiàn)會影響熱脈沖技術(shù)測定土壤含水量的準(zhǔn)確性，但它并不是測定誤差的主要來源；熱脈沖方法測定土壤含水量的誤差屬于系統(tǒng)誤差，采用熱脈沖技術(shù)實測的土壤cs值能夠有效降低其含水量測定的誤差。在本項目中，我們利用露點水勢儀法，通過測定相對干燥條件下土壤水分含量與其能量狀態(tài)的關(guān)系，估測樣品的比表面積。結(jié)果表明，使用Hamaker常數(shù)的經(jīng)驗值-6 x 10-20 J 代入露點水勢儀法估算的供試土壤的比表面積，與傳統(tǒng)的乙二醇乙醚法的測定結(jié)果具有很好的相關(guān)性，且露點水勢儀法具有操作簡便、測定快速、省時省力的優(yōu)點。 2100433B