污泥知识详解

醉清风

污泥的危害和污泥脱水

污泥是污水处理厂和污水处理的必然产物。未经恰当处理处置的污泥进入环境后，直接给水体和大气带来二次污染，不但降低了污水处理系统的有效处理能力，而且对生态环境和人类的活动构成了严重的威胁。存在的主要环境问题如下：

（1）污泥含水率高。未脱水污泥含水率大于90%，初步脱水污泥含水率也高达80%，造成运输成本高、堆放面积大，挤压垃圾填埋场库容，堵塞垃圾渗滤液管等问题；

（2）细菌滋生。不仅造成视觉污染，而且为其他有害生物的滋生提供了场所；

（3）大气污染。污泥堆放在露天散发出臭气和异味，日晒风刮，污染物颗粒会造成大气污染；

（4）污染水体。经水浸泡、溶解，污染物伴随污水流入河道，会污染地表水，进入地下水；

（5）含有重金属。如不加以控制，则可能污染土地。

将流态的原生、浓缩或消化污泥脱除水分，转化为半固态或固态泥块的一种污泥处理方法。经过脱水后，污泥含水率可降低到55～80％，视污泥和沉渣的性质和脱水设备的效能而定。污泥的进一步脱水则称污泥干化，干化污泥的含水率低于10％。脱水的方法，主要有自然干化法、机械脱水法和造粒法。自然干化法和机械脱水法适用于污水污泥。造粒法适用于混凝沉淀的污泥。

目前，我国城市污水处理厂普遍采用污泥脱水机进行脱水，形成含水率80～75%的脱水污泥，目前的市污水处理厂脱水污泥处置方法中，污泥农用占44.8%、陆地填埋占31%、其他处理约10.5%、没有处理约13.7%。

污泥脱水分类

污水经过沉淀处理后会产生大量污泥，即使经过污泥浓缩及消化处理，含水率仍高达96%，体积很大，难以消纳处置，必须经过脱水处理，提高泥饼的含固率，以减少污泥堆置的占地面积。

常见污泥的分类：

1.生活污水厂二沉池排出的剩余活性污泥

污泥分类：属亲水性、微细粒度有机污泥，可压缩性能差，脱水性能差。

2.自来水厂沉淀池或浓缩池排出的物化污泥

污泥分类：属中细粒度有机与无机混合污泥，可压缩性能和脱水性能一般。

3.工业废水处理产生的经浓缩池排出的物化和生化混合污泥，如造纸厂、印染厂、水洗布厂、石油化工厂、有机化工厂、肉联厂及啤酒厂等等：

污泥分类：属中细粒度混合污泥，含纤维体的脱水性能较好，其余可压缩性能和脱水性能一般。

4.工业废水处理产生的经浓缩池排出的物理法和化学法产生的物化细粒度污泥，如电镀厂、线路板厂等等：

污泥分类：属细粒度无机污泥，可压缩性能和脱水性能一般。

5.工业废水处理产生的物化沉淀中粒度污泥，如钢铁厂脱硫除尘污泥、制碱厂盐泥、铝厂赤泥、陶瓷厂污泥、彩管厂污泥、石灰中和沉淀污泥等等：

污泥分类：属中粒度疏水性无机污泥，可压缩性能和脱水性能较好。

6.工业废水处理产生的物化沉淀粗粒度污泥：如洗煤厂尾泥、玻璃厂石英渣等等：

污泥分类：属粗粒度疏水性无机污泥，可压缩性能和脱水性能很好

污泥脱水方法

自然干化法：主要构筑物是污泥干化场，一块用土堤围绕和分隔的平地,如果土壤的透水性差,可铺薄层的碎石和砂子，并设排水暗管。依靠下渗和蒸发降低流放到场上的污泥的含水量。下渗过程约经2～3天完成，可使含水率降低到85%左右。此后主要依靠蒸发，数周后可降到75%左右。污泥干化场的脱水效果，受当地降雨量、蒸发量、气温、湿度等的影响。一般适宜于在干燥、少雨、沙质土壤地区采用。

机械脱水法：通常污泥先进行预处理，改善脱水性能后再脱水。目前最通用的预处理方法是投加无机盐或高分子混凝剂。此外，还有淘洗法和热处理法。机械脱水法有过滤和离心法。过滤是将湿污泥用滤层（多孔性材料如滤布、金属丝网）过滤，使水分（滤液）渗过滤层，脱水污泥（滤饼）则被截留在滤层上。离心法是借污泥中固、液比重差所产生的不同离心倾向达到泥水分离。过滤法用的设备有真空过滤机、板框压滤机和带式过滤机。真空过滤机连续进泥，连续出泥,运行平稳,但附属设施较多。板框压滤机为化工常用设备，过滤推动力大，泥饼含水率较低，进泥、出泥是间歇的，生产率较低。人工操作的板框压滤机，劳动强度甚大，现在大多改用机械自动操作。带式过滤机是新型的过滤机，有多种设计，依据的脱水原理也有不同（重力过滤、压力过滤、毛细管吸水、造粒），但它们都有回转带，一边运泥，一边脱水，或只有运泥作用。它们的复杂性和能耗都相近。离心法常用卧式高速沉降离心脱水机，由内外转筒组成，转筒一端呈圆柱形,另一端呈圆锥形。转速一般在3000转/分左右或更高，内外转筒有一定的速差。离心脱水机连续生产和自动控制，卫生条件较好，占地也小，但污泥预处理的要求较高。 机械脱水法主要用于初次沉淀池污泥和消化污泥。脱水污泥的含水率和污泥性质及脱水方法有关。一般情况下，真空过滤的泥饼含水率为60～80%，板框压滤为45～80%，离心脱水为80～85%。

造粒脱水法：水中造粒脱水机是近年来发展的一种新设备。其主体是钢板制成的卧式筒状物，分为造粒部、脱水部和压密部，绕水平轴缓慢转动。加高分子混凝剂后的污泥,先进入造粒部,在污泥自身重力的作用下，絮凝压缩，分层滚成泥丸,接着泥丸和水进入脱水部,水从环向泄水斜缝中排出。最后进入压密部，泥丸在自重下进一步压缩脱水，形成粒大密实的泥丸，推出筒体。造粒机构造简单，不易磨损，电耗少，维修容易。泥丸的含水率一般在70%左右。

在污水厂的污泥脱水过程中所产生的滤液，除干化床的滤液污染物含量较少外，其他都含有高浓度的污染物质。因此这些滤液必须处理，一般是与入流废水一起处理

污泥的处理方法

1）污泥浓缩：

污泥浓缩后含水率可降为95%~97%，近似糊状。浓缩可以达到污泥的减量化。重力浓缩法用于污泥处理是广泛采用的一种方法，已有50多年历史。机械浓缩方法出现在20世纪30年代的美国，此方法占地面积小，造价低，但运行费用与机械维修费用较高。气浮浓缩于1957年出现在美国。此法固液分离效果较好，目前应用已越来越广泛。

污泥浓缩的方法主要有重力浓缩法、气浮浓缩法、带式重力浓缩法和离心浓缩法，还有微孔浓缩法、隔膜浓缩法和生物浮选浓缩法等。

重力浓缩：利用重力作用的自然沉降分离方式，不需要外加能量，是一种最节能的污泥浓缩方法。重力浓缩只是一种沉降分离工艺，它是通过在沉淀中形成高浓度污泥层达到浓缩污泥的目的，是目前污泥浓缩方法的主体。单独的重力浓缩是在独立的重力浓缩池中完成，工艺简单有效，但停留时间较长时可能产生臭味，而且并非适用于所有的污泥；如果应用于生物除磷剩余污泥浓缩时，会出现磷的大量释放，其上清液需要采用化学法进行除磷处理。重力浓缩法适用于初沉污泥、化学污泥和生物膜污泥。

气浮浓缩：气浮浓缩与重力浓缩相反，是依靠大量微小气泡附着在污泥颗粒的周围，减小颗粒的比重而强制上浮。因此气浮法对于比重接近于1g/cm3的污泥尤其适用。气浮浓缩法操作简便，运行中同样有一定臭味，动力费用高，对污泥沉降性能(SVI)敏感；适用于剩余污泥产量不大的活性污泥法处理系统，尤其是生物除磷系统的剩余污泥。

带式重力浓缩法：带式重力浓缩法是利用带式重力浓缩机的一种机械浓缩法。由于其具有投资适中，运行费适中，效果好，对各种性能的污泥适应性较强等特点，因此近几年被广泛采用；但实际运行中会受到污泥中高分子的影响，运行时湿度大，因而需要仔细操作。带式重力浓缩法适用于各种生物污泥。

离心浓缩法：离心浓缩法的原理是利用污泥中固、液比重不同而具有的不同的离心力进行浓缩。离心浓缩法的特点是自成系统，效果好，操作简便；但投资较高，动力费用较高，维护复杂；适用于大中型污水处理厂的生物和化学污泥。

2）污泥稳定化：

稳定处理的目的就是降解污泥中的有机物质，进一步减少污泥含水量，杀灭污泥中的细菌、病原体等，消除臭味，这是污泥能否资源化有效利用的关键步骤。污泥稳定化的方法主要有堆肥化、干燥、厌氧消化等。

厌氧消化：在污泥处理工艺中，厌氧消化是较普遍采用的稳定化技术。污泥厌氧消化也称为污泥厌氧生物稳定，它的主要目的是减少原污泥中以碳水化合物、蛋白质、脂肪形式存在的高能量物质，也就是通过降解将高分子物质转变为低分子物质氧化物。厌氧消化是在无氧条件下依靠各种兼性菌和厌氧菌的共同作用，使污泥中有机物分解的厌氧生化反应，是一个极其复杂的过程。一般可分为酸性发酵阶段和碱性发酵阶段，酸性发酵阶段又可以分为水解阶段和产酸阶段，碱性发酵阶段可以分为酸性衰退阶段(产乙酸阶段)和产甲烷阶段。厌氧分解过程中产生大量气体，主要成分为甲烷和二氧化碳以及少量的硫化氢等。但运行管理要求高，消化池需密闭、池容大、池数多。

好氧消化：好氧消化污泥出现于20世纪50年代，与活性污泥法极为相似。当外来养料被消耗完以后，微生物靠消耗自己的机体来产生能量以维持生命活动。这就是微生物的内源代谢阶段。细胞组织在好氧条件下的内源代谢产物为CO2、NH3、H2O，而NH3会在有氧条件下进一步氧化为硝酸盐。污泥好氧消化的反应可以用下面的方程式表达：

C6H7NO2+7O2→5CO2+NO3-+3H2O+H+

上式中C6H7NO2为细胞组织的元素组成。

此法降解程度高，无臭稳定，易脱水，肥份高，运行管理简单，基建费用低。但运行费用高，消化污泥量少，降解程度随温度波动大。

好氧堆肥：堆肥技术探讨始于1920年，堆肥系统可分为三类：条形堆肥系统、静态好氧堆肥系统和装置式堆肥系统。城市污水处理厂的污泥中含有大量促进植物和农作物生长的氮、磷、钾等营养成分，肥效较好，经过堆肥处理可以达到稳定化、无害化及资源化的目的。堆肥是一个由嗜温菌、嗜热菌对有机物进行好氧分解的稳定过程，其特点是自身可以产生一定的热量，并且高温持续时间长，不需外加热源，即可达到无害化。堆肥的一般工艺流程主要分为前处理，一次发酵，二次发酵和后处理四个过程。经过堆肥化处理后，污泥的性状改善，含水率降低(小于40%)，成为疏松、分散、细粒状，可杀灭病原菌和寄生虫(卵)，便于贮藏、运输和使用。

石灰稳定技术：石灰稳定技术始于20世纪50年代，在投加石灰的条件下，保持一定pH值及一定时间，可以杀灭传染病菌，并防腐与抑制臭气的产生。该技术操作简单、成本较低，处理后较容易脱水。污泥最终处置可采用农用或者卫生填埋。

污泥湿式氧化：污泥湿式氧化后，难生物降解有机物可被氧化，灭菌率高，反应在密闭系统内无臭，反应时间短，残渣量少，可以达到减量化、无害化、稳定化。但此方法设备昂贵，运行费用高，需要气体脱臭装置。

3）污泥脱水与干化：

污泥脱水是整个污泥处理工艺的一个重要的环节，其目的是使固体富集，减少污泥体积，为污泥的最终处置创造条件。为使污泥液相和固相分离，必须克服它们之间的结合力，所以污泥脱水所遇到的主要问题是能量问题。针对结合力的不同形式，有目的采用不同的外界措施可以取得不同的脱水效果。污泥脱水与干化包括自然脱水、机械脱水和热处理干化。

污泥经浓缩、消化后，尚有95%~97%含水率，且易腐败发臭，需对污泥作干化与脱水处理。常用脱水方法有自然干燥和机械脱水两种。利用芦苇等沼生植物也可以进行较好的脱水。

4)干燥：

为了进一步降低脱水后污泥的含水率(75%)，采用干燥工艺。经干燥后含水率可降至约20%左右。干燥工艺除了最简单的日晒外，常用的是热干燥技术。污泥热干燥开始于本世纪初的英国，此方法可以完全杀灭病原菌，使污泥处于稳定化状态。但干燥过程产生的大量的废气净化费用问题、运行费用，都是使用干燥工艺要考虑的问题

污泥脱水工艺

典型的污泥处理工艺流程，包括四个处理或处置阶段。第一阶段为污泥浓缩，主要目的是使污泥初步减容，缩小后续处理构筑物的容积或设备容量；第二阶段为污泥消化，使污泥中的有机物分解；第三阶段为污泥脱水，使污泥进一步减容；第四阶段为污泥处置，采用某种途径将最终的污泥予以消纳。以上各阶段产生的清液或滤液中仍含有大量的污染物质，因而应送回到污水处理系统中加以处理。以上典型污泥处理工艺流程，可使污泥经处理后，实现“四化”：

(1)减量化：由于污泥含水量很高，体积很大，且呈流动性。经以上流程处理之后，污泥体积减至原来的十几分之一，且由液态转化成固态，便于运输和消纳。

(2)稳定化：污泥中有机物含量很高，极易腐败并产生恶臭。经以上流程中消化阶段的处理以后，易腐败的部分有机物被分解转化，不易腐败，恶臭大大降低，方便运输及处置。

(3)无害化：污泥中，尤其是初沉污泥中，含有大量病原菌、寄生虫卵及病毒，易造成传染病大面积传播。经过以上流程中的消化阶段，可以杀灭大部分的姻虫卵、病原菌和病毒，大大提高污泥的卫生指标。

(4)资源化：污泥是一种资源，其中含有很多热量，其热值在10000～15000kJ/kg(干泥)之间，高于煤和焦炭。另外，污泥中还含有丰富的氮磷钾，是具有较高肥效的有机肥料。通过以上流程中的消化阶段，可以将有机物转化成沼气，使其中的热量得以利用，同时还可进一步提高其肥效。污泥浓缩常采用的工艺有重力浓缩、离心浓缩和气浮浓缩等。污泥消化可分成厌氧消化和好氧消化两大类。污泥脱水可分为自然干化和机械脱水两大类。常用的机械脱水工艺有带式压滤脱水、离心脱水等。污泥处置的途径很多，主要有农林使用、卫生填埋、焚烧和生产建筑材料等。

污泥脱水工艺

以上为典型的污泥处理工艺流程，在各地得到了普遍采用。但由于各地的条件不同，具体情况也不同，尚有一些简化流程。当污泥采用自然干化方法脱水时，可采用以下工艺流程：

污泥—→污泥浓缩—→干化场—→处置

也可进一步简化为：污泥—→干化场—→处置

当污泥处置采用卫生填埋工艺时。可采用以下流程：

污泥—→浓缩—→脱水—→卫生填埋

我国早期建成的处理厂中，尚有很多厂不采用脱水工艺，直接将湿污泥用做农肥，工艺流程如下：：

污泥—→污泥浓缩—→污泥消化—→农用

污泥—→污泥浓缩—→农用

污泥—→农用

国外很多处理厂采用焚烧工艺，其中很多不设消化阶段，流程如下：

污泥—→浓缩—→脱水—→焚烧

省去消化的原因，是不降低污泥的热值，使焚烧阶段尽量少耗或不耗另外的燃料。