污泥處理:對污泥進行系列加工的過程-中文百科頻道

分類

原污泥(raw sludge)：未經污泥處理的初沉澱污泥。二沉剩餘污泥或兩者的混合污泥。

初沉污泥(primary sludge)：從初沉澱池排出的沉澱物。

二沉污泥(secondey sludge）：從二次沉澱池（或沉澱區）排出的沉澱物。

活性污泥(activated sludge)：曝氣池中繁殖的含有各種好氧微生物群體的絮狀體。

消化污泥(digested sludge)：經過好氧消化或厭氧消化的污泥，所含有機物質濃度有一定程度的降低，并趨于穩定。

回流污泥(returned sludge)：由二次沉澱（或沉澱區）分離出來，回流到曝氣池的活性污泥。

剩餘污泥(excess activated sludge)：活性污泥系統中從二次沉澱池（或沉澱區）排出系統外的活性污泥。

污泥氣(sludge gas)：在污泥厭氧消化時，有物分解所産生的氣體，主要成分為甲烷和二氧化碳，并有少量的氫、氮和硫化氫。俗稱沼氣。

處理類型

污泥消化(sludge digestion)：在氧或無氧的條件下，利用微生物的作用，使污泥中的有機物轉化為較穩定物質的過程。

好氧消化(aerobic sigestion)：污泥經過較長時間的曝氣，其中一部分有機物由好氧微生物進行降解和穩定的過程。

厭氧消化(anaerobic digestion)：在無氧條件下，污泥中的有機物由厭氧微生物進行降解和穩定的過程。

中溫消化(mesophilic digestion）：污泥在溫度為33-53℃時進行的厭氧消化工藝。

高溫消化(thermophilic digestion）：污泥在溫度為53-330℃進行的厭氧消化工藝。

污泥濃縮(sludge thickening)：采用重力或氣浮法降低污泥含水量，使污泥稠化的過程。

污泥淘洗(elutriation of sludge)：改善污泥脫水性能的一種污泥預處理方法。用清水或廢水淘洗污泥，降低消化污泥堿度，節省污泥處理投藥量，提高污泥過濾脫水效率。

污泥脫水(sludge dewatering)：對濃縮污泥進一步去除一部分含水量的過程，一般指機械脫水。

污泥真空過濾(sludge vacuum filtration)：利用真空使過濾介質一側減壓，造成介質兩側壓差，将污泥水強制濾過介質的污泥脫水方法。

污泥壓濾(sludge pressure filtration)：采用正壓過濾，使污泥水強制濾過介質的污泥脫水方法。

污泥幹化(sludge drying)：通過滲濾或蒸發等作用，從污泥中去除大部分含水量的過程，一般指采用污泥幹化場（床）等自蒸發設施或采用蒸汽、煙氣、熱油等熱源的幹化設施。

污泥焚燒(sludge incineration）：污泥處置的一種工藝。它利用焚燒爐将脫水污泥加溫幹燥，再用高溫氧化污泥中的有機物，使污泥成為少量灰燼。

處理分類

污泥處理前，首先要了解污泥的分類，才能确定污泥處理的方法：

⒈、自來水廠沉澱池或濃縮池排出的物化污泥處理

污泥分類：屬中細粒度有機與無機混合污泥，可壓縮性能和脫水性能一般。

⒉、生活污水廠二沉池排出的剩餘活性污泥處理

污泥分類：屬親水性、微細粒度有機污泥，可壓縮性能差，脫水性能差。

⒊、工業廢水處理産生的經濃縮池排出的物化和生化混合污泥處理

污泥分類：屬中細粒度混合污泥，含纖維體的脫水性能較好，其餘可壓縮性能和脫水性能一般。

⒋、工業廢水處理産生的經濃縮池排出的物理法和化學法産生的物化細粒度污泥處理

污泥分類：屬細粒度無機污泥，可壓縮性能和脫水性能一般。

⒌、工業廢水處理産生的物化沉澱粗粒度污泥處理

污泥分類：屬粗粒度疏水性無機污泥，可壓縮性能和脫水性能很好。

方法分析

衛生填埋

這種處置方法簡單、易行、成本低，污泥又不需要高度脫水，适應性強。但是污泥填埋也存在一些問題，尤指填埋滲濾液和氣體的形成。滲濾液是一種被嚴重污染的液體，如果填埋場選址或運行不當會污染地下水環境。填埋場産生的氣體主要是甲烷，若不采取适當措施會引起爆炸和燃燒。

土地利用

污泥土地直接利用因投資少、能耗低、運行費用低、有機部分可轉化成土壤改良劑成分等優點，被認為是最有發展潛力的一種處置方式，科學合理的土地利用，可減少污泥帶來的負面效應。林地和市政綠化的利用因不易造成食物鍊的污染而成為污泥土地利用的有效方式。污泥用于嚴重擾動的土地（如礦場土地、森林采伐場、垃圾填埋場、地表嚴重破壞區等需要複墾的土地）的修複與重建，減少了污泥對人類生活的潛在威脅，既處置了污泥又恢複了生态環境。

焚燒

濕污泥幹化後再直接焚燒應用得較為普遍，沒有經過幹化的污泥直接進行焚燒不僅十分困難，而且在能耗上也是極不經濟的。

以焚燒為核心的污泥處理方法是最徹底的污泥處理方法之一，它能使有機物全部碳化，殺死病原體，可最大限度地減少污泥體積；但是其缺點在于處理設施投資大，處理費用高，設備維護成本高，而且産生強緻癌物質二惡英。

污泥幹燥

污泥幹燥是應用人工熱源以工業化設備對污泥進行深度脫水的處理方法，盡管污泥幹燥的直接結果是污泥含水率的下降(脫水)，但與機械脫水相比,其應用目的與效果均有很大的不同。

污泥機械脫水(也包括污泥濃縮)，其應用的目的以減少污泥處理的體積為主(污泥濃縮和機械脫水通常均可使污泥體積減少4倍左右)，但脫水污泥餅除了含水率和相關的物理性質，如流動性與原狀污泥有差異外，其化學、生物等方面性質并不因脫水而産生變化。

污泥幹燥則由于提高水分蒸發強度的要求，使用人工熱源，其操作溫度(對污泥顆粒而言)通常大于100℃，幹燥對污泥的處理效應，不僅是深度脫水，還具有熱處理的效應；加之，污泥幹燥處理的産物，其含水率可控制在20%以下,即達到抑制污泥中的微生物活動的水平，因此污泥幹燥處理可同時改變污泥的物理、化學和生物特性。

新技術

随着環保力度的加強和人們對已有污泥處理處置技術局限性的進一步認識，世界各國都在投入重金研發新技術，争取找到更經濟、更合理的污泥處理方案。

免費處理

該技術創新采用污泥洗滌工藝，首先洗出污泥中有機物質，分離無機物質污泥土，再将有機污泥濃縮進行高溫厭氧消化處理。沉澱污泥經過洗滌洗出污泥中一半固體無機污泥土，減少了一半生物處理量，節省工程投資和處理費用；單獨處理有機污泥，去除了無機污泥土在反應器中的沉澱，減少了設備磨損和反應器的維護；沉澱污泥經過洗滌洗出污泥中大部分容易沉澱的重金屬和無機污泥土，提高了有機肥的品質；洗滌出的污泥土還可生産路面彩磚、透水磚。其他創新工藝：超高溫厭氧消化、多級厭氧消化、沼渣漂浮等，污泥生物處理速度提高了幾倍和沼氣産量提高20%以上。

沉澱污泥生物處理系統，工程設計創新采用地埋式、緊密型、多級消化反應器設計，幾個獨立的厭氧消化反應器你中有我我中有你渾然一體，節省建築材料，采用混凝土結構造價低廉。前國内外現有的厭氧消化反應器普遍采用地上式結構，地上式結構能使配備設備便于維護和有利沼渣排放預防沼渣沉澱。

該生物處理系統工程設計很好地解決了配套設備的維護和沼渣沉澱，系統配備設備少，隻需要幾台水泵，就是水泵壞了更換一台用不完20分鐘，保證設備檢修不停産；沉澱污泥經過洗滌去除了容易沉澱的無機污泥土，有機污泥經吹浮系統作用全部漂浮不會沉澱。地埋式厭氧消化反應器不僅投資少、不占用土地，而且還能防地震、防雷擊和使用壽命長、減少消化系統的熱量損失。

污泥發酵有機肥

傳統污泥處理方法有3種：焚燒、填埋和資源化利用。國外多采用焚燒工藝，但投資巨大，易造成大氣污染；國内多采用填埋，但需要占用大量的土地，同時會造成環境的二次污染；國内上海等大中城市土地再生資源很少，難以長期采用此方式。陳立僑介紹說，用微生物處理污泥前景廣闊。經污水處理廠現場試驗和實際應用，每處理1噸污泥可獲得150元左右的經濟效益。上海市每年排放污泥約140萬噸，如果有20%的污泥用微生物好氧發酵處理，直接經濟效益約為4200萬元。此外，利用微生物好氧發酵，還能消除污泥的惡臭，有效控制污泥的二次污染，環境效益同樣顯着。

将污泥發酵成有機肥，如再加入部分牛糞等，就會發酵成優質的有機肥，具體操作方法如下：

1、加菌。1公斤金寶貝肥料發酵劑可發酵4噸左右污泥+牛糞。需按重量比加30-50%左右的牛糞，或稭稈粉、蘑菇渣、花生殼粉、或稻殼、鋸末等有機物料以便調節通氣性。其中如果加入的是稻殼、鋸末，因其纖維素木質素較高，應延長發酵時間。菌種稀釋：每公斤發酵劑加5-10公斤米糠（或麸皮、玉米粉等替代物）拌勻稀釋後再均勻撒入物料堆，使用效果會更佳。

2、建堆：備料後邊撒菌邊建堆，堆高與體積不能太矮太小，要求：堆高1.5-2米，寬2米，長度2-4米

2、拌勻通氣。金寶貝肥料發酵劑是需要好（耗）氧發酵，故應加大供氧措施，做到拌勻、勤翻、通氣為宜。否則會導緻厭氧發酵而産生臭味，影響效果。

4、水分。發酵物料的水分應控制在60～65%。水分判斷：手緊抓一把物料，指縫見水印但不滴水，落地即散為宜。水少發酵慢，水多通氣差，還會導緻“腐敗菌”工作而産生臭味。

5、溫度。啟動溫度應在15℃以上較好（四季可作業，不受季節影響，冬天盡量在室内或大棚内發酵），發酵升溫控制在70-75℃以下為宜。

6、完成。第2-3天溫度達65℃以上時應翻倒，一般一周内可發酵完成，物料呈黑褐色，溫度開始降至常溫，表明發酵完成。如鋸末、木屑、稻殼類輔料過多時，應延長發酵時間，待充分腐熟。

發酵好的有機肥，肥效好，使用安全方便，抗病促長，還可培肥地力等。

石灰投加技術

脫水後的污泥進入料鬥，料鬥中加入石灰和氨基璜酸，石灰投量為濕泥量的10%一15%，氨基璜酸的投量約為石灰投量的1%。由于氨基璜酸在反應過程中産生氨氣，增強了整個工藝的殺菌效果，降低了反應溫度。污泥、生石灰和氨基璜酸在料鬥中攪拌後，由雙螺旋進料機推入柱塞泵進料口，通過柱塞泵送入反應器，在70℃下停留30min，輸出的産品可達到美國EPA PART503 CLASS 标準。反應後的污泥泵送至料倉，密封容器中産生的氣體經洗滌塔處理後排放。

該工藝的特點：

pH>12，延續時間長，殺菌徹底；高pH使大部分金屬離子沉澱，降低了其可溶性和活躍程度；污泥的含固率可提高至30%；去除了污泥中的臭氣，系統全密封，無環境污染；系統全自動，操作維護簡單：加入少量氨基璜酸，減少了石灰用量和反應時間，降低了運行成本。

污泥碳化技術

所謂污泥碳化，就是通過一定的手段，使污泥中的水分釋放出來，同時又最大限度地保留污泥中的碳值，使最終産物中的碳含量大幅提高的過程（Sludge Carbonizationo在世界範圍内，污泥碳化主要分為3種。

⑴高溫碳化。碳化時不加壓，溫度為649—982℃。先将污泥幹化至含水率約30%，然後進入碳化爐高溫碳化造粒。碳化顆粒可以作為低級燃料使用，其熱值約為8360—12540kJ/kg(日本或美國）。該技術可以實現污泥的減量化和資源化，但由于其技術複雜，運行成本高，産品中的熱值含量低，當前尚未有大規模地應用，最大規模的為30删濕污泥。

⑵中溫碳化。碳化時不加壓，溫度為426—537℃。先将污泥幹化至含水率約90%，然後進入碳化爐分解。工藝中産生油、反應水（蒸汽冷凝水）、沼氣（未冷凝的空氣）和固體碳化物。另外，該技術是在幹化後對污泥實行碳化，其經濟效益不明顯，除澳洲一家處理廠外，尚無其他潛在的用戶。

⑶低溫碳化。碳化前無需幹化，碳化時加壓至6—8MPa，碳化溫度為315℃，碳化後的污泥成液态，脫水後的含水率50%以下，經幹化造粒後可作為低級燃料使用，其熱值約為15048～20482kJ/kg（美國）。該技術通過加溫加壓使得污泥中的生物質全部裂解，僅通過機械方法即可将污泥中75%的水分脫除，極大地節省了運行中的能源消耗。污泥全部裂解保證了污泥的徹底穩定。污泥碳化過程中保留了絕大部分污泥中熱值，為裂解後的能源再利用創造了條件14t。

（4）污泥水解熱幹化技術。污泥水熱幹化技術通過将污泥加熱，在一定溫度和壓力下使污泥中的粘性有機物水解，破壞污泥的膠體結構，可以同時改善脫水性能和厭氧消化性能。随水熱反應溫度和壓力的增加，顆粒碰撞增大，顆粒間的碰撞導緻了膠體結構的破壞，使束縛水和固體顆粒分離。經過水熱處理的污泥在不添加絮凝劑的情況下機械脫水的含水率大幅度降低。污泥的水解宏觀上表現為揮發性懸浮固體濃度減少和COD、BOD以及氨氮等濃度增加。

水熱幹化技術采用漿化反應器，通過閃蒸乏汽返混預熱漿化、蒸汽與機械協同攪拌，提高了系統的處理效率；在水熱反應器中，采用蒸汽逆向流直接混合加熱的方式，強化了傳質傳熱過程，可以避免局部過熱結焦碳化：在連續閃蒸反應器中，實現了系統能量的有效回收。

處理步驟

首先，原污泥通過污泥泵由二沉池打到另一個池子中從而和上清液分離。因為原污泥的含水率通常能達到99.5%，所以污泥必須濃縮，有多種可行的方法用于減少污泥的體積。例如真空過濾和離心等機械處理的方法通常用于将污泥以半固體形式處置之前。通常這些方法是污泥焚燒處理的準備工作。如果計劃采用生物處理，則多數才用重力沉降或者是氣浮的方法進行濃縮。這兩種情況所對應的污泥仍然是流态的。

重力濃縮池的設計和運行類似于污水處理中的二沉池。濃縮功能是主要的設計參數，為了滿足更大的濃縮能力，濃縮池基本上比二沉池要深。一個設計正确，運行良好的重力濃縮池至少能提高兩倍的污泥含泥量。也就是說，污泥的含水率可以有99.5%減少到98%，或者更少。這裡值得一提的是，重力濃縮池的的設計要盡量基于中式結果的分析，因為合适的污泥負荷率與污泥的屬性的有很大關系的。

如果采用溶氣氣浮濃縮，需要有一小部分的水，通常是二沉池出水，在400kPa的壓力下充氣。這種過飽和的液體通入罐底，而污泥在大氣壓下通過。氣體以小氣泡的形式和污泥中的固體顆粒黏附，或則是被包圍，從而帶動固體顆粒上浮到表面。濃縮了的污泥的上部被除去，而液體由底部流回溶氣罐充氣。

體積減少後，污泥中含有大量的有害成分，在處置之前需要将之轉化為惰性成分。最常用的方法是生物降解穩定。因為這個過程目的在于将物質轉化為最終無菌産物，所以常應用消化的方法。污泥消化既能進一步的減少污泥體積也能使所含固體轉化為惰性物質并且大體的上沒有病菌。通過厭氧消化或好養消化都能達到污泥消化目的。

污泥含有多種有機物，因此需要多種微生物來分解。有關資料将厭氧消化中的微生物分為兩類：産酸菌和甲烷菌。所以，我們也能把厭氧消化分為兩步。第一步，由兼性厭氧菌和厭氧菌組成的産酸菌通過水解作用溶解有機固體。接着溶解質由發酵作用轉化為酒精和低分子量分子。第二步，有嚴格厭氧菌組成的甲烷菌将乙酸、酒精、水和二氧化碳轉化為甲烷。因為兩種菌群隻能在無氧的環境下存活，所以厭氧消化的反應器必須是密閉的。設計容器的時候同時也要考慮另外的一些因素，例如：溫度、pH值和混合物攪拌。

污泥也可以通過好氧消化穩定。這種消化基本上隻能用于可生化污泥而不能用于初沉池污泥，伴随着二沉池和污泥濃縮池中污泥體積的減少，這個工藝需要不斷的鼓氣。好氧消化多應用于深度曝氣系統。再者，好氧消化對環境條件不敏感，也不局限有流行變化。

污泥消化以後，污泥中的有機物能被去除并且能進一步的減少污泥體積。接下來，污泥需要處置。多種方法可以用來有效的處置污泥。其中包括焚燒、衛生填埋和用作化肥以及土壤改良劑。原污泥可以用來焚燒，可以有效地減少含水率。添加燃料可以用來引起和維持燃燒，城市垃圾也可能用來達到這個目标。

原污泥和消化污泥也可以用衛生填埋來處置。污泥的土地應用實踐了好幾年，而如今隻限于處理消化污泥。污泥的營養成分有利于植物成長，而其顆粒特性可用于土地改良。這些應用局限有飼料作物和非人類消費，而運用于支持可食用植物的可能性正在研究中。污泥土地應用的主要限制因素為植物富集金屬毒性和水體富營養污染。污泥的應用可通過在流态時由噴淋器噴淋、溝渠導流或直接注入土壤。去水污泥可以由傳統農用機械鋪設在土地之上在和培養土壤。

上述文字指的是一般污泥的處理。因為污泥能造成環境的污染，所以我們需要盡最大的努力使之無害化。如今，很多導緻類型污染的具有不同特性污泥正在研究中。在本文中，我将叙述一種來自于人類産油和石油工業的污泥，這個代表性污泥稱之為含油污泥。

大量的污泥産生，而這種污泥中含有相當大量的油，必須在最終處置之前将之去除。煉油廠産生的污泥不能被安全的處置，除非将其含油量去除到一定程度。此外，在煉油廠的油水分離系統和儲油罐中因為含油原料的累積而産生的污泥的處理費用很高，并且對環境造成很嚴重的污染。石油是一種疏水混合物例如：烷烴，芳香烴，樹脂和瀝青。許多化合物是有毒性的，緻突變的和緻癌的。它們的排放的受到嚴格控制的，因為它們對人體健康和環境的負面影響，它們被美國環保部門分類并列為環境污染物優先。

有很多種方法可以用來處理含油污泥。化學和物理的方法例如：焚燒、氯氧化、臭氧氧化和燃燒，生物的處理方法例如：生物修複、傳統堆肥法等等。如今，随着技術的發展，含油污泥的低溫冷處理和生物修複成為了兩條有效的處理途徑。

低溫冷處理技術作為一種物理的處理方法能有效地增加污泥的脫水性質，改變絮凝劑的結構形式并減少污泥周圍的水含量。比較那種“初沉降”，冷處理能夠除掉溶液中的雜質，因此達到更好濃縮目的，這裡就是在讨論冷處理的這種好處。據我們所知，如今的資料中沒有讨論冷處理技術來分離油泥中的油的可行性。但是，如果在自然條件允許的許多國家裡，冷處理技術提供了一種有效的處理含油污泥的處理和處置的方法。

通過比較常規方法處理和冷處理之後污泥，我們可以發現，冷處理之後的樣品上面浮了一層油。最後我們可以發現試管中分三層：最上面的一層是清的浮油，底層是一層深色的沉降物，中間一層是清水。原始的污泥經過24小時的沉降，可以看見上浮液和底部沉降物，但是沒有可見的油相。通過上面的叙述的現象揭示了簡單的冷處理能有效分離油泥中的油。

物理化學的方法可以用來處理油泥，但是費用卻是很高的。堆肥和通過接種降解油類菌種或激活原有生物進行生物修複被看為兩種經濟的方法來對付油污染。堆肥有些看得見的優點例如：基建和維護費用低、設計和運行簡單并能去處部分的油。然而，堆肥處理基本上不能達到如今環境的标準了。

油泥中含有的大部分油是難于生物降解的。很多研究證明了生物修複對含油土壤的高效處理，但是隻是針對含油量高的污染物。大部分實驗在實驗室中進行，而行業應用的很少。生物修複才剛剛開始，這個意味着先進的處理技術。