污泥化学处理

污泥是由原废水中的固体物质和在废水处理过程中所产生的固体物质组成的。

原污泥(raw sludge)：未经污泥处理的初沉淀污泥。二沉剩余污泥或两者的混合污泥。

初沉污泥(primary sludge)：从初沉池底排出的初沉污泥含有的固体物质浓度约为3%~8%（1%固体物质浓度相当于100mL体积的污泥中含有1g的固体物）。初沉污泥固体物质中有机物约占70%，因此初沉污泥极易变成厌氧状态并产生臭味。

二沉污泥(secondary sludge）：从二次沉淀池（或沉淀区）排出的沉淀物。

活性污泥(activated sludge)：曝气池中繁殖的含有各种好氧微生物群体的絮状体。

消化污泥(digested sludge)： 经过好氧消化或厌氧消化的污泥，所含有机物质浓度有一定程度的降低，并趋于稳定。

回流污泥(returned sludge)：由二次沉淀（或沉淀区）分离出来，回流到曝气池的活性污泥。

剩余污泥(excess activated sludge)：活性污泥系统中从二次沉淀池（或沉淀区）排出系统外的活性污泥。

污泥气(sludge gas)： 在污泥厌氧消化时，有物分解所产生的气体，主要成分为甲烷和二氧化碳，并有少量的氢、氮和硫化氢。俗称沼气。

污泥处理前，首先要了解污泥的分类，才能确定污泥处理的方法：

⒈自来水厂沉淀池或浓缩池排出的物化污泥处理

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。

⒉生活污水厂二沉池排出的剩余活性污泥处理

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。

⒊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处理

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。

⒋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处理

污泥分类：属细粒度无机污泥，可压缩性能和脱水性能一般。

⒌工业废水处理产生的物化沉淀粗粒度污泥处理

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 。2100433B

污泥处理是对污泥进行减量化、稳定化和无害化处理的过程。污水处理程度越高，就会产生越多的污泥残余物需要加以处理。除非是利用土地处理或污水塘处理污水，否则一般的污水处理厂必须设有污泥处理设施。对现代化的污水处理厂而言，污泥的处理与处置已成为污水处理系统运行中最复杂、且花费最高的一部分。

污泥处理处理研究

一个关于油泥处理的研究于2004年在中国进行。添加生物添加剂的生物修复法和传统的堆肥进行对比。含油污泥和油污染的土壤取之于油田。干污泥的总碳氢化合物含量为327.7 －371.2 g·kg^-1，和油污染的土壤的总碳氢化合物含量为151.0 g·kg^-1。在运用添加剂之前，在污泥和土壤中添加不同比例的秸梗、木屑、沙子和纯油并混合均匀。这些污泥和土壤组分用来无控制处理和通过激活原有微生物处理。而在堆肥中，粪肥和木屑添加到污泥中，总碳氢化合物含量为101.4 g·kg^-1。生物添加剂每2周用一次，而实验环境温度下持续56天。污泥每3天加水搅拌一遍。在添加3次生物添加剂以后，含油污泥和土壤中的总碳氢化合物含量降低46-53%，在激活原有微生物法处理后，总碳氢化合物含量降低13-23%，无控制处理则没有油的降解。通过堆肥，则含油污泥中总碳氢化合物含量降低了31%。上述现象表明，生物修复可作为一种有效同样经济的方法处理含油污泥的方法。

污泥处理处理设备

污泥干燥床

在过去，污泥干燥床是最常采用的污泥脱水设备。由于污泥干燥床的操作与维护均很简单，因此特别适用于在一些小型污水处理厂使用。1977年，美国约有2/3的污水处理厂采用污泥干燥床；利用污泥干燥床所产生的脱水污泥量，约占全美国脱水污泥总量的一半。虽然污泥干燥床一般适用于温暖及日照充足的地区，但也有一些位于北部较寒冷地区的大型污水处理厂采用污泥干燥床。

污泥固化拌和站

采用了先进的工业计算机控制系统，实现了黄土、污泥、水泥和石灰的自动配比，具有计量准确、可靠性好、搅拌均匀、操作方便、环保好、生产效率高、故障率低等特点，特别适合连续作业，是污水处理厂处理污泥的理想设备。

泥浆分离脱水机

与板框压滤机对比：该机具有处理能力大、分离性能好、适应性强、劳动强度小、性能稳定、安装操作方便、占地面积小、维修费用低等优点，而且可以实现密闭的连续自动分离。

卧螺离心机

卧式螺旋卸料沉降离心机（简称卧螺离心机）是利用离心沉降原理分离悬浮液的设备。对固相颗粒当量直径=3um、重量浓度比：10%或体积浓度比=70%、液固比重差：0.05g/cm³的各种悬浮液均适合采用该类离心机进行液固分离或颗粒分级。

带式污泥脱水机

带式污泥脱水机是中国从美国引进的先进技术，经消化吸收，开发成功的一种高效脱水设备，可以连续压滤，产品采用高强度材料制作，具有处理能力大，脱水效率高，使用寿命长等显著特点。产品广泛应用于环境治理、蔬菜加工等需压榨脱水的行业。

太阳能热泵技术污泥处理设备

该系统主要利用太阳能、地热能等清洁能源作为污泥干化的热源，能将含水量80以上的泥浆干化成含水量35以下的干料，节电、节煤、环保；整个系统为自动化远程控制，有效降低了污泥处理处置成本，为污泥处理处置提供了一种低碳环保的解决方案。

该系统包括温室部分、输送部分、通风部分、集热部分（包括太阳能集热系统和热泵系统）、自动化控制部分以及有害气体收集和除臭等其他附属装置。

利用太阳能作为主要能源，满足可持续发展的需求；

耗能小，运行管理费用低，蒸发1t 水耗电量仅为60-80kW·h，而传统的热干化技术需耗电为800-1060kW·h；

经干化处理后，污泥体积可减少到原来的1/3-1/5，实现稳定化并保留其原有的再利用价值；

系统运行稳定、安全、灰尘产生量小；

自动化程度高、操作维护方便、使用寿命长；

系统透明程度高，环境协调性好。

其系统组成有：

污泥输送系统

由接料仓、螺旋进料机、插板阀、污泥泵、管道组成。整个系统液压部分采用意大利泵、阀。螺旋进料机与料仓之间用插板阀连接，便于检修。推送机采用S摆管的设计。含水85%左右的泥饼由卡车卸入料仓，经螺旋进料机喂入液压推送机，推送机将污泥由管道输送，整个过程无异味，做到不污染环境的同时可实现长距离、大扬程输送。管道可根据建筑结构灵活设置，输送量精确，配备通讯接口实现远程控制。还可选用皮带、斗提等传统输送方式。

温室供热系统

由太阳能集热器、集热水箱、恒温水箱和PLC控制等组成，集热水箱与自来水补水管相通，自来水补水管上设有水源电磁阀，集热水箱内设有水位传感器；PLC根据所述水位传感器输出的水位信号控制水源电磁阀的开闭，以自动给集热水箱补水，实现定时、定量上水，集热水箱内的水量可根据实际情况得到控制。通过安全排气阀来释放蒸汽，并通过供热控制阀控制集热器阵列供热的面积，确保了系统运行的稳定性和安全性。

温室系统

由温室主体、内保温部分、通风部分、供暖部分、气象站等组成。温室主体为文络式阳光板温室，阳面中空玻璃。选用保温幕布，减少辐射热的流失。通风采用风机，顶部采用蝶形方式交错开窗，可根据室内外温湿度、光照度实现自动开关。供暖系统根据《地面辐射供暖技术规程》JGJ142-2004设计。

污泥翻泥布料系统

由污泥摊铺机、螺旋喂料机、皮带式输送机、干料仓、有害气体探测仪、工业监控系统等组成。全自动翻泥机为变频电机，可自动调节翻泥速度，使污泥得到均匀翻动，实现表面翻新和蒸发水分。过程中也起到对污泥供氧的作用，避免污泥局部厌氧菌繁殖而释放恶臭气体。系统安装了H2S和NH3探测器，可实现实时监控。

控制系统

自动化控制系统采用组态软件 PLC的基本控制方式，上位机通过与PLC及智能仪表通讯实现对各个设备的监测与控制，PLC通过内部程序能够独立运行。上位机采用台湾研华工业计算机，生产工艺路线在计算机界面能够模拟显示。工艺参数点数据可以实现计算机界面显示、调整、设定，并进入程序。工艺运行参数可随机调取、打印，故障监控可实现故障点、故障类型、发生时间的瞬间记录和报警功能。配置了智能电度表，实时记录干化过程的能耗数据，折算干化成本。

污泥处理处理步骤

首先，原污泥通过污泥泵由二沉池打到另一个池子中从而和上清液分离。因为原污泥的含水率通常能达到99.5%，所以污泥必须浓缩，有多种可行的方法用于减少污泥的体积。例如真空过滤和离心等机械处理的方法通常用于将污泥以半固体形式处置之前。通常这些方法是污泥焚烧处理的准备工作。如果计划采用生物处理，则多数才用重力沉降或者是气浮的方法进行浓缩。这两种情况所对应的污泥仍然是流态的。

重力浓缩池的设计和运行类似于污水处理中的二沉池。浓缩功能是主要的设计参数，为了满足更大的浓缩能力，浓缩池基本上比二沉池要深。一个设计正确，运行良好的重力浓缩池至少能提高两倍的污泥含泥量。也就是说，污泥的含水率可以有99.5%减少到98%，或者更少。这里值得一提的是，重力浓缩池的的设计要尽量基于中式结果的分析，因为合适的污泥负荷率与污泥的属性的有很大关系的。

如果采用溶气气浮浓缩，需要有一小部分的水，通常是二沉池出水，在400kPa的压力下充气。这种过饱和的液体通入罐底，而污泥在大气压下通过。气体以小气泡的形式和污泥中的固体颗粒黏附，或则是被包围，从而带动固体颗粒上浮到表面。浓缩了的污泥的上部被除去，而液体由底部流回溶气罐充气。

体积减少后，污泥中含有大量的有害成分，在处置之前需要将之转化为惰性成分。最常用的方法是生物降解稳定。因为这个过程目的在于将物质转化为最终无菌产物，所以常应用消化的方法。污泥消化既能进一步的减少污泥体积也能使所含固体转化为惰性物质并且大体的上没有病菌。通过厌氧消化或好养消化都能达到污泥消化目的。

污泥含有多种有机物，因此需要多种微生物来分解。有关资料将厌氧消化中的微生物分为两类：产酸菌和甲烷菌。所以，我们也能把厌氧消化分为两步。第一步，由兼性厌氧菌和厌氧菌组成的产酸菌通过水解作用溶解有机固体。接着溶解质由发酵作用转化为酒精和低分子量分子。第二步，有严格厌氧菌组成的甲烷菌将乙酸、酒精、水和二氧化碳转化为甲烷。因为两种菌群只能在无氧的环境下存活，所以厌氧消化的反应器必须是密闭的。设计容器的时候同时也要考虑另外的一些因素，例如：温度、pH值和混合物搅拌。

污泥也可以通过好氧消化稳定。这种消化基本上只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浓缩池中污泥体积的减少，这个工艺需要不断的鼓气。好氧消化多应用于深度曝气系统。再者，好氧消化对环境条件不敏感，也不局限有流行变化。

经过好氧消化，污泥中挥发性有机物的比例降低，因此消化污泥固体物质的密度将比消化前升高。消化污泥易于沉降分离，沉淀池底流浓度可达3%，但其脱水性会明显变差。

接下来，污泥需要处置。多种方法可以用来有效的处置污泥。其中包括焚烧、卫生填埋和用作化肥以及土壤改良剂。原污泥可以用来焚烧，可以有效地减少含水率。添加燃料可以用来引起和维持燃烧，城市垃圾也可能用来达到这个目标。原污泥和消化污泥也可以用卫生填埋来处置。污泥的土地应用实践了好几年，而如今只限于处理消化污泥。污泥的营养成分有利于植物成长，而其颗粒特性可用于土地改良。这些应用局限有饲料作物和非人类消费，而运用于支持可食用植物的可能性正在研究中。污泥土地应用的主要限制因素为植物富集金属毒性和水体富营养污染。污泥的应用可通过在流态时由喷淋器喷淋、沟渠导流或直接注入土壤。去水污泥可以由传统农用机械铺设在土地之上在和培养土壤。

上述文字指的是一般污泥的处理。因为污泥能造成环境的污染，所以我们需要尽最大的努力使之无害化。如今，很多导致类型污染的具有不同特性污泥正在研究中。在本文中，我将叙述一种来自于人类产油和石油工业的污泥，这个代表性污泥称之为含油污泥。

大量的污泥产生，而这种污泥中含有相当大量的油，必须在最终处置之前将之去除。炼油厂产生的污泥不能被安全的处置，除非将其含油量去除到一定程度。此外，在炼油厂的油水分离系统和储油罐中因为含油原料的累积而产生的污泥的处理费用很高，并且对环境造成很严重的污染。石油是一种疏水混合物例如：烷烃，芳香烃，树脂和沥青。许多化合物是有毒性的，致突变的和致癌的。它们的排放的受到严格控制的，因为它们对人体健康和环境的负面影响，它们被美国环保部门分类并列为环境污染物优先。

有很多种方法可以用来处理含油污泥。化学和物理的方法例如：焚烧、氯氧化、臭氧氧化和燃烧，生物的处理方法例如：生物修复、传统堆肥法等等。如今，随着技术的发展，含油污泥的低温冷处理和生物修复成为了两条有效的处理途径。

低温冷处理技术作为一种物理的处理方法能有效地增加污泥的脱水性质，改变絮凝剂的结构形式并减少污泥周围的水含量。比较那种“初沉降”，冷处理能够除掉溶液中的杂质，因此达到更好浓缩目的，这里就是在讨论冷处理的这种好处。据我们所知，如今的资料中没有讨论冷处理技术来分离油泥中的油的可行性。但是，如果在自然条件允许的许多国家里，冷处理技术提供了一种有效的处理含油污泥的处理和处置的方法。

通过比较常规方法处理和冷处理之后污泥，我们可以发现，冷处理之后的样品上面浮了一层油。最后我们可以发现试管中分三层：最上面的一层是清的浮油，底层是一层深色的沉降物，中间一层是清水。原始的污泥经过24小时的沉降，可以看见上浮液和底部沉降物，但是没有可见的油相。通过上面的叙述的现象揭示了简单的冷处理能有效分离油泥中的油。

物理化学的方法可以用来处理油泥，但是费用却是很高的。堆肥和通过接种降解油类菌种或激活原有生物进行生物修复被看为两种经济的方法来对付油污染。堆肥有些看得见的优点例如：基建和维护费用低、设计和运行简单并能去处部分的油。然而，堆肥处理基本上不能达到如今环境的标准了。

油泥中含有的大部分油是难于生物降解的。很多研究证明了生物修复对含油土壤的高效处理，但是只是针对含油量高的污染物。大部分实验在实验室中进行，而行业应用的很少。生物修复才刚刚开始，这个意味着先进的处理技术。

污泥处理处置技术

⒈污泥处理利用的一般技术

⑴污泥的堆肥化处理技术

⑵污泥的建材化技术

⑶污泥的燃料化技术

⑷污泥的厌氧消化（制沼气）技术

⒉太阳能污泥干化技术

⒊污泥的电离辐射处理技术

⒋ 微波技术在污泥处理中的应用

⑴微波辐照污泥处理技术

⑵微波化学分析技术

⒌ 超声波处理污泥技术

⒍ 重金属的生物有效性及植物脱除技术

⒎ 污泥的微生物处理技术

⑴ 微生物淋滤技术

⑵ 微生物吸附处理法

⑶ 微生物脱臭技术

⒏新兴污泥热化学处理技术

⑴ 湿式氧化技术

⑵ 活性污泥作黏结剂

⑶ 剩余污泥制可降解塑料

⑷ 污泥制活性炭

⑸ O₃/H₂O₂氧化技术

⑹ UV/O₃氧化技术

⑺ UV/H₂O₂氧化工艺

⑻ 其他热化学处理技术简介

常用的热化学处理方法有焚烧、碳化、热加工做建材、直接液化、气化、热解等。

根据氧化还原环境，污泥热化学处理工艺可分为三种，即有氧、缺氧、无氧。污泥焚烧、湿式氧化为有氧热化学处理；气化为缺氧热化学处理；污泥热化学转化（热解、直接液化等）为无氧热化学处理。

根据温度的高低，污泥热化学处理工艺分为高温和低温。通常以600℃为界进行概念性的区分。污泥高温热化学处理工艺有焚烧和高温热解。低温处理工艺包括低温热解（热化学转化）、湿式氧化（含超临界溶剂）和直接热化学液化。

污泥处理（sludge handling or sludge treatment）：污泥经单元工艺组合处理，达到"减量化、稳定化、无害化"目的的全过程。

常见的处理方式有：

1、机械脱水：一般能处理到含水80%；

2、化学调质 板框压滤：包括加药加石灰再板框压滤，一般能处理到含水60%；

3、厌氧发酵：在40度左右温度下在厌氧发酵罐中进行厌氧发酵，产生沼气等可利用资源，但是厌氧后的沼渣仍然需要进行后续的处理，常见的后续处理是好氧发酵，投入大，如运行正常，收入也客观，但是国内案例基本运行不理想；

4、好氧发酵：利用好氧发酵原理，可达到污泥含水率40%-45%，杀死大部分的病原菌，后期可用于做农用肥料或者绿化土和填埋场覆土；

5、热干化：带式干化、转盘和转筒干化、流化床干化，可以将污泥干化至含水60%-90%的区间范围，根据不同的处置需要选择不同的干化设备。