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1、污泥处理处置工艺第一章污泥来源、特征、数量1.1污泥处理处置概述生活污水和工业废水的处理过程中分离或截留的固体物质称为污泥。污泥作为污水处理的副产物通常含有大量的有毒、有害或对环境产生负面影响的物质，必须妥善处理，否则将出现二次污染。污泥中的固体物质可能是污水中早已存在的，如各种自然沉淀池中截留的悬浮物质；也可能是污水处理过程中转过形成的，如生物处理和化学处理过程中，由原来的溶解性物质和交替物质转化而来的生物血蹄和悬浮物质；还可能是污水处理过程中投加的化学药剂带来的。当所含固体物质以有机物为主时称作污泥；以无机物为主时称之为泥渣。污泥处理处置的目标是实现污泥的减量化、稳定化、无害化、资源化。污
2、泥处理处置从技术和操作层面上分为两个阶段，第一阶段是污水厂内或采用集中方式对污泥进行减量化、稳定化处理，其目的是为了降低处理后的污泥外运而造成二次污染的风险，这一阶段主要是污泥处理的范畴；第二阶段是对处理后的污泥进行合理的安全处置，使污泥能达到无害化、资源化的目的，这阶段主要是污泥处置的范畴。1.2污泥来源污泥的性质恶化特征主要取决于污泥的来源，同时还与污水处理工艺有着密切的关系。按污水处理工艺的不同，污泥可以分为以下几类：（1）初沉污泥：来自污水处理的初沉淀；（2） 剩余污泥：来自污水生物处理系统的二沉池或生物反应池；（3） 消化污泥：经过厌氧消化或好氧消化处理后的污泥；（4） 化学污泥：用
3、混凝、化学沉淀等化学方法处理污水时产生的污泥。除以上污泥外，污水厂排出的污泥总还包括栅渣和沉砂池沉渣。栅渣呈垃圾状，沉砂池沉渣中密度较大的无机颗粒含量较高，所以这两者一般都作为垃圾处置。初尘池污泥和二沉池生物污泥，因富含有机物，容易腐化、破坏环境，必须妥善处置。初尘池污泥总还含有病原体和重金属化合物等。二沉池污泥基本上是微生物集体，含水率高，数量多，更需注意。这两者在出之前常需处理，处理的目的在于：降低含水率，时期变流态为固态，同时减少数量。稳定有机物，使其不容易腐化，避免对环境造成二次污染。1.3污泥的特性污泥的特性一般有以下几个方面：1.污泥中的固体污泥中的总固体包括溶解性物质和不溶解物质
4、两部分。前者叫溶解固体，后者叫悬浮固体。总固体，溶解固体和悬浮固体，又可依据其中有机物的含量，分为稳定性固体和挥发性固体。挥发性固体是指在600下能被氧化，并以气体产物逸出的那部分固体，它通常用来表示污泥中的有机物含量（VSS），而稳定性固体则为挥发后的残余物。2.污泥固体的组分污泥固体的组分与污泥的来源密切相关，如来自于城镇污水处理厂的污泥固体组成部分主要为蛋白质、纤维素、油脂、氮、磷等；而来自金属表面处理厂的污水处理厂的污泥固体组分则主要为各种金属氢氧化物或氧化物；来自石油化工企业污水处理厂的污泥固体则含有大量的油。污泥固体组分不同，污泥的性质也不同，于此对应的处理处置方法也不同。3.含水
5、率污泥中水的质量分数叫含水率。污泥中固体的质量分数叫含固率。很显然，含水率与含固率存在以下关系：含固率+含水率=100%。不同的污泥，其含水率差异很大，对污泥特征有重要影响。4.污泥相对密度污泥相对密度是指污泥的质量与同体积水质量的比值。污泥相对密度主要取决于含水率与污泥中固体组分的比例。固体组分的比例越大，含水率越低，则污泥的相对密度也越大。城镇污水及其类似污水处理系统排出的污泥相对密度一般略大于1。1.4污泥的产生量污泥的产生量是指各种废水净化处理后所排出的污泥量。由于废水的水质和处理方法不同，即使用相同的方法处理产生的污泥量也不同，加之操作控制不同，污泥的含水率不定，推断污泥的产生量极为
6、困难。生活污水和工业废水生物处理过程中污泥产生的主要环节为：格栅、沉砂池、初尘池和二沉池。前三个环节产生的污泥来源于废水原来含有的悬浮固体而成为初沉污泥，二沉池产生的污泥则由废水中胶体和溶解性污染物经微生物代谢产生，一般称二沉污泥或生化污泥。污泥的产率与多种因素有关，如废水水质、处理工艺和处理要求等。第二章 污泥处理的必要性随着我们国家城市和社会经济的高速发展，我国的城市排水基础设施的建设得到了进一步的完善，城镇污水处理率也得到了相应的提高。在污水处理能力的快速发展过程中，污水处理的副产物污泥也大量产生。污泥产生的环境污染问题日益突出，易造成较大的安全隐患、环境压力及经济负担。污泥不仅含水量高
7、、易腐烂、有强烈臭味，还含有病原菌、重金属物质及有害物质，如果得不到有效的处理处置，经过雨水的侵蚀及渗透作用，极易对地下水、土壤等造成二次污染，甚至直接危害人体的健康。由此可见，污水处理厂污泥处理处置已经成为污水处理中的一个重要组成部分，也是污水处理设计、运行必须考虑的重要环节。如何高效处理处置日益增多的污泥，如何使污泥处理处置做到稳定化、减量化、无害化及资源化，已经成为深受社会关注的重大课题，将直接关系到我国环保事业以及污水处理的发展。由于国内污泥处理处置的起步较晚，许多城市没有将污泥处置场所纳入城市总体规划，造成许多城镇污水处理厂难以找到合适的污泥处置方法和污泥弃置场所；我国污泥利用的基础
8、较薄弱，人们对污泥利用的认识不足，对城镇污水处理厂污泥的最终处理问题缺乏关注，致使污泥的处理处置及利用率不是很高，目前仍有一部分污水处理厂的污泥只经贮存即由环卫部门外运至市郊直接堆放。我国大部分污泥采用填埋处置，资源化利用率较低。面对我国污水处理厂污泥产生和处置的现状，随着城市污水污泥产生量及污水处理厂的逐渐增多，同事也随着经济的发展和人民生活水平的提高，城镇居民对环境提出了更高的要求，原有的污泥处理处置方式已不能满足环境保护和社会经济可持续发展的需要。因此，我国污泥处理处置应在综合考虑污泥特征、地理位置、环境条件及经济社会发展水平等因素的基础上，以无害化为目标，以稳定化为受邀途径，稳定化的污
9、泥以土地利用为首选方式，因地制宜地确定污泥处理处置方式，组件一批按市场经济规律运转和管理的城镇污泥处理处置中心，以适应目前形势的需求。第三章 国内外污泥处理的现状3.1国外污泥处理处置的现状及发展趋势发达国家经几十年的发展，污泥处理处置技术路线已相对成熟，相关的法律法规及标准规范已比较完善。欧洲污泥处置最初的主要方式是填埋和土地利用。二十世纪90年代以来，可供填埋的场地越来越少，污泥处理处置的压力越来越大，欧洲建设了一大批污泥干化焚烧设施。由于污泥干化焚烧投资和运行费用较高，同时污泥中有害成分又逐步减少，使污泥土地利用重新受到重视，成为污泥处置方案的重要选择。近几年总的趋势是土地利用的比例越来
10、越高，欧盟及绝大部分欧洲国家越来越支持污泥的土地利用。目前，德国、英国和法国每年产生的污泥（干重）分别为220万t、120万t和85万t，作为农用方向土地利用的比例分别已达到40%、60%和60%。北美地区虽然土地资源充足，但卫生填埋总体较少，污泥处理处置的技术路线一直是农用为主，且为污泥农用做了大量安全性评价工作。目前，美国16000座污水处理厂年产710万t污泥（干重）中约60%经厌氧消化或好氧发酵处理成生物固体，用做农田肥料。另外，有17%填埋，20%焚烧，3%用于矿山恢复的覆盖。日本由于土地限制，污泥处理处置的主要技术路线是焚烧后建材利用为主，农用与填埋为辅。近年来，日本开始调整原有的
11、技术路线，更加注重污泥的生物质利用，逐步减少焚烧的比例。综上，欧美国家目前比较明确的将土地利用作为污泥处置的主要方式和鼓励方向。土地利用主要包括三个方面：一是作为农作物、牧场草地肥料的农用；二是作为林地、园林绿化肥料的林用；三是作为沙荒地、盐碱地、废弃矿区改良基质的土壤改良。由于运输距离、操作难度等客观因素，污泥农用量又远高于林用和土壤改良。另外，欧美普遍采用厌氧消化和好氧发酵技术对污泥进行稳定化和无害化处理。其中50%以上的污泥都经过了厌氧消化处理。美国还另外建设了700多套好氧发酵处理设施。污泥的厌氧消化或好氧发酵为污泥的土地利用，尤其是农用提供了较好的基础。3.2中国污泥处理处置现状随着
12、我国城镇污水处理率的不断提高，城镇污水处理厂污泥产量也急剧增加。2009年，全国投入运行的城镇污水处理厂1992座，处理污水量280亿m3，产生含水率80%的污泥约2005万t。随着城镇化水平和污水处理量的增加，污泥量将很快突破3000万t。据不完全统计，目前全国城镇污水处理厂污泥只有小部分进行卫生填埋、土地利用、焚烧和建材利用等，而大部分未进行规范化的处理处置。污泥含有病原体、重金属和持久性有机物等有毒有害物质，未经有效处理处置，极易对地下水、土壤等造成二次污染，直接威胁环境安全和公众健康，使污水处理设施的环境效益大大降低。第四章 污泥处理处置的工艺4.1污泥处理的一般原则污泥处理处置与其他
13、固体废物的处理处置一样，都应遵循减量化、稳定化、无害化的原则。为达到此目的，通过各种装置的组合，构成各种污泥处理处置的工艺。（1）减量化污泥的含水率高（一般大于90%），体积很大，不利于贮存、运输和消纳，减量化十分重要。污泥的体积随含水率的降低而大幅度减少，且污泥呈现的状态和性质也有很大的变化，如含水率在85%以上的污泥可以用泵输送；含水率70%75%的污泥呈柔软状；60%65%的污泥基本上呈固体状态；34%40%时已成为可离散状态；10%15%的污泥则呈粉末状态。因此可以根据不同的污泥处理工艺和装置要求，确定合适的减量化程度。（2）稳定化污泥中有机物含量60%70%，会发生厌氧降解，极易腐败
14、并产生恶臭。因此需要采用生物好氧或厌氧消化工艺，使污泥中的有机组分转化成稳定的最终产物；也可添加化学药剂，终止污泥中微生物的活性来稳定污泥，如投加石灰，调节PH值，即可实现对微生物的抑制。但化学稳定法不能是污泥长期稳定，因为若将处理过的污泥长期存放，污泥的PH值会逐渐下降，微生物逐渐恢复活性，使污泥失去稳定性。（3）无害化污泥中含有大量病原菌，寄生虫卵及病毒，易造成疾病的传播。肠道病原菌可随粪便排出体外并进入废水处理系统，感染个体排泄出的粪便中病毒达106个g-1.实验研究表明，加到污泥悬浮液中病毒能与活性污泥絮体结合，因而在水相中残留的相当少。病毒与活性污泥絮体的结合符合Freundlich
15、吸附等温式，表明污泥絮体去除病毒是一种吸附现象。病毒与污泥絮体的吸附很快。但污泥中还含有多种重金属和有毒有害有机物，这些物质可从污泥中渗滤出来或挥发，污染水体和空气，造成二次污染。因此污泥处理处置过程必须充分考虑无害化原则。4.2污泥处理处置的基本工艺流程污泥处理处置的方法很多，但最终目的是实现减量化、稳定化和无害化。污泥处理处置的基本工艺流程见下图：由图可以看出污泥处置工艺可以分为以下几类：（1） 浓缩前处理脱水好氧消化土地还原；（2） 浓缩前处理脱水干燥土地还原；（3） 浓缩前处理脱水焚烧（或热分解）灰分填埋；（4） 浓缩前处理脱水干燥熔融烧结做建材；（5） 浓缩前处理脱水干燥做燃料；（6） 浓缩厌氧消化前处理脱水土地还原；（7） 浓缩蒸发干燥做燃料；（8） 浓缩湿法氧化脱水填埋。决定污泥处理工艺时，不仅要从环境效益、社会效益和经济效益全面权衡，还要对各种处理工艺进行探讨和评价，根据实际情况进行选定。第五章 污泥处理技术5.1.污泥的浓缩污水处理过程中排出的污泥含水率和体积都很大，初次沉淀污泥含水率介于95%97%，剩余活性污泥达99%以上。污泥中所含的水分大致可以分为四类：颗粒间的间隙水，约占总水分的70%；颗粒间的毛细水，约占20%；污泥颗粒的吸附水
