污泥處理方法工藝及未來發(fā)展趨勢

1、第一節(jié) 污泥處理2一、 簡介2二、 污泥的分類2三、 污泥處理處置技術一覽2四、 污泥處理步驟3五、 幾種污泥處理的方法及優(yōu)缺點分析5六、 污泥處理新技術6七、 含油污泥的處置8八、 術語10第一節(jié) 污泥處理及處置一、 簡介（一） 污泥處理的定義污泥處理（suldge treatment）：對污泥進行濃縮、調治、脫水、穩(wěn)定、干化或焚燒的加工過程。二、 污泥的分類污泥處理前，首先要了解污泥的分類，才能確定污泥處理的方法：污泥來源污泥分類1.自來水廠沉淀池或濃縮池排出的物化污泥處理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。2.生活污水廠二沉池排出的剩余活性污泥處理屬親水性、微細粒度有

2、機污泥，可壓縮性能差，脫水性能差。3.工業(yè)廢水處理產(chǎn)生的經(jīng)濃縮池排出的物化和生化混合污泥處理屬中細粒度混合污泥，含纖維體的脫水性能較好，其余可壓縮性能和脫水性能一般。4.工業(yè)廢水處理產(chǎn)生的經(jīng)濃縮池排出的物理法和化學法產(chǎn)生的物化細粒度污泥處理屬細粒度無機污泥，可壓縮性能和脫水性能一般。5.工業(yè)廢水處理產(chǎn)生的物化沉淀粗粒度污泥處理屬粗粒度疏水性無機污泥，可壓縮性能和脫水性能很好。三、 污泥處理處置技術一覽1、污泥處理利用的一般技術（1）污泥的堆肥化處理技術（2）污泥的建材化技術（3）污泥的燃料化技術（4）污泥的厭氧消化（制沼氣）技術2、污泥的電離輻射處理技術3、微波技術在污泥處理中的應用（1）微波

3、輻照污泥處理技術（2）微波化學分析技術4、超聲波處理污泥技術5、重金屬的生物有效性及植物脫除技術6、污泥的微生物處理技術（1） 微生物淋濾技術（2） 微生物吸附處理法（3） 微生物脫臭技術7、新興污泥熱化學處理技術（1） 濕式氧化技術（2） 活性污泥作黏結劑（3） 剩余污泥制可降解塑料（4） 污泥制活性炭（5） O3/H2O2氧化技術（6） UV/O3氧化技術（7） UV/H2O2氧化工藝（8） 其他熱化學處理技術簡介四、 污泥處理步驟（一） 濃縮首先，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

4、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將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(shù)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態(tài)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(shù)，為了滿足更大的濃縮能力，濃縮池基本上比二沉池要深。一個設計正確，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。這里值得一提的是，重力濃縮池的的設計要盡量基于中式結果的分析，因為合適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，

5、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。（二） 降解消化體積減少后，污泥中含有大量的有害成分，在處置之前需要將之轉化為惰性成分。最常用的方法是生物降解穩(wěn)定。因為這個過程目的在于將物質轉化為最終無菌產(chǎn)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(yǎng)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

6、來分解。有關資料將厭氧消化中的微生物分為兩類：產(chǎn)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產(chǎn)酸菌通過水解作用溶解有機固體。接著溶解質由發(fā)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將乙酸、酒精、水和二氧化碳轉化為甲烷。因為兩種菌群只能在無氧的環(huán)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(wěn)定。這種消化基本上只能用于可生化污泥而不能用于初沉池污泥，伴隨著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(tǒng)。

7、再者，好氧消化對環(huán)境條件不敏感，也不局限有流行變化。（三） 處置污泥消化以后，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(wèi)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標。原污泥和消化污泥也可以用衛(wèi)生填埋來處置。污泥的土地應用實踐了好幾年，而現(xiàn)在只限于處理消化污泥。污泥的營養(yǎng)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

8、集金屬毒性和水體富營養(yǎng)污染。污泥的應用可通過在流態(tài)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(tǒng)農(nóng)用機械鋪設在土地之上在和培養(yǎng)土壤。五、 幾種污泥處理的方法及優(yōu)缺點分析污泥的衛(wèi)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，適應性強。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(huán)境。填埋場產(chǎn)生的氣體主要是甲烷，若不采取適當措施會引起爆炸和燃燒。污泥的直接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(yōu)點，被認為是最有發(fā)展?jié)摿Φ囊环N處置方式，科學合理的土地

9、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鏈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(qū)等需要復墾的土地）的修復與重建，減少了污泥對人類生活的潛在威脅，既處置了污泥又恢復了生態(tài)環(huán)境。污泥的焚燒濕污泥干化后再直接焚燒應用得較為普遍，沒有經(jīng)過干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(jīng)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，而且產(chǎn)生強致癌物質二惡英。六、 污泥

10、處理新技術隨著環(huán)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(fā)新技術，爭取找到更經(jīng)濟、更合理的污泥處理方案。（一） 免費處理處置該技術創(chuàng)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，再將有機污泥濃縮進行高溫厭氧消化處理。沉淀污泥經(jīng)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(jié)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淀，減少了設備磨損和反應器的維護；沉淀污泥經(jīng)過洗滌洗出污泥中大部分容易沉淀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產(chǎn)路面彩磚、透水磚。其他創(chuàng)新工藝：超高溫厭氧消化

11、、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產(chǎn)量提高20%以上。沉淀污泥生物處理系統(tǒng)，工程設計創(chuàng)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(jié)省建筑材料，采用混凝土結構造價低廉。目前國內外現(xiàn)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淀。該生物處理系統(tǒng)工程設計很好地解決了配套設備的維護和沼渣沉淀，系統(tǒng)配備設備少，只需要幾臺水泵，就是水泵壞了更換一臺用不完20分鐘，保證設備檢修不停產(chǎn)；沉淀污泥經(jīng)過洗滌去除了容易沉淀的無機污泥土，有機污泥經(jīng)吹浮系統(tǒng)作用全部漂浮不會沉淀。地埋式厭氧消化反應

12、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(tǒng)的熱量損失。以設計一個日處理600噸含水量80%的沉淀污泥洗滌、生物處理廠 為例，處理能力、污泥含水量與大連夏家河污泥處理廠（2010年全國示范工程第一名）完全相同，與其相比僅需要20%投資。處理廠日常運營費用較低，處理污泥產(chǎn)生的副產(chǎn)品沼氣發(fā)電創(chuàng)收，沼渣制成有機肥料創(chuàng)收，污泥土生產(chǎn)路面彩磚、透水磚創(chuàng)收，生物處理沉淀污泥不要政府補貼資金和污水處理廠支出污泥濃縮費、運輸費，還能獲得可觀的經(jīng)濟效益。處理廠日常營運費用較低與大連夏家河污泥處理廠相比，處理一噸含水量80%的沉淀污泥節(jié)省政府補貼資金135元（全國最低價）和污水處理廠

13、支出的污泥濃縮費、運輸費總計在200元以上。沉淀污泥洗滌、生物處理廠占用土地面積少，籌建在污水處理廠中，適合各種規(guī)模的污水處理廠，較小規(guī)模的污水處理廠可添加當?shù)夭蛷N垃圾、化糞池垃圾、市政下水道污泥及周邊企業(yè)、村鎮(zhèn)小型污水廠污泥一起處理，增大處理規(guī)模實現(xiàn)盈利。目前國內外現(xiàn)有污泥處理技術還沒有能夠達到免費處理、處置污泥的水平。（二） 石灰投加技術脫水后的污泥進入料斗，料斗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產(chǎn)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斗中攪拌后，由雙螺旋進料機推入柱塞泵進

14、料口，通過柱塞泵送入反應器，在70下停留30 min，輸出的產(chǎn)品可達到美國EPA PART503 CLASS A標準。反應后的污泥泵送至料倉，密封容器中產(chǎn)生的氣體經(jīng)洗滌塔處理后排放。該工藝的特點：pH>12，延續(xù)時間長，殺菌徹底；高pH使大部分金屬離子沉淀，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(tǒng)全密封，無環(huán)境污染；系統(tǒng)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。（三） 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，使最終產(chǎn)物中的碳含量大幅提高的過程(Sl

15、udge Carbonization o在世界范圍內，污泥碳化主要分為3種。(1)高溫碳化。碳化時不加壓，溫度為649982。先將污泥干化至含水率約30%，然后進入碳化爐高溫碳化造粒。碳化顆?？梢宰鳛榈图壢剂鲜褂茫錈嶂导s為8 36012 540 kJ/kg(日本或美國)。技術上較為成熟的公司包括日本的荏原、三菱重工、巴工業(yè)以及美國的IES等。該技術可以實現(xiàn)污泥的減量化和資源化，但由于其技術復雜，運行成本高，產(chǎn)品中的熱值含量低，目前尚未有大規(guī)模地應用，最大規(guī)模的為30刪濕污泥。(2)中溫碳化。碳化時不加壓，溫度為426537。先將污泥干化至含水率約90%，然后進入碳化爐分解。工藝中產(chǎn)生油、反應

16、水(蒸汽冷凝水)、沼氣(未冷凝的空氣)和固體碳化物。該技術的代表為澳大利亞ESI公司。該公司在澳洲建設了1座100t/d的處理廠。該技術可以實現(xiàn)污泥的減量化和資源化，但由于污泥最終的產(chǎn)物過于多樣化，利用十分困難。另外，該技術是在干化后對污泥實行碳化，其經(jīng)濟效益不明顯，除澳洲一家處理廠外，目前尚無其他潛在的用戶。(3)低溫碳化。碳化前無需干化，碳化時加壓至68 MPa，碳化溫度為315，碳化后的污泥成液態(tài)，脫水后的含水率50%以下，經(jīng)干化造粒后可作為低級燃料使用，其熱值約為15 04820 482 kJ/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將污泥中75%

17、的水分脫除，極大地節(jié)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(wěn)定。污泥碳化過程中保留了絕大部分污泥中熱值，為裂解后的能源再利用創(chuàng)造了條件14t。污泥水解熱干化技術污泥水熱干化技術通過將污泥加熱，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。隨水熱反應溫度和壓力的增加，顆粒碰撞增大，顆粒間的碰撞導致了膠體結構的破壞，使束縛水和固體顆粒分離。經(jīng)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(xiàn)為揮發(fā)性懸浮固體濃度減少和COD、BOD以及氨氮等濃度增加。水熱干化技術采用漿化反應器，通過閃蒸乏汽返混預熱

18、漿化、蒸汽與機械協(xié)同攪拌，提高了系統(tǒng)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(xù)閃蒸反應器中，實現(xiàn)了系統(tǒng)能量的有效回收。七、 含油污泥的處置現(xiàn)在，很多導致類型污染的具有不同特性污泥正在研究中。一種來自于產(chǎn)油和石油工業(yè)的代表性污泥就是為含油污泥。大量的污泥產(chǎn)生，而這種污泥中含有相當大量的油，必須在最終處置之前將之去除。煉油廠產(chǎn)生的污泥不能被安全的處置，除非將其含油量去除到一定程度。此外，在煉油廠的油水分離系統(tǒng)和儲油罐中因為含油原料的累積而產(chǎn)生的污泥的處理費用很高，并且對環(huán)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

19、烴，樹脂和瀝青。許多化合物是有毒性的，致突變的和致癌的。它們的排放的受到嚴格控制的，因為它們對人體健康和環(huán)境的負面影響，它們被美國環(huán)保部門分類并列為環(huán)境污染物優(yōu)先。有很多種方法可以用來處理含油污泥?；瘜W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：生物修復、傳統(tǒng)堆肥法等等。現(xiàn)在，隨著技術的發(fā)展，含油污泥的低溫冷處理和生物修復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，最近就是在討論冷處理的這種好處。據(jù)我們所知，現(xiàn)在

20、的資料中沒有討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里，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(guī)方法處理和冷處理之后污泥，我們可以發(fā)現(xiàn)，冷處理之后的樣品上面浮了一層油。最后我們可以發(fā)現(xiàn)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(jīng)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。通過上面的敘述的現(xiàn)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復被看為兩種經(jīng)濟的方法來對付油污染

21、。堆肥有些看得見的優(yōu)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現(xiàn)在環(huán)境的標準了。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復對含油土壤的高效處理，但是只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(yè)應用的很少。八、 術語（一） 污泥分類原污泥（raw sludge）：未經(jīng)污泥處理的初沉淀污泥。二沉剩余污泥或兩者的混合污泥。初沉污泥（primary sludge）：從初沉淀池排出的沉淀物。二沉污泥（secondey sludge）：從二次沉淀池（或沉淀區(qū)）排出的沉淀物。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（activated sludge）：經(jīng)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(wěn)定。回流污泥（returned sludge）：由二次沉淀（或沉淀區(qū)）分離出來，回流到曝氣池的活性污泥。剩余污泥（excess activated sludge）：活性污泥系統(tǒng)中從二次沉淀池（或沉淀區(qū)）排出系統(tǒng)外的活性污泥。污泥氣（sludge gas）：在污泥厭氧消化時，有物分解所產(chǎn)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。（二） 污泥處理環(huán)節(jié)污泥消化（sldge digestion）：在氧或無氧的條件下，