污泥处理

　　在城市污水处理过程中，必然会产生大量含水率很高的生物污泥，这些污泥具有体积大、易腐败、有恶臭的特点，有机物含量较高且不稳定，易腐化，并含有寄生虫卵。如不进行处理，任意排放，将对环境造成严重的二次污染。因此污泥处理是十分必要的。

污泥处理简介

　　1、污泥处理原则

　　(1)减量-无害-资源化利用的原则。污泥处理的首要任务是减量化，进而减少后续的运输成本和处置成本。

　　(2)合理配置、因地制宜的原则。各地区应根据自身特点选择污泥处理处置方法，但无论采用何种污泥处置方法，减小体积、提高干度都是污泥处理难以回避的重要环节，同时也应均衡生态环境与经济效益之间的关系。

　　2、污泥处理的目的

　　(1)减少有机物，使污泥稳定化;

　　(2)减少污泥体积，降低污泥后续处置费用;

　　(3)减少污泥中有毒物质;

　　(4)利用污泥中可用物质，化害为利;

　　(5)应选用生物脱氮除磷工艺，尽量避免磷的二次污染。

　　3、污泥处理目标

　　污泥处理的目标以减量化为主。

　　4、污泥处理方法

　　(1)污泥土地利用：污泥的土地利用主要包括以下出路：作为绿化介质土或农田利用;用于土壤改良;用于滩涂填土;作为垃圾填埋场覆盖土等。

　　(2)污泥建材利用：污泥的建材利用主要包括以下出路：污泥制沥青;污泥制砖;污泥制陶粒;污泥制生态水泥;污泥制混凝土;污泥制吸附剂等。

　　(3)污泥填埋：污泥卫生填埋方式基本属厌氧性填埋，仅在初期填埋污泥表层及填埋区内排水排气管路附近由于空气的接触扩散形成局部的准好氧填埋方式。主要借鉴城市生活垃圾卫生填埋场的工程经验进行建设。

　　(4)污泥焚烧：污泥的焚烧就是利用本身有机物燃烧产生热量的过程，污泥的焚烧利用了污泥中的能量，燃烧后放出的热量以尾气显热的形式被锅炉所回收。

污泥处理的方式

　　目前污泥处理的方式主要有填埋、焚烧两种方式，随着国家的土地政策的收紧和环保要求的增强，污泥填埋因为带来的二次污染和土地占用后不能重新利用而逐渐被遗弃。污泥焚烧是近几年内发展起来的。

　　据统计，65%左右的污泥焚烧炉采用循环流化床锅炉，因为循环流化床锅炉具有燃料适应性广、燃烧效率高、GX脱硫脱氮、燃料处理系统简单、灰渣容易利用等优点。

　　一、污泥焚烧处理

　　1、污泥焚烧概念

　　污泥中含有大量的可以燃烧的有机物和一定数量的纤维素木质素，将污泥通过一系列的脱水化处置后再进行干燥处理，Z后通过焚烧炉进行焚烧，使污泥成为少量灰烬的城市污泥处理工艺。

　　污泥焚烧是一种减量化、稳定化、无害化的处理方法，可以分为完全燃烧法和不完全燃烧法。

　　完全燃烧法是通过竖式多级焚烧炉，将污泥干燥充分燃烧，多用在大城市的污水处理厂。

　　不完全燃烧法，是指在对城市污泥不脱水干燥的情况下，利用水中有机杂质在高压、高温下可被氧化的性质，在装置内的适宜条件下，去除污泥中有机物，通常又称湿式氧化、湿法燃烧。这种方法除适用于处理含大量有机物的污泥外，也适用于处理高浓度的有机废水。

　　2、污泥焚烧处理流程

　　污泥焚烧的一般流程为污泥运输、干燥、焚烧、后期处理。污泥的焚烧按照完全燃烧法和不完全燃烧法，工艺流程上前者需要对污泥进行脱水干燥，后者则不需要。一般情况下，焚烧污泥通过特殊改装汽车运输到焚烧工厂，进入干燥设备。

　　对污泥的干燥处理，通常采用锅炉烟气来直接干燥，在干燥的过程中，烟气先经多管除尘器除尘，以降低烟气中的粉尘含量，含少量粉尘的烟气再进入双联旋流干燥机与湿污泥直接接触进行干燥，然后通过焚烧炉进行焚烧，Z后对焚烧后残余物进行处理。

　　3、污泥焚烧的利弊分析

　　通过焚烧城市污泥能够大量地化解污泥中的有毒有害物质，焚烧后产物为无毒、无菌的无机物质能够快速地降解，通过焚烧，污泥Z后产物的运输和处理也大大简化。焚烧产生的热量可以充分利用，如城市供暖、发电等。

　　但焚烧过程中产生的有毒有害气体，如二氧化硫、二恶英，会对大气造成二次污染;同时污泥中的重金属也随烟尘扩散，造成大面积污染。污泥焚烧的运行费用高昂，是其他工艺的数倍。目前只有日本大面积的采用焚烧技术处理污泥。

　　二、污泥卫生填埋处理

　　1、污泥卫生填埋概念

　　卫生填埋是指将城市污泥与生活垃圾一起进行填埋，而不需要对城市污泥进行干燥脱水、焚烧。一般利用城市低洼地填埋城市污泥，目前卫生填埋的方式主要进行厌氧填埋。

　　2、污泥卫生填埋处理流程

　　卫生填埋较为简单，直接将污泥经过简单灭菌处理后运输到垃圾填埋场，与生活垃圾和工业垃圾一起深埋底下即可。

　　为了防止填埋废物与周围环境接触，尤其是防止地下水污染，在设计上除了必须严格选择具有适宜的水文地质结构和满足其他条件的场址外，还要求在填埋场底部铺有一定厚度的黏土层或高密度聚乙烯材料的衬层，并具有地表径流控制、浸出液的收集和处理、沼气的收集和处理、监测井及适当的Z终覆盖层的设计。

　　3、污泥卫生填埋的利弊分析

　　卫生填埋处理费用Z为低廉，不需要对污泥进行脱水干燥。处理简单，速度快捷。但填埋的弊端显而易见，因为没有经过特别处理，污泥中的有毒有害成分仍然存在。

　　虽然经过深埋，但是日久天长，随着雨水的渗透，污泥中的有毒有害成分渗透到周围土壤、水质中，对周围环境造成二次污染，并且这种污染对生态环境的损害及其巨大。

　　另外填埋需要消耗大量的土地资源，虽然有的国家曾经将填埋改为深海填埋，但是污泥垃圾等还有的污染更具有破坏性和长久性，现在发达国家基本上已经禁止进行海洋填埋。城市快速发展的今天，土地资源日趋紧张，对污泥进行填埋处理已经不合时宜。

污泥处理工艺

　　污泥处理工艺，包括重力浓缩、离心浓缩等方工艺，其主要目的在于缩小污泥体积。

　　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Z节能的污泥浓缩方法。

　　离心浓缩：利用污泥中固、液比重不同，在离心过程中沉降速率不同，从而进行浓缩。

　　污泥调理：主要为投加絮凝剂如阳离子聚丙烯酰胺，使污泥颗粒变大，加强污泥脱水性能，易于泥水分离。

　　污泥脱水：包括自然干燥、机械脱水等工艺，主要是分离污泥中绝大部分的间隙水，大幅缩小污泥体积，脱水处理后污泥含水率为75%～80%。

　　自然干燥：主要有干化床法等，其成本低廉，占地面积大，脱水时间长，适用于气候干燥、地广人稀，用地不紧张的地区。

　　机械脱水：主要有板框压滤法，其也是目前全 球范围内Z主流的污泥脱水方法，占地面积较小，脱水时间较短，但动力成本较高，机械运行折损严重，广泛适用于各种污泥脱水处理。

　　污泥干化：包括太阳能干化、热干化、好氧堆肥等方法，其处理后污泥含水率降低至40%～55%。

　　太阳能干化：太阳能污泥干化工艺主要是使用之前传统的温室干燥技术，并结合现阶段的自动化技术，使用太阳能作为污泥干化的主要能量来源，这样的模式能够实现杀菌、消毒、除臭等三项目的，适用于阳光充沛，用地充裕的地区。但由于其占地面积大，干燥时间长，在湿润多雨、用地紧张的地区较少使用。

　　热干化：热干化污泥处理技术是在污泥浓缩后，通过热干化可破坏污泥中的细胞结构，从而使污泥更易于脱水，并通过热空气带走污泥中水分。热干化技术可以提高污泥的脱水性能，灭菌并分解有机物，该工艺停留时间短、占地面积小，适合用地紧凑的地区，但由于其能耗较高，会造成污泥处理处置整体成本上升。

　　好氧堆肥：在堆肥过程中通过设在堆体底部的曝气系统加氧，并在堆肥过程中翻动污泥堆体，通过通风及微生物过程，消耗污泥中的水分，使污泥含水率降低。该工艺可以有效地避免堆肥过程中因为缺氧而形成厌氧区域，从而有效减少氨气、硫化氢、硫醇等恶臭气体释放。同时，通过污泥翻动，可有效降低堆体ZX温度，并带走水分，加速污泥干化进程。目前，好氧堆肥是可同时实现污泥资源化并有效的减少恶臭释放的污泥干化工艺。

造纸污泥处理

　　一、造纸污泥的产生与种类

　　制浆和造纸过程中产生的废水，先除去较大的杂质与漂浮物，再进一步除去少量的有机物后产生的沉淀物，称纤维污泥。

　　污水进入二级活性污泥处理系统，经通氧(可以是纯氧也可以是空气)曝气，耗氧微生物利用废水中的有机物进行自身繁殖生长、死亡或失去活性的菌胶团在二沉池形成的沉淀絮凝体，称为活性污泥。

　　当剩余污泥与纤维污泥混合后，借助纤维污泥的助滤作用，混合污泥下一道脱水与浓缩工序的操作变得容易。在脱水过程中会加入特定的絮凝剂(有机物或者无机物)、有机和无机复合絮凝剂等来加大污泥的沉淀性能，使其含水率下降，此过程中产生的污泥叫化学污泥。

　　三种污泥产生的过程见下图。

　　二、污泥的特性

　　污泥的主要成分是水分(99%左右)和有机物，还含有少量的氮化物、磷化物、多环芳烃、农药残留、病原体和重金属等。

　　一般污泥中的水分可大致分为四种：一为自由水，即颗粒间的空隙水，约占70%，可用浓缩的方法去除;二为毛细管水，约占20%，可用机械方法去除;三为颗粒表面吸附水;四为细胞内部结合水。后两种水共占10%左右，须用加热方法去除。

　　污泥难处理就是因为污泥持水性高，表面光滑，性质不稳定且密度小。污泥的固形物中主要是有机物，这些有机物可以被微生物利用降解从而减少废水中的COD、BOD₅等污染物的浓度。此外污泥的表面带负电荷，颗粒彼此之间相互排斥，使整个体系产生稳定分散状态，加剧了污泥脱水的浓度。

　　三、造纸污泥的处理

　　常见污泥处理工艺流程如下图。从污泥的组成成分和处理流程看，污泥减量有两个途径：一是减少有机物的量(消化、焚烧)，二是降低污泥的含水率(浓缩、脱水、干燥、焚烧)。但是从经济环保角度来看，后者比前者简单易行且更有效。

　　1、污泥的浓缩

　　污泥浓缩是指利用机械或物化的方法使污泥增稠，降低污泥的含水率和减少污泥的体积。。污泥浓缩的途径多样，主要有重力浓缩法、气浮浓缩法、离心浓缩法三大类。

　　浓缩工艺的选择主要取决于产生污泥的污水处理工艺、污泥的性质、污泥量等。此外，还有转鼓式、带式机械浓缩方法等，在实际生产中根据造纸废水的性质和工厂的经济效益来具体选择。

　　2、污泥的脱水

　　如上所述，污泥中所含的自由水的去除较为容易。但是污泥中菌胶团周围吸附了大量的微生物及其代谢产物(糖类、脂类、有机酸和蛋白质等)，这些吸附物在菌胶团的外层形成疏水膜，包裹在有机质疏水膜中的水分称为菌胶团包含水，这部分水很难去除，且量较大。

　　污泥通过浓缩后可以达到5%～10%的固体物含量，再通过脱水装置可达到20%～50%的固含量。脱水工艺主要包括机械脱水和自然脱水，一般机械脱水在实际生产中利用得较多。机械脱水的关键是要提供足够大的压力来克服过滤介质的阻力，使固体颗粒被截留在介质上。

　　根据过滤介质两面压力差来源的不同可将脱水设备分成四类：依靠污泥自身厚度产生的静压力来脱水的设备;在过滤介质的一面造成负压的真空吸滤脱水装置;对污泥直接加压把水分挤出的压滤脱水装置;制造离心力来达到固液分离的离心脱水装置。

　　3、污泥的干化和干燥

　　干化和干燥都是污泥处理中常用到的技术。干化一般是利用自然能量(太阳能、风能等)将污泥减量化的一种方式。而干燥是在外界作用力的干扰下使污泥的含水量减少的方法。干化主要去除的是污泥中的自由水，而干燥主要去除的是毛细管水、吸附水和颗粒内部水。

　　干化方法适用于气候比较干燥，土地有空闲，环境卫生条件允许的厂矿。现在使用较多的是污泥干化床，其作用机理主要是渗透、溢流和蒸发等。达到Z终的目标固含量需经过一段时间，受外界的干扰较大。在世界范围内干化处理工艺越来越少。

　　干燥可以使污泥的含水率降低至10%左右。现在采用较多的是加热干燥技术，它可以有效地去除细菌和病原体，大幅度减少污泥的体积与质量，且能保持其营养物质，使其可以循环利用。

　　按热介质是否与污泥相接触，可将污泥热干燥技术分成两类：直接加热技术和间接加热干燥技术。相比于直接加热法中加热介质可能污染污泥，间接法省却了后续的热介质与干污泥分离的过程。

　　4、污泥的焚烧

　　我们知道，污泥中还有一定量的有机物，有机物有可燃性且热值很高，其热值可达2000～3500 kcal/kg干物质。近年来因为污泥焚烧处理可以迅速和Z大限度地实现减量化，不必考虑病原菌的灭菌处理，既解决了污泥的出路又充分利用了污泥中的能源等因素。焚烧法已经发展成为污泥处理的主要方向之一。

　　焚烧法的优点主要有：

　　①大大减少了污泥的体积和重量，因而Z终需要处理的物质很少，焚烧灰可制成有用的产品;

　　②污泥处理速度快，不需长期储存;

　　③污泥可就地焚烧，不需长距离运输;

　　④可以回收能量，用于发电或供热。

　　焚烧法的缺点主要有：

　　①污泥中的重金属会随着烟尘的扩散而污染空气，残留灰烬也富含污染物，再进行填埋也容易造成环境污染;

　　②污泥必须保证比较低的含水率才能当成燃料，这就要求脱水程度一定要达到某一范围内;

　　③污泥中的灰分含量也会影响污泥燃烧质量的好坏。

　　但是并非所有的污泥都可以进行焚烧。污泥中灰分、水分等因素对焚烧的影响都很大。如果污泥中的含水率较高，污泥的发热值会下降。而灰分是由造纸厂的生产原料、抄造工艺等客观因素决定的，基本无法减少其含量。