污泥化學處理

污泥是由原廢水中的固體物質和在廢水處理過程中所產生的固體物質組成的。

原污泥(raw sludge)：未經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)：從初沉池底排出的初沉污泥含有的固體物質濃度約為3%~8%（1%固體物質濃度相當于100mL體積的污泥中含有1g的固體物）。初沉污泥固體物質中有機物約占70%，因此初沉污泥極易變成厭氧狀態(tài)并產生臭味。

二沉污泥(secondary 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(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(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)：活性污泥系統中從二次沉淀池（或沉淀區(qū)）排出系統外的活性污泥。

污泥氣(sludge gas)： 在污泥厭氧消化時，有物分解所產生的氣體，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。

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：

⒈自來水廠沉淀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余活性污泥處理

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(yè)廢水處理產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，其余可壓縮性能和脫水性能一般。

⒋工業(yè)廢水處理產生的經濃縮池排出的物理法和化學法產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(yè)廢水處理產生的物化沉淀粗粒度污泥處理

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 。2100433B

污泥處理是對污泥進行減量化、穩(wěn)定化和無害化處理的過程。污水處理程度越高，就會產生越多的污泥殘余物需要加以處理。除非是利用土地處理或污水塘處理污水，否則一般的污水處理廠必須設有污泥處理設施。對現代化的污水處理廠而言，污泥的處理與處置已成為污水處理系統運行中最復雜、且花費最高的一部分。

污泥處理處理研究

一個關于油泥處理的研究于2004年在中國進行。添加生物添加劑的生物修復法和傳統的堆肥進行對比。含油污泥和油污染的土壤取之于油田。干污泥的總碳氫化合物含量為327.7 －371.2 g·kg^-1，和油污染的土壤的總碳氫化合物含量為151.0 g·kg^-1。在運用添加劑之前，在污泥和土壤中添加不同比例的秸梗、木屑、沙子和純油并混合均勻。這些污泥和土壤組分用來無控制處理和通過激活原有微生物處理。而在堆肥中，糞肥和木屑添加到污泥中，總碳氫化合物含量為101.4 g·kg^-1。生物添加劑每2周用一次，而實驗環(huán)境溫度下持續(xù)56天。污泥每3天加水攪拌一遍。在添加3次生物添加劑以后，含油污泥和土壤中的總碳氫化合物含量降低46-53%，在激活原有微生物法處理后，總碳氫化合物含量降低13-23%，無控制處理則沒有油的降解。通過堆肥，則含油污泥中總碳氫化合物含量降低了31%。上述現象表明，生物修復可作為一種有效同樣經濟的方法處理含油污泥的方法。

污泥處理處理設備

污泥干燥床

在過去，污泥干燥床是最常采用的污泥脫水設備。由于污泥干燥床的操作與維護均很簡單，因此特別適用于在一些小型污水處理廠使用。1977年，美國約有2/3的污水處理廠采用污泥干燥床；利用污泥干燥床所產生的脫水污泥量，約占全美國脫水污泥總量的一半。雖然污泥干燥床一般適用于溫暖及日照充足的地區(qū)，但也有一些位于北部較寒冷地區(qū)的大型污水處理廠采用污泥干燥床。

污泥固化拌和站

采用了先進的工業(yè)計算機控制系統，實現了黃土、污泥、水泥和石灰的自動配比，具有計量準確、可靠性好、攪拌均勻、操作方便、環(huán)保好、生產效率高、故障率低等特點，特別適合連續(xù)作業(yè)，是污水處理廠處理污泥的理想設備。

泥漿分離脫水機

與板框壓濾機對比：該機具有處理能力大、分離性能好、適應性強、勞動強度小、性能穩(wěn)定、安裝操作方便、占地面積小、維修費用低等優(yōu)點，而且可以實現密閉的連續(xù)自動分離。

臥螺離心機

臥式螺旋卸料沉降離心機（簡稱臥螺離心機）是利用離心沉降原理分離懸浮液的設備。對固相顆粒當量直徑=3um、重量濃度比：10%或體積濃度比=70%、液固比重差：0.05g/cm³的各種懸浮液均適合采用該類離心機進行液固分離或顆粒分級。

帶式污泥脫水機

帶式污泥脫水機是中國從美國引進的先進技術，經消化吸收，開發(fā)成功的一種高效脫水設備，可以連續(xù)壓濾，產品采用高強度材料制作，具有處理能力大，脫水效率高，使用壽命長等顯著特點。產品廣泛應用于環(huán)境治理、蔬菜加工等需壓榨脫水的行業(yè)。

太陽能熱泵技術污泥處理設備

該系統主要利用太陽能、地熱能等清潔能源作為污泥干化的熱源，能將含水量80以上的泥漿干化成含水量35以下的干料，節(jié)電、節(jié)煤、環(huán)保；整個系統為自動化遠程控制，有效降低了污泥處理處置成本，為污泥處理處置提供了一種低碳環(huán)保的解決方案。

該系統包括溫室部分、輸送部分、通風部分、集熱部分（包括太陽能集熱系統和熱泵系統）、自動化控制部分以及有害氣體收集和除臭等其他附屬裝置。

利用太陽能作為主要能源，滿足可持續(xù)發(fā)展的需求；

耗能小，運行管理費用低，蒸發(fā)1t 水耗電量僅為60-80kW·h，而傳統的熱干化技術需耗電為800-1060kW·h；

經干化處理后，污泥體積可減少到原來的1/3-1/5，實現穩(wěn)定化并保留其原有的再利用價值；

系統運行穩(wěn)定、安全、灰塵產生量小；

自動化程度高、操作維護方便、使用壽命長；

系統透明程度高，環(huán)境協調性好。

其系統組成有：

污泥輸送系統

由接料倉、螺旋進料機、插板閥、污泥泵、管道組成。整個系統液壓部分采用意大利泵、閥。螺旋進料機與料倉之間用插板閥連接，便于檢修。推送機采用S擺管的設計。含水85%左右的泥餅由卡車卸入料倉，經螺旋進料機喂入液壓推送機，推送機將污泥由管道輸送，整個過程無異味，做到不污染環(huán)境的同時可實現長距離、大揚程輸送。管道可根據建筑結構靈活設置，輸送量精確，配備通訊接口實現遠程控制。還可選用皮帶、斗提等傳統輸送方式。

溫室供熱系統

由太陽能集熱器、集熱水箱、恒溫水箱和PLC控制等組成，集熱水箱與自來水補水管相通，自來水補水管上設有水源電磁閥，集熱水箱內設有水位傳感器；PLC根據所述水位傳感器輸出的水位信號控制水源電磁閥的開閉，以自動給集熱水箱補水，實現定時、定量上水，集熱水箱內的水量可根據實際情況得到控制。通過安全排氣閥來釋放蒸汽，并通過供熱控制閥控制集熱器陣列供熱的面積，確保了系統運行的穩(wěn)定性和安全性。

溫室系統

由溫室主體、內保溫部分、通風部分、供暖部分、氣象站等組成。溫室主體為文絡式陽光板溫室，陽面中空玻璃。選用保溫幕布，減少輻射熱的流失。通風采用風機，頂部采用蝶形方式交錯開窗，可根據室內外溫濕度、光照度實現自動開關。供暖系統根據《地面輻射供暖技術規(guī)程》JGJ142-2004設計。

污泥翻泥布料系統

由污泥攤鋪機、螺旋喂料機、皮帶式輸送機、干料倉、有害氣體探測儀、工業(yè)監(jiān)控系統等組成。全自動翻泥機為變頻電機，可自動調節(jié)翻泥速度，使污泥得到均勻翻動，實現表面翻新和蒸發(fā)水分。過程中也起到對污泥供氧的作用，避免污泥局部厭氧菌繁殖而釋放惡臭氣體。系統安裝了H2S和NH3探測器，可實現實時監(jiān)控。

控制系統

自動化控制系統采用組態(tài)軟件 PLC的基本控制方式，上位機通過與PLC及智能儀表通訊實現對各個設備的監(jiān)測與控制，PLC通過內部程序能夠獨立運行。上位機采用臺灣研華工業(yè)計算機，生產工藝路線在計算機界面能夠模擬顯示。工藝參數點數據可以實現計算機界面顯示、調整、設定，并進入程序。工藝運行參數可隨機調取、打印，故障監(jiān)控可實現故障點、故障類型、發(fā)生時間的瞬間記錄和報警功能。配置了智能電度表，實時記錄干化過程的能耗數據，折算干化成本。

污泥處理處理步驟

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，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，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來分解。有關資料將厭氧消化中的微生物分為兩類：產酸菌和甲烷菌。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。再者，好氧消化對環(huán)境條件不敏感，也不局限有流行變化。

經過好氧消化，污泥中揮發(fā)性有機物的比例降低，因此消化污泥固體物質的密度將比消化前升高。消化污泥易于沉降分離，沉淀池底流濃度可達3%，但其脫水性會明顯變差。

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，而如今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農用機械鋪設在土地之上在和培養(yǎng)土壤。

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

大量的污泥產生，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和儲油罐中因為含油原料的累積而產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、傳統堆肥法等等。如今，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，這里就是在討論冷處理的這種好處。據我們所知，如今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，冷處理之后的樣品上面浮了一層油。最后我們可以發(fā)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。通過上面的敘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復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(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如今環(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。生物修復才剛剛開始，這個意味著先進的處理技術。

污泥處理處置技術

⒈污泥處理利用的一般技術

⑴污泥的堆肥化處理技術

⑵污泥的建材化技術

⑶污泥的燃料化技術

⑷污泥的厭氧消化（制沼氣）技術

⒉太陽能污泥干化技術

⒊污泥的電離輻射處理技術

⒋ 微波技術在污泥處理中的應用

⑴微波輻照污泥處理技術

⑵微波化學分析技術

⒌ 超聲波處理污泥技術

⒍ 重金屬的生物有效性及植物脫除技術

⒎ 污泥的微生物處理技術

⑴ 微生物淋濾技術

⑵ 微生物吸附處理法

⑶ 微生物脫臭技術

⒏新興污泥熱化學處理技術

⑴ 濕式氧化技術

⑵ 活性污泥作黏結劑

⑶ 剩余污泥制可降解塑料

⑷ 污泥制活性炭

⑸ O₃/H₂O₂氧化技術

⑹ UV/O₃氧化技術

⑺ UV/H₂O₂氧化工藝

⑻ 其他熱化學處理技術簡介

常用的熱化學處理方法有焚燒、碳化、熱加工做建材、直接液化、氣化、熱解等。

根據氧化還原環(huán)境，污泥熱化學處理工藝可分為三種，即有氧、缺氧、無氧。污泥焚燒、濕式氧化為有氧熱化學處理；氣化為缺氧熱化學處理；污泥熱化學轉化（熱解、直接液化等）為無氧熱化學處理。

根據溫度的高低，污泥熱化學處理工藝分為高溫和低溫。通常以600℃為界進行概念性的區(qū)分。污泥高溫熱化學處理工藝有焚燒和高溫熱解。低溫處理工藝包括低溫熱解（熱化學轉化）、濕式氧化（含超臨界溶劑）和直接熱化學液化。

污泥處理（sludge handling or sludge treatment）：污泥經單元工藝組合處理，達到"減量化、穩(wěn)定化、無害化"目的的全過程。

常見的處理方式有：

1、機械脫水：一般能處理到含水80%；

2、化學調質 板框壓濾：包括加藥加石灰再板框壓濾，一般能處理到含水60%；

3、厭氧發(fā)酵：在40度左右溫度下在厭氧發(fā)酵罐中進行厭氧發(fā)酵，產生沼氣等可利用資源，但是厭氧后的沼渣仍然需要進行后續(xù)的處理，常見的后續(xù)處理是好氧發(fā)酵，投入大，如運行正常，收入也客觀，但是國內案例基本運行不理想；

4、好氧發(fā)酵：利用好氧發(fā)酵原理，可達到污泥含水率40%-45%，殺死大部分的病原菌，后期可用于做農用肥料或者綠化土和填埋場覆土；

5、熱干化：帶式干化、轉盤和轉筒干化、流化床干化，可以將污泥干化至含水60%-90%的區(qū)間范圍，根據不同的處置需要選擇不同的干化設備。