常見的污泥處理方法、技術(shù)和設備

 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(chǎn)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(xiàn)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(tǒng)運行中最復雜、且花費最高的一部分。

                                                                                    污泥處理   

    隨著我國城鎮(zhèn)化水平不斷提高，污水處理設施建設得到了高速發(fā)展，據(jù)《2013-2017年中國污泥處理處置深度調(diào)研與投資戰(zhàn)略規(guī)劃分析報告》統(tǒng)計2010年我國城鎮(zhèn)污水處理廠已經(jīng)建有2500多座，城市污水處理能力已達到每天1.22億噸，為實現(xiàn)國家的減排目標和水環(huán)境改善，做出了巨大貢獻。但是污水廠的建設及運行伴隨產(chǎn)生了大量剩余污泥，以含水率80%計，全國年污泥總產(chǎn)水量將很快突破3000萬噸，污泥處理形勢十分嚴峻。

    由于我國污水廠在建設過程中，長期以來“重水輕泥”，我國城鎮(zhèn)污水處理廠基本實現(xiàn)了污泥的初步減量化，但未實現(xiàn)污泥的穩(wěn)定化處理。據(jù)統(tǒng)計，約80%污水廠建有污泥的濃縮脫水設施，達到了一定程度的減量化;約有80%的污泥未經(jīng)穩(wěn)定化處理，污泥中含有惡臭物質(zhì)、病原體、持久性有機物等污染物從污水轉(zhuǎn)移到陸地，導致污染物進一步擴散，使得已經(jīng)建成投運的大污水處理設施的環(huán)境減排效益大打折扣。據(jù)統(tǒng)計，目前處置方式中，土地填埋占63.0%、污泥好氧發(fā)酵+農(nóng)用約占13.5%、污泥自然干化綜合利用占5.4%、污泥焚燒占1.8%、污泥露天堆放和外運各占1.8%和14.4%。事實上，土地填埋、露天堆放和外運的污泥絕大部分屬于隨意處置，真正實現(xiàn)安全處置的比例不超過20%。

    制約污泥處理處置設施建設的因素有很多，但國家污泥處理處置總體技術(shù)路線不夠明確是重要制約因素之一。為緩解污泥產(chǎn)量和污泥處理能力滯后的矛盾，我國近年出臺了一系列政策、規(guī)劃。目前，我國污泥處理的技術(shù)路線和產(chǎn)業(yè)政策正逐步得以明晰，產(chǎn)業(yè)化和市場化即將啟動。與此同時，污泥處置將越來越受到重視，污泥處置的技術(shù)、政策及運作方式在不久的未來將所有突破。

污泥基本類型

原污泥(rawsludge):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(primarysludge):從初沉淀池排出的沉淀物。

二沉污泥(secondeysludge)：從二次沉淀池(或沉淀區(qū))排出的沉淀物。

活性污泥(activatedsludge):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(digestedsludge):經(jīng)過好氧消化或厭氧消化的污泥，所含有機物質(zhì)濃度有一定程度的降低，并趨于穩(wěn)定。

回流污泥(returnedsludge):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(excessactivatedsludge):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(sludgegas):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。

    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(chǎn)生的經(jīng)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(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

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(chǎn)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。

⒈污泥處理利用的一般技術(shù)

⑴污泥的堆肥化處理技術(shù)

⑵污泥的建材化技術(shù)

⑶污泥的燃料化技術(shù)

⑷污泥的厭氧消化(制沼氣)技術(shù)

⒉太陽能污泥干化技術(shù)

⒊污泥的電離輻射處理技術(shù)

⒋微波技術(shù)在污泥處理中的應用

⑴微波輻照污泥處理技術(shù)

⑵微波化學分析技術(shù)

⒌超聲波處理污泥技術(shù)

⒍重金屬的生物有效性及植物脫除技術(shù)

⒎污泥的微生物處理技術(shù)

⑴微生物淋濾技術(shù)

⑵微生物吸附處理法

⑶微生物脫臭技術(shù)

⒏新興污泥熱化學處理技術(shù)

⑴濕式氧化技術(shù)

⑵活性污泥作黏結(jié)劑

⑶剩余污泥制可降解塑料

⑷污泥制活性炭

⑸O3/H2O2氧化技術(shù)

⑹UV/O3氧化技術(shù)

⑺UV/H2O2氧化工藝

⑻其他熱化學處理技術(shù)簡介

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。

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(zhuǎn)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。

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(zhì)二惡英。

污泥干燥

污泥干燥是應用人工熱源以工業(yè)化設備對污泥進行深度脫水的處理方法，盡管污泥干燥的直接結(jié)果是污泥含水率的下降(脫水)，但與機械脫水相比,其應用目的與效果均有很大的不同。

污泥機械脫水(也包括污泥濃縮)，其應用的目的以減少污泥處理的體積為主(污泥濃縮和機械脫水通常均可使污泥體積減少4倍左右)，但脫水污泥餅除了含水率和相關(guān)的物理性質(zhì)，如流動性與原狀污泥有差異外，其化學、生物等方面性質(zhì)并不因脫水而產(chǎn)生變化。

污泥干燥則由于提高水分蒸發(fā)強度的要求，使用人工熱源，其操作溫度(對污泥顆粒而言)通常大于100℃，干燥對污泥的處理效應，不僅是深度脫水，還具有熱處理的效應;加之，污泥干燥處理的產(chǎn)物，其含水率可控制在20%以下,即達到抑制污泥中的微生物活動的水平，因此污泥干燥處理可同時改變污泥的物理、化學和生物特性。

污泥處理技術(shù)

該技術(shù)創(chuàng)新采用污泥洗滌工藝，首先洗出污泥中有機物質(zhì)，分離無機物質(zhì)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(zhì);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、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(jié)構(gòu)造價低廉。前國內(nèi)外現(xiàn)有的厭氧消化反應器普遍采用地上式結(jié)構(gòu)，地上式結(jié)構(gòu)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。

污泥發(fā)酵有機肥

傳統(tǒng)污泥處理方法有3種：焚燒、填埋和資源化利用。國外多采用焚燒工藝，但投資巨大，易造成大氣污染;國內(nèi)多采用填埋，但需要占用大量的土地，同時會造成環(huán)境的二次污染;國內(nèi)上海等大中城市土地再生資源很少，難以長期采用此方式。陳立僑介紹說，用微生物處理污泥前景廣闊。經(jīng)污水處理廠現(xiàn)場試驗和實際應用，每處理1噸污泥可獲得150元左右的經(jīng)濟效益。上海市每年排放污泥約140萬噸，如果有20%的污泥用微生物好氧發(fā)酵處理，直接經(jīng)濟效益約為4200萬元。此外，利用微生物好氧發(fā)酵，還能消除污泥的惡臭，有效控制污泥的二次污染，環(huán)境效益同樣顯著。

    將污泥發(fā)酵成有機肥，如再加入部分牛糞等，就會發(fā)酵成優(yōu)質(zhì)的有機肥，具體操作方法如下：

1、加菌。1公斤金寶貝肥料發(fā)酵劑可發(fā)酵4噸左右污泥+牛糞。需按重量比加30-50%左右的牛糞，或秸稈粉、蘑菇渣、花生殼粉、或稻殼、鋸末等有機物料以便調(diào)節(jié)通氣性。其中如果加入的是稻殼、鋸末，因其纖維素木質(zhì)素較高，應延長發(fā)酵時間。菌種稀釋：每公斤發(fā)酵劑加5-10公斤米糠(或麩皮、玉米粉等替代物)拌勻稀釋后再均勻撒入物料堆，使用效果會更佳。

2、建堆：備料后邊撒菌邊建堆，堆高與體積不能太矮太小，要求：堆高1.5-2米，寬2米，長度2-4米

3、拌勻通氣。金寶貝肥料發(fā)酵劑是需要好(耗)氧發(fā)酵，故應加大供氧措施，做到拌勻、勤翻、通氣為宜。否則會導致厭氧發(fā)酵而產(chǎn)生臭味，影響效果。

4、水分。發(fā)酵物料的水分應控制在60～65%。水分判斷：手緊抓一把物料，指縫見水印但不滴水，落地即散為宜。水少發(fā)酵慢，水多通氣差，還會導致“腐敗菌”工作而產(chǎn)生臭味。

5、溫度。啟動溫度應在15℃以上較好(四季可作業(yè)，不受季節(jié)影響，冬天盡量在室內(nèi)或大棚內(nèi)發(fā)酵)，發(fā)酵升溫控制在70-75℃以下為宜。

6、完成。第2-3天溫度達65℃以上時應翻倒，一般一周內(nèi)可發(fā)酵完成，物料呈黑褐色，溫度開始降至常溫，表明發(fā)酵完成。如鋸末、木屑、稻殼類輔料過多時，應延長發(fā)酵時間，待充分腐熟。

發(fā)酵好的有機肥，肥效好，使用安全方便，抗病促長，還可培肥地力等。山東有一家做“智能高溫好氧發(fā)酵一體化設備”的企業(yè)，我去考察過，應該是好氧發(fā)酵領域做的最好的廠家之一。

石灰投加技術(shù)

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料口，通過柱塞泵送入反應器，在70℃下停留30min，輸出的產(chǎn)品可達到美國EPAPART503CLASSA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。避不開的硬傷是成本高，并且增加了污泥總量。

污泥碳化技術(shù)

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(SludgeCarbonizationo在世界范圍內(nèi)，污泥碳化主要分為3種。

⑴高溫碳化。碳化時不加壓，溫度為649—982℃。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8360—12540kJ/kg(日本或美國)。該技術(shù)可以實現(xiàn)污泥的減量化和資源化，但由于其技術(shù)復雜，運行成本高，產(chǎn)品中的熱值含量低，當前尚未有大規(guī)模地應用，最大規(guī)模的為30刪濕污泥。

⑵中溫碳化。碳化時不加壓，溫度為426—537℃。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、反應水(蒸汽冷凝水)、沼氣(未冷凝的空氣)和固體碳化物。另外，該技術(shù)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，尚無其他潛在的用戶。

⑶低溫碳化。碳化前無需干化，碳化時加壓至6—8MPa，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15048～20482kJ/kg(美國)。該技術(shù)通過加溫加壓使得污泥中的生物質(zhì)全部裂解，僅通過機械方法即可將污泥中75%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(shù)

污泥水熱干化技術(shù)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(jié)構(gòu)，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(jié)構(gòu)的破壞，使束縛水

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(xiàn)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(shù)，經(jīng)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(chǎn)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(chǎn)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)。

臥式彈簧全自動超高壓壓榨機

金凱地過濾設備有限公司自主研發(fā)的全自動無人值守污泥污水處理設備，具有處理量大、過濾效果好、能耗少、干度高的特點，與其他種類與其他各類污泥處理設備的不同是：全自動化、濾餅含水率低。

太陽能熱泵技術(shù)污泥處理設備

該系統(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)和熱泵系統(tǒng))、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(tǒng)的熱干化技術(shù)需耗電為800-1060kW˙h;

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

系統(tǒng)運行穩(wěn)定、安全、灰塵產(chǎn)生量小;

自動化程度高、操作維護方便、使用壽命長;

系統(tǒng)透明程度高，環(huán)境協(xié)調(diào)性好。

    其系統(tǒng)組成有：

（1）污泥輸送系統(tǒng)

由接料倉、螺旋進料機、插板閥、污泥泵、管道組成。整個系統(tǒng)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(jīng)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(xiàn)長距離、大揚程輸送。管道可根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)靈活設置，輸送量精確，配備通訊接口實現(xiàn)遠程控制。還可選用皮帶、斗提等傳統(tǒng)輸送方式。

（2）溫室供熱系統(tǒng)

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(nèi)設有水位傳感器;PLC根據(jù)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(xiàn)定時、定量上水，集熱水箱內(nèi)的水量可根據(jù)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(tǒng)運行的穩(wěn)定性和安全性。

（3）溫室系統(tǒng)

由溫室主體、內(nèi)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(jù)室內(nèi)外溫濕度、光照度實現(xiàn)自動開關(guān)。供暖系統(tǒng)根據(jù)《地面輻射供暖技術(shù)規(guī)程》JGJ142-2004設計。

（4）污泥翻泥布料系統(tǒng)

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(tǒng)等組成。全自動翻泥機為變頻電機，可自動調(diào)節(jié)翻泥速度，使污泥得到均勻翻動，實現(xiàn)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(tǒng)安裝了H2S和NH3探測器，可實現(xiàn)實時監(jiān)控。

（5）控制系統(tǒng)

自動化控制系統(tǒng)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(xiàn)對各個設備的監(jiān)測與控制，PLC通過內(nèi)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(chǎn)工藝路線在計算機界面能夠模擬顯示。工藝參數(shù)點數(shù)據(jù)可以實現(xiàn)計算機界面顯示、調(diào)整、設定，并進入程序。工藝運行參數(shù)可隨機調(diào)取、打印，故障監(jiān)控可實現(xiàn)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(shù)據(jù)，折算干化成本。

（6）高溫好氧發(fā)酵工藝

智能高溫好氧發(fā)酵設備是專業(yè)處理生活污泥、廚余垃圾、畜禽糞便等有機廢棄物的智能一體化成套設備。工藝原理是將濕污泥與回流料或生物質(zhì)、高溫生物發(fā)酵菌混合，利用微生物的活性，對廢棄物中的有機質(zhì)進行生物分解、腐熟，使有機廢棄物轉(zhuǎn)化成有機肥原料，用于土壤改良、園林綠化，最終實現(xiàn)有機廢物的資源化利用。

智能高溫好氧發(fā)酵設備主要由發(fā)酵室、主軸傳動系統(tǒng)、液壓動力系統(tǒng)、上料提升系統(tǒng)、自動出料系統(tǒng)、高壓送風系統(tǒng)、除臭系統(tǒng)和自動控制系統(tǒng)組成。