污泥的處理與回收利用

郭竟爭等

摘 要：污泥的主要特性是含水率高（可高達99%以上），有機物含量高，顆粒較細，比重較小，是介于液體和固體之間的膠體濃稠物，很難通過沉降進行固液分離。而在資源緊缺的當今社會，污泥中物質的回收與利用是我們值得去開發的重要研究課題。

關鍵詞：污泥，處理，回收利用

污泥是污水處理后的產物，是一種由有機殘片、細菌菌體、無機顆粒、膠體等組成的極其復雜的非均質體。它是介于液體和固體之間的濃稠物，可以用泵運輸。

1 污泥的分類

⑴按照污泥來源分主要有生活污水污泥，工業廢水污泥和給水污泥。

⑵按處理方法和分離過程分污泥可分為以下幾類：

初沉污泥：指污水一級處理過程中產生的沉淀物；

活性污泥：指活性污泥法處理工藝二沉池產生的沉淀物；

腐殖污泥：指生物膜法（如生物濾池、生物轉盤、部分生物接觸氧化池等）污水處理工藝中二次沉淀池產生的沉淀物。

化學污泥：指化學強化一級處理（或三級處理）后產生的污泥。

沉淀污泥：初次沉淀池中截留的污泥，包括物理沉淀污泥，混凝沉淀污泥，化學沉淀污泥。

2 污泥的輸送

在污水處理廠進行處理污泥的過程中，一些城市或地區，有數座污水處理廠且需將各廠的污泥集中在某個廠或者某地進行污泥處理的情況下；污泥的最終處置或利用時都需要對污泥進行短距離或長距離的輸送。

（1）污泥的輸送方法

污泥的輸送方法由管道運輸、卡車運輸、駁船運輸三種運輸方式單獨運作或者相互組合運作構成。具體才用何種方法取決于污泥的量與質；對污泥處理方案的選取；以及運輸的距離和費用等因素。對于各種輸送方法的具體運作方式和選取條件可參考排水工程下冊（第四版）。

（2）污泥的輸送設備

即在污泥的管道運輸、裝卸卡車駁船時所用到的設備。對于這些設備的選取條件是不容易被堵塞和磨損，耐腐蝕等等。現已有效地運用在污泥抽升的設備有隔膜泵、旋轉螺旋泵、混流泵柱塞泵等。

3 污泥的處理

污泥處理的目的主要分為三項：

（1）減量化

減量化即減少污泥的體積與質量，主要是去除其含有的自由水

（2）無害化

在實現污泥的減量化后，我們則需考慮進行無害化，意即消滅污泥中的有害物質，比如蟲卵，重金屬，微生物，有機物質等等。

（3）資源化

在實現了污泥的減量化和無害化后，污泥中含有的無機元素，和非有害有機物的資源化就成為了我們的主要研究方向。

污泥處理的具體流程：

污泥濃縮

污泥濃縮的方法有重力濃縮法、氣浮濃縮法、帶式重力濃縮法和離心濃縮法，還有微孔濃縮法、隔膜濃縮法和生物浮選濃縮法等。濃縮后含水率可降為95%～97%，近似糊狀。濃縮可以達到污泥的減量化。

其中，重力濃縮法用于污泥處理是廣泛采用的一種方法，已有50多年歷史。機械濃縮方法出現在20世紀30年代的美國，此方法占地面積小，造價低，但運行費用與機械維修費用較高。氣浮濃縮于1957年出現在美國。此法固液分離效果較好，應用已越來越廣泛。

（1）重力濃縮

利用重力作用的自然沉降分離方式，不需要外加能量，是一種最節能的污泥濃縮方法。重力濃縮只是一種沉降分離工藝，它是通過在沉淀中形成高濃度污泥層達到濃縮污泥的目的，是該方法的主體。單獨的重力濃縮在獨立的重力濃縮池中完成，工藝簡單有效，但停留時間較長時可能產生臭味，而且不適用于所有的污泥；如果應用于生物除磷剩余污泥濃縮時，會出現磷的大量釋放，其上清液需要采用化學法進行除磷處理。重力濃縮法適用于初沉污泥、化學污泥和生物膜污泥。

（2）氣浮濃縮

氣浮濃縮與重力濃縮相反，是依靠大量微小氣泡附著在污泥顆粒的周圍，減小顆粒的比重而強制上浮。因此氣浮法對于比重接近于1g/cm3的污泥尤其適用。氣浮濃縮法操作簡便，運行中同樣有一定臭味，動力費用高，對污泥沉降性能（SⅥ）敏感；適用于剩余污泥產量不大的活性污泥法處理系統，尤其是生物除磷系統的剩余污泥。

（3）帶式重力濃縮法

帶式重力濃縮法是利用帶式重力濃縮機的一種機械濃縮法。由于其具有投資適中，運行費適中，效果好，對各種性能的污泥適應性較強等特點，因此近幾年被廣泛采用；但實際運行中會受到污泥中高分子的影響，運行時濕度大，因而需要仔細操作。帶式重力濃縮法適用于各種生物污泥。

（4）離心濃縮法

離心濃縮法的原理是利用污泥中固、液比重不同而具有的不同的離心力進行濃縮。離心濃縮法的特點是自成系統，效果好，操作簡便；但投資較高，動力費用較高，維護復雜；適用于大中型污水處理廠的生物和化學污泥。

污泥消化

污泥的消化具體可分為厭氧消化和好氧消化。

（1）污泥的厭氧消化：有機物質被厭氧菌在厭氧條件下分解產生甲烷和二氧化碳的過程，因氧是在空氣缺乏的條件下從有機物中移出而生成CO2的。參與生化反應的氧都是來自于水、有機物、硝酸鹽或被分解的亞硝酸鹽。

（2）污泥的好氧消化：好氧消化出現于20世紀50年代，與活性污泥法極為相似。當外來養料被消耗完以后，微生物靠消耗自己的機體來產生能量以維持生命活動。這就是微生物的內源代謝階段。細胞組織在好氧條件下的內源代謝產物為CO2、NH3、H2O，而NH3會在有氧條件下進一步氧化為硝酸鹽。

污泥的脫水與干化

污泥脫水脫離出來的水為自由水，而那些膠體結合水和一些細胞內含有的水分不能被機械脫水所分離出來。污泥的脫水方式為機械脫水。具體方法有真空吸濾法、壓濾法、離心法等。

污泥的焚燒

由于污泥焚燒會產生有毒氣體，不被民眾所接受，現在污泥焚燒工藝已經被默認禁止了。

污泥的消毒

污泥的消毒旨在達到污泥無毒化的目標。在污水處理中，大量致病菌隨著沉淀作用轉移到了污泥中。為避免污泥處理時直接或者間接接觸人體后造成感染，所以需要對污泥進行經常性或季節性的消毒。

4 污泥的回收與利用

污泥的利用主要方法有：作為農肥利用、建筑材料利用、填地與填海造地利用以及排海。

（1）其作為農肥是因為含有豐富的氮磷鉀等元素。但由于成本太高，比同等體積的肥料肥效相比差了好多而且價格貴，未被廣泛采納。

（2）由于污泥中含有豐富的無蛋白和球蛋白酶，可以溶在水等液體中，再將其干燥后在堿性條件下加熱加壓干燥使其變性，制成活性污泥樹脂。

（3）將干化后的污泥加硬化劑調節后就符合填地的含水量要求，即可以用以填地等。

參考文獻

[1]《城市污水處理及污染防治技術政策》

[2]《排水工程》（第四版）張自杰

作者簡介

郭竟爭（1992-），男，漢族，河南禹州人，鄭州大學給水排水工程2011級本科生。

韓建濤（1991-），男，漢族，河南鄭州人，鄭州大學給水排水工程2011級本科生。