污泥的特性与一般处理方法

污泥的特性与一般处理方法

在城市污水处理过程中，无时无刻不在产生着大量的污泥。正是这些污泥的不断产生，才使污染物与污水分离，从而完成污水的净化。对于产生的污泥，如果不予以有效地处理和处置，仍然会污染环境，使污水处理厂的功能不能完全发挥。

一、污泥种类与特性
在城市污水处理中，产生的污泥主要包括两大类:初沉污泥和活性污泥。在污水深度处理中，当采用混凝沉淀工艺时，还要产生化学污泥。当生物处理工艺采用生物滤池时，还产生生物滤池污泥，也称为腐殖污泥。

1.初沉污泥
初沉污泥系指在初次沉淀池沉淀下来并排除的污泥。初沉污泥正常情况下为棕褐色略带灰色，当发生腐败时，则为灰色或黑色，一般情况下，有难闻的气味。当工业废水比例较大时，气味会有所降低。初沉污泥的pH值一般在5.5～7.5之间，典型值在6.5左右，略显酸性。含固量一般在2～4%之间，常在3%左右，具体取决于初沉池的排泥操作。初沉污泥的有机分一般在55～70%之间。 初沉污泥的水力特性很复杂。水力特性主要系指流动性和混合性。污泥的流动性系指污泥在管道内的流动阻力和可泵性(是否可用泵输送或提升)。当污泥的含固量小于1%时，其流动性能与污水基本一样。对于含固量大于1%的污泥，当在管道内流速较低时(1.O～1.5m/s，其阻力比污水大；当在管道内的流速大于1.5m/s时，其阻力比污水的小。因此，污泥管道内的流速一般应控制在1.5m/s之上，以降低阻力。产生以上现象的原因主要是:在低流速下，污泥为层流状态，其流动性受粘度的影响较大；而在高流速时，污泥为紊流，污泥的粘滞性会消除由管壁形成的涡流，降低阻力。另外， 污泥的流动性能不受温度以及污泥中有机分含量的影响。一般来说，当污泥的含固量超过6%时，污泥的可泵性很差，用泵输送会造成困难。污泥的含固量越高，其混合性能越差，不易均匀混合。 初沉污泥的产量取决于污水水质与初沉池的运行情况。干污泥量与进水中的SS与 沉淀效率有关系，湿污泥量除与SS及沉淀效率有关外，还直接决定于排泥浓度。

2.活性污泥
活性污泥是指传统活性污泥工艺等生物处理系统中排放的剩余污泥。活性污泥外观为黄褐色絮状，有土腥味，含固量一般在0.5～0.8%之间，具体取决于所采用的污水处理生化工艺。有机分常在70～85%之间，与污水处理中是否设有初沉池及泥龄的长短有关系。活性污泥的pH值在6.5～7.5之间，具体也取决于污水处理系统的工艺及控制状态。例如，当采用硝化工艺时，活性污泥的pH有时会低于6.5。由于活性污泥的含固量一般都小于1%，因而其流动性能及混合性能与污水基本一致。活性污泥的产量取决于污水处理所采用的生化工艺类型，传统活性污泥工艺、AB工艺以及A/O或A2/O等工艺的产泥量都不同。 化学污泥系指混凝沉淀工艺中形成的污泥，其性质取决于采用的混凝剂种类。当采用铁盐混凝剂时，可能略显暗红色。一般来说，化学污泥气味较小，且极易浓缩或脱水。由于其中有机分含量不高，所以一般不需要消化处理。

二、污泥的一般处理工艺 典型的污泥处理工艺流程如图1所示，包括四个处理或处置阶段。第一阶段为污泥浓缩，主要目的是使污泥初步减容，缩小后续处理构筑物的容积或设备容量；第二阶段为污泥消化，使污泥中的有机物分解；第三阶段为污泥脱水，使污泥进一步减容；第四阶段为污泥处置，采用某种途径将最终的污泥予以消纳。以上各阶段产生的清液或滤液中仍含有大量的污染物质，因而应送回到污水处理系统中加以处理。以上典型污泥处理工艺流程，可使污泥经处理后，实现“四化”:

(1)减量化:由于污泥含水量很高，体积很大，且呈流动性。经以上流程处理之后，污泥体积减至原来的十几分之一，且由液态转化成固态，便于运输和消纳。

(2)稳定化:污泥中有机物含量很高，极易腐败并产生恶臭。经以上流程中消化阶段的处理以后，易腐败的部分有机物被分解转化，不易腐败，恶臭大大降低，方便运输及处置。

(3)无害化:污泥中，尤其是初沉污泥中，含有大量病原菌、寄生虫卵及病毒，易造成传染病大面积传播。经过以上流程中的消化阶段，可以杀灭大部分的姻虫卵、病原菌和病毒，大大提高污泥的卫生指标。

(4)资源化:污泥是一种资源，其中含有很多热量，其热值在10000～15000kJ/kg (干泥)之间，高于煤和焦炭。另外，污泥中还含有丰富的氮磷钾，是具有较高肥效的有机肥料。通过以上流程中的消化阶段，可以将有机物转化成沼气，使其中的热量得以利用，同时还可进一步提高其肥效。 污泥浓缩常采用的工艺有重力浓缩、离心浓缩和气浮浓缩等。污泥消化可分成厌氧消化和好氧消化两大类。污泥脱水可分为自然干化和机械脱水两大类。常用的机械脱水工艺有带式压滤脱水、离心脱水等。污泥处置的途径很多，主要有农林使用、卫生填 埋、焚烧和生产建筑材料等。

以上为典型的污泥处理工艺流程，在各地得到了普遍采用。但由于各地的条件不同，具体情况也不同，尚有一些简化流程。当污泥采用自然干化方法脱水时，可采用以下工艺流程:

　　污泥—→污泥浓缩—→干化场—→处置

　　也可进一步简化为：

　　污泥—→干化场—→处置

　　当污泥处置采用卫生填埋工艺时。可采用以下流程：

　　污泥—→浓缩—→脱水—→卫生填埋

　　我国早期建成的处理厂中，尚有很多厂不采用脱水工艺，直接将湿污泥用做农肥， 工艺流程如下:

　　污泥—→污泥浓缩—→污泥消化—→农用

　　污泥—→污泥浓缩—→农用

　　污泥—→农用

　　国外很多处理厂采用焚烧工艺，其中很多不设消化阶段，流程如下：

　　污泥—→浓缩—→脱水—→焚烧

　　省去消化的原因，是不降低污泥的热值，使焚烧阶段尽量少耗或不耗另外的燃料。
三、初沉污泥与活性污泥的合并处理

初沉污泥与活性污泥的浓缩性能、可消化性以及脱水性能之间都存在着很大的差别。从原则上讲，最好设两套不同的污泥处理系统，对初沉污泥和活性污泥进行单独处理，但这在实际中往往难以办到。国外也只有极少的处理厂设两套独立的系统。因此，几乎所有的污水处理厂都面临着初沉污泥和活性污泥合并处理的问题。一般存在以下三种合并形式。

1.在初沉池合并

该种合并形式系指将剩余活性污泥排入初沉池配水渠道，与污水混合，然后与污水中的SS在初沉池一起沉淀下来，形成混合污泥。混合污泥进入污泥处理系统进行处理，工艺流程如图2所示。 该种流程最初出现于日本，其本意是利用活性污泥的絮凝性能提高初沉池对SS的沉淀效率。但很多处理厂发现，该流程夏季极易导致初沉池污泥上浮。目前，日本很多采用该种流程的处理厂已经或正在进行改造，使剩余活性污泥不进入初沉池。

　　当二级处理采用生物除磷工艺(A/O或A2/0)时，该种流程明显不合理。因剩余污泥中的磷将全部在初沉池释放到污水中，使除磷效率降至最低。当采用AB工艺时，不允许采用该种流程，因为AB工艺要求A、B两级的污泥要完全分开。目前有相当一部分处理厂采用氧化沟等不设初沉池的工艺，自然也就不存在这种合并方式。

2.在浓缩池合并
　　一些处理厂将初沉污泥和剩余污活性污泥排人同一浓缩池进行浓缩；也有一些处理 厂在浓缩池前设一混合池，剩余污泥和初沉污泥在混合池充分混合以后，再进入浓缩池进行浓缩。该种合并方式的效果取决于剩余活性污泥与初沉污泥之比。由于剩余活性污泥的浓缩性能很差，重力浓缩困难，当剩余污泥的比例较高时，会导致总的浓缩效果也较差。

3.在消化池合并

　　该种合并方式系指初沉污泥和剩余活性污泥分别进行浓缩，然后进入同一消化池进行消化。考虑到剩余活性污泥不易重力浓缩，因而常采用气浮浓缩，也可以采用离心浓缩。初沉污泥浓缩性能较好，仍可采用重力浓缩。以上合并方式的流程如图3所示。

　　一般来说，活性污泥不宜单独消化，因为其碳氮比较小，不利于消化的稳定进行。当流程中不设消化工艺时，可考虑两种污泥分别进行浓缩和脱水，即设置两套完全独立的污泥处理系统。
四、富磷污泥的处理工艺

富磷污泥系指A/O或A2/O生物除磷工艺中产生的剩余活性污泥。富磷污泥中含磷量很高，可达4～6%，但污泥中的磷处于不稳定状态，一旦遇到厌氧环境，并存在易降解有机物时，便可大量释放出来。在污泥处理系统中，厌氧环境处处存在，浓缩 池、消化池乃至脱水机或贮泥池中，皆为厌氧环境。另外，由于水解酸化作用，这些构筑物中也存在大量易降解有机物，因而污泥中的磷将大量释放。一些处理厂发现，当初沉污泥和富磷污泥在浓缩池合并以后，可使浓缩池的上清液中TP浓度高达60～80mg/L，消化分离液中TP高达200mg/L。因此要使污水处理系统得到较高的除磷效率，必须控制污泥处理区分离液中?浓度。否则，这些磷将重新回到污水处理系统，导致除磷效率下降。常用的控制方法有二类:一类是控制污泥中磷的释放；二是去除分离液中的磷。

1.控制磷释放的措施

　　如无特殊需要，富磷污泥最好不采用污泥消化(包括好氧消化)，应经浓缩后直接脱水。浓缩工艺最好采用离心浓缩或好氧的气浮浓缩；污泥脱水的调质，最好采用无机混凝剂或有机高分子絮凝剂与无机混凝剂同时使用。以上工艺流程如图4所示。
　　当必须采用消化工艺时，可向消化池投加适量石灰或无机混凝剂，控制磷释放到消化分离液中，常称为磷的消化封闭。

2.去除分离液中的磷

　　也可以采用常规的污泥处理工艺，不控制磷的释放，而是将含有高浓度TP的浓缩上清液、消化分离液以及脱水滤液收集起来，进行集中除磷。常用的方法是石灰化学沉淀工艺。