污泥的处理与回收利用

郭竟争等

摘 要：污泥的主要特性是含水率高（可高达99%以上），有机物含量高，颗粒较细，比重较小，是介于液体和固体之间的胶体浓稠物，很难通过沉降进行固液分离。而在资源紧缺的当今社会，污泥中物质的回收与利用是我们值得去开发的重要研究课题。

关键词：污泥，处理，回收利用

污泥是污水处理后的产物，是一种由有机残片、细菌菌体、无机颗粒、胶体等组成的极其复杂的非均质体。它是介于液体和固体之间的浓稠物，可以用泵运输。

1 污泥的分类

⑴按照污泥来源分主要有生活污水污泥，工业废水污泥和给水污泥。

⑵按处理方法和分离过程分污泥可分为以下几类：

初沉污泥：指污水一级处理过程中产生的沉淀物；

活性污泥：指活性污泥法处理工艺二沉池产生的沉淀物；

腐殖污泥：指生物膜法（如生物滤池、生物转盘、部分生物接触氧化池等）污水处理工艺中二次沉淀池产生的沉淀物。

化学污泥：指化学强化一级处理（或三级处理）后产生的污泥。

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，化学沉淀污泥。

2 污泥的输送

在污水处理厂进行处理污泥的过程中，一些城市或地区，有数座污水处理厂且需将各厂的污泥集中在某个厂或者某地进行污泥处理的情况下；污泥的最终处置或利用时都需要对污泥进行短距离或长距离的输送。

（1）污泥的输送方法

污泥的输送方法由管道运输、卡车运输、驳船运输三种运输方式单独运作或者相互组合运作构成。具体才用何种方法取决于污泥的量与质；对污泥处理方案的选取；以及运输的距离和费用等因素。对于各种输送方法的具体运作方式和选取条件可参考排水工程下册（第四版）。

（2）污泥的输送设备

即在污泥的管道运输、装卸卡车驳船时所用到的设备。对于这些设备的选取条件是不容易被堵塞和磨损，耐腐蚀等等。现已有效地运用在污泥抽升的设备有隔膜泵、旋转螺旋泵、混流泵柱塞泵等。

3 污泥的处理

污泥处理的目的主要分为三项：

（1）减量化

减量化即减少污泥的体积与质量，主要是去除其含有的自由水

（2）无害化

在实现污泥的减量化后，我们则需考虑进行无害化，意即消灭污泥中的有害物质，比如虫卵，重金属，微生物，有机物质等等。

（3）资源化

在实现了污泥的减量化和无害化后，污泥中含有的无机元素，和非有害有机物的资源化就成为了我们的主要研究方向。

污泥处理的具体流程：

污泥浓缩

污泥浓缩的方法有重力浓缩法、气浮浓缩法、带式重力浓缩法和离心浓缩法，还有微孔浓缩法、隔膜浓缩法和生物浮选浓缩法等。浓缩后含水率可降为95%～97%，近似糊状。浓缩可以达到污泥的减量化。

其中，重力浓缩法用于污泥处理是广泛采用的一种方法，已有50多年历史。机械浓缩方法出现在20世纪30年代的美国，此方法占地面积小，造价低，但运行费用与机械维修费用较高。气浮浓缩于1957年出现在美国。此法固液分离效果较好，应用已越来越广泛。

（1）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，是一种最节能的污泥浓缩方法。重力浓缩只是一种沉降分离工艺，它是通过在沉淀中形成高浓度污泥层达到浓缩污泥的目的，是该方法的主体。单独的重力浓缩在独立的重力浓缩池中完成，工艺简单有效，但停留时间较长时可能产生臭味，而且不适用于所有的污泥；如果应用于生物除磷剩余污泥浓缩时，会出现磷的大量释放，其上清液需要采用化学法进行除磷处理。重力浓缩法适用于初沉污泥、化学污泥和生物膜污泥。

（2）气浮浓缩

气浮浓缩与重力浓缩相反，是依靠大量微小气泡附着在污泥颗粒的周围，减小颗粒的比重而强制上浮。因此气浮法对于比重接近于1g/cm3的污泥尤其适用。气浮浓缩法操作简便，运行中同样有一定臭味，动力费用高，对污泥沉降性能（SⅥ）敏感；适用于剩余污泥产量不大的活性污泥法处理系统，尤其是生物除磷系统的剩余污泥。

（3）带式重力浓缩法

带式重力浓缩法是利用带式重力浓缩机的一种机械浓缩法。由于其具有投资适中，运行费适中，效果好，对各种性能的污泥适应性较强等特点，因此近几年被广泛采用；但实际运行中会受到污泥中高分子的影响，运行时湿度大，因而需要仔细操作。带式重力浓缩法适用于各种生物污泥。

（4）离心浓缩法

离心浓缩法的原理是利用污泥中固、液比重不同而具有的不同的离心力进行浓缩。离心浓缩法的特点是自成系统，效果好，操作简便；但投资较高，动力费用较高，维护复杂；适用于大中型污水处理厂的生物和化学污泥。

污泥消化

污泥的消化具体可分为厌氧消化和好氧消化。

（1）污泥的厌氧消化：有机物质被厌氧菌在厌氧条件下分解产生甲烷和二氧化碳的过程，因氧是在空气缺乏的条件下从有机物中移出而生成CO2的。参与生化反应的氧都是来自于水、有机物、硝酸盐或被分解的亚硝酸盐。

（2）污泥的好氧消化：好氧消化出现于20世纪50年代，与活性污泥法极为相似。当外来养料被消耗完以后，微生物靠消耗自己的机体来产生能量以维持生命活动。这就是微生物的内源代谢阶段。细胞组织在好氧条件下的内源代谢产物为CO2、NH3、H2O，而NH3会在有氧条件下进一步氧化为硝酸盐。

污泥的脱水与干化

污泥脱水脱离出来的水为自由水，而那些胶体结合水和一些细胞内含有的水分不能被机械脱水所分離出来。污泥的脱水方式为机械脱水。具体方法有真空吸滤法、压滤法、离心法等。

污泥的焚烧

由于污泥焚烧会产生有毒气体，不被民众所接受，现在污泥焚烧工艺已经被默认禁止了。

污泥的消毒

污泥的消毒旨在达到污泥无毒化的目标。在污水处理中，大量致病菌随着沉淀作用转移到了污泥中。为避免污泥处理时直接或者间接接触人体后造成感染，所以需要对污泥进行经常性或季节性的消毒。

4 污泥的回收与利用

污泥的利用主要方法有：作为农肥利用、建筑材料利用、填地与填海造地利用以及排海。

（1）其作为农肥是因为含有丰富的氮磷钾等元素。但由于成本太高，比同等体积的肥料肥效相比差了好多而且价格贵，未被广泛采纳。

（2）由于污泥中含有丰富的无蛋白和球蛋白酶，可以溶在水等液体中，再将其干燥后在碱性条件下加热加压干燥使其变性，制成活性污泥树脂。

（3）将干化后的污泥加硬化剂调节后就符合填地的含水量要求，即可以用以填地等。

参考文献

[1]《城市污水处理及污染防治技术政策》

[2]《排水工程》（第四版）张自杰

作者简介

郭竟争（1992-），男，汉族，河南禹州人，郑州大学给水排水工程2011级本科生。

韩建涛（1991-），男，汉族，河南郑州人，郑州大学给水排水工程2011级本科生。