污泥的特性與一般處理方法

在城市污水處理過(guò)程中，無(wú)時(shí)無(wú)刻不在產(chǎn)生著(zhù)大量的污泥。正是這些污泥的不斷產(chǎn)生，才使污染物與污水分離，從而完成污水的凈化。對于產(chǎn)生的污泥，如果不予以有效地處理和處置，仍然會(huì )污染環(huán)境，使污水處理廠(chǎng)的功能不能完全發(fā)揮。

一、污泥種類(lèi)與特性
在城市污水處理中，產(chǎn)生的污泥主要包括兩大類(lèi):初沉污泥和活性污泥。在污水深度處理中，當采用混凝沉淀工藝時(shí)，還要產(chǎn)生化學(xué)污泥。當生物處理工藝采用生物濾池時(shí)，還產(chǎn)生生物濾池污泥，也稱(chēng)為腐殖污泥。

1.初沉污泥
初沉污泥系指在初次沉淀池沉淀下來(lái)并排除的污泥。初沉污泥正常情況下為棕褐色略帶灰色，當發(fā)生腐敗時(shí)，則為灰色或黑色，一般情況下，有難聞的氣味。當工業(yè)廢水比例較大時(shí)，氣味會(huì )有所降低。初沉污泥的pH值一般在5.5～7.5之間，典型值在6.5左右，略顯酸性。含固量一般在2～4%之間，常在3%左右，具體取決于初沉池的排泥操作。初沉污泥的有機分一般在55～70%之間。 初沉污泥的水力特性很復雜。水力特性主要系指流動(dòng)性和混合性。污泥的流動(dòng)性系指污泥在管道內的流動(dòng)阻力和可泵性(是否可用泵輸送或提升)。當污泥的含固量小于1%時(shí)，其流動(dòng)性能與污水基本一樣。對于含固量大于1%的污泥，當在管道內流速較低時(shí)(1.O～1.5m/s，其阻力比污水大；當在管道內的流速大于1.5m/s時(shí)，其阻力比污水的小。因此，污泥管道內的流速一般應控制在1.5m/s之上，以降低阻力。產(chǎn)生以上現象的原因主要是:在低流速下，污泥為層流狀態(tài)，其流動(dòng)性受粘度的影響較大；而在高流速時(shí)，污泥為紊流，污泥的粘滯性會(huì )消除由管壁形成的渦流，降低阻力。另外， 污泥的流動(dòng)性能不受溫度以及污泥中有機分含量的影響。一般來(lái)說(shuō)，當污泥的含固量超過(guò)6%時(shí)，污泥的可泵性很差，用泵輸送會(huì )造成困難。污泥的含固量越高，其混合性能越差，不易均勻混合。 初沉污泥的產(chǎn)量取決于污水水質(zhì)與初沉池的運行情況。干污泥量與進(jìn)水中的SS與 沉淀效率有關(guān)系，濕污泥量除與SS及沉淀效率有關(guān)外，還直接決定于排泥濃度。

2.活性污泥
活性污泥是指傳統活性污泥工藝等生物處理系統中排放的剩余污泥。活性污泥外觀(guān)為黃褐色絮狀，有土腥味，含固量一般在0.5～0.8%之間，具體取決于所采用的污水處理生化工藝。有機分常在70～85%之間，與污水處理中是否設有初沉池及泥齡的長(cháng)短有關(guān)系。活性污泥的pH值在6.5～7.5之間，具體也取決于污水處理系統的工藝及控制狀態(tài)。例如，當采用硝化工藝時(shí)，活性污泥的pH有時(shí)會(huì )低于6.5。由于活性污泥的含固量一般都小于1%，因而其流動(dòng)性能及混合性能與污水基本一致。活性污泥的產(chǎn)量取決于污水處理所采用的生化工藝類(lèi)型，傳統活性污泥工藝、AB工藝以及A/O或A2/O等工藝的產(chǎn)泥量都不同。 化學(xué)污泥系指混凝沉淀工藝中形成的污泥，其性質(zhì)取決于采用的混凝劑種類(lèi)。當采用鐵鹽混凝劑時(shí)，可能略顯暗紅色。一般來(lái)說(shuō)，化學(xué)污泥氣味較小，且極易濃縮或脫水。由于其中有機分含量不高，所以一般不需要消化處理。

二、污泥的一般處理工藝 典型的污泥處理工藝流程如圖1所示，包括四個(gè)處理或處置階段。第一階段為污泥濃縮，主要目的是使污泥初步減容，縮小后續處理構筑物的容積或設備容量；第二階段為污泥消化，使污泥中的有機物分解；第三階段為污泥脫水，使污泥進(jìn)一步減容；第四階段為污泥處置，采用某種途徑將最終的污泥予以消納。以上各階段產(chǎn)生的清液或濾液中仍含有大量的污染物質(zhì)，因而應送回到污水處理系統中加以處理。以上典型污泥處理工藝流程，可使污泥經(jīng)處理后，實(shí)現“四化”:

(1)減量化:由于污泥含水量很高，體積很大，且呈流動(dòng)性。經(jīng)以上流程處理之后，污泥體積減至原來(lái)的十幾分之一，且由液態(tài)轉化成固態(tài)，便于運輸和消納。

(2)穩定化:污泥中有機物含量很高，極易腐敗并產(chǎn)生惡臭。經(jīng)以上流程中消化階段的處理以后，易腐敗的部分有機物被分解轉化，不易腐敗，惡臭大大降低，方便運輸及處置。

(3)無(wú)害化:污泥中，尤其是初沉污泥中，含有大量病原菌、寄生蟲(chóng)卵及病毒，易造成傳染病大面積傳播。經(jīng)過(guò)以上流程中的消化階段，可以殺滅大部分的姻蟲(chóng)卵、病原菌和病毒，大大提高污泥的衛生指標。

(4)資源化:污泥是一種資源，其中含有很多熱量，其熱值在10000～15000kJ/kg (干泥)之間，高于煤和焦炭。另外，污泥中還含有豐富的氮磷鉀，是具有較高肥效的有機肥料。通過(guò)以上流程中的消化階段，可以將有機物轉化成沼氣，使其中的熱量得以利用，同時(shí)還可進(jìn)一步提高其肥效。 污泥濃縮常采用的工藝有重力濃縮、離心濃縮和氣浮濃縮等。污泥消化可分成厭氧消化和好氧消化兩大類(lèi)。污泥脫水可分為自然干化和機械脫水兩大類(lèi)。常用的機械脫水工藝有帶式壓濾脫水、離心脫水等。污泥處置的途徑很多，主要有農林使用、衛生填 埋、焚燒和生產(chǎn)建筑材料等。

以上為典型的污泥處理工藝流程，在各地得到了普遍采用。但由于各地的條件不同，具體情況也不同，尚有一些簡(jiǎn)化流程。當污泥采用自然干化方法脫水時(shí)，可采用以下工藝流程:

　　污泥—→污泥濃縮—→干化場(chǎng)—→處置

　　也可進(jìn)一步簡(jiǎn)化為：

　　污泥—→干化場(chǎng)—→處置

　　當污泥處置采用衛生填埋工藝時(shí)。可采用以下流程：

　　污泥—→濃縮—→脫水—→衛生填埋

　　我國早期建成的處理廠(chǎng)中，尚有很多廠(chǎng)不采用脫水工藝，直接將濕污泥用做農肥， 工藝流程如下:

　　污泥—→污泥濃縮—→污泥消化—→農用

　　污泥—→污泥濃縮—→農用

　　污泥—→農用

　　國外很多處理廠(chǎng)采用焚燒工藝，其中很多不設消化階段，流程如下：

　　污泥—→濃縮—→脫水—→焚燒

　　省去消化的原因，是不降低污泥的熱值，使焚燒階段盡量少耗或不耗另外的燃料。
三、初沉污泥與活性污泥的合并處理

初沉污泥與活性污泥的濃縮性能、可消化性以及脫水性能之間都存在著(zhù)很大的差別。從原則上講，最好設兩套不同的污泥處理系統，對初沉污泥和活性污泥進(jìn)行單獨處理，但這在實(shí)際中往往難以辦到。國外也只有極少的處理廠(chǎng)設兩套獨立的系統。因此，幾乎所有的污水處理廠(chǎng)都面臨著(zhù)初沉污泥和活性污泥合并處理的問(wèn)題。一般存在以下三種合并形式。

1.在初沉池合并

該種合并形式系指將剩余活性污泥排入初沉池配水渠道，與污水混合，然后與污水中的SS在初沉池一起沉淀下來(lái)，形成混合污泥。混合污泥進(jìn)入污泥處理系統進(jìn)行處理，工藝流程如圖2所示。 該種流程最初出現于日本，其本意是利用活性污泥的絮凝性能提高初沉池對SS的沉淀效率。但很多處理廠(chǎng)發(fā)現，該流程夏季極易導致初沉池污泥上浮。目前，日本很多采用該種流程的處理廠(chǎng)已經(jīng)或正在進(jìn)行改造，使剩余活性污泥不進(jìn)入初沉池。

　　當二級處理采用生物除磷工藝(A/O或A2/0)時(shí)，該種流程明顯不合理。因剩余污泥中的磷將全部在初沉池釋放到污水中，使除磷效率降至最低。當采用AB工藝時(shí)，不允許采用該種流程，因為AB工藝要求A、B兩級的污泥要完全分開(kāi)。目前有相當一部分處理廠(chǎng)采用氧化溝等不設初沉池的工藝，自然也就不存在這種合并方式。

2.在濃縮池合并
　　一些處理廠(chǎng)將初沉污泥和剩余污活性污泥排人同一濃縮池進(jìn)行濃縮；也有一些處理 廠(chǎng)在濃縮池前設一混合池，剩余污泥和初沉污泥在混合池充分混合以后，再進(jìn)入濃縮池進(jìn)行濃縮。該種合并方式的效果取決于剩余活性污泥與初沉污泥之比。由于剩余活性污泥的濃縮性能很差，重力濃縮困難，當剩余污泥的比例較高時(shí)，會(huì )導致總的濃縮效果也較差。

3.在消化池合并

　　該種合并方式系指初沉污泥和剩余活性污泥分別進(jìn)行濃縮，然后進(jìn)入同一消化池進(jìn)行消化。考慮到剩余活性污泥不易重力濃縮，因而常采用氣浮濃縮，也可以采用離心濃縮。初沉污泥濃縮性能較好，仍可采用重力濃縮。以上合并方式的流程如圖3所示。

　　一般來(lái)說(shuō)，活性污泥不宜單獨消化，因為其碳氮比較小，不利于消化的穩定進(jìn)行。當流程中不設消化工藝時(shí)，可考慮兩種污泥分別進(jìn)行濃縮和脫水，即設置兩套完全獨立的污泥處理系統。
四、富磷污泥的處理工藝

富磷污泥系指A/O或A2/O生物除磷工藝中產(chǎn)生的剩余活性污泥。富磷污泥中含磷量很高，可達4～6%，但污泥中的磷處于不穩定狀態(tài)，一旦遇到厭氧環(huán)境，并存在易降解有機物時(shí)，便可大量釋放出來(lái)。在污泥處理系統中，厭氧環(huán)境處處存在，濃縮 池、消化池乃至脫水機或貯泥池中，皆為厭氧環(huán)境。另外，由于水解酸化作用，這些構筑物中也存在大量易降解有機物，因而污泥中的磷將大量釋放。一些處理廠(chǎng)發(fā)現，當初沉污泥和富磷污泥在濃縮池合并以后，可使濃縮池的上清液中TP濃度高達60～80mg/L，消化分離液中TP高達200mg/L。因此要使污水處理系統得到較高的除磷效率，必須控制污泥處理區分離液中?濃度。否則，這些磷將重新回到污水處理系統，導致除磷效率下降。常用的控制方法有二類(lèi):一類(lèi)是控制污泥中磷的釋放；二是去除分離液中的磷。

1.控制磷釋放的措施

　　如無(wú)特殊需要，富磷污泥最好不采用污泥消化(包括好氧消化)，應經(jīng)濃縮后直接脫水。濃縮工藝最好采用離心濃縮或好氧的氣浮濃縮；污泥脫水的調質(zhì)，最好采用無(wú)機混凝劑或有機高分子絮凝劑與無(wú)機混凝劑同時(shí)使用。以上工藝流程如圖4所示。
　　當必須采用消化工藝時(shí)，可向消化池投加適量石灰或無(wú)機混凝劑，控制磷釋放到消化分離液中，常稱(chēng)為磷的消化封閉。

2.去除分離液中的磷

　　也可以采用常規的污泥處理工藝，不控制磷的釋放，而是將含有高濃度TP的濃縮上清液、消化分離液以及脫水濾液收集起來(lái)，進(jìn)行集中除磷。常用的方法是石灰化學(xué)沉淀工藝。