污泥的處理與回收利用

郭竟?fàn)幍?/p>

摘 要：污泥的主要特性是含水率高（可高達(dá)99%以上），有機(jī)物含量高，顆粒較細(xì)，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(jìn)行固液分離。而在資源緊缺的當(dāng)今社會(huì)，污泥中物質(zhì)的回收與利用是我們值得去開發(fā)的重要研究課題。

關(guān)鍵詞：污泥，處理，回收利用

污泥是污水處理后的產(chǎn)物，是一種由有機(jī)殘片、細(xì)菌菌體、無機(jī)顆粒、膠體等組成的極其復(fù)雜的非均質(zhì)體。它是介于液體和固體之間的濃稠物，可以用泵運(yùn)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(yè)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(jí)處理過程中產(chǎn)生的沉淀物；

活性污泥：指活性污泥法處理工藝二沉池產(chǎn)生的沉淀物；

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

化學(xué)污泥：指化學(xué)強(qiáng)化一級(jí)處理（或三級(jí)處理）后產(chǎn)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(xué)沉淀污泥。

2 污泥的輸送

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

（1）污泥的輸送方法

污泥的輸送方法由管道運(yùn)輸、卡車運(yùn)輸、駁船運(yùn)輸三種運(yùn)輸方式單獨(dú)運(yùn)作或者相互組合運(yùn)作構(gòu)成。具體才用何種方法取決于污泥的量與質(zhì)；對(duì)污泥處理方案的選取；以及運(yùn)輸?shù)木嚯x和費(fèi)用等因素。對(duì)于各種輸送方法的具體運(yùn)作方式和選取條件可參考排水工程下冊(cè)（第四版）。

（2）污泥的輸送設(shè)備

即在污泥的管道運(yùn)輸、裝卸卡車駁船時(shí)所用到的設(shè)備。對(duì)于這些設(shè)備的選取條件是不容易被堵塞和磨損，耐腐蝕等等。現(xiàn)已有效地運(yùn)用在污泥抽升的設(shè)備有隔膜泵、旋轉(zhuǎn)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(xiàng)：

（1）減量化

減量化即減少污泥的體積與質(zhì)量，主要是去除其含有的自由水

（2）無害化

在實(shí)現(xiàn)污泥的減量化后，我們則需考慮進(jìn)行無害化，意即消滅污泥中的有害物質(zhì)，比如蟲卵，重金屬，微生物，有機(jī)物質(zhì)等等。

（3）資源化

在實(shí)現(xiàn)了污泥的減量化和無害化后，污泥中含有的無機(jī)元素，和非有害有機(jī)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(dá)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(jī)械濃縮方法出現(xiàn)在20世紀(jì)30年代的美國(guó)，此方法占地面積小，造價(jià)低，但運(yùn)行費(fèi)用與機(jī)械維修費(fèi)用較高。氣浮濃縮于1957年出現(xiàn)在美國(guó)。此法固液分離效果較好，應(yīng)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(jié)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(dá)到濃縮污泥的目的，是該方法的主體。單獨(dú)的重力濃縮在獨(dú)立的重力濃縮池中完成，工藝簡(jiǎn)單有效，但停留時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)可能產(chǎn)生臭味，而且不適用于所有的污泥；如果應(yīng)用于生物除磷剩余污泥濃縮時(shí)，會(huì)出現(xiàn)磷的大量釋放，其上清液需要采用化學(xué)法進(jìn)行除磷處理。重力濃縮法適用于初沉污泥、化學(xué)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(qiáng)制上浮。因此氣浮法對(duì)于比重接近于1g/cm3的污泥尤其適用。氣浮濃縮法操作簡(jiǎn)便，運(yùn)行中同樣有一定臭味，動(dòng)力費(fèi)用高，對(duì)污泥沉降性能（SⅥ）敏感；適用于剩余污泥產(chǎn)量不大的活性污泥法處理系統(tǒng)，尤其是生物除磷系統(tǒng)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(jī)的一種機(jī)械濃縮法。由于其具有投資適中，運(yùn)行費(fèi)適中，效果好，對(duì)各種性能的污泥適應(yīng)性較強(qiáng)等特點(diǎn)，因此近幾年被廣泛采用；但實(shí)際運(yùn)行中會(huì)受到污泥中高分子的影響，運(yùn)行時(shí)濕度大，因而需要仔細(xì)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(jìn)行濃縮。離心濃縮法的特點(diǎn)是自成系統(tǒng)，效果好，操作簡(jiǎn)便；但投資較高，動(dòng)力費(fèi)用較高，維護(hù)復(fù)雜；適用于大中型污水處理廠的生物和化學(xué)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(jī)物質(zhì)被厭氧菌在厭氧條件下分解產(chǎn)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(jī)物中移出而生成CO2的。參與生化反應(yīng)的氧都是來自于水、有機(jī)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(xiàn)于20世紀(jì)50年代，與活性污泥法極為相似。當(dāng)外來養(yǎng)料被消耗完以后，微生物靠消耗自己的機(jī)體來產(chǎn)生能量以維持生命活動(dòng)。這就是微生物的內(nèi)源代謝階段。細(xì)胞組織在好氧條件下的內(nèi)源代謝產(chǎn)物為CO2、NH3、H2O，而NH3會(huì)在有氧條件下進(jìn)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(jié)合水和一些細(xì)胞內(nèi)含有的水分不能被機(jī)械脫水所分離出來。污泥的脫水方式為機(jī)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(huì)產(chǎn)生有毒氣體，不被民眾所接受，現(xiàn)在污泥焚燒工藝已經(jīng)被默認(rèn)禁止了。

污泥的消毒

污泥的消毒旨在達(dá)到污泥無毒化的目標(biāo)。在污水處理中，大量致病菌隨著沉淀作用轉(zhuǎn)移到了污泥中。為避免污泥處理時(shí)直接或者間接接觸人體后造成感染，所以需要對(duì)污泥進(jìn)行經(jīng)常性或季節(jié)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(nóng)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(nóng)肥是因?yàn)楹胸S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(jià)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(diào)節(jié)后就符合填地的含水量要求，即可以用以填地等。

參考文獻(xiàn)

[1]《城市污水處理及污染防治技術(shù)政策》

[2]《排水工程》（第四版）張自杰

作者簡(jiǎn)介

郭竟?fàn)帲?992-），男，漢族，河南禹州人，鄭州大學(xué)給水排水工程2011級(jí)本科生。

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