污泥的分類和特性

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污泥的分類和特性

　　污泥是污水處理后的產(chǎn)物，是一種由有機殘片、細(xì)菌菌體、無機顆粒、膠體等組成的極其復(fù)雜的非均質(zhì)體。下面是小編精心整理的污泥的分類和特性，希望對大家有所幫助。

　　污泥的分類和特性

　　在城市污水和工業(yè)廢水處理過程中，不可避免地產(chǎn)生一定量的污泥，可以用泵輸送，但是很難通過沉降進行固液分離。污泥一般含有有機物、病菌等，若不加處理隨意堆放，將對周圍環(huán)境造成污染。

　　1.污泥的分類

　�、虐次鬯膩碓刺卣鳎煞譃樯钗鬯勰嗪凸I(yè)廢水污泥。

　�、瓢次鬯某煞趾吞卣�，可分為有機污泥、無機污泥、親水性污泥和疏水性污泥。

　　⑶按污泥處理的不同階段，可分為生污泥、濃縮污泥、消化污泥、脫水污泥和干化污泥。

　�、劝次勰嗟膩碓�，可分為柵渣、沉砂池沉渣、浮渣、初次沉淀污泥、剩余活性污泥、腐殖污泥和化學(xué)污泥。

　　初次沉淀污泥：來自初次沉淀池，其性質(zhì)隨廢水的成分而不同。有機物含量為55%～70%之間。

　　腐殖污泥：來自生物膜法后的二次沉淀池的污泥。

　　剩余活性污泥：來自活性污泥法后的二次沉淀池的污泥。

　　消化污泥：指生污泥(包括初次沉淀污泥、腐殖污泥和剩余活性污泥)經(jīng)厭氧消化處理后產(chǎn)生的污泥。

　　化學(xué)污泥：用混凝和化學(xué)沉淀等化學(xué)方法處理廢水所產(chǎn)生的污泥。特點是易于脫水。

　　2.污泥的特性

　�、藕逝c含固率

　　含水率是污泥中水含量的百分?jǐn)?shù)，含固率是污泥中固體或干泥含量的百分?jǐn)?shù)。在含水率高、污泥呈流態(tài)時，污泥的體積與含固量基本上呈反比關(guān)系式中：V1、V2分別是含水率為Pw1(含固率為Ps1)、Pw2(含固率為Ps2)時的濕污泥的體積。

　　例：污泥的原始含水率為99.5%，求將含水率降低為98.5%和95%時污泥體積降低的百分比。

　　解：設(shè)V1為含水率為99.5%時的污泥體積，、分別V2、V3分別含水率為98.5%和95%時的體積，將各值代入上式，得從上例可以看出，當(dāng)污泥的含水率自99.5%降低至98.5%時，污泥的體積減縮成原污泥的三分之一左右，再降低至95%

　　(含固率為5%)時，污泥的體積減縮成原污泥的十分之一左右。

　�、茡]發(fā)性固體

　　揮發(fā)性固體，是指污泥中在600℃時的燃燒爐中能被燃燒，并以氣體逸出的那部分固體，能反映污泥的穩(wěn)定化程度。

　　⑶污泥中的有毒有害物質(zhì)

　　城市污水處理廠的污泥中含有相當(dāng)數(shù)量的氮、磷和鉀，有一定肥效，可用于改善土壤。但其中也含有病菌、病毒和寄生蟲卵等，在施用前應(yīng)采取必要的處理措施。污泥中的重金屬是主要的有害物質(zhì)，重金屬含量超過規(guī)定的污泥不能用作農(nóng)肥。

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　　用過濾法分離污泥的水份時，常用指數(shù)比抗阻值或毛細(xì)吸水時間來評價污泥脫水性能。

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　　是指污泥的重量與同體積水重量的比值。污泥的比重主要取決于含水率和固體的比重。生活污泥及類似的工業(yè)污泥的比重一般大于1。

　　3.污泥的產(chǎn)量

　　廢水處理中產(chǎn)生的污泥量因廢水水質(zhì)和處理工藝而異。

　　4.污泥的處理

　　污泥含水率高，常含有高濃度有機物，不穩(wěn)定，易在微生物作用下發(fā)臭，并常常含有有害物質(zhì)，必須進行相應(yīng)處理。污泥處理與處置的原則有四方面：一是穩(wěn)定化，通過穩(wěn)定化處理消除惡臭，二是無害化，通過無害化處理，殺滅生物固體中的蟲卵及致病微生物，三是減量化，通過減量化處理，使之易于運輸處置，四是利用，實現(xiàn)污泥的資源化。

　　污泥處置的技術(shù)手段及綜合利用

　　污泥處理技術(shù)分為污泥處理和污泥處置兩個環(huán)節(jié)。污泥處理包括濃縮(含水率95%-98%)、脫水(80%)、干化(40%)等。在脫水環(huán)節(jié)，可以通過厭氧消化或好氧消化進一步提高脫水效率。

　　污泥處置是污泥處理的后續(xù)環(huán)節(jié)，有填埋、焚燒、堆肥、資源化等多種手段。當(dāng)前國際上最常使用的是焚燒處置方法。在2014 年活性污泥一百周年時，全世界科學(xué)家都一致認(rèn)為：資源化是污水處理未來發(fā)展的方向，污泥的資源化利用是未來需要突破的重要環(huán)節(jié)。

　　1、厭氧消化技術(shù)——污泥處理的高效手段

　　厭氧消化是指污泥在無氧環(huán)境下，通過兼性菌和厭氧細(xì)菌將污泥中的可生物降解的有機物分解成二氧化碳、甲烷和水等，使污泥得到穩(wěn)定的過程。當(dāng)前行業(yè)普遍認(rèn)為厭氧消化是污泥減量化、穩(wěn)定化的常用手段之一。與好氧消化相比具有成本低(不需要鼓風(fēng)設(shè)備、除臭設(shè)備)、不良?xì)怏w排放少、氣體回收利用等優(yōu)勢。

　　按照處理溫度不同，厭氧消化可以分為中溫消化和高溫消化兩種。高溫厭氧消化相對于中溫消化具有產(chǎn)氣率高、消化池體積小的優(yōu)勢，但是對耗能要求較高。我國當(dāng)前普遍使用中溫消化。目前認(rèn)為厭氧消化需要經(jīng)歷四個階段：分別是水解、酸化(發(fā)酵)階段，乙酸化階段，甲烷化階段。各階段之間既相互聯(lián)系又相互影響，各個階段都有各自特色微生物群體。

　　厭氧消化具有以下優(yōu)點：

　　1)提高后續(xù)處理的效率并減少后續(xù)處理能耗。通常認(rèn)為厭氧反應(yīng)可以實現(xiàn)污泥減量化、穩(wěn)定化。通過厭氧反應(yīng)，污泥中有機物去除40%-60%，有害病菌減少。此外，厭氧消化提高污泥脫水穩(wěn)定性，讓焚燒等后續(xù)處理減少35%以上的能耗。

　　2)厭氧消化成本較低。根據(jù)《中國環(huán)境報》統(tǒng)計，單純厭氧消化投資成本約為20-40 萬元/(噸/日)，由于不用鼓風(fēng)曝氣等，節(jié)約了成本，單純厭氧消化運行費用約為60-120 元/噸(含水率80%，不包括濃縮和脫水)，而好氧發(fā)酵運行費用為120-160 元/噸。

　　2、污泥干燥(化)技術(shù)

　　按照處理工藝的不同有直接干燥和間接干燥兩種。直接干燥是將高溫?zé)煔庵苯右敫稍锲�，通過氣體與濕物料的接觸對流進行換熱。由于直接干燥會增加污染性氣體，污泥處理量小且存在一定的安全隱患，歐洲各國已逐漸放棄直接干燥法，多采用間接干燥。

　　間接干燥是將高溫?zé)煔獾臒崃客ㄟ^熱交換器，傳給蒸汽，蒸汽在一個封閉的回路中循環(huán)，與污泥沒有接觸。間接干燥存在一定的熱損失，但需要處理的煙氣量小，不會產(chǎn)生二次污染。

　　目前，國內(nèi)外的污泥干燥設(shè)備主要有：三通式回轉(zhuǎn)圓筒干燥機(轉(zhuǎn)鼓干燥機)、流化床干燥機、槳葉式干燥機、盤式干燥機、帶式干燥機等。

　　3、衛(wèi)生填埋技術(shù)——我國最普遍使用的污泥處理技術(shù)

　　污泥的衛(wèi)生填埋始于60年代，是在傳統(tǒng)填埋的基礎(chǔ)上從保護環(huán)境角度出發(fā)，經(jīng)過科學(xué)選址和必要的場地防護處理，具有嚴(yán)格管理制度的科學(xué)的工程操作方法。到目前位置，已發(fā)展成為一項比較成熟的污泥處置技術(shù)，污泥經(jīng)過簡單的無菌處理直接傾倒于低谷地區(qū)可制造人工土地。

　　優(yōu)點：

　　處理成本低、不需要高度脫水或自然干化、既處理了污泥又增加了城市的建設(shè)用地、投資較少、容量大、見效快。

　　缺點：

　　1、污泥中含有的各種有毒有害物質(zhì)經(jīng)雨水的侵蝕和滲濾會污染地下水及大氣。適宜污泥填埋的大面積場所因城市污泥大量的產(chǎn)出而顯得越來越有限，污泥作衛(wèi)生填埋時，應(yīng)注意該處的地質(zhì)，水文條件和土壤條件。

　　2、應(yīng)考慮到環(huán)境衛(wèi)生問題，填坑鋪設(shè)防滲性能好的材料，填埋場還應(yīng)配設(shè)滲濾液收集裝置及凈化設(shè)施。目前我國修建的衛(wèi)生填埋場中，都用高密度聚乙烯為防滲層，避免了對地下水及土壤的二次污染。

　　3、遠(yuǎn)距離的運輸費用高昂是制約污泥的衛(wèi)生填埋的一個重要因素。

　　4、污泥焚燒技術(shù)

　　焚燒法是一種高溫?zé)崽幚砑夹g(shù)，即以一定的過�？諝馀c被處理的有機廢物在焚燒爐內(nèi)進行氧化分解反應(yīng)，廢物中的有毒有害物質(zhì)在高溫中氧化熱解而被破壞。焚燒處置的特點是可以實現(xiàn)污泥的無害化、減量化(減容70%，最大可到90%)和資源化。焚燒的主要目的是盡可能地焚燒廢物，并將被焚燒的物質(zhì)變成無害和最大限度的減容，盡量減少新的污染物產(chǎn)生，以避免二次污染。近年來由于采用了合適的預(yù)處理工藝和焚燒手段，達到了污泥熱能的自足，并能滿足越來越嚴(yán)格的環(huán)境要求。以焚燒為核心的處理方法是被認(rèn)為是污泥處置最徹底、快捷和經(jīng)濟的方法。

　　按照焚燒方式不同分為直接焚燒和干燥焚燒兩種。其中直接焚燒是指將高溫污泥(含水率85%以上)在輔助燃料的作為熱源的情況下直接在焚燒爐內(nèi)焚燒。由于污泥含水量大、熱值低，需要消耗大量的輔助燃料。直接焚燒下，污泥含水量大，焚燒后的尾氣量較大，后續(xù)尾氣處理需要龐大的設(shè)備，操作控制難度大。無論從運行成本和設(shè)備投資等方面，污泥的直接焚燒正逐漸被干燥焚燒所代替。干燥焚燒是指將污泥通過干化處理后再進行焚燒的技術(shù)手段。當(dāng)前焚燒工藝包括單獨焚燒、熱電廠協(xié)同處置、水泥窯協(xié)同處置。

　　污泥焚燒指標(biāo)要求

　　5、好氧堆肥(發(fā)酵)——形成生物肥料

　　好氧堆肥是在有氧情況下，通過微生物的發(fā)酵作用，將污泥轉(zhuǎn)變?yōu)榉柿系倪^程。其中有機物料代謝為二氧化碳、水和熱。

　　好氧堆肥的優(yōu)點包括：

　　1)發(fā)酵效率高，穩(wěn)定化時間相對短;

　　2)臭味少，實現(xiàn)滅菌;

　　3)含水率可降到40%;

　　4)污泥成品主要用于修復(fù)鹽堿地、城市綠化、垃圾場覆蓋以及建筑等方面用土;

　　5)并衍生出蚯蚓生物堆肥等來強化堆肥效果，比如興蓉環(huán)境和綠山的合作。

　　堆肥的難點主要包括：

　　1)能量凈支出，通風(fēng)能耗費用占比80%;

　　2)需對好氧堆肥運行的不同階段的合理通風(fēng)量加強研究;

　　3)缺少C/N 等控制因素的理論研究，致使存在調(diào)理添加劑使用過多的情況。

　　6、碳化技術(shù)

　　“碳化”處置技術(shù)是通過給污泥加溫，使污泥中的微生物細(xì)胞裂解，將其中的水分釋放出來，同時又最大限度地保留污泥中碳質(zhì)的過程。碳化工藝特點包括以下幾點。1)高溫。在高溫作用下，部分有機質(zhì)發(fā)生解聚，形成可燃?xì)怏w;2)低氧。在高溫處理過程中，通過限制供氧量，實現(xiàn)有限燃燒;3)低水分。廢棄物(如污泥)應(yīng)首先降低水分(前置干燥)，才能進行熱解處理。

　　相對于熱力干化和焚燒，碳化技術(shù)優(yōu)勢在于：能源消耗低，剩余產(chǎn)物中碳含量高，發(fā)熱量大，炭質(zhì)利用價值大。這類工藝可能有不同的名稱，如碳化、炭化、熱解、裂解、干餾、焦化、氣化、熱裂、熱裂解、高溫裂解等。

　　碳化技術(shù)原理圖

　　7、建材和土地利用

　　污泥建材利用是指將污泥作為制作建筑材料的部分原料的處置方式，應(yīng)用于制磚、水泥、陶粒、活性炭、熔融輕質(zhì)材料以及生化纖維板的制作。

　　污泥的土地利用是將經(jīng)過妥善處理至符合一定標(biāo)準(zhǔn)的污泥或其產(chǎn)品作為肥料或土壤改良材料，用于農(nóng)田利用、園林綠化利用或土地改良等場合，是一種積極、可持續(xù)的污泥最終處置模式。土地利用在發(fā)達國家取得了良好的效果，主要是與農(nóng)業(yè)實現(xiàn)了緊密聯(lián)系。反觀國內(nèi)，污泥土地利用的道路走得異常艱難，由于以前工業(yè)污水和生活污水長期混同處理，出于對污泥中重金屬風(fēng)險的考慮，污泥制成的“有機肥”被農(nóng)業(yè)部禁止進入農(nóng)田，只能用作綠化土、填埋土、路基土等。

　　8、污泥土壤化

　　污泥土壤化技術(shù)介于污泥衛(wèi)生填埋及污泥土地利用之間，其技術(shù)近年來在歐洲迅速發(fā)展，已經(jīng)在德國、瑞士、美國等國開始進行廣泛應(yīng)用。污泥在自然形態(tài)的土壤化池經(jīng)過植物的腐蝕，被轉(zhuǎn)化為一等級的腐植土（自然堆肥），再次循環(huán)至大自然當(dāng)中，同時堆肥中不存在重金屬等有害物質(zhì)，非常適合用于堆肥或土地改良劑。

　　優(yōu)點：

　　1、可重復(fù)使用，設(shè)備的再投資費用低、運行費用極為低廉、防止二次污染、工藝簡單、不依賴于掌握高技術(shù)的技術(shù)人員。

　　2、污泥土壤化技術(shù)指，通過自然能量轉(zhuǎn)換，利用植物對土壤的腐蝕作用，把污泥轉(zhuǎn)化為優(yōu)質(zhì)土壤。污泥中含有豐富的氮、磷等肥料元素，通過污泥土壤化可減少化肥使用量，有利于農(nóng)作物栽培，是污泥穩(wěn)定性與保護土壤集于一體的處理技術(shù)。

　　3、建筑適宜的污泥土壤化池，在污泥土壤化池倒入污泥，倒入之后種植蘆葦，利用蘆葦?shù)膹姺纸饽芰Γ?jīng)過數(shù)年的培養(yǎng)，把污泥轉(zhuǎn)換為優(yōu)質(zhì)的腐植土，不僅減少污泥，同時生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)的腐植土。

　　4、填坑鋪設(shè)防滲性能好的材料，用高密度聚乙烯為防滲層，避免了對地下水及土壤的二次污染。

　　5、污泥轉(zhuǎn)換為優(yōu)質(zhì)腐植土，非常適合用于堆肥或土壤改良劑。

　　6、解決污泥土地利用時所擔(dān)憂的重金屬、病原體對土壤的侵害。

　　7、可適用于高含水率的污泥處理。

　　缺點：

　　（1）占地面積較大，不宜用于大城市市內(nèi)，在土地供應(yīng)充足的地區(qū)廣受歡迎。

　　（2）遠(yuǎn)距離的運輸費用高昂是制約污泥土壤化技術(shù)的一個重要因素。

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