处理处置技术课件

污泥處理處置技術4.1國內外城鎮污水處理廠污泥

處理處置進展4.1.1我國城市污水處理的發展歷程（1）1984年，天津紀莊子污水處理廠(26萬m3/d)投產運行帶動新建數十座污水處理廠。污泥直接農用，未考慮污泥處置；（2）1996年(“九五”期間)，污水處理進入快速發展期，年淨增污水處理廠168座污泥問題開始引起關注；（3）目前，政府在“十一五”期間規劃投資3300億元用於水污染處理事業。污泥問題制約污水處理事業發展；（4）國家“十一五”規劃的污水處理目標：到2010年，全國城鎮污水處理率≥50%，城市污水處理率≥60%，重點城市污水處理率≥70%。污泥處理處置將進入快速發展期4.1.2我國污泥的產生與污染現狀4.1.2.1我國污水的產生與處置現狀4.1.2.2我國污泥的產生與污染現狀4.1.2.3污泥污染的形勢嚴峻4.1.3國內外污泥處置現狀4.1.3.1我國污泥的處置現狀我國典型污泥處置工藝－填埋我國典型污泥處置工藝－堆肥‡污泥的產生‡污泥消化‡污泥脫水‡污泥堆肥化‡粗加工有機肥‡精加工有機肥堆肥要求：污泥混合後的含固率≥35%，因此需要添加大量的輔料，導致污泥實際處理能力有限我國典型污泥處置工藝－焚燒流化床焚燒裝置流化床幹化處置幹化-焚燒聯合處置回轉窯幹化—焚燒聯合處置中國污泥處理投資只占污水處理廠總投資的20%~45%，而發達國家占污水處理廠總投資的50%~70%。污泥填埋的投資和運行成本相對較低；機械化堆肥的成本適中；污泥幹化焚燒的投資和運行成本較高，但無害化最徹底。填埋、焚燒、堆肥、建材化等技術均需要將污泥的含水率降至60%左右，因此污泥的深度脫水是解決污泥問題的關鍵。我國污泥的處置現狀4.1.3.2國外污泥的處置現狀美國的污水處理量及污泥產生量美國的污泥處理處置方式歐洲的污泥處理處置方式日本污泥處置比例不同處理設施污泥類產生量韓國污泥的處置現狀

2006年產生量33,570噸/日-廢水處理污泥18,466噸/日(55.0%)-工程污泥7,825噸/日(23.3%)-淨水處理污泥2,507噸/日(7.5%)-下水處理污泥4,772噸/日(14.2%)下水處理污泥產生及處理現狀06年下水處理污泥年度產生量是2,742萬噸，比前一年增加6.62%處理方法以海洋傾倒為主占73.38%，再生12.25%,焚燒11.21%,填埋1.55%,其他1.58%。韓國污泥的處置現狀韓國污泥的處置現狀下水處理污泥再生現狀[單位：噸/年]根據倫敦協定‘96議定書的生效建立下水處理污泥統籌對策（‘07.5）背景：根據倫敦協定‘96議定書生效大幅度加強了包括下水處理污泥的廢棄物海洋排放標準(海洋污染防治法修訂‘06.2)以2006年7月建立的《下水處理污泥管理基本計畫》為基礎建立綜合對策。目標：到2011年底完善下水處理污泥陸地處理設施，海洋排放從2006年底的73%推進為2011年底的0%。韓國污泥的處置現狀推進方向

處理方法的多樣化推進(適用符合地區特點的再生方法)-填埋場鄰近地區-固化處理後用於覆土材料-少量產生及農村地區-推進堆肥化-有條件的地方政府生活廢棄物焚燒場-混合焚燒-水泥公司臨近地區-水泥原料化下水處理污泥有關規定的制定及修訂-禁止直接填埋制度改善-設置填埋氣資源化設施的填埋場部分允許直接填埋(水分含量75%以下，1天500萬噸以內)-改善生活廢棄物焚燒設施連接處理規定-根據脫水塊兒的水分含量，約占生活廢棄物的20%左右2007-2011年總投資6821億韓元，首都圈廣域資源化設施1座，焚燒設施22座，再生設施42座等總推廣65座韓國污泥的處置現狀韓國污泥的處置現狀2011年底下水污泥處理計畫[單位：噸/日]2011年底下水污泥再生計畫再生量5,458噸/日中覆土材料3,678噸/日(67%)，水泥原料599噸/日(11%)，播種土489噸/日(9%)，堆肥化385噸/日(7%)，碳化271噸/日(5%)[單位：噸/日]4.1.4污泥處置的關鍵難點4.1.4.1污泥處置的問題分析1、污泥含水率（1）污泥含水率是制約污泥處置和利用的關鍵問題−60%是填埋與堆肥的起點，50%是焚燒的起點；（2）幹化環節是污泥處理處置系統耗能的主要環節；（3）幹化環節的新技術研發是實現污泥處理系統節能降耗的著力點。含水率高是污泥處理處置的難點所在污泥含水率從95%降至80%，污泥體積減少75%，從80%降至50%體積將再減少60%污泥含水率越高，熱值越低，當含水率低於50%時，才適合焚燒含水率與污泥熱值2、微生物細胞和膠體物質造成處理困難污泥中含有大量微生物細胞和有機膠體物質，脫水困難污泥中有機物主要以固體形式存在，生物降解困難污泥處置的技術難點是：如何進行深度脫水降低含水率。含水率<60%的污泥，其資源化潛力顯著增大。原因：固體有機物的水解速率低；水解為控制步驟。4.1.5我國污泥的管理現狀

80年代以前中國對污泥的處理處置始終未予以足夠重視。由於沒有嚴格的污泥排放監管，早期建設的污水處理廠未考慮污泥的最終處置問題，也未預留足夠的污泥處置空間，污泥處理單元也與污水處理單元剝離開來。1984年5月18日，中國城鄉建設環境保護部發佈了《農用污泥中污染物控制標準》（GB4284-1984），這是中國最早的針對污泥處置的標準。該標準重點針對農用特點，對污泥中重金屬含量進行了嚴格規定。4.1.5.1我國污泥管理發展歷程

90年代後，隨著污水廠的大批投建，污泥的出路問題越來越凸顯。由於污泥含水率高，體積量大，占地面積大，後續運輸成本和處理處置成本高，成為制約污水處理廠正常運行的棘手問題。針對含水率問題，建設部和國家環境保護總局分別發佈了：《城市污水處理廠污泥排放標準》（CJ3025-1993）《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB18919-2002）。開始對排放的污泥含水率進行明確要求。這一階段還是將污泥作為污水處理的一個排放指標來進行管理，沒有將污泥處理後的泥質要求與污水處理後的污水水質要求分開單獨形成一個標準。進入新世紀，某些城市開始嘗試污泥的各種最終處置技術。同時，為了在建設污水處理廠的同時解決污泥處置問題，防止二次污染，提高資源化利用水準，促進迴圈經濟的發展，建設部發佈了四個系列泥質標準。這些標準針對污泥不同的最終處置途徑進行了詳細而嚴格的要求，並且與污水處理分開，帶有明確的指標和較強的獨立性。改變了污泥處理依據於污水處理之中的狀況，改善由於標準的不完善而形成重污水處理的現象，使污泥處理在排水系統工程中與污水處理並駕齊驅，又細分出一個專業性很強的專案，它的基本價值是填補了我國在污泥處理上無單獨標準的一個空白。《農用污泥中污染物控制標準》(GB4284-84)(修訂中)《城市污水處理廠污水污泥排放標準》(CJ3025-1993)《城鎮污水處理廠污染物排放標準》(GB18918-2002)《生活垃圾填埋場污染控制標準》(GB16889-2008)《城鎮污水處理廠污泥泥質》(CJ247-2007)

《城鎮污水處理廠污泥處置分類》(CJ/T239-2007)《城鎮污水處理廠污泥處置園林綠化用泥質》(CJ248-2007)《城鎮污水處理廠污泥處置混合性填埋泥質》(CJ249-2007)《城鎮污水處理廠污泥處置農用》(徵求意見稿)《城鎮污水處理廠污泥處置焚燒用泥質》(徵求意見稿)《城鎮污水處理廠污泥處置土地改良用泥質》(徵求意見稿)《城鎮污水處理廠污泥處置制磚用泥質》(徵求意見稿)4.1.5.2我國污泥相關標準1984.5.18,《農用污泥中污染物控制標準》(GB4284-84)每年每畝污泥施用量≤2000kg(幹污泥)任何指標接近該標準時，連續施用量≤20a在沙質土壤和地下水位較高的農田不宜施用污泥水源保護地不得施用污泥●1993.7.17,《城市污水處理廠污水污泥排放標準》(CJ3025-1993)污泥應進行穩定化處理穩定化處理污泥應進行脫水處理，含水率應<80%處理後污泥農用時，應符合GB4284-84標準污泥不得任意棄置●

2002.12.24,《城市污水處理廠污染物排放標準》(GB18918-2002)污泥穩定化控制指標污泥農用控制指標2005.12.30,《城市污水處理廠污泥檢驗方法》(CJ/T221-2005)污泥中的24個檢測專案，共54種檢測方法

2007.1.29,《城鎮污水處理廠污泥處置分類》(CJ/T239-2007)規定“污泥處理”,“污泥處置”,“污泥填埋”和“污泥焚燒”等術語按照最終消納方式對污泥進行分類(土地利用、填埋、建材利用和焚燒)●

2007.1.29,《城鎮污水處理廠污泥泥質》CJ/T247-2007)●

2007.1.29,《城鎮污水處理廠污泥處置混合填埋泥質》CJ/T249-2007)

2007.3.1,《城鎮污水處理廠污泥處置園林綠化用泥質》(CJ/T248-2007)2007.5.21,

《城鎮污水處理廠污泥處置農用》(徵求意見稿)《城鎮污水處理廠污泥處置焚燒用泥質》(徵求意見稿)《城鎮污水處理廠污泥處置土地改良用泥質》(徵求意見稿)《城鎮污水處理廠污泥處置制磚用泥質》(徵求意見稿)…………4.1.6我國污泥管理存在問題及建議

受城市污水處理建設發展水準和認識程度的限制，我國對污泥的處理處置始終未予以足夠重視。1、污泥處理處置責任主體缺位責任主體不明確有三個主要原因：一是傳統的污水處理廠並非一個民事法人主體，而是事業單位，是為政府義務服務的附屬實施機構，無法獨立承擔有關責任；二是污泥處理沒有專門的經濟支撐體系，一般城市污水收費尚不足以維繫運行，污泥處理運行費更無著落，使得責任被旁置；三是過分強調“資源化”技術路線，導致企和政府把污泥處理處置作為有價值的資源，而非一種責任。4.1.6.1我國污泥管理存在問題2、污泥監管嚴重缺位

對污泥的長期忽視以及污泥排放的間歇性造成了監控的難度，與污水處理的監管相比，政府對污泥處理處置的監管更為困難。污泥處理處置的管理缺位還表現在缺少系統規劃。中國各城市的總體規劃中尚未涉及污泥處理處置內容，更無專項規劃。目前僅深圳、上海、北京、廣州、東莞等大城市初步嘗試了污泥處理處置專項規劃的編制，但還處於技術性規劃階段，真正實施還有一段時間。3、相關標準缺乏系統性、科學性目前我國已經制定了一系列與污泥處理處置相關的標準。但中國標準的制定、評價、修改缺乏規範化和完整性的體系，標準制定不及時，各標準間缺乏協調性和統一性。在污泥相關標準的修改與制定上，需重視污泥處理處置的安全問題，特別要注意對生態環境長期影響的監控。污泥的焚燒可以參考已有的垃圾焚燒標準；污泥的再利用，應分別參照相應行業的現行標準和規定，並結合城市污水處理廠污泥的特性補充現行標準和規定中缺少的指標；污泥土地利用中涉及農用的污染物控制標準必須重新修訂，並增加污泥施用管理規定，包括施用地點、施用週期、最大施用量等內容，同時制訂污泥品質和土壤品質監測的有關規定。4、污泥技術路線的誤區對於污泥處理處置的技術路線，目前存在誇大其資源化和追求技術路線統一的兩大認識誤區。（1）對資源化的認識目前污泥處理處置技術的發展程度，尚不能高效地實現能量回收和物質回用，以實現經濟效益和節約能源的效果。污泥的資源化必須總體考慮，不能分割整個處理處置過程而強調某一局部單元工藝的效果，從而得出污泥資源化的概念。污泥處理處置是需要政府投入和建立收費體系來支撐的公益事業，應該以“減量化、穩定化、無害化”為目的。“資源化”並不是目的，而是一個重要的原則，要盡可能利用污泥處理處置過程中的能量和物質，以實現其資源價值。對於污泥處理處置的技術路線，目前存在誇大其資源化和追求技術路線統一的兩大認識誤區。（2）因地制宜是重要原則我國地域遼闊，不同地區的自然環境、人文環境、產業結構和經濟發展水準都不同，各地區應從自身特點出發，採取適宜的技術路線。同時，國外技術必須和國內的具體國情相結合，切不可生搬硬套。5、生活污水和工業廢水混合排放隨著城市的重新發展規劃和企業的搬遷改造，應加強生活污水管網的改造和工業廢水和生活污水的分開處理，降低污泥中重金屬的含量，提高污泥資源化的潛力。6、技術政策基本空白（1）建立污泥處理處置的評估體系。立即開展我國污泥產量、污泥品質、污泥處理處置及再利用現狀的調研與評價工作；加快城市污水處理廠污泥處理處置技術政策的編制工作；抓緊建立污泥處理處置技術的評價體系和方法。（2）鑒於目前用於污泥處理處置的資金不足，需制定有關建設和運行的保障性鼓勵措施，污泥處理處置應與污水處理受到同等重視。根據當地實際狀況，制定合理的污水收費政策和體系（應包括污泥處理處置運行費用）。

（3）需要財稅政策的傾斜。國家應對污泥處理處置過程中的資源化工程給以政策性引導。通過財政補貼、稅收優惠等經濟杠杆來引導企業積極採用能量回收和物質回用的工藝技術。

（4）建立接納和鼓勵外資、民營資本積極參與污泥處理處置投資和運營的相關政策體系，因勢利導地發展和探索適合我國國情的污泥處理處置工藝，促進污泥處置的市場化發展。4.1.6.2對策中國地廣、人多和污泥量大等特點決定了污泥綜合利用是符合中國國情和現階段發展要求的處置方法。明確責任主體，建立市場運行機制；增加污泥處理處置的資金投入和管道；對污泥處理處置企業給與政策傾斜。制定污泥資源化和無害化處理處置的技術政策和相應的環境管理標準體系。因地制宜地進行污泥處理處置的專項規劃，開展污泥的綜合利用。政府的監管是有效解決污泥環境污染問題的關鍵。污水污泥問題必將成為我國下一階段重要的環境問題，各界需對污泥處理處置問題加以重視，認清污泥處理處置的若干認識誤區，進而幫助和促進有關技術路線和技術政策的制定，使城市污水處理行業得以健康發展。4.2.1污泥定義及分類1、定義污泥一般指介於液體和固體之間的濃稠物，可以用泵輸送，但它很難通過沉降進行固液分離。污泥中懸浮物濃度一般在0.5%～5%，低於此濃度常稱為泥漿。

污泥：在給水和廢水處理中，不同處理過程產生的各類沉澱物、漂浮物等統稱為污泥（補充資料）。如二級污水處理廠，污泥量約占總處理水量的0.3-0.5%（體積）。污泥經過濃縮和脫水處理，含水率可以從99.3%左右降低到60-80%，其體積約為原來的1/15—1/10。4.2污泥分類及性質2、污泥特點有機物含量高，容易腐化發臭，顆粒較細，密度較小，含水率高且不易脫水，呈膠狀結構的親水性物質，易用管道輸送。3、污泥分類

(1)按來源分：

給水污泥、生活污水污泥和工業廢水污泥三類。（2）按成分和性質分：

有機污泥和無機污泥；親水性污泥和疏水性污泥。（3）按污泥從水中分離過程分：

沉澱污泥（包括初沉污泥、混凝沉澱污泥、化學沉澱污泥等）及生物污泥（包括腐殖污泥、剩餘活性污泥）。（4）按污泥在不同的處理階段分：

生污泥、濃縮污泥、消化污泥（熟污泥）、脫水污泥、幹污泥、乾燥污泥及污泥焚燒灰等。4.2.2污泥的性質污泥的性質主要包括：（1）污泥的含水率與含固率（2）污泥的密度（3）比阻和壓縮係數（污泥的脫水性能）（4）揮發性固體和固定碳（5）污泥的可消化程度（可生化性）（6）污泥的肥分（7）污泥的燃燒價值等1、污泥含水率與含固率初沉污泥含固率：2％～4％；剩餘污泥含固率：0.5％～0.8％；脫水泥餅含固率：15％～25％。P1、p2分別為污泥含水率，

ω1、w1、c1分別為P1時的污泥體積、品質及固體物濃度；

ω2、w2、c2分別為P2時的污泥體積、品質及固體物濃度；

γs為幹固體相對密度

ε為孔隙率，一般為40-50%討論：1000L含水率95%的生活污水污泥，如含水率Pw降到85%，其體積約為多少；降到50%，其體積又為多少；進一步降低到20%時，其體積又為多少；這說明什麼問題2、污泥的密度：單位體積污泥的品質，其數值常用相對密度，即污泥與水的密度之比來表達。3、污泥比阻和壓縮係數

污泥的脫水性能一般用污泥的比阻來衡量，比阻越大的污泥越難脫水。比阻(αav）為單位過濾面積上，濾餅上單位固體品質所受到的阻力，其單位為m/kg。式中，△p為過濾壓力(濾餅上下表面間的壓力差)，N／m2；A為過濾面積．m2；kb為過濾時間/濾液體積，s/m3；μ為濾液動力黏度，N*s/m2；ω為濾液所產生的濾餅乾品質，Kg/m3。污泥比阻用來衡量污泥脫水的難易程度，它反映了水分通過污泥顆粒所形成的泥餅層時所受阻力的大小。比阻與過濾壓力以及過濾面積的平方成正比，與濾液動力黏度和濾液所產生的濾餅乾品質成反比，並取決於污泥的性質。一般來說，比阻小於1011m/kg的污泥易於脫水，大於1013m/kg的污泥難於脫水。

壓縮係數s用來反映污泥的滲濾性質，壓縮係數大的污泥，其比阻隨過濾壓力的升高而上升較快。壓縮係數可用來評價污泥壓濾脫水性能。壓濾係數大的污泥宜採用真空過濾或離心脫水的方法進行脫水，壓縮係數小的污泥宜採用板框或帶式壓濾機進行脫水(aav)1、(aav)2壓力分別為Δp1、Δp2時的比阻，m/kg；4、揮發性固體與灰分揮發性固體能夠近似地表示污泥中有機物含量，又稱為灼燒減量。灰分則表示無機物含量，又稱為固定固體或灼燒殘渣。

揮發性固體含量的測定方法如下：將測完含水率的污泥樣放在電爐上炭化（燒至不冒煙），再放入600℃高溫爐中，灼燒0.5h，然後放冷或將溫度降至110℃左右。取出放入105～110℃的烘箱中烘0.5h。取出放入乾燥器內乾燥0.5h，然後稱量記錄品質W3，代入下式，即可求出揮發固體含量。式中Vs：為揮發性固體含量，%；W1：為空蒸發皿品質，g；W2：為烘乾污泥試樣品質與蒸發皿總品質，g；W3：為灼燒後的污泥樣與蒸發皿總品質，g。4.2.3污泥水分布結構根據污泥中所含水分與污泥結合的情況，污泥中所含水分可分為自由水和結合水。自由水指的是不直接與污泥結合，也不受污泥顆粒影響的那部分水，可以通過濃縮去除。污泥中大部分水分以自由水形式存在。結合水分為：間隙水、毛細水、水合水。間隙水存在於絮體或有機體的空隙之間，條件變化時可變成自由水。毛細水指結合力大、結合緊的多層水分子。重力濃縮不能去除這部分水，必須用人工幹化、機械脫水或熱處理方法去除。水合水存在於細胞內，只有熱處理才能去除。污泥在不同狀況下去除水的能力可以用污泥的濃縮性能、脫水性能和可壓縮性能三個指標衡量。

間隙水

毛細管水

表面吸附水

內部水固體廢物中水的存在形式存在顆粒間隙中的水。約占固體水分的70%左右,用

濃縮法分離在毛細管中充滿的水分.約占水分的20%左右，採用高速離心機脫水、負壓或正壓過濾機脫水吸附在顆粒表面的水，約占水分的7%，可用加熱法

脫除

在顆粒內部或微生物細胞內的水，約占水分的3%,可採用生物法破壞細胞膜除去胞內水或高溫加熱法、冷凍法去除4.2.4污泥產生量

我國實行二級處理的城市污水廠污泥產生量中，初沉污泥約占60%—70%，生化污泥為30％—40％。目前國內生活污水污泥產生量平均值約1t（幹重）/萬噸廢水，折合含水80％的濕污泥為5噸/萬噸廢水。1、城市污水處理廠污泥產生量（1）理論計算法活性污泥工藝剩餘污泥量的計算目前大致有三種方法：傳統計算法、污泥齡法和數學模型法。三種方法在實際運用中難易程度及計算結果的精確度均不相同，根據國內外資料統計，採用污泥齡法計算最為準確可行。其中

k：修正係數；根據不同工藝其k值不同；

SSi：進水SS濃度，mg/L；Qc：污泥齡，d；

Qi：進水量，m3/d；

fT,H=1.072（T-15）溫度修正係數；T：平均氣溫；℃

BODi、BODe分別為進水BOD5濃度，mg/L；2）實測法

對污水處理廠污泥產量進行實際調查。2、混凝沉澱的污泥產生量該部分由同學自己查找資料，然後討論.2、給水廠污泥產生量計算1、污泥的來源對常規淨水工藝(混凝一沉澱一過濾一消毒)而言，所排汙水由沉澱池排泥水和濾池反沖洗水兩部分組成，其中濾池反沖洗排泥水量較大(約占產水量的3.5％～5％)、泥的含水率較高(99.9％左右)，如果將其集中於排水池靜置後大部分可以回流且沉泥較少；沉澱池排泥水約占產水量的1.5％～2％，含水率相對較低(99.7％左右)，可將這部分排泥水收集於排泥池均和後再進入濃縮池，通過靜沉其含水率一般為99.0％左右。淨水廠的化學凝聚沉澱污泥主要由原水中的懸浮物、膠體物質、有機物以及膠狀金屬氫氧化物等組成。若原水中有機物含量不高，則淨水廠污泥中的固體物含量大體上可由原水中SS總量加上投加的藥劑量計算得到。2、產泥量計算公式選擇國內水廠產泥量計算大多參照英國、和美國公式：（1）英國公式《污泥處理指南》給出了排泥水中污泥含量計算公式，即：DS=SS+0.2B+1.53C+1.9F或：DS=T.A+0.2B+1.53C+1.9F淨水廠污泥處理量為：S=Q×DS×10-6

。式中DS—

幹污泥量，mg／LSS—

原水中懸浮固體量，mg／lA—

所去除的濁度，NTUB—

所去除的色度，倍C—

投加的鋁鹽(以Al2O3計)，mg／LF—

投加的鐵鹽(以Fe計)，mg／LT—

濁度與懸浮物的換算係數，需經取樣測試後才能確定。式中S——

計畫處理的污泥幹固體量，t／dQ—

處理水量，m3／d（2）美國公式M．J．小休默尼克認為幹泥量主要由原水中的懸浮固體及由Al3+或Fe3+形成的氫氧化物組成，即總的幹污泥=進水懸浮固體+沉澱物。S=Sss+ScSss=Q×SS×10-6Sc=Q×D×W×10-6

式中

S——計畫處理的污泥幹固體量，t／d。Sss—

原水中由懸浮物形成的污泥量，t／dQ—

處理水量，m3／dSS—

進入沉澱池的原水懸浮物，mg／LSc—

由投加的藥劑產生的污泥量，t／dD—

投藥量，mg／LW—

藥劑量和由藥劑產生的污泥量的比值，即每加入lmg／LAl2O3(品質分數為17％)會產生0.44mg／L的幹污泥。4.3污泥濃縮技術污水處理過程中排出的污泥含水率和體積都很大，初次沉澱污泥含水率介於96%—98%，剩餘活性污泥達99%以上。污泥濃縮的主要目的和意義在於減少污泥的體積，降低後續構築物或處理單元的壓力，如減少消化池的溶劑和加溫污泥所需的熱量。污泥濃縮主要是降低污泥中的自由水和部分空隙水，污泥濃縮採用的是物理處理方法，主要包括重力濃縮法、氣浮濃縮法、離心濃縮、帶式濃縮機濃縮和轉鼓機械濃縮（機械濃縮法）等。幾種濃縮方法的比能耗和含固濃度

初沉污泥用重力濃縮法處理最為經濟。對於剩餘污泥來說，由於剩餘活性污泥濃度低，有機物含量高，濃縮困難，採用重力濃縮法效果不好，而採用氣浮濃縮、離心濃縮，則設備複雜，費用高，也不適合中國國情。所以，目前中國推行將剩餘活性污泥送回初沉池與初沉污泥共同沉澱的重力濃縮工藝，利用活性污泥的絮凝性能，提高初沉池的沉澱效果，同時使剩餘污泥得到濃縮。

1、重力濃縮重力濃縮的特徵是區域濃縮，重力濃縮池中有四個基本區域：（1）澄清區為固體濃度極低的上層清液；

（2）阻滯沉降區為該區懸浮顆粒以恒速向下運動，一層沉降固體從區域底部形成；（3）過渡區特徵是固體沉降速率減小；

（4）壓縮區在該區由於污泥顆粒的集結，下一層的污泥支撐著上一層的污泥，上一層的污泥壓縮下一層的污泥，污泥中間隙水被排擠出來，固體濃度不斷提高直至達到所要求的底流濃度，並從底部排出。2、污泥氣浮濃縮氣浮濃縮是採用大量的微小氣泡附著在污泥顆粒的表面，從而使污泥顆粒的相對密度降低而上浮，實現泥水分離的濃縮方法。氣浮濃縮適用於濃縮活性污泥和生物濾池等顆粒相對密度較低的污泥。氣浮濃縮可以是活性污泥的含水率從99.4％濃縮到94％～97％。氣浮濃縮的濃縮污泥含水率低於採用重力濃縮的濃縮污泥，可以達到較高的固體通量，但是運行費用比重力濃縮高，適合於人口密度高、土地稀缺的地區。插入典型的氣浮濃縮圖片氣浮濃縮工藝：壓力溶氣氣浮（DAF)、生物溶氣氣浮、渦凹氣浮、真空氣浮、化學氣浮、電解氣浮等。氣浮濃縮是採用大量的微小氣泡附著在污泥顆粒的表面，從而使污泥顆粒的相對密度降低而上浮，實現泥水分離的濃縮方法。氣浮濃縮適用於濃縮活性污泥和生物濾池等顆粒相對密度較低的污泥。氣浮濃縮可以是活性污泥的含水率從99.4％濃縮到94％～97％。3、污泥機械濃縮機械濃縮所需時間更短，以離心濃縮為例，僅需幾分鐘，濃縮污泥的濃度比重力濃縮要高，但是動力消耗大，設備價格高，維護管理工作量大。從污泥濃縮的可靠、有效性，特別是儘量減少污泥的釋磷量的要求來判斷，應考慮機械濃縮。機械濃縮包括：（1）離心濃縮法（2）帶式濃縮機濃縮（3）轉鼓、螺壓濃縮機濃縮4.4污泥破解與調質技術4.4.1污泥破解和污泥調質技術種類1、污泥破解污泥破解就是破壞污泥的結構及微生物細胞壁，使污泥絮體結構發生變化，細胞內的內含物流出，同時釋放出酶，酶的作用使其餘未被破解的微生物細胞失去環境適應能力，易被厭氧微生物消耗，變難降解的固體性物質為易降解的溶解性物質，促進污泥厭氧消化。促進污泥破解的方法主要有三類：

物理方法、化學方法、生物方法2、污泥的調質(1）定義：污泥調質或調理是為了提高污泥濃縮和脫水效率，採用多種方法，改變污泥的理化性質（減小與水的親和力，調整固體粒子群的性質及其排列狀態），使凝聚力增強，顆粒變大。它是污泥濃縮和脫水過程中不可缺少的工藝過程。(2）目的：污泥調理的目的是為了提高污泥濃縮脫水的效率、經濟地進行後續處理而有計畫地改善污泥性質的措施。有機質污泥（包括初沉污泥、腐殖污泥、活性污泥及消化污泥）均是以有機物微粒為主體的懸濁液，顆粒大小不均且很細小，具有膠體特性。由於和水有很大的親和力，可壓縮性大，過濾比阻抗值也大，因而過濾脫水性能較差。其中活性污泥由各類粒徑膠體顆粒組成，過濾比阻抗值高，脫水更為困難。

污泥調質的方法主要有三類：物理方法、化學方法、生物方法污泥調理方法主要為洗滌（淘洗調節）、加藥（化學調節）、熱處理及冷凍熔融法。以往主要採用洗滌法和以石灰、鐵鹽、鋁鹽等無機混凝劑為主要添加劑的加藥法，近年來，高分子混凝劑得到廣泛採用，特別是陽離子聚丙烯酸胺的應用對強化污泥的脫水性能起了重要作用。（1）化學調理（Chemicalconditioning）

在污泥中加入適量的混凝劑、助凝劑等化學藥劑，使污泥顆粒絮凝，改善其脫水性能。（2）淘洗（Elutriation）

將污泥與3－4倍污泥量的水混合而進行沉降分離。（3）加熱加壓調理（Heatingandpressureconditioning）

對污泥進行加熱加壓調理，使親水性有機膠體物質水解，改變其顆粒結構，同時也可使部分有機物分解。根據溫度不同又可分為高溫加壓調理(170～200℃，1.0～1.5MPa)和低溫加壓調理(150℃以下)。（4）冷凍融化調理（Freezingandthawingconditioning）

將污泥交替進行冷凍與融化，通過改變其物理結構，使污泥易於濃縮脫水4.4.2污泥物理破解調質技術珠磨法高壓噴射法超聲法加熱法冷凍法輻射法淘洗法1、球磨法主要用於污泥的破解和有機物的釋放，促進污泥厭氧消化。其主要設備是珠磨機。工作原理為在球磨法機內由於電機帶動的圓盤高速旋轉，將進入球磨法的細胞懸浮液與極細的玻璃珠一起攪拌，由於研磨作用，使細胞破碎，釋放出內含物。細胞的破戒由剪切力層間的碰撞與珠的滾動引起。研究結果表明，當能量輸出為10000kj/kgSS時，COD的溶出率可達90%。

2、高壓噴射法高壓噴射法主要用於污泥的破解，其工作原理是利用高壓泵將污泥迴圈噴射到一個固定的碰撞盤上，通過該過程產生的機械力來破壞污泥內微生物細胞的結構，使得細胞內物質被釋放出來，從而顯著提高污泥中蛋白質含量，促進水解進行。但是該法機械能損失較大，在實際工程應用中難以推廣。

3、超聲波技術處理污泥超聲波的頻率範圍一般為20kH至10MHz，如圖所示。當一定強度的超聲波施於某一液體系統中時，將產生一系列的物理和化學效應，並明顯改變液體中溶解態和顆粒態物質的特性。這些反應是由聲場條件下大量空化氣泡的產生和破滅引起的。在很高的聲強度下，特別是在低頻和中頻範圍內，將產生大量氣泡，這些氣泡靠吸收液體中的空氣和蒸汽變大。它們隨聲波改變大小並最終在瞬間破滅。這種氣泡在瞬間破滅的現象稱為空化。

污水污泥主要由顆粒有機物（微生物）組成。通常對原生污泥採用厭氧消化工藝進行穩定處理，其終產物是消化污泥，但其中仍包含50％有機固體。

超聲波反應器可與其他污泥處理工藝任意組合。採用這種新型工藝，可使污泥分解所需聲化時間大大縮短。從圖可看出，僅僅經過96s的聲化反應，泥樣的上清液COD即上升到6000mg·L-1。4、加熱法

在熱處理的連續過程中，污泥在壓力容器內加熱至260℃，壓力達到275MPa，經短暫的時間進行實質性的穩定過程和調理過程，使污泥處於不加化學藥劑而能使固體脫水的狀態。當污泥經受高溫和高壓時，熱的作用使污泥釋出結合水，最終形成固體凝結物。此外，還使蛋白質水解，使細胞破壞，並放出可溶性有機化合物和氨氮。熱處理既是穩定過程，也是調理過程。

5、冷凍法

冷凍處理法是將污泥降溫至凝固點以下，然後在室溫條件下融化的處理方法。通過冷凍形成冰晶再融化的過程脹破細胞壁，使細胞內的有機物溶出，加速污泥厭氧消化過程的水解反應，同時使污泥中的膠體顆粒脫穩凝聚，顆粒粒徑由小變大，失去毛細狀態，從而有效提高污泥的沉降性能和脫水性能。該法為不可逆過程，即使再用機械或水泵攪拌也不會重新變為膠體。該法適用於寒冷地區。目前主要用於給水污泥的調質。

6、淘洗法

淘洗法主要用於消化污泥的調質，目的為降低污泥鹼度。節省藥劑用量。淘洗法可採用單極、多極串聯或逆流洗滌等多種形式。通過吹入空氣或機械攪拌，使污泥處於懸浮狀態，與水充分接觸。淘洗法容積以最大表面負荷40-50kgSS/m2.d為宜，水力負荷不超過28m3/m2.d。淘洗時可將細顆粒和部分有機物微粒除去，降低污泥的黏度，提高污泥的濃縮和脫水性能。淘洗水可使用初沉池或二沉池的出水或自來水、河水，用量為污泥量的2-3倍。

1、加堿法堿處理可在常溫下以較低用量達到溶解脂類物質促進細胞分解的目的，污泥經過堿處理後進行厭氧消化，底物去除速率明顯增加。若消化的時間較短，則堿處理有助於提高污泥穩定性。堿處理法的優點主要體現在：增加污泥COD和VS的降解率，增加產氣量，提高甲烷含量，縮短污泥消化時間，同時使污泥處於適宜厭氧消化的pH。在石灰穩定中，將足夠數量的石灰加到處理的污泥中，將污泥的pH值提高到12或更高。高pH值所產生的環境不利於微生物的生存，則污泥就不會腐化、產生氣味和危害健康。石灰穩定並不破壞細菌生長所需要的有機物，所以必須在污泥pH值顯著降低或會被病原體再感染和腐化以前予以處理。

4.4.3污泥化學破解調質技術2、氧化法（1）臭氧氧化法（2）過氧化氫氧化法3、濕式氧化法處理污泥濕式氧化法（WO法）是一種物理-化學法。這種方法在高溫下（臨界溫度為150—370℃）和一定壓力下用來處理高濃度有機廢水和不易生化的廢水十分有效。

用濕式氧化法處理活性污泥，反應溫度對總COD的降解效果影響很大。在300℃和30min的停留時間下，總COD可去除80%，反應溫度對剩餘污泥氧化作用的影響大於活性污泥中溶解氧濃度的變化對濕式氧化效果的影響。

4、超臨界水氧化法超臨界水氧化法（SCWO）是處理有機廢水廢物的一種最具優勢的新技術，作為一種新興的環保技術受到廣泛重視。超臨界流體狀態是介於氣體和液體之間的一種特殊狀態，當溫度和壓力超過臨界點（Tc、pc）時就形成超臨界流體。

水的臨界溫度和壓力為374℃和22.5MPa，超臨界水（SCW）具有高度選擇性、極強的溶解能力和高度可壓縮性。超臨界水的密度、介電常數、氫鍵及其他一些物理性質和通常的水大不一樣，超臨界水能與非極性物質（烴類）和其他有機物完全互溶，能與正庚烷、苯、酚類以任意比例混溶，甚至某些木材也可以完全溶解在超臨界水（SCW）中。相反無機鹽溶解度卻非常低，例如NaCl在超臨界水中的溶解度低於100×10-6，當溫度超過723K時，無機物的溶解度會急劇下降。理論上，在超臨界條件下，無需機械攪拌，有機物、空氣（氧）和水均相混合就能開始自發氧化，無需外界供熱，在很短的反應停留時間內，99.99%以上的有機物能被迅速氧化成H2O、CO2、N2等其他小分子。超臨界水氧化法過程可以完全消除有害物質，去除率高達99%，目前已經試驗的物質有苯、多氯聯苯、硝基苯、氰化物、酚類、重金屬等。下圖是超臨界水氧化法處理紙漿廠污泥的流程示意。

1、投加微生物物質（1）生物酶溶胞技術通過投加能夠分泌細胞外酶的細菌或溶菌酶等抗生素水解細菌的細胞壁，達到溶胞目的，同時這些細菌還將不易生物降解的大分子有機物分解為小分子物質，有利於厭氧菌對底物的利用，促進厭氧消化進行。

（2）微生物絮凝調質技術生物物質可以作為生物絮凝劑處理污泥，機理主要有三種：橋聯作用、中和作用和卷掃作用。生物絮凝劑是帶電荷的生物大分子。生物絮凝劑具有無毒、無二次污染、可生物降解、污泥絮體密實、高效、價格較低、對環境和人類無害等優點。4.4.4污泥生物破解調質技術2、好氧消化和厭氧消化調質（1）污泥厭氧消化污泥厭氧消化即在無氧的條件下，借兼性菌及專性厭氧細菌降解污泥中的有機污染物，使污泥中有機物最終礦化成一些無機物和氣體。（2）污泥好氧消化好氧消化池內的微生物生長於內源代謝期，通過該法處理，使污泥中有機物被最終轉化為CO2和H2O以及NO3-、SO42-、PO43-等。好氧處理需供應足夠的空氣，保證污泥有至少1～2mg·L-1溶解氧，並有充分的攪拌使泥中顆粒保持懸浮狀態。污泥的含水率需大於95％左右，否則難於攪拌起來。污泥好氧處理系統的設計根據經驗數據或反應動力學進行，消化時間根據試驗確定。（3）兩相厭氧消化兩相厭氧消化是近年發展起來的一種高效穩定的新型污泥處理工藝，它將產酸相和產甲烷相分別在不同的生長環境內進行，形成各自的相對優勢，以便提高整個消化過程的處理效率、反應速度及穩定性。目前，國際上污泥穩定化處理的總的方向是以厭氧消化為主，歐美、日本、原獨聯體等國家和地區採用厭氧消化處理污泥已占所產污泥量的一半以上。中國城市污水處理廠污泥處理起步較晚，20世紀80年代中期才開始建設城市大型污水廠，污泥處理採用的也是中溫厭氧消化，主要先進技術和設備都是引進的。近十多年來，中國城市污水廠的污泥處理技術和某些單項專用設備有較大發展，積累了不少中溫厭氧消化技術方面的經驗。

4.5污泥機械脫水技術污泥濃縮主要是分離污泥中絕大部分空隙水，但污泥經濃縮之後，其含水率仍在95%以上，呈流動狀態，體積龐大，且易腐敗發臭，不利於運輸和處置，給後續處理帶來相當大的困難。

脫水主要是將污泥中的表面吸附水和毛細水分離出來，這部分水分只占污泥中總含水量的15%—25%，但經過脫水以後，污泥呈固體狀態，體積減少為原來的1/10以下，大大降低了後續處理的難度。4.5.1污泥脫水性能的評價指標污泥比阻毛細吸水時間（CST）污泥與濾紙接觸時，在毛細管作用下，水分在濾紙上滲透1cm長度的時間，以s計。在一定範圍內，毛細吸水時間與其比阻有一億對應關係。污泥過濾時間（TimetoFiltration,TTF）污泥過濾時間TTF，即濾液體積達到污泥體積一半時的過濾時間。Vander-meyden等對幾種不同性質的污泥分別進行了CST（毛細吸附時間）、TTF和SRF（比阻）試驗，結果如表3所示。三種方法的結果都具有相似的趨勢。石灰污泥的CST、TTF和SRF值最小，脫水難度由易到難的污泥依次為：石灰污泥、鐵鹽污泥、鋁鹽污泥和聚合氯化鋁污泥。這說明三種方法對於污泥脫水性能的表徵都是有效的。表3-2淨水廠污泥脫水參數統計匯總表Tab.3-2Theparametersofsludgedehydration污泥類型CST(s)TTF(s)SRF(1013m/kg)樣本數中值標準差樣本數中值標準差樣本數中值標準差鋁鹽污泥38194.1195.438319.5412.63815.821.3鐵鹽污泥9103.064.59104.779.596.48.1聚合氯化鋁污泥5289.8258.85410.9562.5513.811石灰污泥970.034.5934.320.490.50.82

真空抽濾裝置衡量污泥機械脫水效果與效率的指標（1）脫水泥餅的含水率（2）脫水過程的固體回收率泥餅中固體量與原污泥中的固體量之比。（3）脫水泥餅產率單位時間內在單位過濾面積是產生的濾餅的幹品質，kg/m2.s。常用的脫水方法有自然乾燥和機械脫水兩種。自然乾燥是利用自然力量（如太陽能）將污泥脫水幹化。傳統上常用的是污泥幹化床。該方法適用於氣候比較乾燥、占地不緊張以及環境衛生條件允許的地區。

蘆葦等沼生植物進行脫水引起人們的關注。該方法可將污泥幹固體含量由排出時的1％左右增加到40%，還可富集過量的重金屬。4.5.2常用污泥機械脫水方式1真空過濾脫水（Vacuumfiltrationdehydration/dewatering）普遍使用的是轉鼓式真空過濾脫機。2壓濾脫水（Pressfiltrationdehydration/dewatering）主要有自動板框壓濾機和廂式全自動壓濾機兩種。3滾壓脫水（Squeegeedehydration/dewatering）有對置滾壓式和水準滾壓式兩種。4離心脫水（Centrifugaldehydration/dewatering）按離心脫水原理可分為離心過濾機、離心沉降脫水機和沉降過濾式離心機三種。5造粒脫水機（Modelgraindewatering）

固體廢物常用的脫水方法及效果

脫水方法脫水裝置脫水後含水率（％）脫水後狀態濃縮脫水重力濃縮、氣浮濃縮、離心濃縮95～97近似糊狀自然幹化法自然幹化場、曬砂場70～80泥餅狀機械脫水真空過濾真空轉鼓、真空轉盤等60～80泥餅狀壓力過濾板框壓濾機45～80泥餅狀滾壓過濾滾壓帶式壓濾機78～86泥餅狀離心過濾離心機80～85泥餅狀乾燥法各種乾燥設備10～40粉狀、粒狀焚燒法各種焚燒設備0～10灰狀一、帶式壓濾機1、組成：帶式壓濾機主要由濾帶、輥、絮凝反應器（污泥混合筒）、驅動裝置、濾帶張緊裝置、濾帶調偏裝置、濾帶沖洗裝置、濾餅剝離及排水裝置組成2、原理：帶式壓濾機是把壓力施加在濾布上，用濾布的壓力和張力使污泥脫水3、工作過程：帶式壓濾機的脫水過程分為：污泥絮凝、重力脫水、楔形脫水和壓榨脫水四步進行。4、設備特點：帶式壓濾機是連續運轉的污泥脫水設備，進泥的含水率一般為96~97%，脫水後濾餅的含水率為70~80%。操作簡便，可維持穩定的運轉，其脫水效果主要取決於濾帶的速度和張力；結構緊湊、簡單，低速運轉，易保養；處理能力高、耗電少，允許負荷有較大範圍的變化；無雜訊和振動，易於實現密閉操作。污泥濃縮與脫水設備二、帶式濃縮機1、工作原理:根據沉澱池排出的污泥含水率高的特點利用帶式壓濾機重力脫水段的原理設計的一種新型的污泥濃縮設備。2、特點：工程上通常將帶式濃縮機與帶式壓濾機配合使用，經帶式濃縮機濃縮後的污泥可直接進入帶式壓濾機進行脫水。帶式濃縮機具有占地面積小、土建投資省的特點，可代替混凝土濃縮池及大型帶濃縮柵耙的濃縮池三、板框壓濾機1、組成：板框壓濾機主要由濾板、濾框和濾布等組成。2、工作原理：板框壓濾機的脫水工作迴圈進行。一個工作週期包括：板框壓緊、進料、壓幹濾渣、放空（排料卸荷）、正吹風、反吹風、板框拉開、卸料、洗滌濾布九個步驟。3、特點：板框壓濾機的優點是：結構簡單，操作容易、運行穩定，故障少，保養方便，機器使用壽命長；過濾推動力大，所得濾餅的含水率低；過濾面積的選擇範圍較寬，且單位過濾面積占地較少；對物料的適應性強，適用於各種污泥；濾液澄清，固相回收率高。其主要的缺點是間歇操作，處理量小、產率低，勞動強度大，濾布消耗大.適合於中小型污泥處理場合。

四、隔膜板框壓濾機

五、離心脫水機1、組成：轉筒式離心機主要由轉筒、螺旋輸送器及空心軸等組成2、工作原理：應用離心沉降原理進行泥水濃縮或脫水的機械叫離心脫水機。3、特點：離心脫水機可自動控制，能長期連續運行，可封閉操作，環境條件好；對污泥進料含固率變化的適應性強；絮凝劑投量少，常年運行費用低；結構緊湊，占地面積小，維修方便。但污泥必須使用高分子聚合電解質（如高分子聚丙烯醯胺）作為混凝劑進行預處理。

六、真空過濾機1、結構：（以轉鼓真空過濾機為例）主要由空心轉鼓、污泥槽和壓縮空氣管路等組成2、原理：污泥的過濾脫水是以過濾介質（一種多孔性物質，如濾布）兩面的壓力差作為推動力，使污泥中的水分強制通過過濾介質，固體顆粒被截留在介質上形成濾餅（或稱泥餅），從而達到脫水的目的。過濾介質兩側的壓差由真空設備提供動力完成的稱為真空過濾機。3、特點：真空過濾機曾經是應用較多的一種脫水設備，其特點是能夠連續操作，運行平穩，可自動控制，濾液澄清率高，單機處理量大；但是真空過濾機附屬設備較多，占地面積大，濾布消耗多，更換清洗麻煩，工序複雜，運行管理費用較高，正逐步被帶式壓濾機和板框壓濾機所代替。真空過濾機主要用於初沉池污泥的脫水。其中帶式轉鼓真空過濾機能處理低濃度、小顆粒、高粘度的污泥。過濾介質兩側的壓差由真空設備提供動力完成的稱為真空過濾機。真空過濾機主要用於初沉池污泥的脫水。脫水設備類型優點缺點適用範圍真空過濾機能連續操作，運行平穩，可以自動控制，處理量較大，濾餅含水率較高污泥脫水前需進行預處理，附屬設備多，工序複雜，運行費用較高適應於各種污泥的脫水板框過濾機製造較方便，適應性大，自動壓濾劑進料、卸料、濾餅含水率較低間歇操作，處理量較低適應於各種污泥的脫水滾壓帶式壓濾機可連續操作，設備構造簡單，投資低、自動化程度高操作麻煩，處理量較低不適於粘性較大的污泥脫水離心脫水機占地面積小，附屬設備少，投資低，自動化程度高分離液不清，電耗量較大，機械部件磨損較大不適於含沙量高的污泥造粒脫水機設備簡單，電耗低，管理方便處理量大剛才消耗量大，混凝劑消耗量較高，污泥泥丸緊密性較差使用於含油污泥的脫水圖2轉鼓真空過濾機工藝流程1.真空過濾機2.氣水分離桶3.空氣平衡桶

4.真空泵5.鼓風機圖3自動板框壓濾機工作過程1.濾布2.濾框3.橡膠模4.隔板5.濾板6.多孔網板7.上滾筒8.下滾筒9.進料口圖4離心過濾機圖5圓筒型離心機圖6濕式造粒機的構造示意圖1.隔板2.溢流管3.泄水縫4.提泥螺旋板5.孔口4.6污泥的熱乾燥

經傳統的濃縮和脫水工藝處理之後，污泥的含水率不可能達到60%,如機械脫水泥餅含水率為75％左右。要達到對污泥的深度脫水，比較經濟的方法是引人化工操作中常用的熱乾燥技術。4.6.1污泥的熱乾燥處理

水分在污泥中有4種存在形式：自由水分、間隙水分、表面水分以及結合水分，分別反映了水分與污泥固體顆粒結合的情況，如下圖所示：

污泥熱乾燥曲線

（1）自由水分。蒸發速率恒定時去除的水分。（2）間隙水分。蒸發速率第一次下降時期所去除的水分，通常指存在於泥餅顆粒間的毛細管中的水分。（3）表面水分。蒸發速率第二次下降時期所去除的水分，通常指吸附或黏附於固體表面的水分。（4）結合水分。在該乾燥過程中不能被去除的水分。這部分水一般以化學力與固體顆粒相結合。

4.6.2現行的