国内外污泥处理处置与资源化技术介绍

污泥处理一般包括浓缩、脱水、稳定（厌氧消化、好氧消化、堆肥）和干化、焚烧等，是对污泥进行稳定化、减量化处理的过程。污泥浓缩、脱水、干化主要目的是降低污泥水分，干固体没有发生减量变化;污泥稳定主要是分解降低干固体中的有机物数量，水分几乎没有变化;污泥焚烧是完全消除有机物、可燃物质和水分，是最彻底的稳定化、减量化。

1.污泥浓缩

污泥浓缩主要是去除污泥颗粒间的间隙水，浓缩后的污泥含水率为95%~98%，污泥仍然可保持流体特性。

污泥的浓缩可分为重力浓缩、气浮浓缩、机械浓缩等。其中重力浓缩应用较为广泛。我国过去的一些污水处理厂常采用重力浓缩池进行污泥浓缩，兼顾污泥匀质和调节，重力浓缩电耗低、无药耗，运行成本低，但重力浓缩时间长、易释磷，重力浓缩池上清液回流至进水，增加污水处理的磷负荷，因此，随着脱氮除磷要求的提高，新建污水处理厂大部分采用机械浓缩，有些小型污水处理厂采用更简便的浓缩脱水一体机。

在选择浓缩的方法时，除了各种方法本身的特点外，还应考虑污泥的性质、来源、整个污泥处理流程及最终处置方式等。例如重力浓缩用于浓缩初沉污泥和剩余活性污泥的混合污泥时效果较好;单纯的剩余活性污泥一般用气浮浓缩。

2.污泥脱水

污泥浓缩主要是针对间隙水，经浓缩后的污泥含水率为90%以上，呈流动状态，体积仍然很大，故而需要进行脱水。污泥脱水的目的是将污泥中的毛细结合水分离出来。

污泥脱水的方法主要有自然干化、机械脱水及热处理法。在污泥脱水的方式中，自然干化的占用面积大，卫生条件相对较差，易受天气状况的影响。与加热脱水相比，机械挤压的能量消耗相对较低，20MPa的能量相当于70kJ/kg，汽化热为2200kJ/ kg，因此，机械脱水被广泛应用于污泥脱水中。机械脱水后的污泥含水率为65%～80%，呈泥饼状。

污泥脱水可大大减少污泥填埋时污泥的堆积场地，节约运输过程中产生的费用﹔在对污泥进行堆肥处理时，污泥脱水能保证堆肥顺利进行（堆肥过程中一般要求污泥有较低的含水率)﹔如若进行污泥焚烧，污泥脱水率高可大大减少热能消耗。

但是，污泥成分复杂、相对密度较小、颗粒较细，并往往是胶态状况，决定了其不易脱水的特点，所以到目前为止，污泥脱水程度的进一步提高是国内外研究的热门课题。

目前使用比较普及的污泥脱水机有三种，即板框式压滤机、带式压滤脱水机与离心脱水机。

带式压滤脱水机电耗低，板框式压滤机滤饼含水率低，离心脱水机对污泥流量波动的适应性强、密封性能好、处理量大、占地小。我国新建污水处理厂大多采用离心脱水机、带式压滤脱水机和板框式压滤机，小型污水处理厂一般采用浓缩脱水一体机。

3.污泥干化

污泥干化的目的主要是去除污泥颗粒间的表面吸附水和内部水，干化后的污泥呈颗粒状或粉末状。干化不仅能使污泥显著减容，使污泥达到无臭且无病原生物的安全稳定状态，而且干化污泥的用途广泛，例如用作肥料、土壤改良剂、替代能源等。

污泥干化的方法主要分为自然干化和机械干化。

自然干化由于占用较多土地，而且受到气候条件影响大、散发臭味，在污水处理厂污泥处理过程中已不多采用。

机械干化主要是利用热能进一步去除脱水污泥中的水分，是污泥与热媒之间的传热过程。根据污泥与热媒之间的传热方式，污泥机械干化又分为对流干化、传导干化和热辐射干化。在污泥干化行业主要采用对流和传导两种方式，或者两者相结合的方式。另外，对流形式的干化机由于热媒与蒸发出的水汽、副产气一同排出干化机，排出气体量大，容易增加后续处理负担。污泥含水率在40%～50%时，污泥流变学特性发生显著变化，污泥的黏滞性较强，导致输送性能很差。在干化过程中，污泥逐步失去水分而形成颗粒状，在低含水率时具有较大的表面积。当污泥逐步形成颗粒时，表面比内部干燥，内部水的蒸发越发困难，随着含水率的降低，蒸发效率也逐渐降低。

4.污泥稳定

污泥稳定是指去除污泥中的部分有机物质或将不稳定的有机物质转化为较稳定的物质，使污泥中的有机物含量减少40%以上，并不再散发异味，即使污泥以后经过较长时间的堆置，其主要成分也不再发生明显的变化的处理方法。

污泥稳定的方法包括厌氧消化、好氧消化和堆肥等方法。

厌氧消化是在无氧条件下，污泥中的有机物由厌氧微生物进行降解和稳定的过程。为了减少工程投资，通常将活性污泥浓缩后再进行消化，在密闭消化池内的缺氧条件下，一部分菌体逐渐转化为厌氧菌或兼性菌，降解有机污染物，污泥逐渐被消化掉，同时放出热量和甲烷气体。经过厌氧消化，可使污泥中部分有机物质转化为甲烷，同时可消灭恶臭及各种病原菌和寄生虫，使污泥达到安全稳定的程度。在污泥厌氧消化工艺中，以中温消化（33～35℃）最为常用。

污泥好氧消化是微生物通过其细胞原生质的内源或自身氧化取得能量的一种方法。在此过程中，细胞物质中可生物降解的组分被渐渐氧化为二氧化碳、水和氨，然后氨被进一步氧化为硝酸盐。影响污泥好氧消化的因素主要有:a.特定污泥的品种（类型）和特征;b.污泥的氧化速率;c.污泥泥龄; d.污泥负荷率;e.温度;f.需氧量。大体来说，好氧消化中大多数挥发性固体的消化将发生在最初的10~15d内，不同的污泥，消化的难易程度有所不同，纸浆和造纸厂污泥最难消化（由于纤维素和木质素含量较高)。

污泥堆肥法是指在人工控制下，在一定的水分、C/N和通风条件下，通过微生物的发酵作用，将污泥中的有机物转变成腐殖质残渣（肥料）的过程。在堆肥过程中，有机物由不稳定状态转化为稳定的腐殖化残渣，不再对环境尤其是土壤环境造成危害。根据堆肥过程中起主要作用的微生物对氧气要求的不同，可分为好氧堆肥法和厌氧堆肥法两种。前者是在有氧存在的条件下利用好氧微生物来实现有机物的降解。由于好氧堆肥温度一般在50~60℃，极限可达80~90℃，故也称高温堆肥。后者是在无氧或缺氧的条件下利用厌氧及兼性厌氧微生物发酵转化有机物的过程。

在欧洲和北美洲的污水处理厂，污泥厌氧消化的成功案例较多。在我国，杭州四堡污水处理厂、北京高碑店污水处理厂、天津东郊污水处理厂和上海市白龙港污水处理厂采用中温厌氧消化。

5.污泥焚烧

污泥焚烧可破坏全部有机质，并杀死一切病原体，最大限度地减少污泥体积，以含水率约为75%的污泥为例，焚烧残渣仅为原污泥体积的10%左右。当污泥自身的燃烧热值较高，或城市卫生要求较高，或污泥有毒物质含量高而不能被综合利用时，可采用焚烧处置方法。在焚烧前，一般应先进行污泥脱水处理和热干化，以减少负荷和能耗。但是该方法也存在缺点，主要在于其处理设施投资大,处理费用高，有机物焚烧会产生二嗯英等剧毒物质。但总体来说，污泥焚烧在技术上是可行的，并已经达到了工业规模的程度，应用较为普遍。

污泥的焚烧基本上有4种方法。

(1）利用现有垃圾焚烧炉

现在垃圾焚烧炉大都采用了先进的技术，配有完善的尾气处理装置，可以在垃圾中混入30%的污泥一起焚烧。

(2)利用现有工业用炉焚烧污泥

主要利用沥青或水泥的焚烧炉。焚烧干化后的污泥，甚至是污泥的无机部分（灰渣〉也几乎可以完全地被利用于产品之中。通过温度高达1200℃的高温焚烧，污泥中有害的有机物质被完全分解，同时在焚烧中产生的细小水泥悬浮颗粒还可以吸附有毒物质，从而使污泥灰一并熔融入水泥产品之中，加入的干污泥量通常低于正常燃料的15%。

(3)在火力烧煤发电厂焚烧污泥

经过对发电厂焚烧污泥的研究证明，当污泥占耗煤总量的比例不超过10%时，对发电厂尾气净化以及发电站的正常运转没有不利影响。