污泥处理处置工艺.doc

目录第一章污泥来源、特征、数量2第二章 污泥处理的必要性4第三章 国内外污泥处理的现状5第四章 污泥处理处置的工艺6第五章 污泥处理技术8第六章 污泥处置技术13第七章 污泥的资源化处理处置技术15第六章 污泥处理的相关标准20第七章 污泥处置所用设备20污泥处理处置工艺第一章 污泥来源、特征、数量1.1 污泥处理处置概述生活污水和工业废水的处理过程中分离或截留的固体物质称为污泥。污泥作为污水处理的副产物通常含有大量的有毒、有害或对环境产生负面影响的物质，必须妥善处理，否则将出现二次污染。污泥中的固体物质可能是污水中早已存在的，如各种自然沉淀池中截留的悬浮物质；也可能是污水处理过程中转过形成的，如生物处理和化学处理过程中，由原来的溶解性物质和交替物质转化而来的生物血蹄和悬浮物质；还可能是污水处理过程中投加的化学药剂带来的。当所含固体物质以有机物为主时称作污泥；以无机物为主时称之为泥渣。污泥处理处置的目标是实现污泥的减量化、稳定化、无害化、资源化。污泥处理处置从技术和操作层面上分为两个阶段，第一阶段是污水厂内或采用集中方式对污泥进行减量化、稳定化处理，其目的是为了降低处理后的污泥外运而造成二次污染的风险，这一阶段主要是污泥处理的范畴；第二阶段是对处理后的污泥进行合理的安全处置，使污泥能达到无害化、资源化的目的，这阶段主要是污泥处置的范畴。1.2 污泥来源污泥的性质恶化特征主要取决于污泥的来源，同时还与污水处理工艺有着密切的关系。按污水处理工艺的不同，污泥可以分为以下几类：（1） 初沉污泥：来自污水处理的初沉淀；（2） 剩余污泥：来自污水生物处理系统的二沉池或生物反应池；（3） 消化污泥：经过厌氧消化或好氧消化处理后的污泥；（4） 化学污泥：用混凝、化学沉淀等化学方法处理污水时产生的污泥。除以上污泥外，污水厂排出的污泥总还包括栅渣和沉砂池沉渣。栅渣呈垃圾状，沉砂池沉渣中密度较大的无机颗粒含量较高，所以这两者一般都作为垃圾处置。初尘池污泥和二沉池生物污泥，因富含有机物，容易腐化、破坏环境，必须妥善处置。初尘池污泥总还含有病原体和重金属化合物等。二沉池污泥基本上是微生物集体，含水率高，数量多，更需注意。这两者在出之前常需处理，处理的目的在于：降低含水率，时期变流态为固态，同时减少数量。稳定有机物，使其不容易腐化，避免对环境造成二次污染。1.3 污泥的特性污泥的特性一般有以下几个方面：1. 污泥中的固体污泥中的总固体包括溶解性物质和不溶解物质两部分。前者叫溶解固体，后者叫悬浮固体。总固体，溶解固体和悬浮固体，又可依据其中有机物的含量，分为稳定性固体和挥发性固体。挥发性固体是指在600下能被氧化，并以气体产物逸出的那部分固体，它通常用来表示污泥中的有机物含量（VSS），而稳定性固体则为挥发后的残余物。2. 污泥固体的组分污泥固体的组分与污泥的来源密切相关，如来自于城镇污水处理厂的污泥固体组成部分主要为蛋白质、纤维素、油脂、氮、磷等；而来自金属表面处理厂的污水处理厂的污泥固体组分则主要为各种金属氢氧化物或氧化物；来自石油化工企业污水处理厂的污泥固体则含有大量的油。污泥固体组分不同，污泥的性质也不同，于此对应 的处理处置方法也不同。3. 含水率污泥中水的质量分数叫含水率。污泥中固体的质量分数叫含固率。很显然，含水率与含固率存在以下关系：含固率+含水率=100%。不同的污泥，其含水率差异很大，对污泥特征有重要影响。4. 污泥相对密度污泥相对密度是指污泥的质量与同体积水质量的比值。污泥相对密度主要取决于含水率与污泥中固体组分的比例。固体组分的比例越大，含水率越低，则污泥的相对密度也越大。城镇污水及其类似污水处理系统排出的污泥相对密度一般略大于1。1.4 污泥的产生量污泥的产生量是指各种废水净化处理后所排出的污泥量。由于废水的水质和处理方法不同，即使用相同的方法处理产生的污泥量也不同，加之操作控制不同，污泥的含水率不定，推断污泥的产生量极为困难。生活污水和工业废水生物处理过程中污泥产生的主要环节为：格栅、沉砂池、初尘池和二沉池。前三个环节产生的污泥来源于废水原来含有的悬浮固体而成为初沉污泥，二沉池产生的污泥则由废水中胶体和溶解性污染物经微生物代谢产生，一般称二沉污泥或生化污泥。污泥的产率与多种因素有关，如废水水质、处理工艺和处理要求等。第二章 污泥处理的必要性随着我们国家城市和社会经济的高速发展，我国的城市排水基础设施的建设得到了进一步的完善，城镇污水处理率也得到了相应的提高。在污水处理能力的快速发展过程中，污水处理的副产物污泥也大量产生。污泥产生的环境污染问题日益突出，易造成较大的安全隐患、环境压力及经济负担。污泥不仅含水量高、易腐烂、有强烈臭味，还含有病原菌、重金属物质及有害物质，如果得不到有效的处理处置，经过雨水的侵蚀及渗透作用，极易对地下水、土壤等造成二次污染，甚至直接危害人体的健康。由此可见，污水处理厂污泥处理处置已经成为污水处理中的一个重要组成部分，也是污水处理设计、运行必须考虑的重要环节。如何高效处理处置日益增多的污泥，如何使污泥处理处置做到稳定化、减量化、无害化及资源化，已经成为深受社会关注的重大课题，将直接关系到我国环保事业以及污水处理的发展。由于国内污泥处理处置的起步较晚，许多城市没有将污泥处置场所纳入城市总体规划，造成许多城镇污水处理厂难以找到合适的污泥处置方法和污泥弃置场所；我国污泥利用的基础较薄弱，人们对污泥利用的认识不足，对城镇污水处理厂污泥的最终处理问题缺乏关注，致使污泥的处理处置及利用率不是很高，目前仍有一部分污水处理厂的污泥只经贮存即由环卫部门外运至市郊直接堆放。我国大部分污泥采用填埋处置，资源化利用率较低。面对我国污水处理厂污泥产生和处置的现状，随着城市污水污泥产生量及污水处理厂的逐渐增多，同事也随着经济的发展和人民生活水平的提高，城镇居民对环境提出了更高的要求，原有的污泥处理处置方式已不能满足环境保护和社会经济可持续发展的需要。因此，我国污泥处理处置应在综合考虑污泥特征、地理位置、环境条件及经济社会发展水平等因素的基础上，以无害化为目标，以稳定化为受邀途径，稳定化的污泥以土地利用为首选方式，因地制宜地确定污泥处理处置方式，组件一批按市场经济规律运转和管理的城镇污泥处理处置中心，以适应目前形势的需求。第三章 国内外污泥处理的现状3.1国外污泥处理处置的现状及发展趋势发达国家经几十年的发展，污泥处理处置技术路线已相对成熟，相关的法律法规及标准规范已比较完善。欧洲污泥处置最初的主要方式是填埋和土地利用。二十世纪90年代以来，可供填埋的场地越来越少，污泥处理处置的压力越来越大，欧洲建设了一大批污泥干化焚烧设施。由于污泥干化焚烧投资和运行费用较高，同时污泥中有害成分又逐步减少，使污泥土地利用重新受到重视，成为污泥处置方案的重要选择。近几年总的趋势是土地利用的比例越来越高，欧盟及绝大部分欧洲国家越来越支持污泥的土地利用。目前，德国、英国和法国每年产生的污泥（干重）分别为220万t、120万t和85万t，作为农用方向土地利用的比例分别已达到40%、60%和60%。北美地区虽然土地资源充足，但卫生填埋总体较少，污泥处理处置的技术路线一直是农用为主，且为污泥农用做了大量安全性评价工作。目前，美国16000座污水处理厂年产710万t污泥（干重）中约60%经厌氧消化或好氧发酵处理成生物固体，用做农田肥料。另外，有17%填埋，20%焚烧，3%用于矿山恢复的覆盖。日本由于土地限制，污泥处理处置的主要技术路线是焚烧后建材利用为主，农用与填埋为辅。近年来，日本开始调整原有的技术路线，更加注重污泥的生物质利用，逐步减少焚烧的比例。综上，欧美国家目前比较明确的将土地利用作为污泥处置的主要方式和鼓励方向。土地利用主要包括三个方面：一是作为农作物、牧场草地肥料的农用；二是作为林地、园林绿化肥料的林用；三是作为沙荒地、盐碱地、废弃矿区改良基质的土壤改良。由于运输距离、操作难度等客观因素，污泥农用量又远高于林用和土壤改良。另外，欧美普遍采用厌氧消化和好氧发酵技术对污泥进行稳定化和无害化处理。其中50%以上的污泥都经过了厌氧消化处理。美国还另外建设了700多套好氧发酵处理设施。污泥的厌氧消化或好氧发酵为污泥的土地利用，尤其是农用提供了较好的基础。3.2 中国污泥处理处置现状随着我国城镇污水处理率的不断提高，城镇污水处理厂污泥产量也急剧增加。2009 年，全国投入运行的城镇污水处理厂1992 座，处理污水量280 亿m3，产生含水率80%的污泥约2005 万t。随着城镇化水平和污水处理量的增加，污泥量将很快突破3000 万t。据不完全统计，目前全国城镇污水处理厂污泥只有小部分进行卫生填埋、土地利用、焚烧和建材利用等，而大部分未进行规范化的处理处置。污泥含有病原体、重金属和持久性有机物等有毒有害物质，未经有效处理处置，极易对地下水、土壤等造成二次污染，直接威胁环境安全和公众健康，使污水处理设施的环境效益大大降低。第四章 污泥处理处置的工艺4.1污泥处理的一般原则污泥处理处置与其他固体废物的处理处置一样，都应遵循减量化、稳定化、无害化的原则。为达到此目的，通过各种装置的组合，构成各种污泥处理处置的工艺。（1） 减量化污泥的含水率高（一般大于90%），体积很大，不利于贮存、运输和消纳，减量化十分重要。污泥的体积随含水率的降低而大幅度减少，且污泥呈现的状态和性质也有很大的变化，如含水率在85%以上的污泥可以用泵输送；含水率70%75%的污泥呈柔软状；60%65%的污泥基本上呈固体状态；34%40%时已成为可离散状态；10%15%的污泥则呈粉末状态。因此可以根据不同的污泥处理工艺和装置要求，确定合适的减量化程度。（2） 稳定化污泥中有机物含量60%70%，会发生厌氧降解，极易腐败并产生恶臭。因此需要采用生物好氧或厌氧消化工艺，使污泥中的有机组分转化成稳定的最终产物；也可添加化学药剂，终止污泥中微生物的活性来稳定污泥，如投加石灰，调节PH值，即可实现对微生物的抑制。但化学稳定法不能是污泥长期稳定，因为若将处理过的污泥长期存放，污泥的PH值会逐渐下降，微生物逐渐恢复活性，使污泥失去稳定性。（3） 无害化污泥中含有大量病原菌，寄生虫卵及病毒，易造成疾病的传播。肠道病原菌可随粪便排出体外并进入废水处理系统，感染个体排泄出的粪便中病毒达106个g-1.实验研究表明，加到污泥悬浮液中病毒能与活性污泥絮体结合，因而在水相中残留的相当少。病毒与活性污泥絮体的结合符合Freundlich吸附等温式，表明污泥絮体去除病毒是一种吸附现象。病毒与污泥絮体的吸附很快。但污泥中还含有多种重金属和有毒有害有机物，这些物质可从污泥中渗滤出来或挥发，污染水体和空气，造成二次污染。因此污泥处理处置过程必须充分考虑无害化原则。4.2污泥处理处置的基本工艺流程污泥处理处置的方法很多，但最终目的是实现减量化、稳定化和无害化。污泥处理处置的基本工艺流程见下图：由图可以看出污泥处置工艺可以分为以下几类：（1） 浓缩前处理脱水好氧消化土地还原；（2） 浓缩前处理脱水干燥土地还原；（3） 浓缩前处理脱水焚烧（或热分解）灰分填埋；（4） 浓缩前处理脱水干燥熔融烧结做建材；（5） 浓缩前处理脱水干燥做燃料；（6） 浓缩厌氧消化前处理脱水土地还原；（7） 浓缩蒸发干燥做燃料；（8） 浓缩湿法氧化脱水填埋。决定污泥处理工艺时，不仅要从环境效益、社会效益和经济效益全面权衡，还要对各种处理工艺进行探讨和评价，根据实际情况进行选定。第五章 污泥处理技术5.1.污泥的浓缩污水处理过程中排出的污泥含水率和体积都很大，初次沉淀污泥含水率介于95%97%，剩余活性污泥达99%以上。污泥中所含的水分大致可以分为四类：颗粒间的间隙水，约占总水分的70%；颗粒间的毛细水，约占20%；污泥颗粒的吸附水和颗粒内部水，约占10%。污泥浓缩可以降低污泥的含水率，实现污泥的减容化，污泥浓缩效率的高低、浓缩效果的好坏直接影响污泥处理成本乃至整个污水处理厂的运行成本。污泥浓缩主要是降低污泥中的间隙水，污泥浓缩采用的是物理处理方法，主要包括重力浓缩法、气浮浓缩法、离心浓缩法等，它们的性能如表1：表1 几种浓缩方法的比能耗和含固浓度浓缩方法污泥类型浓缩后含水率/%比能耗干固体/kW*h*t-1脱除水/kW*h*t-1重力浓缩初次污泥沉淀90951.750.2重力浓缩剩余活性污泥97988.810.09气浮浓缩剩余活性污泥95971312.18框式离心浓缩剩余活性污泥91922112.29无孔转鼓离心浓缩剩余活性污泥92951171.23从表1看出，初沉污泥重力浓缩法处理最为经济。对于剩余污泥来说，由于剩余活性污泥浓度低，有机物含量高，浓缩困难，采用重力浓缩方法效果不好，而采用气浮浓缩、离心浓缩，则设备复杂，费用高，也不适合中国国情。所以，现在推行将剩余活性污泥送回初尘池与初尘池污泥共同沉淀的重力浓缩工艺，利用活性污泥的絮凝性能，提高初尘池的效果，同时使剩余污泥得到浓缩。实验研究证明，这种工艺的初尘池出水水质好于传统工艺。因此，中国当前将重力浓缩法作为主要的污泥浓缩方法。5.2.污泥的调质调质或调理是为了提高污泥浓缩和脱水效率，采用多种方法，改变污泥的理化性质，使凝聚力增强，颗粒变大。它是污泥浓缩和脱水过程中不可缺少的工艺过程。污泥调理方法有洗涤（淘洗调节）、加药（化学调节）、热处理及冷冻熔融法。近年来，高分子混凝剂得到广泛采用，特别是阳离子聚丙烯酰胺的应用对强化污泥的脱水性能，起了重要作用。此外，热处理及冷冻熔融法也受到重视。特别是以污泥作为肥料再利用时，为了不使有效成分分解，采用冷冻熔融法是有益的，尤其在有液化石油气废热可供热时，用冷冻熔融法更为有利。5.3.污泥的稳定污泥的稳定是污泥处理处置中重要的一环，污泥稳定可以减少各种病原体、消除异味、减少液体和固体的数量以及一直污泥的腐化。目前用于污泥稳定化的主要技术有氯氧化、石灰稳定、热处理、厌氧消化、好氧消化、两相厌氧消化等。以下是污泥稳定技术的比较：稳定技术应用范围特点缺点氯氧化任何生物污泥、化粪池污泥污泥化学氧化 污泥便于脱水费用高昂；仅限于在相当于0.2m3*s-1或更小的处理厂石灰稳定无机污泥、有机污泥PH值不利于微生物的生存，污泥不会腐化、产生气味和危害健康 杀死病原体的效果好稳定单位质量的污泥所需要的实惠量比脱水所需要的量大热处理生物污泥既是稳定过程，也是调理过程 能够不添加化学药剂就迅速脱水 污泥的臭味被消除并消毒设备基本费用较高，不宜于用于污泥大规模处理，场地狭小时使用受到限制污泥厌氧消化有机污泥投资费用低 产生的甲烷气体可以利用污泥难于机械法脱水；易发生一些运转上的问题；有臭味，池子一般要加盖污泥好氧消化多用于中、小型生活污水处理厂上层澄清液中生化需氧量的浓度较低生物稳定的最终产物如腐殖土没有气味，易于处置 产生的污泥容易脱水 污泥中可以利用的基本肥效较高 操作问题较少 设备费用较低提供氧气的动力费用较高；不能回收有用的副产物；去除寄生虫链和病原微生物的效果差两项厌氧消化有机污泥可同时达到对城市污泥的稳定和灭菌 高温可缩短酸化时间产甲烷反应器和产酸反应器的容积R对整个硝化系统的处理效果有很大的影响，R值偏大或偏小都会降低硝化处理的效果目前，国际上污泥稳定化技术的总的方向是以厌氧消化为主，欧美、日本、原独联体扥国家和地区采用厌氧消化处理污泥站所产污泥量的一半以上。中国城市污水处理厂污泥处理起步较晚，20世纪80年代中期才开始建设城市大型污水厂，污泥处理采用的也是中温厌氧消化，主要先进技术和设备都是引进的。近十多年来，中国城市污水厂的污泥处理技术和某些单项专用设备有较大发展，积累了不少中温厌氧消化技术方面的经验。5.4.污泥的脱水污泥浓缩主要是分离污泥中捷大部分的间隙水，但污泥经浓缩之后，其含水率仍在95%以上，呈流动状态，体积庞大，且容易腐败发臭，不利于运输和处置，给后续处理造成相当大的困难。因此需要对污泥进行脱水，这样可以降低污泥的含水率，减少污泥的体积，降低运输成本。脱水主要是将污泥中的表面吸附水和毛细水分离开来，这部分水只占污泥中总含水量的15%25%，但经脱水之后，污泥呈固体状态，体积减少为原来的1/10，大大降低了后续处理的难度。常用的脱水方法有自然干燥和机械脱水两种。自然干燥是利用自然力量（如太阳能）将污泥脱水干化。传统上常用的是污泥干化床。该法用于气候比较干燥、占地不紧张以及环境卫生条件许可的地区。机械脱水是目前世界上各国普遍采用的方法。常用的脱水机械有真空过滤机，板框压滤机，带是压滤机，离心机等。5.5.污泥的热干燥污泥处理技术中，污泥的含水率是最关键的影响因素。因此，降低污泥含水率是目前在污泥处理中所遇到的问题的关键。国内外应用实践表明，在传统的污泥浓缩和脱水供以后，污泥的含水率不可能达到60%。要达到对污泥的深度脱水，比较经济的方法是引入化工操作中常用的热干燥技术。5.5.1.污泥的热干燥处理原理污水厂污泥是一种油有机物和无机物组成的含水率很高的混合物，性质相当复杂，国内外关于污泥热干燥的基础研究及机理论述方面的成果不多。20世纪80年代，Muller，Satoetal以及Smollen等人对污泥的干燥特性进行了研究，发现其与晶体物质的干燥特性有很大的差异。他们认为，水分在污泥中有4种存在形式：自由水分、间隙水分、表面水分及结合水分，分别反应了水分与污泥固体颗粒结合的情况，如图：1) 自由水分 蒸发速率恒定时去除的水分。2) 间隙水分 蒸发速率第一次下降时所去除的水分，通常指存在于污泥颗粒间的毛细管中的水分。3) 表面水分 蒸发速率第二次下降时所去除的水分，通常指吸附或年富裕固体表面的水分。4) 结合水分 在该干燥过程中不能被去除的水分。这部分水一般以化学力与工体颗粒相结合。由于污泥中水分分布状况与晶体物质的差异性，化工操作中已成熟的数学模型和设备直接用于无处理不一定有效，需对污泥的热干燥特性进行深入的研究，以建立相应的数学模型，开发适用的干燥设备。5.5.2.污泥的热干燥处理原理污泥热干燥处理技术因操作灵活，可根据污泥的最终处置要求来调节干污泥的含固率等优点，愈来愈受到人们的重视。目前，相当多的国家已在污泥处理中采用热干燥技术。按照介质是否与污泥直接接触，现行的污泥热干燥技术可以分为两类：直接热干燥技术和间接热干燥技术。直接热干燥技术：又称对流热干燥技术。在操作中，热介质与污泥直接接触，热介质低速流过污泥层，再次过程中吸收污泥中的水分，处理后的干污泥需与热介质进行分离。排出的废气一部分通过热量回收系统回到原系统中再用，剩余的部分经无害化后排放。此技术热传输效率及蒸发速率较高，可使污泥的含固率从25%提高到85%95%。但由于与污泥直接接触，热介质容易受到污染，排出的废水和水蒸气经过无害化处理才能排放；同时，热介质和干污泥需加以分离，给操作和管理带来了一定的麻烦。旋转式热干燥器以及闪蒸热干燥器都是典型的直接加热干燥装置。间接热干燥技术：热介质不直接与污泥接触，而是通过热交换器将热传递给湿污泥，使污泥中的水分得以蒸发，因而热介质不仅限于气体，也可用热油等液体，同时热介质也不会受到污泥的污染，省却的后续的热介质与干污泥分离的过程。过程中蒸发的水分到冷凝器中加以冷凝，热介质的一部分回到原系统中再用，以节约能源。由于间接传热，该技术的传热效率及蒸发速率均不如直接热干燥技术。这种技术的操作涉笔有薄膜热干燥器，圆盘式热干燥器等。5.6.湿式氧化法处理污泥湿式氧化法（WO法）是一种物理化学方法。此方法在高温下（临界温度150370）和一定压力下用来处理高浓度有机废水和不易生化的废水十分有效。由于活性污泥在物质结构上与高浓度有机废水十分相似，因此这种方法可以用来处理剩余污泥。湿式氧化法处理污泥是经浓缩后的污泥，在液态下加热加压，并通入压缩空气，使有机物被氧化去除，从而改变污泥结构与成分，使脱水性能大大提高。用湿式氧化法处理活性污泥，反应温度对总COD的降解效果影响非常大，大过于溶解氧浓度对湿式氧化效果的影响。在特定的温度和压力下，总COD要变成可溶解性有机物主要依赖于氧化时间。由于剩余污泥是由大量的细菌群组成，它在高温下能够比较容易水解，从细胞中释放出大量可溶性有机物，所以在300以上并氧化30min以后，除部分可溶解性COD被氧化成CO2和H2O外，剩余可溶性有机物成分都是以乙酸和其他有机酸为主的难分解有机物。为了使污泥得到进一步的生物处理，目前国外研究的方向主要集中在污泥成分的转化。湿式氧化法液体中剩余有机物在临界条件下很难被氧化，最终产物以乙酸的形式存在，而不是CO2和H2O。乙酸在湿式氧化处理中很难被进一步氧化，但是在厌氧和好氧生物处理过程中却十分容易被降解，因此在试试氧化设计中，通常选择乙酸的浓度作为动力学参数。由于活性污泥的成分十分复杂，很难用一个简单的表达式表示，所以在设计湿式氧化处理系统中必须使用简化的分析参数，例如MLVSS、可溶性COD、乙酸、甲醛等。这些参数被优化组合后，就可能使湿式氧化系统在最佳的条件下运行，并为进一步的生物处理提供最易降解的原料。第六章 污泥处置技术污泥处置途径很多，土地利用、卫生填埋、焚烧和水体消纳（排入江河湖海），是许多国家常用的方法。一般来说，各个国家对污泥处置的方式的选择是根据本国的地理环境、经济水平、技术措施、交通运输等因素而确定的，而且会随着公众认识的提高和兴趣的改变而改变。6.1.土地利用污泥的土地利用时一种积极、有效而安全的污泥处理处置凡是。污水污泥的土地利用在我国已经有超过20多年的历史，20世纪80年代初，第一座大型城市污水处理厂天津纪庄子污水处理厂建成投产后，污泥即由附近郊区农民用于农田。随着城市污水污泥产生量和污水处理厂的逐渐增多，中国已经开始将污水处理厂污泥用于城市绿化林地改造。6.2 土地填埋污泥的土地填埋是在传统填埋的基础上，从保护环境的角度出发，经过科学选址和必要的场地防护处理，以严格的管理制度和科学的工程操作来加以实施的污泥处置方法。到目前为止，这种方法已发展为一项比较成熟的污泥处置技术。该技术的基本方式是城市污泥经过简单的灭菌处理后，直接倾倒于低地或谷地制造人工平原。它的好处是处理成本低，不需要高度脱水，即解决了污泥的出路问题，又可以增加城市建设用地，故称为大多数西方国家主要的污泥处置方法之一。然而，城市污泥土地填埋也存在很多问题，如污泥中含有的各种有毒有害物质经雨水的侵蚀和渗透会污染地下水。此外，适宜污泥填埋的场所因因城市的阿亮产出污泥而显得越来越有限。因此，将污泥作为土地填埋处理时，除了要考虑城市周围是否有适合填埋的低地或谷地外，还应考虑到环境卫生问题。建设污泥填埋场如同生活垃圾卫生填埋场一样，地址需要选择在底基渗透系数低且地下水位不高的区域，填坑应铺设防渗性能好的材料，卫生填埋场还应配设渗滤液收集装置及净化设施。目前中国修建的卫生填埋场中，都用高密度聚乙烯为防渗层，这样可以避免对地下水及土壤二次污染。由于污泥填埋对污泥的土力学性质要求较高，需要大面积的场地和大量的运输费用，地基需作防渗透处理以免污染地下水等，近年来污泥填埋处理所占的比例越来越小。但对于不能资源化的固体废物而言，填埋是目前唯一的最终处置途径。污泥可与城市垃圾一起填埋或单独填埋，对于污泥的填埋，在部分发达国家的城镇垃圾技术规范中有相应的规定值，其中对污泥填埋能力规定了两类重要参数：强度参数为横向剪切强度25kPa或单轴压强25kPa；干固体中的有机物比例为灼烧减量3%（类填埋场即惰性废物填埋场）或灼烧减量5%（类填埋场即生活垃圾填埋场）。6.3 污泥焚烧焚烧的优势在于可以迅速和较大程度地使污泥达到无害化和减量化，其产物为无菌、无臭的无机残渣，含水率为零，且在恶劣的天气条件下不需要存储设备。近年来焚烧法由于采用了合适的预处理工艺和焚烧手段，达到了污泥热能的自持，并能满足越来越严格的环境和充分地处理不适宜资源化利用的部分污泥。对于大城市，因远离填埋场造成运输费用较高时，采用焚烧法处置可能是经济有效的。人口稠密的海洋及岛屿国家（如日本、新加坡等）由于污泥的农田利用和土地填埋受限制，加之近年来海洋排放收到强烈反对，所以十分注重污泥焚烧技术的研究和开发。早在1984年，新加坡南洋技术研究院的Jarnis和Vickrdge就发现，曲子新加坡各个污水厂的污泥，在550燃烧时是自燃的；而安大略湖现场污泥焚烧路的成功生产，则进一步证明合适预处理的污泥，在焚烧过程中完全达到了热能的自持。污泥焚烧已成为很具发展前景的污泥处置方法。污泥焚烧法有利也有弊，主要缺点是：污泥中的重金属会随着烟尘的扩散而污染空气，残余灰烬也富含污染物，再进行填埋处置也易于造成环境污染，而且焚烧的成本也是其他工艺的24倍；另一方面，污泥必须保证在比较低的含水率才能用作“合成燃烧”这就需要提高污泥的脱水程度从目前的技术水平上来看，机械脱水成本比较高，自然脱水虽然成本较低，但是时间长、占地大、而且晾晒间的污泥腐臭气体会污染空气。在所有的污泥处置中，焚烧只有在其他的污泥处置方法由于环境或土地利用的限制而被排出时才可考虑。从焚烧的产物来看，干污泥颗粒可用作发电厂燃料的掺合料，也可通过干馏提取焦油、燃料油和燃气等。污泥燃烧灰可以做水泥添加剂、污泥砖、污泥陶瓷等建筑材料。污泥蛋白菌可制造蛋白塑料、胶合生化纤维板等。污泥生物气可用作燃料，还可以制造四氯化碳、有机玻璃树脂、甲醛等化工产品。第七章 污泥的资源化处理处置技术7.1 污泥的堆肥化7.1.1 概述污泥堆肥是一种无害化、减容化、稳定化的综合处理技术。它是利用好氧的嗜温菌、嗜热菌的作用，将污泥中有机物分解，并杀灭传染病菌、寄生虫卵与病毒，提高污泥肥分。污泥堆肥化过程中经常要用到调理剂和膨胀剂。调理剂是指加进堆肥化物料中的有机物，借以减少单位体积的质量，增加碳源及与空气的接触面积，以利于需氧发酵。污泥堆肥化过程中常用的调理剂有木屑、秸秆、稻壳、粪便、树叶、垃圾等有机废料。膨胀剂是指用有机物或无机物制成的固体颗粒，把它加入湿的堆肥化物质中时，能有足够的大小保证物料与空气的充分接触，并能依靠粒子之间的接触起到支撑作用。常用的膨胀剂有木屑、团粒垃圾、破碎成颗粒状的轮胎、塑料、花生壳、秸秆、树叶、岩石及其他物质。根据污泥的组成和微生物对混合堆料中碳氧化、碳磷化、颗粒大小、水分含量的PH值等要求，对其加入一定量的调理剂与膨胀剂。保持合适的水分，然后进行堆积。堆肥化可以分为两个阶段，即一级堆肥阶段与二级堆肥阶段。一级堆肥可以分为3个阶段，即发热、高温消毒和腐熟。堆肥初期为发热过程：在强制通风条件下，堆肥中有机物开始分解，嗜温菌迅速增长，对非温度上升至约4555。高温消毒过程：有机物分解所释放的能量，一部分合成新细胞，一部分使堆肥的温度继续上升可达5570，此时嗜温菌受到抑制，嗜热菌繁殖，病原菌、寄生虫卵与病毒被杀灭，由于大部分有机物已被氧化分解，需氧量迅速减少，温度开始回落。腐熟过程：温度降至40左右，堆肥基本完成。以及堆肥耗时79d，在堆肥仓内完成。二级堆肥阶段：一级堆肥完成后，停止强制通风，采取自然堆放方式，使进一步熟化、干燥、成粒。堆肥成熟的标志是物料呈黑褐色，无臭味，手感松散，颗粒均匀，蚊蝇不繁殖，病原菌、寄生虫卵、病毒以及植物种子均被灭杀，氮、磷、钾等肥效增加且易被作物吸收。二级堆肥阶段周期为一个月左右。堆肥技术的特点：自身产生一定的热量，并且高温持续时间长，不需要外加热源，即可达到无害化；使纤维素这种难于降解的物质分解，使堆肥物料有了较高程度的腐殖化，提高有效养分；基建费用低、容易管理、设备简单；产品无味无臭、质地疏松、含水率低、容量小、便于运输施用和后续加工复混肥（商品肥）。7.1.2 污泥堆肥工艺目前，用于城市污泥好氧处理的堆肥技术有：机械翻垛工艺、传统静态好氧堆肥工艺、新型静态好氧堆肥工艺。机械翻垛工艺：采用专门设备，定时对污泥堆垛进行翻抛，以满足发酵过程中对氧气的需求。这种发酵技术的优点是无聊容易均匀，操作简单。缺点是机械翻垛基本没有监控系统，生产过程中多是凭经验操作，因此会出现堆体内因氧气不足而产生臭味的情况，环境卫生条件较差，有机质降解慢；翻垛过程中，堆体散发热量，导致堆体温度下降，使整个发酵过程中堆体温度发生吧波动，难以保证杀灭病原菌和病虫卵等生物的效果，堆肥的稳定化和无害化效果差，尤其在环境温度低时更加明显。传统静态好氧堆肥工艺：在堆肥过程中通过设在堆体地步的曝气系统加氧，无需翻动整个堆体。这种工艺可以避免机械翻抛过程中堆体热量的损失等缺点，但是由于缺少对堆肥过程的温度和氧气检测和控制，只能通过简单的定时控制来曝气，因此依然存在氧气供应不充分，容易产生臭味和微生物活性低、有机质降解慢、堆肥质量不稳定等问题。新型静态好氧堆肥工艺：实现了对温度和氧气两大关键因素的实时、在线监控，从而可以缩短堆肥周期，提高堆肥质量，达到堆肥产品质量稳定及堆肥生物无害化处理的效果，同时可以降低堆肥过程的能耗。新型静态好氧堆肥工艺特点：1、 在不翻垛的情况下，利用鼓风机为污泥堆垛充氧。与翻垛堆肥相比，热量损失小，臭味产生少，堆肥速度较快。2、 在线自动控制程度高。该工艺具有污泥好氧堆肥过程通过在线探头实时控制温度、氧气等重要参数的功能，同事利用计算机自动检测系统，处理堆肥过程中的反馈数据，并自动对温度和氧气进行调控，实现了工业化自动测控，可以提高堆肥质量，达到堆肥产品质量稳定。该工艺自动化运行，操作简单，可以节省操作人员，并减轻劳动强度。3、 臭味控制。通过调节堆垛中氧含量，抑制硫化氢气体产生，减少抽气量，可大大减轻对厂区及其周围环境造成的污染。4、 工艺技术成熟、稳定，产业化程度较高。5、 通风效果好、能耗低。6、 运行成本低。该工工艺由于自动化程度高、供养效率高，因此，工作人员少、电耗低。较传统堆肥方式降低了运行费用。7.2 污泥制砖利用城镇污水处理厂的排放污泥和其他原料混合生产烧结建筑材料制品，一则利用消化了大量的城市污水处理厂排放的污泥，二则污水处理厂的排放污泥中有机质的自身燃烧产生的热量可补充高温焙烧烧结制品的热量，既利用了污泥本身的热值，也可以高温分解有毒及致癌有害物质，完全解决了城市污泥的二次污染问题，这是目前实现城市污泥无害化、资源化和产业化的最佳途径之一。城镇污水处理厂污泥通常的含水率非常高，固体物质中有机物含量较高，质量较轻。因此，在污泥制砖中难与其他物料混合均匀。污泥制砖的物料均匀混合处理，是保证产品质量的关键，工艺上一般都采用强力混合设备，如均化布料机和强力挤出搅拌机以及强力轮碾设备组合的强力均匀混合系统。为防止污泥有机物分解引发二次污染的环境问题，应采用快速陈化工艺，以处理污泥制砖生产中产生的废气。通常的工艺流程图如下：首先将含水率80%的污泥经烘干到含水率40%，烧结制品其他物料按比例破碎到1mm以下，再按感化污泥的物料的配合比例将他们送进强力挤出搅拌机混合，再经轮碾碾炼均化后送入陈化库陈化；再进入强力真空挤出机成型，成型湿砖经自动码坯机码上要车，进入隧道干燥窑，利用焙烧的余热在100150热风中干燥脱水；最后干燥坯进隧道窑焙烧，利用污泥自身及物料中的热值焙烧到10001100，经2432h焙烧后生产出成品。干燥和焙烧通常采用自动控制的大断面宽体隧道窑。整个焙烧过程严格控制烧成温度及时间，以保证产品质量。各生产线生产工序采用全自动化及系统负压抽风系统，并将生产废气送入焙烧分解系统处理，同时，对焙烧及干燥的有害气体如二氧化硫及二噁英等进行吸附处理和分解，解决对生产人员的伤害和对生产企业周围环境的二次污染。焙烧窑内利用污泥及物料的燃烧热值提供热量，再利用焙烧余热来干燥湿砖坯，做到热能平衡，降低制砖成本。利用城镇污水处理厂污泥制砖，完成污泥干花处理后，需确定污泥的适宜掺加量。对于制砖生产中污泥的掺和量，通常从四个方面考虑：一是污泥的发热量；二是污泥的物理性能指数，如塑性指数、干敏指数等和污泥的含水率；三是烧失量指标；四是化学成分和矿物组成。第六章 污泥处理的相关标准GB/T234842009 城镇污水处理厂污泥处置 分类GB/T241882009 城镇污水处理厂污泥泥质GB/T250312010 城镇污水处理厂污泥处置 制砖用泥质GB/T234852009 城镇污水处理厂污泥处置 混合填埋泥质GB/T234862009 城镇污水处理厂污泥处置 园林绿化用泥质GB/T246002009 城镇污水处理厂污泥处置 土地改良用泥质GB/T246022009 城镇污水处理厂污泥处置 单独焚烧用泥质CJ/T3092009 城镇污水处理厂污泥处置 农用泥质CJ/T3142009 城镇污水处理厂污泥处置 水泥熟料生产用泥质第七章 污泥处置所用设备7.1 污泥浓缩设备7.1.1 悬挂式中心传动浓缩池刮泥机（1）使用范围悬挂式中心传动浓缩池刮泥机适用于市政、轻工等行业中污泥的浓缩。（2）型号说明（3）结构形式刮泥机主要由电动机及减速装置、过扭矩保护机构、提升机构、主轴、刮臂、刮板、浓集栅条、刮浮渣装置、水下轴承、稳流筒及工作桥等。整台机器悬挂在工作桥的中心，型式见下图。刮泥机刮泥臂上设有纵向搅拌栅条，其外缘线速度2.0m/min，刮臂旋转时栅条起搅拌作用，加速污泥的下沉，达到污泥浓缩的效果。中心传动浓缩机的生产厂家：江苏一环集团有限公司、江苏天雨环保集团有限公司、无锡市通用机械厂有限公司。7.1.2 周边传动浓缩池刮泥机以ZBG型周边传动浓缩机为例介绍（1）适用范围ZBG型周边传动浓缩机主要用于大型污水处理厂的初尘池及二沉池排泥进一步浓缩，浓缩污泥含量相对较多，竖向栅条主要起缓慢梳理凝聚作用，以增加污泥致密性。工艺处理流程一般为中心出水，周边出水，中心底部排泥。（2）型号意义说明（3）结构域特点ZBG型周边传动浓缩机采用铰支式刮臂起到过载保护作用，有效降低运行成本；工作桥正常采用桁架梁，质量轻，刚度好，桥长可视工艺要求确定；刮泥板为螺旋型设置，刮泥效果好。ZBG型周边传动刮泥机为半跨式结构，主要由中心旋转支座、主梁、桁架、刮臂与刮板组合、支撑与栅条组合、集电装置及驱动机构等部件组成，半跨式桥架的一端与中心立柱上的旋转支座相接，另一端安装驱动机构和滚轮，通过传动是滚轮在池周边走道平台上做圆周运动，同时池内刮泥板将污泥刮向池中心的集泥槽内。桁架的驱动力，主要是驱动实心橡胶轮与混凝土面之间的摩擦系数乘以驱动轮压所产生的摩擦力。驱动阻力须小于摩擦力，刮泥机正常运转。外形图见下：周边传动浓缩机生产厂家：江苏天