污泥基本類型

污泥是由原廢水中的固體物質(zhì)和在廢水處理過程中所產(chǎn)生的固體物質(zhì)組成的。 [1]

原污泥(raw sludge)：未經(jīng)污泥處理的初沉淀污泥。二沉剩余污泥或兩者的混合污泥。

初沉污泥 (primary sludge)：從初沉池底排出的初沉污泥含有的固體物質(zhì)濃度約為3%~8%（1%固體物質(zhì)濃度相當(dāng)于100mL體積的污泥中含有1g的固體物）。初沉污泥固體物質(zhì)中有機(jī)物約占70%，因此初沉污泥極易變成厭氧狀態(tài)并產(chǎn)生臭味。 [1]

二沉污泥 (secondary sludge）：從二次沉淀池（或沉淀區(qū)）排出的沉淀物。

活性污泥(activated sludge)：曝氣池中繁殖的含有各種好氧微生物群體的絮狀體。

消化污泥 (digested sludge)： 經(jīng)過好氧消化或厭氧消化的污泥，所含有機(jī)物質(zhì)濃度有一定程度的降低，并趨于穩(wěn)定。

回流污泥 (returned sludge)：由二次沉淀（或沉淀區(qū)）分離出來，回流到曝氣池的活性污泥。

剩余污泥 (excess activated sludge)：活性污泥系統(tǒng)中從二次沉淀池（或沉淀區(qū)）排出系統(tǒng)外的活性污泥。

污泥氣 (sludge gas)： 在污泥厭氧消化時，有物分解所產(chǎn)生的氣體，主要成分為甲烷和二氧化碳，并有少量的氫、氮和硫化氫。俗稱沼氣。

處理設(shè)備

污泥干燥床

在過去，污泥干燥床是常采用的污泥脫水設(shè)備。由于污泥干燥床的操作與維護(hù)均很簡單，因此特別適用于在一些小型污水處理廠使用。1977年，美國約有2/3的污水處理廠采用污泥干燥床；利用污泥干燥床所產(chǎn)生的脫水污泥量，約占全美國脫水污泥總量的一半。雖然污泥干燥床一般適用于溫暖及日照充足的地區(qū)，但也有一些位于北部較寒冷地區(qū)的大型污水處理廠采用污泥干燥床。 [1]

污泥固化拌和站

采用了先進(jìn)的工業(yè)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了黃土、污泥、水泥和石灰的自動配比，具有計(jì)量準(zhǔn)確、可靠性好、攪拌均勻、操作方便、環(huán)保好、生產(chǎn)效率高、故障率低等特點(diǎn)，特別適合連續(xù)作業(yè)，是污水處理廠處理污泥的理想設(shè)備。

泥漿分離脫水機(jī)

與板框壓濾機(jī)對比：該機(jī)具有處理能力大、分離性能好、適應(yīng)性強(qiáng)、勞動強(qiáng)度小、性能穩(wěn)定、安裝操作方便、占地面積小、維修費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)，而且可以實(shí)現(xiàn)密閉的連續(xù)自動分離。

臥螺離心機(jī)

臥式螺旋卸料沉降離心機(jī)（簡稱臥螺離心機(jī)）是利用離心沉降原理分離懸浮液的設(shè)備。對固相顆粒當(dāng)量直徑=3um、重量濃度比：10%或體積濃度比=70%、液固比重差：0.05g/cm3的各種懸浮液均適合采用該類離心機(jī)進(jìn)行液固分離或顆粒分級。

帶式污泥脫水機(jī)

帶式污泥脫水機(jī)是中國從美國引進(jìn)的先進(jìn)技術(shù)，經(jīng)消化吸收，開發(fā)成功的一種脫水設(shè)備，可以連續(xù)壓濾，產(chǎn)品采用高強(qiáng)度材料制作，具有處理能力大，脫水效率高，使用壽命長等顯著特點(diǎn)。產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于環(huán)境治理、蔬菜加工等需壓榨脫水的行業(yè)。

處理步驟

首先，原污泥通過污泥泵由二沉池打到另一個池子中從而和上清液分離。因?yàn)樵勰嗟暮释ǔＤ苓_(dá)到99.5%，所以污泥必須濃縮，有多種可行的方法用于減少污泥的體積。例如真空過濾和離心等機(jī)械處理的方法通常用于將污泥以半固體形式處置之前。通常這些方法是污泥焚燒處理的準(zhǔn)備工作。如果計(jì)劃采用生物處理，則多數(shù)才用重力沉降或者是氣浮的方法進(jìn)行濃縮。這兩種情況所對應(yīng)的污泥仍然是流態(tài)的。

重力濃縮池的設(shè)計(jì)和運(yùn)行類似于污水處理中的二沉池。濃縮功能是主要的設(shè)計(jì)參數(shù)，為了滿足更大的濃縮能力，濃縮池基本上比二沉池要深。一個設(shè)計(jì)正確，運(yùn)行良好的重力濃縮池至少能提高兩倍的污泥含泥量。也就是說，污泥的含水率可以有99.5%減少到98%，或者更少。這里值得一提的是，重力濃縮池的的設(shè)計(jì)要盡量基于中式結(jié)果的分析，因?yàn)楹线m的污泥負(fù)荷率與污泥的屬性的有很大關(guān)系的。

如果采用溶氣氣浮濃縮，需要有一小部分的水，通常是二沉池出水，在400kPa的壓力下充氣。這種過飽和的液體通入罐底，而污泥在大氣壓下通過。氣體以小氣泡的形式和污泥中的固體顆粒黏附，或則是被包圍，從而帶動固體顆粒上浮到表面。濃縮了的污泥的上部被除去，而液體由底部流回溶氣罐充氣。

體積減少后，污泥中含有大量的有害成分，在處置之前需要將之轉(zhuǎn)化為惰性成分。常用的方法是生物降解穩(wěn)定。因?yàn)檫@個過程目的在于將物質(zhì)轉(zhuǎn)化為終無菌產(chǎn)物，所以常應(yīng)用消化的方法。污泥消化既能進(jìn)一步的減少污泥體積也能使所含固體轉(zhuǎn)化為惰性物質(zhì)并且大體的上沒有病菌。通過厭氧消化或好養(yǎng)消化都能達(dá)到污泥消化目的。

污泥含有多種有機(jī)物，因此需要多種微生物來分解。有關(guān)資料將厭氧消化中的微生物分為兩類：產(chǎn)酸菌和甲烷菌。所以，我們也能把厭氧消化分為兩步。步，由兼性和組成的產(chǎn)酸菌通過水解作用溶解有機(jī)固體。接著溶解質(zhì)由發(fā)酵作用轉(zhuǎn)化為酒精和低分子量分子。第二步，有嚴(yán)格組成的甲烷菌將乙酸、酒精、水和二氧化碳轉(zhuǎn)化為甲烷。因?yàn)閮煞N菌群只能在無氧的環(huán)境下存活，所以厭氧消化的反應(yīng)器必須是密閉的。設(shè)計(jì)容器的時候同時也要考慮另外的一些因素，例如：溫度、pH值和混合物攪拌。

污泥也可以通過好氧消化穩(wěn)定。這種消化基本上只能用于可生化污泥而不能用于初沉池污泥，伴隨著二沉池和污泥濃縮池中污泥體積的減少，這個工藝需要不斷的鼓氣。好氧消化多應(yīng)用于深度曝氣系統(tǒng)。再者，好氧消化對環(huán)境條件不敏感，也不局限有流行變化。

經(jīng)過好氧消化，污泥中揮發(fā)性有機(jī)物的比例降低，因此消化污泥固體物質(zhì)的密度將比消化前升高。消化污泥易于沉降分離，沉淀池底流濃度可達(dá)3%，但其脫水性會明顯變差。 [1]

接下來，污泥需要處置。多種方法可以用來有效的處置污泥。其中包括焚燒、衛(wèi)生填埋和用作化肥以及土壤改良劑。原污泥可以用來焚燒，可以有效地減少含水率。添加燃料可以用來引起和維持燃燒，城市垃圾也可能用來達(dá)到這個目標(biāo)。原污泥和消化污泥也可以用衛(wèi)生填埋來處置。污泥的土地應(yīng)用實(shí)踐了好幾年，而如今只限于處理消化污泥。污泥的營養(yǎng)成分有利于植物成長，而其顆粒特性可用于土地改良。這些應(yīng)用局限有飼料作物和非人類消費(fèi)，而運(yùn)用于支持可食用植物的可能性正在研究中。污泥土地應(yīng)用的主要限制因素為植物富集金屬毒性和水體富營養(yǎng)污染。污泥的應(yīng)用可通過在流態(tài)時由噴淋器噴淋、溝渠導(dǎo)流或直接注入土壤。去水污泥可以由傳統(tǒng)農(nóng)用機(jī)械鋪設(shè)在土地之上在和培養(yǎng)土壤。

上述文字指的是一般污泥的處理。因?yàn)槲勰嗄茉斐森h(huán)境的污染，所以我們需要盡的努力使之無害化。如今，很多導(dǎo)致類型污染的具有不同特性污泥正在研究中。在本文中，我將敘述一種來自于人類產(chǎn)油和石油工業(yè)的污泥，這個代表性污泥稱之為含油污泥。

大量的污泥產(chǎn)生，而這種污泥中含有相當(dāng)大量的油，必須在終處置之前將之去除。煉油廠產(chǎn)生的污泥不能被的處置，除非將其含油量去除到一定程度。此外，在煉油廠的油水分離系統(tǒng)和儲油罐中因?yàn)楹驮系睦鄯e而產(chǎn)生的污泥的處理費(fèi)用很高，并且對環(huán)境造成很嚴(yán)重的污染。石油是一種疏水混合物例如：烷烴，芳香烴，樹脂和瀝青。許多化合物是有毒性的，致突變的和致癌的。它們的排放的受到嚴(yán)格控制的，因?yàn)樗鼈儗θ梭w健康和環(huán)境的負(fù)面影響，它們被美國環(huán)保部門分類并列為環(huán)境污染物優(yōu)先。

有很多種方法可以用來處理含油污泥?；瘜W(xué)和物理的方法例如：焚燒、氯氧化、臭氧氧化和燃燒，生物的處理方法例如：生物修復(fù)、傳統(tǒng)堆肥法等等。如今，隨著技術(shù)的發(fā)展，含油污泥的低溫冷處理和生物修復(fù)成為了兩條有效的處理途徑。

低溫冷處理技術(shù)作為一種物理的處理方法能有效地增加污泥的脫水性質(zhì)，改變絮凝劑的結(jié)構(gòu)形式并減少污泥周圍的水含量。比較那種“初沉降”，冷處理能夠除掉溶液中的雜質(zhì)，因此達(dá)到更好濃縮目的，這里就是在討論冷處理的這種好處。據(jù)我們所知，如今的資料中沒有討論冷處理技術(shù)來分離油泥中的油的可行性。但是，如果在自然條件允許的許多國家里，冷處理技術(shù)提供了一種有效的處理含油污泥的處理和處置的方法。

通過比較常規(guī)方法處理和冷處理之后污泥，我們可以發(fā)現(xiàn)，冷處理之后的樣品上面浮了一層油。后我們可以發(fā)現(xiàn)試管中分三層：上面的一層是清的浮油，底層是一層深色的沉降物，中間一層是清水。原始的污泥經(jīng)過24小時的沉降，可以看見上浮液和底部沉降物，但是沒有可見的油相。通過上面的敘述的現(xiàn)象揭示了簡單的冷處理能有效分離油泥中的油。

物理化學(xué)的方法可以用來處理油泥，但是費(fèi)用卻是很高的。堆肥和通過接種降解油類菌種或原有生物進(jìn)行生物修復(fù)被看為兩種經(jīng)濟(jì)的方法來對付油污染。堆肥有些看得見的優(yōu)點(diǎn)例如：基建和維護(hù)費(fèi)用低、設(shè)計(jì)和運(yùn)行簡單并能去處部分的油。然而，堆肥處理基本上不能達(dá)到如今環(huán)境的標(biāo)準(zhǔn)了。

油泥中含有的大部分油是難于生物降解的。很多研究證明了生物修復(fù)對含油土壤的處理，但是只是針對含油量高的污染物。大部分實(shí)驗(yàn)在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行，而行業(yè)應(yīng)用的很少。生物修復(fù)才剛剛開始，這個意味著先進(jìn)的處理技術(shù)。

污泥碳化技術(shù)

污水工藝優(yōu)化可降低剩余污泥產(chǎn)量，污泥破壁及強(qiáng)力干化技術(shù)能提高污泥的脫水性能；終通過污泥碳化技術(shù)來實(shí)現(xiàn)污泥的資源化，從源頭上解決污泥的產(chǎn)量，終達(dá)到污泥零排放的目的。 [6]

所謂污泥碳化，就是通過一定的手段，使污泥中的水分釋放出來，同時又限度地保留污泥中的碳值，使終產(chǎn)物中的碳含量大幅提高的過程（Sludge Carbonization ），在世界范圍內(nèi)，污泥碳化主要分為3種。

⑴高溫碳化。碳化時不加壓，溫度為649—982℃。先將污泥干化至含水率約30%，然后進(jìn)入碳化爐高溫碳化造粒。碳化顆粒可以作為低級燃料使用，其熱值約為8 360—12 540 kJ/kg(日本或美國）。該技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)污泥的減量化和資源化，但由于其技術(shù)復(fù)雜，運(yùn)行成本高，產(chǎn)品中的熱值含量低，當(dāng)前尚未有大規(guī)模地應(yīng)用，規(guī)模的為30刪濕污泥。

⑵中溫碳化。碳化時不加壓，溫度為426—537℃。先將污泥干化至含水率約90%，然后進(jìn)入碳化爐分解。工藝中產(chǎn)生油、反應(yīng)水（蒸汽冷凝水）、沼氣（未冷凝的空氣）和固體碳化物。另外，該技術(shù)是在干化后對污泥實(shí)行碳化，其經(jīng)濟(jì)效益不明顯，除澳洲一家處理廠外，尚無其他潛在的用戶。

⑶低溫碳化。碳化前無需干化，碳化時加壓至6—8 MPa，碳化溫度為315℃，碳化后的污泥成液態(tài)，脫水后的含水率50%以下，經(jīng)干化造粒后可作為低級燃料使用，其熱值約為15 048～20 482 kJ/kg（美國）。該技術(shù)通過加溫加壓使得污泥中的生物質(zhì)全部裂解，僅通過機(jī)械方法即可將污泥中75%的水分脫除，極大地節(jié)省了運(yùn)行中的能源消耗。污泥全部裂解保證了污泥的徹底穩(wěn)定。污泥碳化過程中保留了絕大部分污泥中熱值，為裂解后的能源再利用創(chuàng)造了條件14t。