來源：污水處理助手

污泥的處理處置依然是國內環境問題中一個亟待正視、解決的問題。尤其在如今的“雙碳”目標下，污泥成為污水處理行業節能減耗、踐行碳達峰、碳中和的重要抓手，能源資源回收利用成為重要的方向。本文詳細總結了圍繞污泥的來源分類、技術路線、處理設備等諸多方面。

污泥處理 (sludge treatment )：對污泥進行濃縮、調質、脫水、穩定、干化或焚燒等減量化、穩定化、無害化的加工過程。

污泥基本類型

污泥是由原廢水中的固體物質和在廢水處理過程中所產生的固體物質組成的。

原污泥(raw sludge)：未經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濃度約為3%~8%（1%固體物質濃度相當于100mL體積的污泥中含有1g的固體物）。初沉污泥固體物質中有機物約占70%，因此初沉污泥極易變成厭氧狀態并產生臭味。

二沉污泥 (secondary sludge）：從二次沉淀池（或沉淀區）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)：經過好氧消化或厭氧消化的污泥，所含有機物質濃度有一定程度的降低，并趨于穩定。

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

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

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。

污泥處理前，首先要了解污泥的分類，才能確定污泥處理的方法：

⒈自來水廠沉淀池或濃縮池排出的物化污泥處理

污泥分類：屬中細粒度有機與無機混合污泥，可壓縮性能和脫水性能一般。

⒉生活污水廠二沉池排出的剩余活性污泥處理

污泥分類：屬親水性、微細粒度有機污泥，可壓縮性能差，脫水性能差。

⒊工業廢水處理產生的經濃縮池排出的物化和生化混合污泥處理

污泥分類：屬中細粒度混合污泥，含纖維體的脫水性能較好，其余可壓縮性能和脫水性能一般。

⒋工業廢水處理產生的經濃縮池排出的物理法和化學法產生的物化細粒度污泥處理

污泥分類：屬細粒度無機污泥，可壓縮性能和脫水性能一般。

⒌工業廢水處理產生的物化沉淀粗粒度污泥處理

污泥分類：屬粗粒度疏水性無機污泥，可壓縮性能和脫水性能很好。

處理研究

一個關于油泥處理的研究于2004年在中國進行。添加生物添加劑的生物修復法和傳統的堆肥進行對比。含油污泥和油污染的土壤取之于油田。干污泥的總碳氫化合物含量為327.7 －371.2 g·kg-1，和油污染的土壤的總碳氫化合物含量為151.0 g·kg-1。在運用添加劑之前，在污泥和土壤中添加不同比例的秸梗、木屑、沙子和純油并混合均勻。這些污泥和土壤組分用來無控制處理和通過激活原有微生物處理。而在堆肥中，糞肥和木屑添加到污泥中，總碳氫化合物含量為101.4 g·kg-1。生物添加劑每2周用一次，而實驗環境溫度下持續56天。污泥每3天加水攪拌一遍。在添加3次生物添加劑以后，含油污泥和土壤中的總碳氫化合物含量降低46-53%，在激活原有微生物法處理后，總碳氫化合物含量降低13-23%，無控制處理則沒有油的降解。通過堆肥，則含油污泥中總碳氫化合物含量降低了31%。上述現象表明，生物修復可作為一種有效同樣經濟的方法處理含油污泥的方法。

處理設備

污泥干燥床

在過去，污泥干燥床是最常采用的污泥脫水設備。由于污泥干燥床的操作與維護均很簡單，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，但也有一些位于北部較寒冷地區的大型污水處理廠采用污泥干燥床。

污泥固化拌和站

采用了先進的工業計算機控制系統，實現了黃土、污泥、水泥和石灰的自動配比，具有計量準確、可靠性好、攪拌均勻、操作方便、環保好、生產效率高、故障率低等特點，特別適合連續作業，是污水處理廠處理污泥的理想設備。

泥漿分離脫水機

與板框壓濾機對比：該機具有處理能力大、分離性能好、適應性強、勞動強度小、性能穩定、安裝操作方便、占地面積小、維修費用低等優點，而且可以實現密閉的連續自動分離。

臥螺離心機

臥式螺旋卸料沉降離心機（簡稱臥螺離心機）是利用離心沉降原理分離懸浮液的設備。對固相顆粒當量直徑=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進行液固分離或顆粒分級。

帶式污泥脫水機

帶式污泥脫水機是中國從美國引進的先進技術，經消化吸收，開發成功的一種高效脫水設備，可以連續壓濾，產品采用高強度材料制作，具有處理能力大，脫水效率高，使用壽命長等顯著特點。產品廣泛應用于環境治理、蔬菜加工等需壓榨脫水的行業。

太陽能熱泵技術污泥處理設備

該系統主要利用太陽能、地熱能等清潔能源作為污泥干化的熱源，能將含水量80以上的泥漿干化成含水量35以下的干料，節電、節煤、環保；整個系統為自動化遠程控制，有效降低了污泥處理處置成本，為污泥處理處置提供了一種低碳環保的解決方案。

該系統包括溫室部分、輸送部分、通風部分、集熱部分（包括太陽能集熱系統和熱泵系統）、自動化控制部分以及有害氣體收集和除臭等其他附屬裝置。

利用太陽能作為主要能源，滿足可持續發展的需求；

耗能小，運行管理費用低，蒸發1t 水耗電量僅為60-80kW·h，而傳統的熱干化技術需耗電為800-1060kW·h；

經干化處理后，污泥體積可減少到原來的1/3-1/5，實現穩定化并保留其原有的再利用價值；

系統運行穩定、安全、灰塵產生量小；

自動化程度高、操作維護方便、使用壽命長；

系統透明程度高，環境協調性好。

其系統組成有：

污泥輸送系統

由接料倉、螺旋進料機、插板閥、污泥泵、管道組成。整個系統液壓部分采用意大利泵、閥。螺旋進料機與料倉之間用插板閥連接，便于檢修。推送機采用S擺管的設計。含水85%左右的泥餅由卡車卸入料倉，經螺旋進料機喂入液壓推送機，推送機將污泥由管道輸送，整個過程無異味，做到不污染環境的同時可實現長距離、大揚程輸送。管道可根據建筑結構靈活設置，輸送量精確，配備通訊接口實現遠程控制。還可選用皮帶、斗提等傳統輸送方式。

溫室供熱系統

由太陽能集熱器、集熱水箱、恒溫水箱和PLC控制等組成，集熱水箱與自來水補水管相通，自來水補水管上設有水源電磁閥，集熱水箱內設有水位傳感器；PLC根據所述水位傳感器輸出的水位信號控制水源電磁閥的開閉，以自動給集熱水箱補水，實現定時、定量上水，集熱水箱內的水量可根據實際情況得到控制。通過安全排氣閥來釋放蒸汽，并通過供熱控制閥控制集熱器陣列供熱的面積，確保了系統運行的穩定性和安全性。

溫室系統

由溫室主體、內保溫部分、通風部分、供暖部分、氣象站等組成。溫室主體為文絡式陽光板溫室，陽面中空玻璃。選用保溫幕布，減少輻射熱的流失。通風采用風機，頂部采用蝶形方式交錯開窗，可根據室內外溫濕度、光照度實現自動開關。供暖系統根據《地面輻射供暖技術規程》JGJ142-2004設計。

污泥翻泥布料系統

由污泥攤鋪機、螺旋喂料機、皮帶式輸送機、干料倉、有害氣體探測儀、工業監控系統等組成。全自動翻泥機為變頻電機，可自動調節翻泥速度，使污泥得到均勻翻動，實現表面翻新和蒸發水分。過程中也起到對污泥供氧的作用，避免污泥局部厭氧菌繁殖而釋放惡臭氣體。系統安裝了H2S和NH3探測器，可實現實時監控。

控制系統

自動化控制系統采用組態軟件+PLC的基本控制方式，上位機通過與PLC及智能儀表通訊實現對各個設備的監測與控制，PLC通過內部程序能夠獨立運行。上位機采用臺灣研華工業計算機，生產工藝路線在計算機界面能夠模擬顯示。工藝參數點數據可以實現計算機界面顯示、調整、設定，并進入程序。工藝運行參數可隨機調取、打印，故障監控可實現故障點、故障類型、發生時間的瞬間記錄和報警功能。配置了智能電度表，實時記錄干化過程的能耗數據，折算干化成本。

⒈污泥處理利用的一般技術

⑴污泥的堆肥化處理技術

⑵污泥的建材化技術

⑶污泥的燃料化技術

⑷污泥的厭氧消化（制沼氣）技術

⒉太陽能污泥干化技術

⒊污泥的電離輻射處理技術

⒋ 微波技術在污泥處理中的應用

⑴微波輻照污泥處理技術

⑵微波化學分析技術

⒌ 超聲波處理污泥技術

⒍ 重金屬的生物有效性及植物脫除技術

⒎ 污泥的微生物處理技術

⑴ 微生物淋濾技術

⑵ 微生物吸附處理法

⑶ 微生物脫臭技術

⒏新興污泥熱化學處理技術

⑴ 濕式氧化技術

⑵ 活性污泥作黏結劑

⑶ 剩余污泥制可降解塑料

⑷ 污泥制活性炭

⑸ O3/H2O2氧化技術

⑹ UV/O3氧化技術

⑺ UV/H2O2氧化工藝

⑻ 其他熱化學處理技術簡介

污泥濃縮

濃縮是常用的固液分離方法，可通過兩種方式完成：固體上浮至混合液上端，或沉降至混合液底部。前者一般稱為氣浮，后者則稱為重力濃縮。污泥濃縮的目的主要是在進行污泥消化或脫水之前，盡量將多余的水分從污泥中分離。一般來說，污泥濃縮可有效減少污泥處理后續單元如消化、脫水所需的處理容量，而后續單元因容積減少所節省的成本，遠高于污泥濃縮單元的設置與運行費用，因此設置污泥濃縮單元有助于降低污泥處理過程的總成本。

化學調理

污泥調理的主要目的是促進污泥的固液分離。在目前可利用的技術中，最常用的方式是是在污泥中添加混凝劑，如氯化鐵、石灰或有機高分子絮凝劑，污泥焚化灰渣也可用作污泥調理劑。在混濁的液體如污泥中加入混凝劑，可促進固體物質的凝聚，使其更容易與水分離。近年來有機高分子絮凝劑在污泥調理方面的應用日漸廣泛，有機高分子絮凝劑易于處理，所占體積小，使用起來操作簡單，且非常有效。絮凝劑一般在脫水之前注入污泥中，并與污泥充分混合。

熱處理

另一種污泥調理方法是將污泥在高溫（175~230℃）及高壓（1000~2000kPa）下加熱，污泥固體中的結合水被釋放出來，因此可改善污泥的脫水特性。熱處理的優點是污泥調理后的脫水性比使用化學調理劑更佳；缺點是系統的操作與維護較為復雜，同時污泥熱處理也會產生高濃度的蒸煮液，當其回流至污水處理廠時，將明顯增加處理單元的負荷。

污泥穩定

污泥穩定的主要目的是利用生化方法降解污泥中的有機固體物質，使污泥更為穩定（減少臭味及腐敗），且更容易脫水，同時減少污泥質量。一般而言，如果直接進行污泥脫水和焚燒，則不需要穩定處理。污泥穩定有兩種基本方式：一種是在密閉的反應器中隔絕氧氣下進行，稱為厭氧消化；另一種則是在污泥中通入空氣，稱為好氧消化。

真空脫水機

真空脫水機由覆蓋有過濾材料或濾布的圓柱形滾筒構成，滾筒旋轉時部分侵入污泥槽中，而槽中污泥已經過調理。當滾筒內部有一定真空度時，污泥中的水分便被吸入滾筒，并在濾布表面留下固體物質而形成濾餅。當滾筒繼續旋轉，刮刀將形成的濾餅刮除，滾筒繼續進入下一個脫水循環。在某些類型的真空脫水機中不使用刮刀，而是使用一組小型滾輪來移除滾筒表面的濾餅。

連續式帶濾脫水機

污水處理廠所使用的連續式帶濾脫水機，與水處理廠所使用的連續式帶濾脫水機大致相同。

連續式帶濾脫水機適用于各種混合污泥的脫水，處理固體含量為5%的典型消化混合污泥，濾布固體物負荷為32.8kg/(h·m2)時，可得到固體含量為19%的脫水污泥餅。一般來說，連續式帶濾脫水機對不同污泥的脫水效果，與使用真空脫水機相當。而與使用真空脫水機相比，連續式帶濾脫水機不易發生污泥粘附濾布的問題，且其動力消耗較低。

污泥干燥

污泥干燥是應用人工熱源以工業化設備對污泥進行深度脫水的處理方法，盡管污泥干燥的直接結果是污泥含水率的下降(脫水)，但與機械脫水相比,其應用目的與效果均有很大的不同。污泥機械脫水(也包括污泥濃縮)，其應用的目的以減少污泥處理的體積為主(污泥濃縮和機械脫水通常均可使污泥體積減少4倍左右)，但脫水污泥餅除了含水率和相關的物理性質，如流動性與原狀污泥有差異外，其化學、生物等方面性質并不因脫水而產生變化。污泥干燥則由于提高水分蒸發強度的要求，使用人工熱源，其操作溫度(對污泥顆粒而言)通常大于100℃，干燥對污泥的處理效應，不僅是深度脫水，還具有熱處理的效應；加之，污泥干燥處理的產物，其含水率可控制在20%以下,即達到抑制污泥中的微生物活動的水平，因此污泥干燥處理可同時改變污泥的物理、化學和生物特性。

污泥干燥床

在各種形式的污泥干燥床中，干燥砂床是最古老也是最常見的一種。干燥砂床在設計上有多種變化，包括排水管線配置、礫石層及砂層厚度及砂床建材等。在自來水凈水廠中使用的污泥干燥床，其結構與污水處理廠所使用的污泥干燥床類似。

我國污泥處理處置的現狀近年來，在我國節能減排政策與積極財政的作用下，城鎮污水處理得到了迅速發展,水環境治理也取得了顯著成效。但同時，在污水處理時大量產生的污泥卻沒有得到有效的處理處置，對環境造成極大的危害，并嚴重影響我國節能減排戰略政策的實施。

污泥作為一種固體廢棄物，已經成為繼城市垃圾污染的第二大固體廢物污染源。傳統的污泥的主要處置方式有填埋、焚燒、排海、農用等。但是傳統的處理方法也存在一些弊端，無法對污泥進行資源化利用，不能滿足現在對污泥處理的技術要求，因此對污泥處理資源化利用新技術的研發具有重要的現實意義。污泥的處理處置應從環境污染、衛生安全和經濟效益等多方面綜合考慮，具備能源回收利用的污泥處理新技術將在污泥處理處置中發揮著不可替代的作用。

隨著環保力度的加強和人們對已有污泥處理處置技術局限性的進一步認識，世界各國都在投入重金研發新技術，爭取找到更經濟、更合理的污泥處理方案。

污泥處理技術

該技術創新采用污泥洗滌工藝，首先洗出污泥中有機物質，分離無機物質污泥土，再將有機污泥濃縮進行高溫厭氧消化處理。沉淀污泥經過洗滌洗出污泥中一半固體無機污泥土，減少了一半生物處理量，節省工程投資和處理費用；單獨處理有機污泥，去除了無機污泥土在反應器中的沉淀，減少了設備磨損和反應器的維護；沉淀污泥經過洗滌洗出污泥中大部分容易沉淀的重金屬和無機污泥土，提高了有機肥的品質；洗滌出的污泥土還可生產路面彩磚、透水磚。其他創新工藝：超高溫厭氧消化、多級厭氧消化、沼渣漂浮等，污泥生物處理速度提高了幾倍和沼氣產量提高20%以上。

沉淀污泥生物處理系統，工程設計創新采用地埋式、緊密型、多級消化反應器設計，幾個獨立的厭氧消化反應器你中有我我中有你渾然一體，節省建筑材料，采用混凝土結構造價低廉。前國內外現有的厭氧消化反應器普遍采用地上式結構，地上式結構能使配備設備便于維護和有利沼渣排放預防沼渣沉淀。該生物處理系統工程設計很好地解決了配套設備的維護和沼渣沉淀，系統配備設備少，只需要幾臺水泵，就是水泵壞了更換一臺用不完20分鐘，保證設備檢修不停產；沉淀污泥經過洗滌去除了容易沉淀的無機污泥土，有機污泥經吹浮系統作用全部漂浮不會沉淀。地埋式厭氧消化反應器不僅投資少、不占用土地，而且還能防地震、防雷擊和使用壽命長、減少消化系統的熱量損失。

污泥發酵技術

傳統污泥處理方法有3種：焚燒、填埋和資源化利用。國外多采用焚燒工藝，但投資巨大，易造成大氣污染；國內多采用填埋，但需要占用大量的土地，同時會造成環境的二次污染；國內上海等大中城市土地再生資源很少，難以長期采用此方式。陳立僑介紹說，用微生物處理污泥前景廣闊。經污水處理廠現場試驗和實際應用，每處理1噸污泥可獲得150元左右的經濟效益。上海市每年排放污泥約140萬噸，如果有20%的污泥用微生物好氧發酵處理，直接經濟效益約為4200萬元。此外，利用微生物好氧發酵，還能消除污泥的惡臭，有效控制污泥的二次污染，環境效益同樣顯著。

將污泥發酵成有機肥，如再加入部分牛糞等，就會發酵成優質的有機肥，具體操作方法如下：

1、加菌。1公斤金寶貝肥料發酵劑可發酵4噸左右污泥+牛糞。需按重量比加30-50%左右的牛糞，或秸稈粉、蘑菇渣、花生殼粉、或稻殼、鋸末等有機物料以便調節通氣性。其中如果加入的是稻殼、鋸末，因其纖維素木質素較高，應延長發酵時間。菌種稀釋：每公斤發酵劑加5-10公斤米糠（或麩皮、玉米粉等替代物）拌勻稀釋后再均勻撒入物料堆，使用效果會更佳。

2、建堆。備料后邊撒菌邊建堆，堆高與體積不能太矮太小，要求：堆高1.5-2米，寬2米，長度2-4米。

2、拌勻通氣。金寶貝肥料發酵劑是需要好（耗）氧發酵，故應加大供氧措施，做到拌勻、勤翻、通氣為宜。否則會導致厭氧發酵而產生臭味，影響效果。

4、水分。發酵物料的水分應控制在60～65%。水分判斷：手緊抓一把物料，指縫見水印但不滴水，落地即散為宜。水少發酵慢，水多通氣差，還會導致“腐敗菌”工作而產生臭味。

5、溫度。啟動溫度應在15℃以上較好（四季可作業，不受季節影響，冬天盡量在室內或大棚內發酵），發酵升溫控制在70-75℃以下為宜。

6、完成。第2-3天溫度達65℃以上時應翻倒，一般一周內可發酵完成，物料呈黑褐色，溫度開始降至常溫，表明發酵完成。如鋸末、木屑、稻殼類輔料過多時，應延長發酵時間，待充分腐熟。

發酵好的有機肥，肥效好，使用安全方便，抗病促長，還可培肥地力等。

污泥熔化技術

針對污泥焚燒過程中存在的二次污染，科研工作者開發出了污泥熔化技術，該技術使污泥處于焚燒灰熔點溫度（通常為1300~1800℃）之上燃燒，不僅可完全分解污泥中的有機物、滅殺病菌，同時所形成的熔渣密度比焚燒灰高2/3，達到了灰渣大幅度減容的效果。污泥中的重金屬因被固定在玻璃態的熔渣中而具有不熔出的活性，所以污泥熔化后的熔渣可用作建材。

石灰投加技術

脫水后的污泥進入料斗，料斗中加入石灰和氨基璜酸，石灰投量為濕泥量的10%一15%，氨基璜酸的投量約為石灰投量的1%。由于氨基璜酸在反應過程中產生氨氣，增強了整個工藝的殺菌效果，降低了反應溫度。污泥、生石灰和氨基璜酸在料斗中攪拌后，由雙螺旋進料機推入柱塞泵進料口，通過柱塞泵送入反應器，在70℃下停留30 min，輸出的產品可達到美國EPA PART503 CLASS A標準。反應后的污泥泵送至料倉，密封容器中產生的氣體經洗滌塔處理后排放。

該工藝的特點：pH>12，延續時間長，殺菌徹底；高pH使大部分金屬離子沉淀，降低了其可溶性和活躍程度；污泥的含固率可提高至30%；去除了污泥中的臭氣，系統全密封，無環境污染；系統全自動，操作維護簡單：加入少量氨基璜酸，減少了石灰用量和反應時間，降低了運行成本。

污泥碳化技術

污水工藝優化可降低剩余污泥產量，污泥破壁及強力干化技術能提高污泥的脫水性能；最終通過污泥碳化技術來實現污泥的資源化，從源頭上解決污泥的產量，最終達到污泥零排放的目的。

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，同時又最大限度地保留污泥中的碳值，使最終產物中的碳含量大幅提高的過程（Sludge Carbonization ），在世界范圍內，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）。該技術可以實現污泥的減量化和資源化，但由于其技術復雜，運行成本高，產品中的熱值含量低，當前尚未有大規模地應用，最大規模的為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%，然后進入碳化爐分解。工藝中產生油、反應水（蒸汽冷凝水）、沼氣（未冷凝的空氣）和固體碳化物。另外，該技術是在干化后對污泥實行碳化，其經濟效益不明顯，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，脫水后的含水率50%以下，經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）。該技術通過加溫加壓使得污泥中的生物質全部裂解，僅通過機械方法即可將污泥中75%的水分脫除，極大地節省了運行中的能源消耗。污泥全部裂解保證了污泥的徹底穩定。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造了條件14t。

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