無論哪種廢水處理方法都會產(chǎn)生沉淀物、顆粒物和漂浮物，這些物質(zhì)與廢水分離之后就形成了污泥。污泥是一種介于液體和固體之間粘稠物，懸浮物濃度1～10%；不同的廢水處理工藝中污泥的體積占所處理廢水的比例是不同的，城市污水活性污泥法處理所產(chǎn)生的污泥體積約占處理水量的0.5～1.0%，但處理和處置設(shè)施的投資卻占整個污水處理廠的30～40%，有的甚至超過50%；

污泥的處理與處置就是通過適當(dāng)?shù)募夹g(shù)措施，使污泥無害化，得到利用或返回自然環(huán)境。污泥處理與處置的方法包括：降低含水率，縮小體積，變流態(tài)為固態(tài)，便于運送；穩(wěn)定有機物，使其不易腐化，不造成二次污染；作為有機肥料、制磚、養(yǎng)殖蚯蚓等綜合利用；用于廢棄坑道、采石后留下洼地的回填等。

一、污泥的來源、分類、性質(zhì)

1、污泥的來源

截留廢水中懸浮物；

廢水中有機物在生物處理工藝中轉(zhuǎn)化為生物體；

投加化學(xué)藥劑形成的沉淀物；

2、污泥的分類

按來源分類：生活污水污泥；工業(yè)廢水污泥；給水污泥；按處理工藝分類：沉淀污泥：物理沉淀污泥，混凝沉淀污泥，化學(xué)沉淀污泥；生物處理污泥：活性污泥法剩余污泥，生物膜法污泥；

目前的城市污水處理廠的污泥是沉淀污泥和生物處理污泥的混合物；按污泥成分分類：有機污泥：有機物含量高(60～80%)，顆粒細(xì)（0.02～0.2㎜)，密度小（1.002～1.006g/mL)，呈膠體結(jié)構(gòu)，親水性好，易管道輸送，脫水性差；無機污泥：有機物含量少，顆粒粗，密度大，含水率低，一般呈疏水性，易脫水，流動性差，不易管道輸送。

3、表征污泥性質(zhì)的參數(shù)

含水率Pw：單位質(zhì)量污泥所含水分的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)；

含固率Ps：單位質(zhì)量污泥所含固體物質(zhì)的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)；

揮發(fā)性固體（VSS)：600℃條件下燃燒并以氣體逸出的固體物質(zhì)的量；一般作為污泥中有機物含量的表征；

有毒有害物質(zhì)：病菌、病毒、寄生蟲卵；重金屬，有毒有害有機物。

初沉污泥量： V=100ρ₀ηq_v /103(100-P)ρ； 

 V=SN/1000；

剩余活性污泥量：以VSS計： Px=Yq_v(ρ_so-ρ_se)-K_dρ_xV；

以SS計：  P_ss=P_x/f；

以體積計：V_ss=100P_ss/(100-P)ρ

污泥中的水分：游離水：存在于污泥顆粒間隙中的水，約占污泥水分70%；毛細(xì)水：存在于污泥顆粒間的毛細(xì)管中的水，約占污泥水分20%；內(nèi)部水：粘附于污泥顆粒表面的附著水和存在于污泥內(nèi)部的水（包括細(xì)胞內(nèi)水），約占污泥水分10%；濃縮處理可去除一部分游離水，其他游離水和毛細(xì)水可通過其他物理方法去除，但內(nèi)部水只能通過干化除去一部分。

二、污泥的處置及其前處理

1、污泥處理處置的一般原則：

（1）減量化：Pw大于 95% ，體積龐大，須濃縮以縮小體積；Pw大于85%，可以用泵輸送；Pw小于80%失去流態(tài)，便于運輸。70～75%，呈柔軟狀；60～65%，呈固體狀；板框壓濾機可使Pw小于60%，適于填埋。34～40%，呈離散狀；10～15%，則呈粉末狀；右圖顯示污泥含水率與污泥狀態(tài)的關(guān)系。

（2）穩(wěn)定化：污泥中的有機物含量高達(dá)60～70%，易厭氧分解而產(chǎn)生惡臭；終止污泥中微生物的活動或使易分解的有機物轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的物質(zhì)的措施稱穩(wěn)定化；采用好氧或厭氧工藝使污泥中可生物降解的有機物轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的無機物質(zhì)；投加石灰，提高污泥pH，終止污泥中微生物的活動，同時殺滅病原體。但化學(xué)處理穩(wěn)定的污泥長時間放置后pH值下降仍會導(dǎo)致微生物恢復(fù)活性，產(chǎn)生污泥腐bai而失去穩(wěn)定性。

（3）無害化：污泥中有害物質(zhì)：病菌、病毒、寄生蟲卵；重金屬，有毒有害有機物；污水中的病菌在10分鐘內(nèi)95%吸附于活性污泥，吸附過程符合吸附等溫式；重金屬和有毒有害有機物會滲出污泥產(chǎn)生二次污染；無害化處理：殺菌、沉淀重金屬、固定有毒有害有機物。

2、污泥的處置

按照有關(guān)法規(guī)，采取適當(dāng)?shù)募夹g(shù)措施，在環(huán)境和經(jīng)濟允許的條件下妥善解決污泥的出路，使污泥得到綜合利用或安全地回到環(huán)境中去。

(1) 農(nóng)業(yè)利用：污泥中的N、P、K是農(nóng)作物的肥料，腐殖質(zhì)良好的土壤改良劑，采用堆肥、厭氧消化等技術(shù)措施消除病原體和寄生蟲卵，達(dá)到衛(wèi)生要求后使用。重金屬是限制農(nóng)業(yè)應(yīng)用的主要因素：

(2)填埋：穩(wěn)定處理之后單獨填埋或與垃圾混合填埋；根據(jù)水文地質(zhì)和土壤條件選擇填埋場位置，避免地下水污染；填埋場滲濾液應(yīng)妥善處理；定期檢測填埋場附近的地表水、地下水和土壤的污染狀況。

（3）焚燒：可以大幅度減少體積，并可滅菌?；曳挚商盥窕蚶?；尾氣應(yīng)處理；設(shè)備投資和運行費用高。

（4）投放海洋：投入遠(yuǎn)洋，后果尚無定論。

3、污泥處理處置的基本工藝流程

（1）       濃縮→前處理→脫水→好氧消化→土地還原；

（2）       濃縮→前處理→脫水→干燥→土地還原；

（3）       濃縮→前處理→脫水→焚燒（或熱分解）→灰分填埋；

（4）       濃縮→前處理→脫水→干燥→熔融燒結(jié)→建材；

（5）       濃縮→前處理→脫水→干燥→燃料；

（6）       濃縮→厭氧消化→前處理→脫水→土地還原；

（7）       濃縮→蒸發(fā)干燥→燃料；

（8）       濃縮→濕法氧化→脫水→填埋。

污泥濃縮：減少污泥的游離水，降低含水率，減少污泥體積，為后續(xù)處理創(chuàng)造有利條件，節(jié)省設(shè)備投資，降低運行費用，是常用的前處理工藝；常用的方法有：重力濃縮、氣浮濃縮、離心濃縮、和水力旋流濃縮等。

沉降法：間歇式污泥濃縮池，主要設(shè)計參數(shù)為停留時間（9～12h）；時間過長產(chǎn)生厭氧發(fā)酵。連續(xù)時污泥濃縮池；固體通量：單位時間內(nèi)，通過濃縮池某一斷面的干固體量；主要設(shè)計參數(shù)有固體同量、水力負(fù)荷，停留時間等。氣浮濃縮法，適應(yīng)條件：密度接近于水，疏水性；設(shè)計參數(shù)：污泥負(fù)荷、氣固比、水力負(fù)荷、回流比。

離心濃縮法：基本原理：利用污泥中固、液兩相的密度差，在高速旋轉(zhuǎn)的離心力作用下使兩相分離，達(dá)到濃縮目的；固體回收率：離心機出口和進口污泥中的固體總量的比值；改制反映離心分離效果和分離液中的SS濃度；為提高分離效果，分離前進行混凝處理；工作效率高，占地小，衛(wèi)生條件好，但能耗大。

常用離心濃縮機：

籠形立式離心濃縮機：圓錐形籠框內(nèi)側(cè)面鋪上濾布。污泥從籠筐底部流入，沿籠筐徐徐向上，分離水通過濾布進入濾液時，濃縮液通過上邊沿排出，完成濃縮過程；過濾和離心雙重作用，效果好；

轉(zhuǎn)速較低（900r/min)，操作方便。

臥式螺旋離心濃縮機：以污泥供給管為中心，外筒轉(zhuǎn)速快，起離心分離作用；內(nèi)部螺桿轉(zhuǎn)速慢，起輸送濃縮污泥作用；濃縮液從左邊出口排出，分離水從右邊出口排出。

水力旋流濃縮：基本原理：利用污泥本身產(chǎn)生旋流的離心力和污泥中固、液密度差達(dá)到固液分離目的；工作過程：污泥從進泥管以切線方向高速進入圓筒，形成旋流，并沿錐體下降成為濃縮液；分離液沿旋流器中央形成漩渦竟中心管上升，由出水管溢出；處理量小，易堵塞，操作困難。

污泥的穩(wěn)定：采取措施使污泥中易生物降解的有機物轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定物質(zhì)或暫時不產(chǎn)生分解的過程；污泥的穩(wěn)定方法：（1）生物穩(wěn)定法：污泥中的有機物在微生物作用下降解為穩(wěn)定的無機物或變成不易生物降解的有機物的過程；（2）厭氧生物處理法；（3）好氧生物處理法；（4）化學(xué)穩(wěn)定法：采用化學(xué)藥劑殺滅導(dǎo)致污泥腐bai的微生物，使污泥中的有機物短期內(nèi)不致腐bai的過程；如氯穩(wěn)定法：殺滅微生物；石灰穩(wěn)定法：提高pH，殺滅微生物，沉淀重金屬；

污泥的好氧消化：在不投加底物的條件下，對污泥進行較長時間的曝氣，使污泥中的微生物處于內(nèi)源呼階段進行自身氧化。該方法可以去除微生物體中的可生物降解部分（約占80%），所以消化程度高，剩余消化污泥量少；

由于有酸性物質(zhì)產(chǎn)生，污泥必須有足夠的堿度以保持消化池內(nèi)溶液中性，以維持反應(yīng)正常進行，控制消化液中DO≥2mg/L；控制95%左右，以便于攪拌；優(yōu)點：污泥中有機物降解程度高；上清液BOD濃度低；消化污泥量少、穩(wěn)定、易脫水、肥分高、運行管理簡單、基建費用低；缺點：能耗和運行費用高；不能回收沼氣；上清液SS濃度高；運行過程受氣溫影響大。

污泥的厭氧消化：在無氧條件下，污泥在厭氧微生物的作用下分解成穩(wěn)定物質(zhì)，殺滅病菌和寄生蟲卵，達(dá)到污泥穩(wěn)定、減量和無害化。厭氧微生物可分為兩類，分別在酸性消化階段和堿性消化階段其作用：酸性消化階段：產(chǎn)酸菌（兼性厭氧菌）起作用，代謝產(chǎn)物都具酸性，且有大量的氫氣產(chǎn)生，故亦稱酸性發(fā)酵或氫發(fā)酵；堿性消化階段：甲烷菌（專性厭氧菌）起作用，將酸性發(fā)酵階段的代謝產(chǎn)物分解為CO2、CH4和NH3， CO2、CH4大量溢出（故稱甲烷發(fā)酵），而NH3則中和酸性消化階段產(chǎn)生的酸性物質(zhì)，創(chuàng)造甲烷菌生存的弱堿性環(huán)境；

影響污泥消化的因素：pH制和堿度；酸性發(fā)酵佳pH值5.8，堿性發(fā)酵佳pH值7.8，其中甲烷菌對pH值敏感，pH值的微小變化都會抑制甲烷菌生長。因此，兩個階段同時進行時，控制pH值7.0～7.6；為使消化液的pH值穩(wěn)定，要求消化液有較大的堿度；堿性發(fā)酵階段的產(chǎn)生的CO₂和NH₃，可以提高消化液的堿度，增大消化液的酸堿緩沖容量；溫度：由于消化池的微生物（尤其是甲烷菌）對溫度敏感，所以溫度是影響消化的重要因素。溫度變化大于1℃/d時，就會對消化過程產(chǎn)生影響。一般設(shè)計溫度的變化范圍不大于0.5 ℃/d；消化池中各種微生物種群均有佳生長溫度范圍。因此，根據(jù)利用微生物種群的不同，可分為中溫消化和高溫消化，對應(yīng)的溫度范圍如圖20-10所示；高溫消化反應(yīng)速率快，產(chǎn)氣率高，殺滅病原菌的效果好，浮渣少，消化污泥脫水性能好，但能耗高，設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜；中溫消化控制溫度35℃左右。，該溫度下產(chǎn)氣量比較大，生成浮渣也較少，消化液與污泥易分離，能耗相對較低，是目前常用的污泥消化系統(tǒng)。

影響污泥消化的因素：

投配率：每日處理新鮮污泥體積與消化池體積之比，以百分?jǐn)?shù)計；有機負(fù)荷率：每日處理新鮮污泥中的干污泥量與消化池體積之比；投配率的倒數(shù)是水力停留時間，有機負(fù)荷率才真正反映有機物的降解速率。以有機負(fù)荷率作為設(shè)計依據(jù)時，要復(fù)核污泥中固體的平均停留時間，以保證污泥的降解時間；工程設(shè)計時，有機負(fù)荷率小，有機物降解程度高，產(chǎn)氣率增加，但是所需消化池容積大；有機負(fù)荷率大，有機物降解程度低，產(chǎn)氣率減少，但是所需消化池容積小；運行過程中，有機負(fù)荷濾過大，消化池中有機酸類機，pH值和池溫降低，甲烷菌生長受抑制，可能破壞消化池的正常運行。中溫消化式的生活污泥投配率控制6～8%。